Современные двигатели: Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

Если говорить о тенденциях современного мирового моторостроения, то двигатель внутреннего сгорания остается на лидирующих позициях, хотя справедливости ради надо отметить, что некие попытки «покуситься» на «святая святых» все же существуют – например, уже продается серийный электромобиль Tesla. Но поскольку нефтепромышленность сегодня является ключевой отраслью мировой экономики, доминирование двигателей внутреннего сгорания еще на многие десятилетия может остаться незыблемым.

Немного истории. Грустной…

Современные двигатели конструктивно практически мало изменились со времен «отцов-осно-вателей»: Николауса Августа Отто и Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Сегодня в ходу те же коленчатый вал, шатуны, поршни, цилиндры, клапаны, распределительный механизм.

Поэтому все новшества в двигателестроении опираются на новые материалы и технологии, в том числе связанные с электронным управлением.

Например, если еще 20 лет назад блок цилиндров почти повсеместно был сделан из чугуна, то сегодня чугунный блок встречается редко, плавно перейдя в разряд анахронизмов. В настоящее время блоки делают из алюминия, который и легче, и технологичнее. Сначала были проблемы с прочностью и жесткостью, но их постепенно решили.

Правда, полностью алюминиевые моторы действительно приживаются трудно – очень они чувствительны к смазке, охлаждению, зазорам. А вот алюминиевый блок с чугунными гильзами гораздо менее требователен в эксплуатации. Так что старый добрый чугун, который использовали Отто и Дизель, еще послужит…

Вообще надо отметить, что создание нового двигателя даже традиционной схемы – это процесс очень долгий. Вот и получается, что модельный ряд автомобилей меняется в среднем через четыре-пять лет, а мотор в нем нередко стоит от предыдущих моделей, а то и еще более ранних. И часто даже в новых двигателях используются узлы от старых – например, блок цилиндров. Так что двигатели «живут» долго – бензиновые в среднем 10-15 лет, а дизели легко «доживают» до 20 и даже 30 лет.

И еще. С сожалением приходится признать, что в России практически не было своих разработок двигателей – все бралось «оттуда», из-за границы. Причем часто даже то, что там отвергалось. Результат очевиден – сегодня передового двигателестроения у нас в стране просто не существует. Как и конструкторов для его возрождения.

Все началось с авиации… Авиадвигатель Rolls-Royce Merlin 40-х годов прошлого века с непосредственным впрыском

Успехи, неудачи и тенденции

В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая – сократить вредные выбросы, и вторая – снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.

Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода – СО, оксиды азота – NOx и углеводороды – СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ – то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.

Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение – остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому инженеры-моторостроители борются за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.

Верный способ – повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла – и двигателя в целом.

В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр – впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.

Когда мы еще были впереди планеты всей: форкамерно-факельное зажигание на Волге — прообраз современного послойного распределения заряда

На самом деле эта идея достаточно старая: непосредственный впрыск широко применялся на авиационных двигателях 40-х годов прошлого века. Инженерам требовалось добиться небывалой по тем временам удельной мощности 70 л.с. с 1 л рабочего объема двигателя при максимальных 2500-3000 об/мин. Сегодня это удельная мощность обычного автомобильного двигателя (хотя и при вдвое больших оборотах, так что авиационный уровень 70-летней давности все еще не превзойден современным автомобилестроением) – а тогда достичь их в авиации было возможно только с помощью непосредственного впрыска.

Но система подачи топлива была механической, т.е. сложной, дорогой и требовавшей постоянных регулировок, что было приемлемо в авиации, но никак не на автомобилях.

Форкамерно-факельный процесс в двигателе Honda CVCC, такие двигатели ставились на автомобили Honda почти до конца 1980-х годов

Кроме того, механическое управление непосредственным впрыском было хорошо при низких оборотах, требовавшихся для тогдашних авиационных двигателей (воздушный винт все же!). А при их росте хотя бы до автомобильных 6000 об/мин механика уже не справлялась.

Собственно, «возвращение» к старой идее в 1990-2000-х годах стало возможным благодаря развитию электроники, позволившей реализовать управление непосредственным впрыском на высоких оборотах двигателя – с внедрением электронных компонентов появилась возможность управлять процессом горения, чего не было ранее.

Карбюратор, да и традиционные системы впрыска – так называемое внешнее смесеобразование, позволяли лишь смешать 15 кг воздуха с 1 кг топлива и подать смесь в цилиндры. И все. А вот электронное управление непосредственным впрыском в цилиндр дает возможность инженеру выбирать – когда вводить топливо, сколько вводить. И даже впрыскивать топливо за один цикл двигателя несколько раз.

Еще в 70-х годах ХХ века конструкторы для экономии топлива предложили использовать принцип «послойного» впрыска, реализованный в виде так называемого «форкамерно-факель-ного зажигания». Идея заключалась в том, что в специальной камере создается богатая смесь, которая при воспламенении от свечи создает факел, поджигающий бедную смесь, подаваемую непосредственно в цилиндр. Машины с такими двигателями (с аббревиатурой СТСС – Compound Vortex Controlled Combustion) разработала и длительное время производила японская Honda, и даже горьковский автозавод некоторое время выпускал «Волги» с форкамерными моторами. Но в итоге к середине 1980-х от этой идеи пришлось отказаться. Ведь приходилось готовить сразу две топливо-воздушных смеси: бедную, которой надо было много, и богатую, которой надо было мало. И подавать их раздельно – при этом в точные временные промежутки. А сложные карбюраторы (а тогда полноценного электронного управления еще не существовало) не прибавляли ни надежности, ни оптимизма по снижению себестоимости. Но основной удар был неожиданным – выяснилось, что помимо СО и СН оксиды азота тоже не слишком полезны. А здесь у «послойников» возникли новые проблемы…

Но всего через 10 лет, примерно к середине 1990-х годов, инженеры смогли вернуться к идее на новом уровне, чтобы с помощью электроники объединить в одном двигателе все три составляющие: непосредственный впрыск, управление процессом горения и послойное смесеобразование, что позволило поднять степень сжатия и выйти на новый уровень.

Первыми создали серийные автомобили с такими моторами в компании Mitsubishi – они имеют обозначение GDI (Gasoline Direct Injection – «система прямого впрыска бензина»). За ними последовали и другие производители. В этих двигателях нет отдельной форкамеры – форсунка впрыскивает бензин в цилиндр под очень высоким давлением. А камера сгорания имеет такую «хитрую» форму, что в зоне у свечи оказывается богатая смесь, а в остальном объеме – бедная.

Казалось бы, все прекрасно: степень сжатия высокая, смесь бедная, как следствие, вредные выбросы заметно снижены, а экономичность улучшена. Но опять начались проблемы с оксидами азота. Дело в том, что традиционные трехкомпонентные нейтрализаторы убирают из выхлопа СО, NOХ и СН только у смеси обычного состава (15 кг воздуха на 1 кг топлива). А вот с возросшими при бедных смесях объемами оксидов азота они уже не справляются. Так что пришлось разрабатывать новые дополнительные катализаторы. Работают они хорошо, хотя требуют специальной жидкости в качестве «топлива». Но хорошо только в том случае, если в бензине нет серы. А если есть – то быстро «умирают». Ведь бензин с полным отсутствием серы пока еще редкость даже в богатых странах…

Поэтому автопроизводители от идеи послойного впрыска вынуждены были отказаться, а проблему уже построенной инфраструктуры по производству этих двигателей (и уже немало потраченных денег) решили путем «перепрошивки» электронного управления впрыском.

Теперь впрыск топлива осуществляется не тогда, когда поршень находится вблизи верхней «мертвой точки», а раньше. И пока поршень проходит весь путь до ВМТ, смесь успевает перемешаться до практически гомогенной.

Так что «попытка № 2» внедрения послойного смесеобразования и управления горением тоже сорвалась. Когда будет третья попытка, неясно. Но то, что она будет – вполне предсказуемо. Ведь уже создано достаточно много таких двигателей, они работают, хотя их возможности пока не реализованы полностью.

Еще одно направление повышения эффективности ДВС – системы регулирования фаз газораспределения. Они получили распространение недавно, в начале 90-х годов ХХ века, но сегодня двигатель без регулирования фаз уже смотрится каким-то анахронизмом.

Логика таких систем понятна – для эффективной работы двигателя при малых оборотах время (продолжительность) и момент открытия впускных и выпускных клапанов должны быть одни, а с повышением оборотов – другие. И сегодня существует много систем, которые регулируют не только время открытия клапанов, но и величину этого открытия. Что делает ДВС эластичным, а автомобиль с ним – экологичным, экономичным и удобным.

Если подводить промежуточный итог, то можно сказать следующее: современный бензиновый ДВС – обязательно с регулируемыми фазами, а лучшие его образцы имеют непосредственный впрыск. Для повышения мощности двигателей нередко используется наддув, который увеличивает количество воздуха, поступающего в цилиндры, и удельную мощность. Существуют две схемы наддува: газотурбинный, когда турбину для привода компрессора раскручивают выхлопные газы, и приводной, когда компрессор приводится непосредственно от двигателя. Приводные компрессоры тоже разные: объемные, винтовые, волновые и т.д. Но большого распространения такие системы так и не получили, хотя известны давно – в отличие от регулирования фаз газораспределения, непосредственного впрыска топлива и турбонаддува.

Ванкель и другие

В принципе, возможны альтернативы старой конструкции, созданной во времена Отто и Дизеля. Но создать работающий двигатель, способный на равных конкурировать с привычной схемой по всем показателям, очень сложно. Двигатели Стирлинга, Баландина и многих других оригинальных схем и решений не получили распространения и оказались на грани забвения.

И хотя новые идеи витают в воздухе, реализовать даже лучшие из них весьма проблематично. Например, роторно-лопастной мотор Вигриянова, который изначально планировалось устанавливать в «прохоровский» «ё-мобиль», пока так и не создан. И для того чтобы (возможно!) довести его до серийного производства, потребуется, по прикидкам, как минимум, 10 лет и весьма неограниченное финансирование. Причем несколько из этих 10 лет надо будет потратить на подготовку специалистов, способных его довести. А поскольку с «неограниченным финансированием», кажется, наступили проблемы, этот двигатель, скорее всего, света так и не увидит…

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля стал, пожалуй, единственным примером внедрения в серийное производство ДВС нетрадиционной конструкции. Хотя двигателю данной схемы уже добрых полвека, и за это время многие производители, выпускавшие такие моторы, давно «сошли с дистанции» (последним стал АвтоВАЗ), он и по сей день ставится на автомобили Mazda. Причем компания так долго занимается этим двигателем и добилась таких его показателей, что уже вряд ли кто сможет сделать хотя бы такой же – по цене, надежности и эффективности. И потому он вряд ли когда-нибудь станет массовым.

Ремонт ремонту рознь

Современные двигатели гораздо более надежны, чем те, которые производились, например, 20 лет назад. В них не надо ничего регулировать, что-то менять – они работают без поломок как минимум до окончания срока гарантии.

Но есть нюанс – сегодня срок службы всего автомобиля стал значительно меньше, чем был ранее. Прошли те времена, когда машину покупали «на всю жизнь». Сегодня сложилась тенденция: люди хотят ездить на новой модели машины. И потому автомобили меняются в среднем через 3-5 лет. Соответственно автопроизводителям не имеет смысла делать машину, которая без поломок прослужит 20 лет. Вот и получается, что автопарк обновляется значительно быстрее, чем два-три десятка лет назад.

Так что время двигателей-«миллионников» давно «кануло в Лету» – их просто невыгодно

делать. Да и зачем? Ресурс мотора рассчитывается с учетом возможного пробега автомобиля: в среднем можно говорить максимум о 150 тыс. км.

Процесс непосредственного впрыска уже широко распространился, но пока использовать все его преимущества не удается

Очевидно, ремонт двигателя должен продлить ресурс – но не до бесконечности, а до конца срока службы автомобиля (который тоже закладывается относительно небольшим – не более 10 лет). К чему это приводит? К тому, что некоторые ремонтные процессы становятся просто ненужными, а ремонтное оборудование «отстает» от современных двигателей.

Например, на старых моторах уровень нагрузки составлял 50 л/с с 1 л объема, а на современных (с наддувом) – вдвое больше. При такой разнице удельных мощностей и нагрузок на детали «старое-доброе» уже не работает – нужны новые технологии. Сегодня многие работы стало просто невозможно сделать без современного оборудования – шлифовального, расточного, хонинговального. Оно не слишком хорошо окупается, поэтому многие предпочитают работать по старинке. Но не тут-то было…

Так, для новых моторов нередко используются шатуны с «ломаными» крышками. Традиционные конструкции крышек шатунов, изготовленных отдельно, а потом собранных, для современных высоконагруженных двигателей не подходят – неточно и совсем недешево. И при ремонте традиционных шатунов всегда есть опасность нарушения соосности, что ведет к катастрофическим последствиям для мотора, хотя традиционные шатуны ремонтируются легко. А вот «колотые» – не ремонтируются вообще.

Еще пример – коленчатый вал на старом тихоходном двигателе можно было наварить и прошлифовать. Сейчас это невозможно даже представить: усталостные трещины очень быстро приведут к разрушению всего двигателя. Кроме того, ручная работа с большим количеством операций стоит дорого. А коленчатый вал легкового мотора – деталь массовая, а значит, и недорогая. И делать двойную, а то и тройную работу, чтобы восстановить деталь, которая потом быстро выйдет из строя, по крайней мере, экономически неэффективно.

При этом надо помнить, что просто замена одной детали, вышедшей из строя, не решает проблемы поломки двигателя в целом: такая локальная замена обычно предполагает «гарантию только до ворот». Современный высоконагруженный двигатель – это сложный комплекс, а потому его ремонт должен быть комплексным, с заменой всего «по кругу», чтобы даже самый экономный автовладелец не возвращался через каждые 10-15 тыс. км для замены очередной детали. Вот почему качественно отремонтированный мотор стоит всего лишь на 25-30% меньше нового. Но насколько такой ремонт выгоднее замены для владельца?

Так что современная тенденция в ремонте проглядывается – замена вышедшего из строя узла постепенно побеждает. Причем ремонт «в гараже на коленке» уже не удается. Поэтому неудивительно, что в последние годы значительно возросли требования к квалификации ремонтников, ощутимо выросла стоимость ремонта, а сам процесс стал сводиться больше к замене деталей, нежели к их восстановлению.

Есть и другая тенденция, когда производитель не дает запчастей вообще – только двигатель в сборе. И ремонтникам остается только поменять весь двигатель, вместо того чтобы его ремонтировать. А зачем чинить, если двигатели непрерывно усложняются, а квалифицированная ручная работа дорожает еще быстрее?

И наконец, «контрактные» моторы…

В заключение отметим: модные сегодня «контрактные» моторы становятся похожи на пресловутый «МММ». Нет в мире такой страны-«донора», где бы существовало столько двигателей с большим остатком ресурса. А поскольку двигатели современных легковых автомобилей рассчитаны на конечный и весьма ограниченный пробег, то покупка такого мотора давно стала лотереей – в которой, как известно, выигрывает один из тысяч. В лучшем случае.

А остальным предлагается раз в 10-20 тыс км купить очередной «билет» – пока не будет выбран их «лимит» на ремонт или замену мотора на новый.

• Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»

Современные двигатели внутреннего сгорания: новые модели и инновации от лидеров индустрии автомобилестроения

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков. Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо. Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии. Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них. 2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ.

Воспользуйтесь нашими услугами

Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda.

Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию безкулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы, угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются на скоростях двигателя ниже 3000 оборотов в минуту, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 2,000 фунтов.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л.с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Автор: T-800
Источник: https://habr.com/

Воспользуйтесь нашими услугами

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Рейтинг надежности двигателей автомобилей: два литра проблем

Какой двигатель надежнее и долговечнее? Расставляем по местам восемь атмосферных бензиновых моторов объемом 2,0 литра.

Двигатель — основной и самый дорогостоящий агрегат, от его надежности во многом зависит, затратным ли окажется содержание автомобиля. Особенно это актуально для покупателей подержанных машин. Хотя бы потому, что обычно моторы начинают требовать внимания уже по истечении гарантийного срока — чаще у вторых или третьих хозяев. Именно им в первую очередь адресован наш рейтинг, подготовленный совместно с московской компанией ИНОМОТОР, которая около двадцати лет занимается профессиональным ремонтом двигателей.

Материалы по теме

Мы запланировали несколько сравнительных материалов, в которых рассмотрим двигатели разного объема. Начнем с атмосферных бензиновых двухлитровых моторов. Поскольку добротный капитальный ремонт — удовольствие недешевое, к мотористам почти не привозят агрегаты меньшей кубатуры: их восстановление обойдется дороже так называемого контрактного двигателя с пробегом, привезенного из-за границы. Поэтому статистика по таким моторам слишком скудна для сравнительного анализа.

В рейтинге представлены хорошо изученные и популярные двигатели, дебютировавшие 10–15 лет назад. Примерно в это время произошло значительное падение качества — существенно снизились ресурс моторов и их надежность. По большей части эти агрегаты ставили на автомобили предпоследнего поколения, многие из которых стали бестселлерами на вторичном рынке. Они накатали солидные пробеги, дав достаточно материала для размышлений о надежности.

Основной критерий при распределении мест — общий ресурс двигателей. Кроме того, оцениваем надежность их отдельных систем и элементов, а также качество изготовления деталей. Технологии ремонта мы подробно рассматривали в материале «Вторая жизнь» (ЗР, 2015, № 1). Практически все элементы моторов можно восстановить — вопрос лишь в экономической целесообразности. Подходы к ремонту двигателей, представленных в обзоре, идентичны, разница лишь в количестве деталей, требующих лечения. Поэтому в качестве дополнительного критерия сравнения рассматриваем стоимость и доступность запчастей.

В целом атмосферные бензиновые моторы объемом 2,0 л — довольно ресурсная и не самая проблемная группа; многие двигатели тех же семейств, но с бóльшим объемом, например 2,3–2,5 литра, значительно капризнее. Это справедливо и для «призеров» нашего рейтинга.

8-е место: BMW

Двигатели BMW серий N43, N45 и N46 принадлежат к одному семейству, хотя имеют конструктивные различия. Их основные носители — модели 318i, 320i (E90) и 520i (E60) — представители предпоследних поколений BMW третьей и пятой серий.

Средний ресурс моторов по износу цилиндропоршневой группы оценивают ниже 150 000 км — качество изготовления деталей не выдающееся. Двигатели технически сложны для своего времени — пожалуй, даже чересчур. У них много систем и узлов, начинающих капризничать еще до наступления естественного износа цилиндров и поршневых колец.

Материалы по теме

Моторы конструктивно склонны к потреблению масла, причем ситуацию усугубляют некоторые неисправности. По причине выхода из строя резиновой диафрагмы клапана вентиляции картерных газов масло начинает попадать во впускной трубопровод — автомобиль дымит, как паровоз. К 100 000 км пробега из-за износа направляющих втулок возникает повышенный люфт клапанов системы ГРМ, в результате масло через маслосъемные колпачки попадает прямиком в камеру сгорания. К тому же неполное закрытие клапанов приводит к пропускам зажигания и перебоям при холодном пуске мотора зимой.

До 150 000 км обычно не доживают цепь ГРМ и муфты изменения фаз газораспределения. Из-за неравномерного удлинения цепь начинает шуметь, возможен даже обрыв, и тогда встреча поршней с клапанами неизбежна. Но чаще она только перескакивает на несколько зубьев без катастрофических последствий. Вдобавок к механическому износу муфт изменения фаз примерно к 100 000 км пробега масляные отложения забивают управляющий ими соленоид — мотор переходит в аварийный режим.

Капризна и система изменения высоты подъема впускных клапанов (Valvetronic), которая работает вместо привычной дроссельной заслонки. После 100 000 км пробега масляными отложениями забивается дорогостоящий электромотор, и в конце концов его заклинивает. Из-за частой езды по пробкам на клапанах нарастает нагар, что оборачивается их неполным закрытием. На оборотах холостого хода чувствительная система воспринимает это как серьезную неисправность, мотор начинает работать с перебоями, загорается контрольная лампа Check Engine.

Эти моторы BMW, как и многие их современники, не имеют заводских ремонтных размеров. В случае критического износа стенок цилиндров мотористы растачивают и гильзуют блоки, сохраняя при этом номинальный размер поршневой группы. Увы, оригинальные запчасти моторов BMW — самые дорогие среди прочих из нашей подборки, а аналогов им практически нет. Капитальный ремонт этих моторов наиболее затратный.

7-е место: Volkswagen

Моторы 2.0 FSI ставили на многие модели концерна Volkswagen. Самые распространенные — Golf V, Passat B6, Octavia и Audi A3 второго поколения.

Материалы по теме

Средний ресурс двигателей — 150 000 км. Мотористы оценивают уровень качества изготовления их элементов как средний. Подобно моторам BMW, фольксвагеновские агрегаты 2.0 FSI из-за технически сложной конструкции не блещут надежностью, но масштабы бедствия поменьше.

Топливная аппаратура непосредственного впрыска капризна. Дорогостоящие, но недолговечные форсунки и ТНВД умирают уже после 100 000 км пробега. Кроме того, вследствие конструктивного недостатка системы питания возникает неравномерный износ цилиндров: форсунка распыляет бензин практически на противоположную стенку цилиндра, тем самым смывая с нее масло. Уже к 120 000 км пробега цилиндр в этой зоне из-за износа имеет отчетливую бочкообразную форму.

Еще один недостаток непосредственного впрыска: топливо не очищает впускные клапаны от нагара. Рано или поздно это приводит к их неполному закрытию и нестабильным холодным пускам мотора, особенно зимой. Усугубляет ситуацию быстрый износ направляющих втулок клапанов (как у моторов BMW), что вдобавок ведет к повышенному расходу масла.

Отметились двигатели FSI и частым залеганием поршневых колец. Заметное уменьшение их толщины значительно повлияло на жесткость. Кстати, это одна из тенденций в современном двигателестроении: снижение массы сказывается на надежности. Менее жесткие кольца быстрее теряют свою исходную геометрию, закоксовываются и фактически перестают работать. Один из предвестников этого — затрудненный холодный пуск мотора в зимний период.

Ремонтные размеры для моторов FSI не предусмотрены. Оригинальные запчасти не из дешевых. Благо, на рынке предостаточно заменителей. В целом стоимость капитального ремонта двигателей FSI высока, дороже только у агрегатов BMW.

6-е место: Ford/Mazda

Совместное детище компаний Ford и Mazda — двигатели семейства Duratec HE/MZR. Эти идентичные моторы широко распространены, их устанавливали на такие массовые модели, как Mazda 3 и Mazda 6 первых двух поколений, Focus и Mondeo предыдущих генераций.

Материалы по теме

Ресурс моторов — 150 000–180 000 км. Конструктивно они довольно просты, но, увы, качество деталей оставляет желать лучшего. Кроме того, эти двигатели особенно чувствительны к масляному голоданию и перегревам.

При активной езде значительно возрастает расход масла. Если владелец не уследил за его уровнем, велик риск проворота шатунных и коренных вкладышей коленчатого вала. На этих двигателях вкладыши выполнены без замков и установлены внатяг — на месте они удерживаются лишь благодаря упругости металла. К сожалению, сегодня это еще одно распространенное решение. Достаточно непродолжительного масляного голодания или незначительного перегрева мотора, и вкладыши теряют свою геометрию.

При провороте вкладышей страдают шейки коленвала и его постели в блоке цилиндров. При их ремонте всплывает посредственное качество изготовления. Нередки случаи, когда трескаются шейки вала: дорогостоящий вал — на выброс. А при откручивании болтов коренных крышек из отверстий высыпаются ошметки резьбы. Очевидно, что при сборке она уже не выдержит требуемого момента затяжки. Приходится ее восстанавливать с помощью футорок.

У двигателей нет ремонтных размеров. При этом для двигателей моделей Ford запчасти по отдельности недоступны — только как шорт-блок (блок цилиндров в сборе). Благо, в продаже есть аналогичные детали Мазды. На рынке представлены и неоригинальные запчасти. Цена капитального ремонта моторов средняя.

5-е место: Renault-Nissan

Моторы концерна Renault-Nissan семейств M4R/MR20 больше знакомы по японским кроссоверам. Агрегатом MR20 вооружали X‑Trail предыдущего поколения, а Qashqai не расстался с ним и поныне. Французский аналог стоял на Мегане третьего поколения и пока еще доступ

Двигатели будущего: чувство такта — журнал За рулем

Умы изобретателей неустанно рождают альтернативные конструкции традиционных агрегатов. Чаще всего это один из главных узлов автомобиля — двигатель. Отделим реальность от утопии?

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

Все схемы открываются в полный размер по клику.

ВСТРЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.

Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.

В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.

Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».

Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.

РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.

Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию смеси — например, с уменьшением выхода NOx на 80% в сравнении с этим же показателем для традиционного ДВС. Заодно утверждают, что SCC на 25% экономичнее равных по мощности атмосферных моторов. Однако лишний цилиндр — это дополнительная масса, увеличение габаритов, возрастающие потери на трение. Что-то не верится… Особенно если взять в пример новое поколение наддувных двигателей, сделанных под девизом даунсайзинга.

Кстати, для этого двигателя придумана оригинальная схема рекуперации и наддува «в одном флаконе» под названием Air-Hybrid. Во время торможения двигателем цилиндр рабочего хода отключается (клапаны закрыты), а цилиндр сжатия наполняет специальный резервуар сжатым воздухом. При разгоне происходит обратное: не работает цилиндр сжатия, а в рабочий нагнетается запасенный воздух — своего рода наддув. Собственно, при такой схеме не исключается и полный пневморежим, когда воздух будет толкать поршни в одиночку.

МОЩНОСТЬ ИЗ ВОЗДУХА

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Профессор Лино Гуззелла также использовал идею накопления сжатого воздуха в отдельном резервуаре: один из клапанов открывает путь от баллона к камере сгорания. В остальном это обычный двигатель с турбонаддувом. Опытный образец построили на базе 0,75-литрового двигателя, предложив его как замену… 2-литровому атмосферному мотору.

Разработчик для оценки эффективности своего творения предпочитает сравнивать его с гибридными силовыми агрегатами. Причем при схожей экономии топлива (около 33%) конструкция Гуззеллы удорожает мотор всего лишь на 20% — сложная бензоэлектрическая установка обходится почти в десять раз дороже. Однако в тестовом образце топливо экономится не столько за счет наддува из баллона, сколько благодаря малому рабочему объему самого двигателя. Но перспективы у сжатого воздуха в работе обычного ДВС все же есть: его можно использовать для пуска мотора в режиме «старт-стоп» или для движения автомобиля на малых скоростях.

КРУТИТСЯ, ВЕРТИТСЯ ШАР…

Среди необычных ДВС мотор Герберта Хюттлина выделяется наиболее примечательной конструкцией: традиционные поршни и камеры сгорания здесь размещены внутри шара. Поршни движутся в нескольких направлениях. Во-первых, навстречу друг другу, образуя между собой камеры сгорания. Кроме того, они соединены попарно в блоки, посаженные на единую ось и вращающиеся по хитрой траектории, заданной кольцевой фигурной шайбой. Корпус поршневых блоков объединен с шестерней, передающей крутящий момент на выходной вал.

Из-за жесткой связи между блоками при наполнении смесью одной камеры сгорания одновременно происходит выпуск отработавших газов в другой. Таким образом, за поворот поршневых блоков на 180 градусов происходит 4-тактный цикл, за полный оборот — два рабочих цикла.

Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.

Какие современные двигатели автомобилей самые надежные — Российская газета

О надежности японских или немецких моторов 20 лет назад слагались легенды: мол, некоторые из них способны пройти 300 и даже 400 тысяч километров. За эти годы технологии ушли далеко вперед, но появились ли двигатели, способные преодолеть рубеж в 500 тысяч?

У Renault и Nissan наиболее надежными считаются следующие двигатели: 1,6-литровый К4М мощностью 102-105 л. с. и 2,0-литровый F4R, который развивает мощность 135-143 л. с. Их ставят на массовые модели. Моторы отличаются простой конструкцией: чугунный блок цилиндров, гидрокомпенсаторы в приводе клапанов, низкий уровень форсировки. При грамотном уходе и бережной эксплуатации силовые агрегаты могут проехать те самые 500 тысяч, пишет aif.ru.

На Kia Rio, Ceed или Сreta, Hyundai Solaris и i30 ставятся корейские двигатели G4FA/G4FC с рабочим объемом 1,4 и 1,6 л и мощностью 107 или 123 л. с. Для них 300 тысяч км — это не проблема. При своевременной замене масла и внимательном уходе корейцы могут показать и полмиллиона километров. Кстати, эти ходовые модели автомобилей нередко используются в такси, а потом передаются в трейд-ин и дальше активно эксплуатируются, что говорит об их выносливости.

На вторичном рынке немало автомобилей Chevrolet. Один из самых ходовых двигателей — 1,5-литровый B15D2 мощностью 106 л. с. — ставился на Chevrolet Cobalt и Daewoo Gentra. У него чугунный блок, цепной привод клапанного механизма. Ресурс цепи составляет 200 тысяч км максимум, при своевременной замене мотор может показать гораздо больше.

Перевод моделей Volkswagen на турбированный мотор снизил возможности машин: после 150 тысяч км турбина может потребовать замены. А вот атмосферный двигатель с 8 клапанами BSE 1.6 MPI, который ставился лет 10 назад на Skoda Octavia, Volkswagen Golf 5 и 6, Jetta 5, Passat B6 — это классика надежности. Небольшая мощность в 102 л.с. была достаточной для городской езды. Если менять ремень ГРМ через 120 тысяч км и следить за маслом, то мотор способен без проблем показать 500 тысяч, в отличие от турбированных новинок.

На ряде моделей Honda с 2006 года ставился 2-литровый бензиновый двигатель R20A мощностью 120-155 л. с. У него есть свои недостатки. К примеру, каждые 80 тысяч км у мотора нужно регулировать зазоры в клапанах, возникающие из-за отсутствия гидрокомпенсаторов. Он чувствителен к качеству топлива, но при правильном уходе 500 тысяч км для него не предел.

На Toyota Camry и RAV4 10 лет назад ставился атмосферный 2,5 2AR-FE, способный выдавать 169-181 л. с. На хорошем топливе, при своевременном ТО, отсутствии перегревов и нагрузок в непрогретом состоянии эти двигатели тоже способны преодолеть 500-тысячный лимит.

Названы самые надежные автомобильные двигатели — Российская газета

Renault K7M

Высоким ресурсном и надежностью и при этом, что не маловажно, доступной ценой отличаются бензиновые моторы семейства К компании Renault. Речь прежде всего о начальном силовом агрегате малолитражек Logan и Sandero и бюджетного SUV Duster с индексом K7M.

При сравнительно небольшом рабочем объеме (1,6 л) и восьмиклапанной конструкции такой агрегат имеет архаичную конструкцию и невысокую степень форсировки. В разных исполнениях мотор выдает 82-87 л.с., что обеспечиваем ему ресурс до 400 000 км.

Чугунный блок цилиндров, конструкция поршневой группы, минимизирующая расход масла и стойкость к перегреву, считаются важными техническими преимуществами такого мотора. Минусы тоже хорошо известны. Это повышенный расход топлива, случается, что на холостом ходу плавают обороты, раз в 20-30 тыс. км приходится регулировать клапана, поскольку гидрокомпенсаторов не предусмотрено.

Привод ГРМ ременной, обрыв ремня чреват загибанием клапанов, поэтому ремень рекомендуется менять каждые 60 тыс. км. Кроме того, мотор шумный и вибронагруженный. С другой стороны, при использовании качественных расходных материалов и комплектующих французский мотор прохаживает даже больше вышеупомянутых 400 000 км.

Renault K4M

Двигатель K4M — близкий родственник агрегата K7M. А именно — речь идет о более современной и мощной 16-клапанной версии того же мотора. В частности этот агрегат объемом 1,6 л устанавливался с 1999 года на модели Logan, Duster, Clio 2, Laguna 1,2, Megane, Kangoo, Fluence и другие. Кроме того, до недавних пор таким агрегатом оснащали вазовский Lada Largus. Джентльменский набор здесь тот же — чугунный блок цилиндров, распределенный впрыск топлива и ременный привод ГРМ.

Впрыск — распределенный, во впускной коллектор. Некоторые версии двигателя Рено 1.6 K4M оснащены фазовращателем, расположенном на впускном распредвалу. Мощность разных модификаций варьируется от 102 до 108 л.с.

Существенно, что мотор требует минимального технического обслуживания благодаря гидрокомпенсаторам в приводе клапанов. К недостаткам «16-клапанника» отнесем недешевые запчасти и проблему с гнущимися при обрыве ремня ГРМ клапанами.

Ремень ГРМ соответственно необходимо менять каждые 60 000 км. При этом менять ремень несподручно. На ряде версий этого двигателя на шкиве распредвала нет шпонки, а фиксирующий болт нужно затягивать с правильным моментом. Меток на валах также нет, поэтому коленвал и распредвалы нужно выставлять при помощи фиксаторов. К распространенным неисправностям двигателя K4M относят выход из строя катушек зажигания, загрязнение топливных форсунок, неисправность датчика положения коленвала, подсос воздуха через трещины или уплотнения впускного коллектора, течь масла и антифриза.

Toyota 2AR-FE

Владельцы бестселлеров RAV4 и Camry наверняка станут расхваливать вам «беспроблемные» двигатели 2AR-FE, имеющие объем 2,5 л и отдачу в разных исполнениях от 165 до 180 л.с.

Серия тойотовских двигателей AR начала свою историю сравнительно недавно — в 2008 году. Гильзы цилиндров установлены методом мокрого гильзования и отлиты в блок. ГРМ — цепной, 16-клапанный с гидрокомпенсаторами. Коленчатый вал здесь кованный, имеет восемь противовесов и шестеренный механизм для привода балансирных валов.

Для эластичности двигателя в газораспределительный механизм устанавливается продвинутая система изменения фаз газораспределения Dual VVT-i. Она призвана управлять временем открытия впускных и выпускных клапанов, оптимизируя работу мотора как на низких, так и высоких оборотах.

Так удается добиться максимальной топливной эффективности и экологичности двигателя. Надежная топливная система и умеренная мощность сулят надежность в эксплуатации. К тому же в этом поколении моторов японцы отказались от ряда технологий, примененных в предшественниках. Как следствие, силовой агрегат стал выдавать меньше мощности на полезный объем, но в то самое время стал экономичнее на 10-12 %.

Не менее важно, что возросла ремонтопригодность, поскольку тонкостенные алюминиевые блоки цилиндров остались в прошлом. Как следствие, до первого капремонта при правильной эксплуатации этот двигатель может отъездить 250 000, а то и 300 000 тыс. км. Максимальный же ресурс составляет 400-500 тыс. километров пробега. Цепь ГРМ придется обновить на 150 000 км. В списке редких проблем значится повышенный шум в районе механизма ремня ГРМ при работе неразогретого двигателя. Также насос охлаждающей жидкости требует внимания из-за случающихся протечек.

Toyota 1VD-FTV

Долговечностью отличается также тойотовский дизельный 8-цилиндровый 4.5-литровый агрегат 1VD-FTV. Мощность этой установки варьируется от 202 до 286 л.с. Двигатели с двумя турбокомпрессорами устанавливали на Land Cruiser 200 и Lexus LX450d.

Дефорсированная версия с одним турбокомпрессором была предназначена для Land Cruiser 70. Такой агрегат может похвастать чугунным блоком цилиндров и почти вечным цепным приводом с усовершенствованной системой непосредственного впрыска топлива под давлением Common Rail, а также турбокомпрессорами изменяемой геометрии.

К основным преимуществам относят отличную динамику, невысокий расход топлива (при скорости в 70-80 км/ч он держится на уровне около 8-9 литров на 100 км). При этом автомобили с 1VD-FTV демонстрируют отличные внедорожные характеристики благодаря тяговитости силовой установки.

К слабым местам можно отнести требовательность к качеству масла. Еще один недостаток — водяной насос, который может утратить герметичность уже на 50 тыс. км. Тем не менее, если не экономить на качественном масле и хорошем топливе, то ресурс такого мотора может превышать 400 000 км.

Honda R20A

Бензиновый 2-литровый «атмосферник» R20A выпускается японским концерном с 2006 г. и устанавливается на автомобили Civic, Accord и на кроссовер CR-V. Этот двигатель целиком «алюминиевый», имеет балансирные валы, трехрежимный впускной коллектор, головку блока цилиндров с одним распредвалом и 16-ю клапанами и систему изменения фаз газораспределения i-VTEC.

Как и предшественники, R20A не оснащен гидрокомпенсаторами, регулировать клапана приходится каждые 45 000 км. При этом R20A надежен и конструктивно прост. Схема регулировки клапанов «винт — гайка» не требует подбора и замены толкателей клапанов. Не наблюдается также протечек масла и антифриза. Принципиально и то, что в серии R был сделан особый упор на экологичность, соответственно, меньше внимания уделено динамике. Словом, этот мотор справляется с ролью рабочей лошадки и при этом имеет достаточную для динамичной езды мощность (до 155 л.с), а его ресурс часто превышает 300 000 км. Запчасти, впрочем, недешевы, поэтому капитальный ремонт выйдет дорогим.

Hyundai/Kia G4FC

К числу долгоиграющих «зарулевцы» относят также корейский агрегат G4FC, выпускающийся с рабочим объемом 1,4 и 1,6 литра с 2010 года. В настоящее время время мотор продолжают устанавливать на Hyundai Creta, Solaris и Kia Rio. Эта бензиновая рядная «четверка» с двумя распредвалами имеет 16 клапанов. Мотор экономичен, впрыск регулируется ЭБУ.

Двигатель оснащен цепью ГРМ, за которой не нужно старательно ухаживать — производитель указывает, что она не имеет ограничений по эксплуатации. Фактически же цепь ходит не меньше 150 000 км. К этому пробегу возникает необходимость регулировки клапанов. Поршневая при хорошем масле ходит до 250 000-300 000 км. При использовании топлива невысокого качества возможен преждевременный выход из строя каталитического нейтрализатора.

Различий между двигателями современных и старых автомобилей

Вы когда-нибудь задумывались, в чем разница между двигателями внутреннего сгорания старых и новых автомобилей? Оказывается, довольно много.

Несмотря на то, что основная концепция осталась относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд улучшений. Здесь мы остановимся на 4 наиболее интересных примерах.

Чем отличаются старые автомобили от новых?

Основные принципы самых первых автомобилей используются и сегодня.Одно из основных отличий заключается в том, что современные автомобили были разработаны в результате стремления улучшить мощность двигателей и, в конечном итоге, их топливную экономичность.

Источник: Ник Видаль-Холл / Flickr

Это отчасти было вызвано рыночным давлением со стороны потребителей, а также более крупными рыночными силами, такими как изменение цены на нефть с течением времени, а также налоговой политикой правительства и другими нормативными требованиями.

Но, прежде чем мы углубимся в подробности, было бы полезно изучить, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет источник топлива, такой как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает его и воспламеняет. Это вызывает серию небольших взрывов (отсюда и название двигателя внутреннего сгорания), которые, в свою очередь, приводят в движение набор поршней вверх и вниз.

Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который преобразует возвратно-поступательное поступательное движение поршней во вращательное движение путем поворота коленчатого вала. Затем коленчатый вал передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля.

Интересно, что преобразование возвратно-поступательной силы во вращательную силу не является чем-то новым. Очень ранний паровой двигатель был изобретен героем Александрии в I веке нашей эры (на фото ниже).

Эолипил — герой ранней паровой машины Александрии. Источник: Эвангелос Пападопулос / Research Gate

Это устройство использовало пар для поворота небольшой металлической сферы, прикрепленной к оси, путем выпуска пара из пары сопел, расположенных под углом, или выхлопных газов, расположенных на противоположных сторонах сферы.Хотя Hero никогда не развивал ее дальше, это было интересное раннее применение паровой технологии.

Некоторые другие базовые концепции двигателей автомобилей, такие как коленчатый вал, тоже очень старые концепции. Некоторые данные свидетельствуют о том, что некоторые из первых примеров, возможно, возникли во времена династии Хань в Китае.

Современные автомобили более эффективны, чем старые автомобили

Сжигание топлива, такого как бензин, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем только около 12-30% преобразуется в энергию, которая фактически приводит в движение автомобиль.Остальное теряется из-за холостого хода, других паразитных потерь, тепла и трения.

Чтобы помочь в борьбе с этим, современные двигатели прошли долгий путь, чтобы выжать из топлива как можно больше энергии. Например, технология прямого впрыска не производит предварительного смешивания топлива и воздуха до достижения цилиндра, как в старых двигателях.

Напротив, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, что обеспечивает повышение эффективности использования топлива до 12% .

Источник: Edmund Vermeule / Flickr

Еще одним интересным усовершенствованием автомобильных двигателей является разработка турбокомпрессоров.Эти устройства используют выхлопные газы для питания турбины, которая нагнетает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для повышения эффективности до 25% (хотя улучшения обычно намного скромнее).

Однако бывают случаи, когда турбокомпрессоры могут быть хуже обычных атмосферных двигателей.

Регулируемые фазы газораспределения и отключение цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.

Более новые автомобильные двигатели более мощные

Хотя некоторые могут так считать, оказывается, что в среднем современные двигатели не только более эффективны, но и относительно более мощные.

Шевроле Малибу 2013 года выпуска. Источник: IFCAR / Wikimedia Commons

Например, у Chevrolet Malibu 1983 года был 3,8-литровый двигатель V-6 , который мог выдавать 110 лошадиных сил . Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель , развивающий 144 лошадиных силы.

Современные автомобильные двигатели намного меньше, чем у старых автомобилей

Этот привод, не каламбур, предназначенный для повышения эффективности двигателей, также со временем уменьшился в размерах.Это не совпадение. Производители автомобилей поняли, что не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его мощнее. Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее.

Те же технологии, которые сделали двигатели более эффективными, имели побочный эффект — они стали меньше. Грузовики Ford F-серии — отличный тому пример. В 2011 году у F-150 было две версии; 3,5-литровый двигатель V-6 , который генерирует 365 лошадиных сил, и 5,0-литровый V-8 , который генерирует 360 лошадиных сил .

Однако следует отметить, что эта же серия также имела 6,2-литровый V-8 , который генерировал 411 лошадиных сил р. Но, условно говоря, меньший V-6 сопоставим по мощности с обоими V-8, хотя он значительно меньше.

Источник: George Thomas / Flickr

Интересно также отметить, что современные автомобили в целом часто считаются тяжелее своих более старых аналогов. Однако, учитывая, что они также больше по размеру и оснащены дополнительным оборудованием для обеспечения безопасности, средний вес большинства моделей практически не увеличился.Что изменилось, так это повышение топливной эффективности, безопасности, выбросов и удобства.

Современные двигатели более надежны

Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные. Это связано с тем, что электрические детали в среднем менее подвержены износу, чем механические.

Детали, такие как насосы, все чаще заменяются на детали с электронным управлением, а не на их механических предков.Это помогло снизить потребность в замене деталей в течение всего срока службы двигателя автомобиля.

Современные двигатели с большим количеством электроники также требуют менее частой настройки по сравнению со старыми двигателями.

Другие ключевые компоненты двигателя, такие как карбюраторы, также были переделаны в электронном виде.

Карбюраторы заменены на дроссельные заслонки и электронные системы впрыска топлива. Остальные части, такие как распределители и крышки, были заменены независимыми катушками зажигания, управляемыми ЭБУ.

Также сенсоры более-менее все контролируют. Однако это стремление к большей изощренности могло сделать новые автомобили менее безопасными.

Современный двигатель BMW 320d. Источник: Энди / Эндрю Фогг / Flickr

На базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одним и тем же принципам, но очевидно, что современные двигатели со временем претерпели множество изменений.

Основным движущим фактором была гонка за эффективностью над мощностью. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и, как правило, меньше.

Отчасти это произошло благодаря замене старых механических аналоговых частей электронными аналогами.

В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше по размеру, относительно более мощные, умные и менее подвержены износу. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь требуют больше навыков и времени.

Но стоит ли платить за повышенную сложность для повышения эффективности? Мы позволим вам решать.

19+ инноваций в машиностроении, которые помогли определить механику сегодня

Машиностроение — очень обширная дисциплина.Его широта частично объясняется необходимостью охватывать проектирование и производство почти всего в движущейся системе.

Это варьируется от мельчайших компонентов системы до готовой, иногда огромной машины в целом. На протяжении всей истории некоторые инновации определяли механику и современную машину, следующие изобретения являются яркими примерами.

СВЯЗАННЫЕ: 35 ИЗОБРЕТЕНИЙ, ИЗМЕНИЛИ МИР

Эти инженерные инновации варьируются от любой из классических «простых машин» до сложных концепций, таких как полет.Этот список далеко не исчерпывающий и в произвольном порядке.

1. Aeolipile был ранней паровой реакционной турбиной

Источник: Gts-tg / Wikimedia Commons

Aeolipile был первым в мире вращающимся паровым двигателем или, точнее говоря, паровой реакционной турбиной. Он был изобретен великим Героном Александрийским в году 1-го века нашей эры в году и подробно описан в своей книге Pneumatica .

Это относительно простое устройство работает, нагревая резервуар с водой внутри устройства для генерации пара.Затем пар проходит через одну из медных опор к шарнирной латунной сфере.

Когда пар достигает сферы, он выходит через одно из двух сопел на концах двух маленьких, направленных в противоположных направлениях рычагов. Выходящий пар создает тягу и заставляет шар вращаться.

Основной принцип прост, но настоящая гениальность устройства заключается в том, что только один из поддерживающих рычагов пропускает пар к сфере (через подшипник скольжения).

Это толкает шар против другой, «твердой», поддерживая руку, которая также имеет упорный подшипник.Сплошное плечо включает коническую точку, которая упирается в соответствующее углубление на поверхности сферы. Эта комбинация удерживает сферу на месте, пока она вращается.

2. Колесо и ось — мощная простая машина

Источник: Vikiçizer / Wikimedia Commons

В машиностроении очень мало инноваций, которые оказали такое же влияние, как колесо и ось. Без них современный мир выглядел бы совсем иначе.

Колесо и ось — одна из шести простых машин, определенных в древности и расширенных в эпоху Возрождения.

Первые изображения колесных транспортных средств появляются на глиняном горшке Bronocice из Польши и датируются примерно 4000 г. до н.э. г. На горшке четко изображена какая-то повозка с четырьмя колесами, установленными на двух осях.

Самое раннее фактическое свидетельство физической комбинации колесо-ось происходит из Словении и датируется примерно 3360-3030 годами до нашей эры.

Изобретение колеса и оси буквально изменило мир и было неизменной особенностью транспортных средств человека в течение последних 6000 лет, и, вероятно, так и останется в будущем.

3. Ветряные мельницы начали заменять рабочую силу

Модель «персидской» ветряной мельницы с вертикальным парусом, Источник: Saupreiß / Wikimedia Commons

Ветряные мельницы — невероятно гениальные устройства, которые могут преобразовывать энергию ветра в полезную механическую работу. Это

Современное применение двигателей Стирлинга

Современное применение двигателей Стирлинга

Их практическое применение сегодня

Комбинированный двигатель теплоэлектростанции, произведенный Wudag в Германии.Двигатели Стирлинга зеленые, а топки синие.

Вы, наверное, говорите себе что-то вроде этого: «Если двигатели Стирлинга такие крутые, то для чего они сегодня используются?»

Сегодня двигатели Стирлинга используются как в игрушках и вентиляторах для дровяной печи, так и в комбинированных теплоэлектростанциях для предприятий и в двигателях самых бесшумных и смертоносных подводных лодок в море.

Итак, какие применения описаны в этой статье?

Эта страница включает ТОЛЬКО легкодоступные двигатели Стирлинга.Он не включает исследовательские проекты или исторические двигатели Стирлинга.

Я также писал о том, почему некоторые специфические области применения двигателей Стирлинга, такие как двигатели для вашего автомобиля и эффективные солнечные двигатели Стирлинга, вряд ли также будут популярны.

Щелкните или коснитесь ссылок ниже, чтобы перейти в этот раздел:

1. Игрушки
2. Учебные пособия
3. Вентиляторы для дровяной печи
4. Комбинированное производство тепла и электроэнергии
5. Пример крутой 3D-печати
6. Submarine Power
7. Кондиционирование и охлаждение
8. Криокулеры
9. Социальное обеспечение ученых и инженеров
10. Инвестиционное мошенничество
11. Двигатели Стирлинга для легковых автомобилей — никогда
12. Солнечные генераторы — эффективные и по завышенной цене
13. Двигатели Стирлинга для ядерной энергетики для дальнего космоса

Игрушки

Игрушечные двигатели Стирлинга могут быть очаровательными, и это верно с тех пор, как их изобрел Роберт Стирлинг.

Есть еще старинные игрушки-двигатели Стирлинга, которые были построены вскоре после того, как Роберт Стирлинг изобрел двигатель.

Самый старый из существующих старинных двигателей Стирлинга

Старинная игрушка-модель двигателя Стирлинга, около 1910 года.

Обычно они работают на спиртовом пламени, и существуют тысячи вариантов возможных конструкций двигателей.

Мне больше всего нравятся с визуальной точки зрения те, у которых просто много движущихся частей.

Игрушки для низких температур

Я также большой поклонник низкотемпературных двигателей Стирлинга, которые могут работать как от чашки горячей воды, так и от тепла ваших рук.

Двигатель Стирлинга Eco Power

Цены начинаются от 30 долларов и увеличиваются до той суммы, которую вы хотите заплатить.

Учебные пособия

Двигатели Стирлинга помогают безопасным образом привлекать студентов

Двигатель Стирлинга ММ-7

Двигатели Стирлинга занимают особое место в университетских и школьных аудиториях.

Это особенно верно для двигателей Стирлинга с низким перепадом температур, которые могут работать, не заполняя классную комнату парами окиси углерода.

Есть что-то воодушевляющее в том, как двигатель работает от тепла чашки с горячей водой или от тепла вашей руки. Эти двигатели привлекают студентов, изучающих естественные науки и инженерные науки, к более глубокому интересу и пониманию всех типов двигателей.

Физические и инженерные лаборатории особенно выиграют от оснащенного прибором лабораторного двигателя Стирлинга, который может работать без вытяжного шкафа и без риска утечки окиси углерода.

Вентиляторы для дровяных печей

Одна из больших проблем при использовании дровяной печи для обогрева дома заключается в том, что рядом с печью обычно слишком жарко, а в других частях комнаты слишком холодно.

Очевидно, вам нужен способ перемещать воздух по дому, и в некоторых случаях вы будете использовать дровяную печь в месте, где нет электричества или вы просто не хотите ее использовать по какой-то причине.

Вот где сияют вентиляторы дровяной печи Стирлинга. У нас есть подробная страница антикварных и современных вентиляторов Стирлинга, которые могут вам понравиться.

Перемещение воздуха без электричества

Вы можете купить вентиляторы для дровяной печи, чтобы плавно перемещать воздух по комнате без электричества.

Просто установите вентилятор на дровяную печь, подождите, пока он нагреется, переверните лопасти вентилятора, и вы получите вентилятор, который мягко и бесшумно перемещает воздух по комнате.

Не ждите, что это будет двигать воздух, как сильный электрический вентилятор. Но если у вас есть дровяная печь и вы читаете это, вам, возможно, понравится использовать вентилятор двигателя Стирлинга, чтобы сделать температуру в вашей комнате более равномерной.

Теплоэлектроцентраль

Комбинированный теплоэнергетический двигатель в доме производства Ökofen¹

Одна из проблем всех типов двигателей заключается в том, что они недостаточно эффективны.Каждый раз, когда из выхлопной трубы двигателя выходят горячие газы, этот поток горячего выхлопа — это энергия, за которую вы заплатили, но не смогли использовать.

Но что, если бы вы могли настроить движок так, чтобы вы одновременно делали две важные для вас вещи? Например, производство электричества и горячее водоснабжение для обогрева дома.

Сегодня на рынке представлено несколько компаний с продуктами, которые производят электричество, а также вырабатывают горячую воду для отопления домов и зданий, а также для бытовых или коммерческих нужд в горячей воде.

Возможно, вам понравится читать о рекомендуемых нами комбинированных теплоэнергетических двигателях.

Пример крутой 3D-печати

[фото 1]

Когда 3D-принтеры только стали доступны, я сразу понял, что их можно использовать для создания двигателя Стирлинга. Многие другие люди тоже.

Единственный вопрос заключался в том, какую часть движка вы действительно можете напечатать? Очевидно, что наиболее интересным и сложным было бы распечатать весь движок без необходимости в непечатаемых частях.

Двигатели с частичной печатью

Первые несколько напечатанных двигателей Стирлинга, которые я видел, были напечатаны лишь частично.

Они использовали шарикоподшипники для маховика и несколько металлических деталей, а также очень гладкий графитовый поршень марки Airpot, работающий в стеклянном цилиндре.

В первых двигателях Стирлинга, напечатанных на 3D-принтере, было много дорогих закупленных компонентов.

Я знал, что было бы намного интереснее, если бы кто-нибудь нашел способ распечатать весь движок.

Я также потратил много времени на разработку собственных двигателей Стирлинга, напечатанных на 3D-принтере. Это было нелегко.

Самый крутой пример 3D-печати за всю историю

Двигатель Стирлинга, полностью напечатанный на 3D-принтере, разработанный Доном Клукасом.

К счастью, Дон Клукас из Крайст-Черч, Новая Зеландия, придумал, как напечатать весь двигатель Стирлинга, вообще не используя никаких приобретенных компонентов.

Дон ранее проектировал комбинированный теплоэнергетический двигатель Стирлинга Whispergen, поэтому он был опытным разработчиком двигателей Стирлинга, и выяснение того, как напечатать весь двигатель Стирлинга без необходимости покупать дополнительные компоненты, было почти чудом.

Распечатайте двигатель для каждого ученика

Теперь, если в вашей школе есть 3D-принтер, и вы хотите провести в классе эксперимент с двигателями Стирлинга, вы можете просто распечатать его для каждого ученика в классе.

Это намного интереснее, чем наличие нескольких двигателей для студентов.

Решение Дона печатной проблемы поршня

Самая сложная часть при печати всего 3D-двигателя Стирлинга — это поршень. Современные принтеры не позволяют печатать поршень малого диаметра с достаточной точностью, чтобы он работал.

Дон решил напечатать поршень, который работает как сильфон. На изображении выше поршень белый. Его веб-сайт называется «Проекты для печати», и здесь есть ссылка на него со страницы ссылок на двигатель Стирлинга.

Подводная мощность

Submarine Power — Air Independent Propulsion

ВМС США наняли для участия в военных играх подводные лодки шведской конструкции производства SAAB (ранее Kockums). Их бесшумные подводные лодки, которые используют двигатели Стирлинга, оказались «смертоносными» при моделировании.

Двигатели

Стирлинга превосходны там, где люди очень дорожат тишиной.

Поскольку двигатели Стирлинга могут быть практически бесшумными, они идеально подходят для питания подводных лодок.

Шведская компания-производитель подводных лодок SAAB (ранее Kockums) добавила двигатель Стирлинга к своим подводным лодкам классов Gotland и Södermanland.

Дизель + Аккумуляторы + Стирлинг

Двигатель Стирлинга, который SAAB использует для шведских подводных лодок класса Gotland.

Эти подводные лодки используют так называемые воздушно-независимые двигательные установки, позволяющие им оставаться под водой в полной боевой готовности до нескольких недель.

По сути, это дизель-электрические подводные лодки, которые просто могут продлить срок службы (до двух недель) с двигателем Стирлинга, дополняющим батареи.

Двигатели

Стирлинга также устанавливаются на японские подводные лодки класса Soryu и, по слухам, используются в некоторых новых китайских подводных лодках².

Кондиционер

Это не сразу становится очевидным, если посмотреть на двигатель Стирлинга, но любой двигатель Стирлинга можно превратить в тепловой насос, прикрепив электродвигатель к выходному валу и запустив электродвигатель.

Конечно, двигатели Стирлинга с низкой разницей температур, которые были разработаны для работы при небольших перепадах температур, будут давать лишь небольшие перепады температур, когда они приводятся в действие двигателем.

Так что не пытайтесь делать это с двигателем Стирлинга с низким перепадом температур.

Попробовать двигатель с подогревом пламени

Но если вы прикрепите электродвигатель к выходному валу любого двигателя Стирлинга, предназначенного для работы при более высоких перепадах температур, и запустите электродвигатель, одна сторона станет горячей, а другая — холодной.

Это можно сделать даже с очень простыми моделями, так что попробуйте.

Двигатели Стирлинга можно использовать в качестве кондиционеров

Очевидно, что специализированные кулеры будут работать лучше, чем двигатели, которые были преобразованы в кулеры.

Если вы хотите построить систему для кондиционирования воздуха в доме, вам придется конкурировать с хорошо зарекомендовавшей себя технологией охлаждения с паровым циклом, цена которой снижалась на протяжении многих поколений производства.

Таким образом, поскольку большинство людей принимают решения о покупке новых холодильников и кондиционеров в основном на основе первоначальной закупочной цены, и поскольку новый кондиционер с двигателем Стирлинга, вероятно, будет изначально дороже, это не то приложение, которое вы, вероятно, увидите в широком использовании. в любое время скоро.

Но были построены кондиционеры и холодильники с двигателями Стирлинга.

Но в чем действительно проявляется технология цикла Стирлинга, так это там, где другие технологии не могут легко конкурировать, например, в криокулерах.

Криокулеры

Криокулер производства Janis³, используемый в статическом обменном газе.

Если вы хотите достичь очень низких температур для охлаждения электроники для достижения сверхпроводимости или для исследовательских целей, двигатели Стирлинга, которые были специально разработаны для охлаждения, являются отличным выбором.

Охладители

, подобные этому, были первоначально разработаны компанией Phillips Electronics в 1950-х годах и продолжают продаваться и использоваться сегодня.

Если вам нужен он для промышленного применения, они доступны.

Двухступенчатые охладители Стирлинга могут обеспечивать температуру примерно до 20 градусов Кельвина, что достаточно для сжижения водорода и неона.

Социальное обеспечение ученых и инженеров

По этому поводу, похоже, я несерьезно, но на самом деле это так.

Определенная сумма государственного бюджета на исследования ежегодно расходуется на проекты по разработке новых технологий. Это вопрос государственной политики.

На протяжении многих лет, когда я интересовался двигателями Стирлинга, я видел, как люди подавали заявки и получали правительственные гранты на исследования для разработки двигателей Стирлинга.

Почему это проблема?

Проблема с этим финансируемым государством исследованием состоит в том, что оно редко приводит к появлению новых продуктов, которые люди покупают.Продукты часто разрабатываются с учетом высокого уровня эффективности, сложности и стоимости, что делает невозможным их производство и коммерческую продажу.

Возьмем, к примеру, компанию Sunpower из Афин, штат Огайо.

За эти годы они разработали множество интересных продуктов, но попробуйте найти любой из них на рынке сегодня. Вы действительно не можете.

Заказчик — следующий правительственный грант на исследования

Sunpower потратила столько лет на создание интересных продуктов, которые так и не вышли на рынок, что я могу предположить, что они действительно не собирались выводить продукты на рынок.

Вместо этого они создали эти продукты, чтобы получить следующий раунд государственных денег на исследования.

В этом нет ничего плохого, просто помните, что государственные субсидии редко приводят к появлению новых продуктов.

Если вас интересует, почему исследовательские проекты часто не приводят к появлению новых продуктов, прочтите мою страницу о том, почему двигатели Стирлинга не пользуются большей популярностью.

Инвестиционное мошенничество

Множество производителей двигателей Стирлинга приходили и уходили за эти годы.И технологии, и рынки сложны, поэтому я полагаю, что отчасти этого следует ожидать.

Но есть особый тип компаний, которые приходили и уходили, которые, кажется, никогда не собирались делать что-либо, кроме привлечения денег от инвесторов и выплаты высоких зарплат директорам.

У них всегда красивые сайты и красивые офисы. Часто у них даже есть прототип, который они купили у разработчика.

Но, похоже, не было никакой реальной попытки вывести двигатели Стирлинга на рынок с некоторыми из этих мошенников / компаний.

Как они делают это реальным

Прототип обычно покупается у инженера, который потратил на его разработку огромное количество времени.

Он продает его мошенникам, говоря, что они собираются вывести его продукт на рынок, обладая превосходным маркетинговым опытом.

Они фотографируют его, создают красивый веб-сайт, публикуют глянцевые брошюры, собирают много денег от инвесторов и исчезают в истории.

Цикл мошенничества и исчезновения, кажется, повторяется

Это случалось так много раз, что я впадаю в депрессию каждый раз, когда вижу новую.

Итак, мошенники, найдите, пожалуйста, другой технологический центр, в котором работают ваши мошенники.

Очевидно, что нужны новые деньги инвесторов для разработки двигателя Стирлинга правильного типа, но компании с историей наличия хорошего маркетингового персонала и отсутствия инженерного персонала, вероятно, не из тех, кто выводит на рынок новые продукты для двигателей Стирлинга.

Почему двигатели Стирлинга в автомобилях маловероятны

Двигатели Стирлинга имеют смысл для множества применений, но автомобильные двигатели к их числу не относятся.

Почему?

1. Они медленно запускаются
2. Сложно быстро изменить уровень мощности
3. Они не ускоряются быстро
4. Они тяжелее и дороже

Двигатели Стирлинга любят работать с постоянной скоростью

Двигатели

Стирлинга не подходят для тех, кто хочет быстро перейти от «0 до 60».

Они лучше работают на постоянной скорости, поэтому, если вам нужно быстро разогнаться, когда загорается зеленый свет, двигатели Стирлинга не для вас.

Все эти вещи, плюс тот факт, что они дороже, чем типичный двигатель внутреннего сгорания, делают их плохим выбором для автомобилей.

Гибридные автомобили

Теперь, когда мы видим все больше гибридных автомобилей, все больше людей задумываются о том, какое влияние может оказать двигатель Стирлинга.

Двигатели

Стирлинга имеют смысл в качестве источника энергии в некоторых электрических гибридных транспортных средствах, но, опять же, они имеют тенденцию быть тяжелыми.

Если вам удастся решить проблему с весом, они могут подойти.

Солнечные генераторы

А как насчет двигателей Стирлинга для солнечной энергии?

Кажется довольно очевидным, что двигатели Стирлинга можно использовать для работы на концентрированной солнечной энергии.

Проблема с этим подходом состоит в том, что инженерные программы по разработке этих двигателей обычно ставили целью высокую эффективность. Это означает, что будут использоваться дорогие жаропрочные сплавы, и к тому времени, когда двигатель заработает, как ожидалось, будет слишком дорого конкурировать с солнечными батареями.

Concentrating sunshine производит высокотемпературные двигатели, в которых должны использоваться дорогие высокотемпературные металлы, и, хотя в этой области было проведено много исследований, на сегодняшний день на рынке нет коммерческих продуктов.

Двигатели Стирлинга с ядерной установкой для дальнего космоса

Двигатели Стирлинга могут работать на любом виде тепла. Что касается двигателя, тепло от ядерного изотопа так же хорошо, как и любой другой вид тепла.

Это было хорошо исследовано в так называемых радиоизотопных генераторах Стирлинга, предназначенных для использования в исследованиях космоса.

Важно, когда спутники не приближаются к Солнцу

Легко представить, что солнечные элементы можно использовать повсюду в космосе, но это невозможно.

По мере того, как спутник улетает все дальше от орбиты Земли вокруг Солнца, солнечной плотности просто недостаточно для питания электроники спутника, и вам нужен другой способ производства энергии.

Для этого были разработаны двигатели

Стирлинга, использующие радиоактивный изотоп в качестве источника тепла, подключенного к двигателю Стирлинга.

Больше энергии из того же плутония

Двигатели Стирлинга, сконфигурированные таким образом, могут производить примерно в три раза больше электроэнергии, чем они могли бы получить с помощью термоэлектрического устройства⁴.

Двигатели могут быть разработаны для работы в течение четырех лет без какого-либо обслуживания.

Sunpower of Athens Ohio, создает их для НАСА.

Пожалуйста, прокомментируйте ниже

Спасибо, что прочитали эту страницу.

Пожалуйста, оставьте свои вопросы, комментарии или предложения ниже.

Не забудьте заглянуть на другие наши страницы, посвященные двигателям Стирлинга «Сделай сам».

---

¹ Фото: Ökofen

²Фарли, Р. (2018). «Независимые силовые подводные лодки: малозаметность, дешевизна и будущее?» Национальный интерес. Вашингтон, округ Колумбия, Центр национальных интересов. Получено с http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/air-independent-propulsion-submarines-stealth-cheap-the-24245

.

³ Фото: Янис

⁴Шрайбер, Дж., И Вонг, В. (2007). Усовершенствованный радиоизотопный генератор Стирлинга для космических исследований и исследовательских миссий НАСА. Кливленд, Огайо: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Источник: https://web.archive.org/web/201209209/http://www.grc.nasa.gov/WWW/TECB/RPS_ASRG_%20Handout.pdf

⁵ Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. (Апрель 2018 г.). Исследовательский центр Гленна НАСА. Получено с https://tec.grc.nasa.gov/rps/stirling-research-lab/advanced-stirling-convertor/

.

[фото 1] изображение частично напечатанного двигателя Стирлинга с графитовым поршнем в стеклянном цилиндре.

Полностью синтетическое моторное масло Valvoline ™ для современных двигателей: каталог продукции

Икс Это текст отказа от ответственности в отношении файлов cookie.

Водить 2012 год или новее? Накопление углерода может подкрадываться к вам.Двигатели в автомобилях 2012 года выпуска и новее стали меньше и эффективнее, чем когда-либо. Это также означает, что они нагреваются и более подвержены накоплению углерода, связанного с топливом и нефтью. Эти отложения приводят к потере мощности и экономии топлива, что в конечном итоге приводит к поломке двигателя. Полностью синтетическое моторное масло Valvoline Modern Engine разработано для борьбы с накоплением углерода в двигателях GDI (Gas Direct Injection), Turbo и других новых двигателях. Valvoline Modern Engine, разработанный с использованием инновационной технологии моторных масел, превосходит отраслевые стандарты на 40% в отношении накопления углерода на основе средних результатов испытаний отложений на поршнях, турбонагнетателях и впускных клапанах.
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ на ModernOil.com

ПИ ЛИСТ | SDS

Купить сейчас

— ИЛИ —

Торговое или обслуживающее предприятие рядом со мной

Обзор

• Инновационная формула борется с накоплением углерода в двигателях GDI (Gas Direct Injection), Turbo и других новых двигателях
• Полностью синтетическая формула премиум-класса для исключительной защиты от высоких и низких температур
• Превосходит отраслевые стандарты по защите от износа, отложений и шламов
• Исключительная защита от поломки моторного масла в двигателях с высокими требованиями к GDI, турбонаддуве и других новых двигателях
• Dexos1 ™ Gen2 утвержден и лицензирован (Лицензия № D10261HB103)
• Отвечает всем предыдущим категориям бензина API и ILSAC.Обратитесь к руководству пользователя для получения рекомендаций по обслуживанию API и вязкости

Номера продуктов

Имя	Размер	Часть	UPC
0W-20	Кварта	882226	0-74130-03531-7
5W-20	Кварта	882227	0-74130-03534-8
5W-30	Кварта	882228	0-74130-03538-6
0W-20	5 кварт	882229	0-74130-03544-7
5W-20	5 кварт	882230	0-74130-03547-8
5W-30	5 кварт	882251	0-74130-03550-8

© 2020 ООО Валволайн | | | | | |

Mobil 1 ™ защищает современные двигатели

Все функции веб-сайта могут быть недоступны в зависимости от вашего согласия на использование файлов cookie.Щелкните здесь, чтобы обновить настройки.

Стандарты экономии топлива и выбросов изменили конструкцию современных двигателей. Автопроизводители теперь должны сосредоточиться на повышении эффективности при удовлетворении спроса потребителей на электроэнергию. Разнообразие современных технологий двигателей обеспечивает успех на обоих фронтах с помощью сложных инженерных систем и передовых технологий смазочных материалов. Вот почему моторное масло Mobil 1 ™ разработано, протестировано и доказано, что обеспечивает выдающиеся характеристики и защиту — независимо от того, что находится под вашим капотом.

Технология моторных масел

• Масло со сверхнизкой вязкостью

  Mobil 1 ™ 0W-16 Advanced Fuel Economy — моторное масло со сверхнизкой вязкостью, разработанное для некоторых современных бензиновых и гибридных двигателей.

  Узнать больше

• Новый стандарт

  Новый стандарт ILSAC GF-6 для моторных масел улучшает экономию топлива и производительность двигателя.Многие из наших моторных масел Mobil ™ соответствуют и превосходят стандарты.

  Подробнее о ILSAC GF-6

• Защита выхлопной системы

  Современные двигатели, особенно в европейских транспортных средствах, оснащены либо бензиновыми каталитическими преобразователями, либо дизельными сажевыми фильтрами. Линейка моторных масел Mobil 1 ESP идет впереди всех.

  Узнать больше

Автомобильная техника

• Гибридная технология

  В наши дни появляется все больше и больше гибридов.Узнайте, как моторное масло Mobil 1 ™ защищает их экономичную конструкцию.

  Узнать больше

• Технология старт-стоп

  Узнайте о том, что делают системы старт-стоп, и посмотрите, как моторное масло Mobil 1 ™ работает при экстремальных испытаниях транспортных средств с функцией старт-стоп.

  Узнать больше

• Чем отличаются турбонагнетатели и нагнетатели

  Турбокомпрессоры и нагнетатели можно найти в современных двигателях, но только один из них обеспечивает дополнительную мощность и повышенную топливную эффективность.

  Узнать больше

Турбокомпрессоры

• Превосходная защита LSPI

  Моторные масла Mobil 1 ™ обеспечивают превосходную защиту от разрушительного воздействия предварительного воспламенения на низкой скорости (LSPI).

  Узнать больше

• Проверенные характеристики для турбокомпрессоров

  Более высокие рабочие температуры, более высокие обороты, более высокая степень сжатия.Узнайте о важности моторного масла Mobil 1 ™ в современных турбодвигателях.

  Узнать больше

• Суперкары с двойным турбонаддувом

  Эти суперкары с двойным турбонаддувом относятся к отдельной категории. Необходимость выдерживать экстремальные температуры и повышенную мощность привела к выбору моторного масла Mobil 1 ™.

  Узнать больше

• Новые автомобили с маслом Mobil 1 ™ в качестве заводской заливки

  Узнайте, почему многие ведущие производители автомобилей заливают свои автомобили синтетическим маслом Mobil 1 с первого дня.

  Узнать больше

Modern Engine Designs ▷ Русский перевод

Modern Engine Designs ▷ Русский перевод — Примеры использования Современные конструкции двигателя в предложении на английском языке Современные конструкции двигателей предъявляют чрезвычайно высокие требования к коммутации, когда речь идет о электрических тормозных системах.

No related posts.