Двухтактный оппозитный двигатель: Зачем инженеры возвращают встречные поршни — ДРАЙВ

Виды оппозитных ДВС

Так же имел место быть такой тип как ОРОС, он был отправлен в забвение, но вероятность его возвращение весьма велика, так как оживление такого мотора занялся сам Б. Гейтс. Он представляет собой двухтактный двигатель, который в отличие от Боксера работает асинхронно. В одном цилиндре располагаются два поршня движущиеся навстречу друг другу, работающие от одного коленчатого вала. Один поршень отвечает за впуск смеси, другой за выхлоп. В такой конструкции отсутствуют головка блока цилиндров и клапанный механизм.

Поэтому конструкция получается достаточно легкая и надежная. Такой тип «оппозитника» может быть бензиновым карбюраторным или дизельным с непосредственным впрыском. НО как всякому двухтактному двигателю, мотору ОРОС необходим продув цилиндров, чем и занимается отдельный электродвигатель, который при выходе мотора на режим играет роль турбонадува. Таким образом оппозитный двухтактный дизель, гораздо эффективнее обычного турбодизеля за счет уменьшенного сопротивления от трения, надежнее, за счет меньшего количества деталей (на 40-50%). Так же за счет меньшего количества деталей он легче, проще в обслуживании и занимает меньше места под капотом, но есть одно маленькое но — все это ожидание разработчиков, так как двигатель довольно таки «сырой»и рассматривать его как достойную замену преждевременно.

И вот наконец мы подошли к танковой вариации оппозитного двигателя. Важными показателями любых агрегатов для военной техники должны быть мощность, надежность и компактные размеры. Оппозитный двигатель как раз и отвечал этим основным характеристика. Его габаритные размеры были достаточно малы плюс плоская форма самого двигателя была достаточно удобна для бронетехники. Мощность советского оппозитного двигателя для танков Т-64 была 700 л.с. при объеме 13,6 л. Особенность конструкции была такова, что два поршня находясь в одном цилиндре движутся навстречу друг другу и в месте максимальной близости образовывается камера сгорания. Такой двигатель имеет два коленчатых вала, расположенных друг напротив друга. Конструкция позволяет существенно уменьшить объем пространства отведенного под двигатель, таким образом оставив больше места для экипажа и других агрегатов.

Название статьи было конечно громким (танковый двигатель для спорткара). Тем не менее, для многих людей, особенно в период до перестройки «оппозит» всегда ассоциировался с танком, ну или на худой конец с мотоциклами Урал и Днепр, а ни как с гражданскими, а уж тем более заряженными под какие-либо спортивные соревнования автомобилями. Эту уже после прибытия к нам в светлое отечество подержанных «субарей» из «загнивающей» капиталистической Японии, оппозитные двигатели стали ассоциироваться с гражданским автопромом, раллийными гонками и тому подобным. Хотя немцы устанавливали на свои Жуки «оппозиты» еще с 38 года и они были достаточно популярны, а также и на некоторые модели Порше. Так какие же плюсы и минусы есть у подобных моторов?

Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Еще один существенный минус — расход масла. Происходит это не сразу, а в процессе того, как начинают истираться гильзы цилиндров. А трутся они с одной стороны — нижней. Т.к. на поршень двигающийся по горизонтали действует сила тяжести и поэтому износ гильз происходит неравномерно и масло начинает попадать в камеру сгорания. Тут и масло вылетает по литру на тысячу км и свечи с клапанами становятся похожи на шахтера и тд. А поменять свечи, смотрите инфу чуть выше. Сложность ремонта и обслуживания мотора подхлестывает стоимость на данные операции, поэтому еще один существенный минус цена ремонта + необходимо хорошее оборудование и специалист.

Не все так страшно как кажется, ведь не даром же Субару выпускает такие моторы уже более 50-ти лет, да и Порше. Значит количество и качество положительных моментов превышает отрицательные и значит подобные моторы будут жить и модернизироваться.

Поршневые авиадвигатели из Красноярска | MISSILES2GO

Мы уже не раз затрагивали вопросы развития отечественной отрасли поршневых авиадвигателей. Отрадно, что на рынке появляется всё больше достойных проектов.

В ходе выставки «HeliRussia 2016» красноярская компания НПП «Автономные аэрокосмические системы» представила свои разработки и новые проекты в сфере малогабаритных авиационных поршневых двигателей (ДВС). Ранее компания самостоятельно разработала два беспилотника, а также бортовое и наземное оборудование для них. Практически единственными покупными элементами для БЛА были двигатели, ввиду отсутствия отечественных – импортные. В частности, на беспилотном аппарате «Гамма» применялся немецкий ДВС 3W-170XIB2 TS HFE FI.

Поскольку потребность в отечественных ДВС давно назрела, в «Автономных аэрокосмических системах» несколько лет назад взялись за создание линейки собственных двухцилиндровых двухтактных оппозитных бензиновых двигателей, предназначенных для использования в легкомоторной авиации, БЛА самолетного и вертолетного типов и на парамоторах.

К настоящему времени уже накоплен значительный опыт в этом направлении и создана линейка ДВС с мощностью от 6,8 до 28 л.с. Существенным достоинством ДВС является модульная конструкция, позволяющая собирать различные конфигурации для удовлетворения нужд широкого спектра заказчиков.

Первым образцом ДВС, реализованным в «железе», стал 20-сильный бензиновый двигатель 2B294. Он появился в 2012 г. Основной сферой его применения стала парамоторная техника. Идеологической основой 2B294 при разработке послужил немецкий мотор Limbach L275E. На текущий момент на собственном производстве компании уже произведено и реализовано более 20 готовых моторов и комплектов для сборки. Существует карбюраторный вариант и вариант с централизованным впрыском.

ДВС 2B294

Для ремоторизации БЛА «Гамма» в качестве замены двигателя фирмы 3W был создан 15-сильный ДВС 2B183. Работы по нему начались в июне 2015 г. На текущий момент пройден этап стендовых испытаний и проводятся летные испытания на аппарате «Гамма». Летный образец укомплектован стартером, генератором, системой впрыска топлива. Основная задача летных испытаний – доводка топливных карт системы впрыска для обеспечения минимального потребления. Двигатель может выпускаться в трех комплектациях – карбюраторный, инжекторный и с генератором на 80-1000 Вт. Возможна адаптация ДВС для использования керосина ТС-1 или JET A-1.

ДВС 2B183

ДВС 2B183 на стенде

ДВС 2B183 на БЛА «Гамма»

Еще одна разработка была выполнена по заказу другой компании. Это 11-сильный ДВС 2B120, предназначенный для замены немецких двигателей фирмы 3W на БЛА самолетного типа. Выпускается серийно.

«Автономные аэрокосмические системы» разрабатывают самую «младшую» модель в линейке ДВС – двигатель 2B88. Его мощность составляет всего 6.8 л.с. Он конструктивно является версией двигателя 2В120 с измененной цилиндро-поршневой группой. Находится на этапе проектирования, подготовлена трехмерная модель.

Самый мощный из линейки ДВС красноярских разработчиков – 28-сильный 2B350. Этот ДВС уже прошел испытания и в настоящее время производится мелкосерийно. Также может быть предложен в вариантах с карбюратором или моновпрыском. В настоящее время началась разработка перспективной системы впрыска топлива для управления этим двигателем. Проект предусматривает создание молоразмерного электронного блока управления и малоразмерного топливного насоса.

ДВС 2B350

ДВС 2B350 на стенде

В 2016 году для дальнейшего развития работ в сфере авиационных ДВС была образована специализированная компания НПП «Авиамеханика», основной миссией которой является разработка, производство и продажа двигателей, а также систем и комплектующих для них. В ближайших планах компании — создание гибридных силовых установок, четырехцилиндровых двухтактных двигателей большого объема на базе разработанных двухцилиндровых двигателей, а также четырехтактного двигателя мощностью 100…120 л.с. Идут работы по созданию высоконадежной системы впрыска тяжелых типов топлива и стартера-генератора прямого привода.

Поиск надежных заказчиков — основная задача успешного развития. Главный конструктор НПП Крылов Егор сказал, что «на текущий момент ставится задача организации поставок двигательных установок для корпоративных заказчиков и планируется выход на массовый рынок моторов для СЛА».

Параметры разработанных моторов.

(Фото: НПП «Автономные аэрокосмические системы»)

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Самый невероятный поршневой мотор

В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.

Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка – высокое качество наполнение цилиндров.

Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой – огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — на режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).

Ко всему прочему мотор был многотопливным, то есть мог работать на дизтопливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.

Плюс к этому еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером, как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели: сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность.

И результат получился впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение – прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».

Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор – даже от Bugatti Veyron – кажется каким-то до нельзя банальным. И чем черт не шутит, техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску.

Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных машин…

Оппозитный двигатель: описание, характеристики, обслуживание, ремонт

Оппозитный двигатель — поршневой ДВС, особенность которого заключается в угле между рядами цилиндров, который к слову составляет 180 градусов. При этом не стоит путать его с V-образными двигателями с аналогичными углами.

Описание

Первый оппозитный двигатель был создан ОгнеславомКостовичем в 80-х годах 19 столетия для обустройства дирижабля «Россия». В 20 веке был сконструирован и запатентован двухтактный оппозитный мотор, который был высоко оценен мастерами из Европы.

Оппозитный двигатель.

После определенный доработок двигатель устанавливался на мотоциклы, легкую авиацию и отечественные танки. В послевоенное время агрегатом интересовались такие компании как Porsche, VW, Subaru и AlfaRomeo.

По сравнению с ранними моделями и прототипами, нынешние моторы прошли череду доработок и усовершенствований, которые продолжаются и по сей день благодаря FujiHeavyIndustries.

Субару экспериментировало с количеством цилиндров, и нашла оптимальный вариант — 6-ти цилиндровый двигатель. Наиболее известными моделями оппозитных агрегатов являются:

• «Боксер» — поршни постоянно равноудаленные друг от друга;
• ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder — поршни попарно двигаются навстречу.
• 5 ТДФ — двухтактный многотопливный ДВС.

По сути, процесс работы двигателей такого типа не отличается от работы агрегатов другого типа конструкции. В свою очередь, такое расположение цилиндров имеет свои достоинства, равно как и недостатки.

Оппозитный мотор Субару.

Рассмотрим, некоторые технические характеристики оппозитных моторов, которые устанавливались на Subaru:

EJ 25 2.5

Достоинства

Компактность. Разработка данного типа моторов начиналось именно с желания сохранить как можно больше пространства под капотом, а уменьшение высоты позволило достигнуть заданной цели.

Расположение основных элементов оппозитного мотора.

Почти полное отсутствие вибрации достигается за счет «оппозитного» размещения поршней.

Ресурс мотора в среднем составляет от 500 000 км до первого КР. Разумеется, на это число влияет манера вождения, и можно встретить «счастливчиков», которые дожили до 800 000.

Данная конструкция обеспечивает низкий центр тяжести, что особенно ценно в спортивных авто, которым нужно обеспечивать высокую устойчивость.

Недостатки

Наиболее ощутимой проблемой для владельцев субаровских оппозитников является приличная стоимость обслуживания и невозможность совершения «домашнего» ремонта. Также ощутим тот факт, что из-за большого количества модификаций моторов взаимозаменить деталь не представляется возможным.

Неудобства доставляет и процесс шлифования шейки коленвала, который необходимо выполнять не специальном оборудовании. Не стоит забывать и об увеличенном расходе моторного масла, по сравнению с рядными «коллегами».

Обслуживание

Наиболее популярной современной моделью Subaru является Legacy. Рассмотрим процесс его обслуживания.

Система управления двигателем включает в себя функцию самодиагностики. При возникновении неисправности зажигается лампа Check Engine. При соединении клем в разъёме под рулевой колонкой и дальнейшем включении зажигания узнаем код неисправности, расшифровать который можно с помощью книги по ремонту авто Субару.

Расположение поршневой группы в оппозитном моторе.

Если выяснилось, что ошибок слишком много, то причиной является неправильный ремонт.

• Высоковольтные провода меняются через 50 тыс.км
• Срок службы зубчатого ремня распределительного вала составляет около 100 тыс. км, после рекомендуется его замена.
• Ресурс сальников коленчатого и распределительного валов — 100 тыс. км, после которых они пропускают масло.
• Замена топливного фильтра рекомендуется каждые 10 тыс.км.
• Промывка топливных форсунок осуществляется раз в 50 тыс.км, при этом с двигателя они не снимаются.

Вывод

Оппозитный двигатель был создан не как альтернатива существующим ДВС, но он нашел своё место, как в прошлом, так и в нынешнем машиностроении.

типы, устройство и принцип работы

Оппозитный двигатель (оппозитный — [фр., англ, opposite] противоположный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, расположение цилиндров друг на против друга, то есть с противоположным расположением цилиндров. Принцип работы прост, когда один цилиндр находиться на крайней мёртвой точке, второй цилиндр находиться на противоположной мёртвой точке параллельно ему, под углом 180 градусов. Оппозитный двигатель может быть дизельный и бензиновый.

Схема работы оппозитного двигателя

Самые первые двигатели такого типа устанавливались на венгерский автобус «Икарус» и мотоциклы, также такой тип расположения цилиндров получил обширное применение для военной техники, устанавливались на машины BMW и лишь, потом получили огромный спрос со стороны Porsche и Subaru. Субару используют двигатели такого типа работы очень активно, у их авто можно встретить как дизельный, так и бензиновый вариант.

Основные типы оппозитных двигателей

ОРОС

Оппозитный двигатель типа ОРОС очень сложен в своём устройстве, имеет один коленвал, но при этом два поршня работают в одном цилиндре, которые движутся на встречу друг друга. Такое усложнение привело к закрытию работы над ОРОСом, но недавно благодаря спонсорской помощи разработка возобновлена в поисках альтернативных решений.

5ТДФ

Принцип работы у двигателей такого типа не всегда одинаковый. Второй оппозитный двигатель 5ТДФ, имеет огромное различие от забытого ОРОС или популярного аналога Subaru «боксер» который мы ещё рассмотрим. В 5ДТФ как и в ОРОС два поршня работают в одном цилиндре двигаясь на встречу друг другу, но имеет два коленвала, которые располагаются на местах головки субаровского «боксера». В момент достижения крайней мёртвой точки между двумя поршнями остаётся пространство, называемой как у дизельных, так и у бензиновых систем камерой сгорания, отличие лишь в способе подаче. Тут дело в том, что оппозитный двигатель 5ДТФ двухтактный, в то время как ОРОС и «боксер» четырёхтактные, естественно газообмен происходит как у двухтактного. Активное применение двух коленвальчетый дизельный 5ДТФ получил на танках Т-64, но после завершения их производство от него всё больше отказываются в пользу других двигателей. Такое положение дел могло быть и у «боксера» если бы не Субару.

Боксер

Самый востребованный и часто используемый оппозитный двигатель «боксер» эволюционирует и до сих пор совершенствуется только благодаря Subaru, которые ставят его практически на все машины. В «боксере» стоит один кривошиповый коленвал ровно по его середине, такое расположение коленвала даёт возможность равномерно распределить массу двигателя. Количество цилиндровот четырёх до двенадцати, самый лучший из двигателей «боксер» имеет шесть цилиндров. Это и не удивительно ведь такое количество цилиндров оптимально для всех типов двигателей. Расположение коленвала повлияла не только на массу и размеры двигателя, но и на его пониженную рабочую вибрацию, понизить которую помогают так же специальные крепления. Повышением мощности в таких двигателях занимается турбина, двигатели без неё работали бы на 30 процентов хуже.

Принцип действия типа «боксер»:

• Принцип работы типа «Боксер»

Теперь мы понимаем, принцип работы, какие оппозитные двигатели бывают, но так ли они хороши?

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Оппозитный двигатель Subaru WRC

Достоинства

Но плюсы оппозитного двигателя действительно радуют:

Улучшенная управляемость машины, это достигается благодаря смешению центру тяжести, масса имеет
• расположение около оси и машина действительно ведёт себя более послушно. Для многих автолюбителей, особенно в России это очень важно.
• Повышенный комфорт, достигается за счёт уменьшенной вибрации двигателя, которая не переходит к другим частям автомобиля.
• Повышенный ресурс износа, самый главный плюс двигателей такого типа. Жизнь рассчитана больше чем на миллион километров.

Сравнение устойчивости автомобилей с разными типами двигателей

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

• Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
• Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
• Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
• Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Оппозитный двигатель Subaru Tribeca

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Оппозитный двигатель Subaru Impreza

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

• Принцип работы

Двухтактный оппозитный поршневой двигатель Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62-124.2

О. е. САМАРЩ

Херсонська державна морська академiя

ДВОТАКТНИЙ ОПОЗИТНИЙ ПОРШНЕВИЙ ДВИГУН

У данш роботi проведено анализ iснуючих конструкцш опозитних двигунгв. Розроблена схема двотактного опозитного поршневого двигуна, що складаеться з протилежно розташованих цилтдргв з поршнями, з’еднаними зубчастою рейкою з двома рядами протилежно розташованих зубщв, кожен з яких знаходяться у зачепленнг з шестернею, закртленою на окремш обггннт муфтг, встановлент на валу вгдповгдно. Обгтнг муфти мають протилежний робочий та вшьний х1д. На валах жорстко закртлено додатковг шестерт, яю заходиться у зачепленнг з центральним зубчастим колесом, встановленим на окремому валу. Наведено основнг ктематичт залежностг розроблено1 схеми. У запропоноватй схемг двигуна вгдсутня бгчна сила, що притискае поршень до втулки цилтдра та обумовлюе появу пгдвищено’1 сили тертя. Застосування спецгально’1 обгтног муфти збшьшуе надштсть передачг крутного моменту на приводний вал. Запропоноване ршення дозволяе зменшити енергомктюсть двигуна та збшьшити строк його служби.

Ключовг слова: опозитний двигун, реечна передача, муфта, цилтдр, поршень.

А.Е. САМАРИН

Херсонская государственная морская академия

ДВУХТАКТНЫЙ ОППОЗИТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

В данной работе проведен анализ существующих конструкций оппозитных двигателей. Разработана схема двухтактного оппозитного поршневого двигателя, состоящего из противоположно расположенных цилиндров с поршнями, соединенных зубчатой рейкой с двумя рядами противоположно расположенных зубьев, каждый из которых находятся в зацеплении с шестерней, закрепленной на отдельной обгонной муфте, установленной на валу соответственно.Обгонные муфты имеют противоположный рабочий и свободный ход. На валах жестко закреплены дополнительные шестерни, которые заходится в зацеплении с центральным зубчатым колесом, установленным на отдельном валу. Приведены основные кинематические зависимости разработанной схемы. В предлагаемой схеме двигателя отсутствует боковая сила, которая прижимает поршень к втулке цилиндра и обусловливает появление повышенной силы трения. Применение специальной обгонной муфты увеличивает надежность передачи крутящего момента на приводной вал. Предложенное решение позволяет уменьшить энергоемкость двигателя и увеличить срок его службы.

Ключевые слова: оппозитный двигатель, реечная передача, муфта, цилиндр, поршень.

О.Е. SAMARIN

Kherson State Maritime Academy

TWO-STROKE OPPOSED PISTON ENGINE

This paper analyzes the existing structures boxer engine. The scheme two-stroke boxer engine piston composed of oppositely arranged cylinders with pistons connected rack with two oppositely arranged rows of teeth, each of which are in engagement with the gear, mounted on a separate obhinniy clutch mounted on the shaft respectively. Obhinni clutches have opposite working and free running. For additional shafts rigidly fixed gears, which undertake in engagement with the central gear wheel mounted on a single shaft. The basic kinematic dependence developed scheme. In the proposed scheme the engine is no lateral force that pushes the piston to the cylinder sleeve and causes the appearance of increased friction. The use of special obhinnoyi coupling increases the reliability of transmission torque to the drive shaft. The proposed solution reduces engine power consumption and increase its life.

Keywords: boxer engine, reyechna transmission, clutch, cylinder, piston.

Постановка проблеми

Ввдом1 поршнев1 двигуни мають сутгев1 недол1ки, а саме: зниження довгов1чност1 та потужносп за рахунок ди в цил1ндр1 нормально! сили, що притискае поршень до цил1ндра та сприяе появ1 додатково! сили тертя, а також шаршрному кршленню зубщв зубчасто! рейки.

Ан&т останшх дослщжень i публiкацiй

Вiдомо двотактний опозитний поршневий двигун, що складаеться з протилежно розташованих цилiндрiв з поршнями та кривошипно-шатунних механiзмiв [1] (рис.1).

Рис. 1. Двотактний опозитний поршневий двигун

Недолжом такого двотактного опозитного поршневого двигуна е те, що сила, яка виникае при згорянш палива та дiе на поршень, розкладаеться на двi складовi — осьову силу, направлену уздовж шатуна, та нормальну силу, направлену перпендикулярно до оа цилiндра. Нормальна сила притискае поршень до цилiндра та викликае його перекладку в процеа роботи двигуна. При цьому мiж поршнем та цилiндром виникае сила тертя, яка призводить до шдвищеного та нерiвномiрного зношування поршня та цилiндра у напрямку дп нормально! сили. Особливо цей процес прискорюеться в умовах шдвищено! температури та недостатнього змащення у цилiндрi, яш виникають при роботi двигуна.

Крiм того, пвдвищена сила тертя збшьшуе механiчнi втрати двигуна та зменшуе його ефективну потужнiсть.

Також вщомим е двотактний опозитний поршневий двигун без кривошипно-шатунного мехашзму, що складаеться з протилежно розташованих цилiндрiв з поршнями, з’еднаними рейкою з двома рядами протилежно розташованих зубщв [2,3] (рис.2).

Рис. 2. Двотактний опозитний поршневий двигун без кривошипно-шатунного мехашзму

Недолшэм такого двотактного опозитного поршневого двигуна е те, що сила, яка виникае при згорянш палива та дiе на поршень, передаеться на шаршрно закршлеш зубщ. Шаршрш з’еднання отримують динамiчне навантаження, зношуються та виходять з ладу. При цьому у зачепленш заходиться мала шльшсть зубцiв, що збiльшуе навантаження на них.

Формулювання мети дослщження

Метою роботи е розробка такого двотактного опозитного поршневого двигуна, у якому сила, що виникае при згорянш палива у цилiндрi та дiе на поршень, передаеться через реечну цилшдричну зубчасту передачу на обпнну муфту та приводний вал.

Викладення основного матерiалу досл1дження

Запропонований двотактний опозитний поршневий двигун складаеться з протилежно розташованих цилiндрiв 1 та 2 з поршнями 3 та 4, з’еднаними зубчастою рейкою 5 з двома рядами протилежно розташованих зубшв 6 та 7, кожен з яких знаходяться у зачепленш з шестернею 8 або 9, закршленою на окремш обпннш муфп вщповщно 10 та 11, встановленш на валу вiдповiдно 12 та 13 (рис.3).

Обпнш муфти 10 та 11 мають протилежний робочий та вiльний хiд.

На валах 12 та 13 жорстко закршлено додатковi шестернi вiдповiдно 14 та 15, яш заходиться у зачепленш з центральним зубчастим колесом 16, встановленим на окремому валу 17.

Двотактний опозитний поршневий двигун працюе наступним чином.

При згорянш палива в цилiндрi 1 виникае сила F1, що дiе на поршень 3 та перемщуе його разом iз зубчастою рейкою 5 уздовж оа цилiндрa.

Ряди зубцiв 6 взаемодшть з шестернею 8 та створюють крутний момент М1, який обертае обпнну муфту 10, встановлену на робочий хвд разом з валом 12 та шестернею 14, що взaемодiе з центральним зубчастим колесом 16 та обертае його разом з валом 17, створюючи крутний момент М2.

При цьому центральне зубчасте колесо 16 взaемодiе з шестернею 15 та передае на вал 13 крутний момент М1. Так як обпнна муфта 11 встановлена на вшьний х1д, крутний момент М1 з валу 13 на не! не передаеться.

Одночасно ряди зубщв 7 взаемодшть з шестернею 9 та створюють крутний момент М3, рiвний за значениям, але протилежний за напрямком моменту М1} який обертае обпнну муфту 11. Так як обпнна муфта 11 працюе на в№ний хвд, крутний момент М3 вал 13 та шестернею 15 не передаеться.

При цьому поршень 3 через зубчасту рейку 5 перемщуе поршень 4 у крайне положення, стискаючи чисте повггря.

5

/ 1

-1-1

1

Рис. 3. Схема двотактного поршневого опозитного двигуна при робочому ходi першого цилшдра: 1, 2 — цилшдри; 3,4 — поршш; 5 — зубчаста рейка; 6, 7 — зубщ; 8, 9 — шестернц 10, 11 -обгшнш муфтц 12, 13 — вали; 14, 15 — додатковi шестернi; 16 — центральне зубчасте колесо; 17 — вал

Пюля подaчi палива у цилшдр 2 виникае сила F1, що дiе на поршень 4 та перемщуе його разом iз зубчастою рейкою 5 уздовж оа цилшдра у зворотному по ввдношенню до першого такту напрямку (рис. — шльшсть зубщв шестерш 8, закршленш на обпннш муфтi;

711 — частота обертання шестерш 8, М » Середня швидк1сть руху поршня дорiвнюе:

де 5 — хад поршня вщ верхньо! до нижньо! мертво! точки, мм; t — час ходу поршня, с

3 урахуванням того, швидшсть зубчасто! рейки 15 дор1внюе середшй швидшсть руху поршня

‘.».., прирiвняемо вирази (1) i (2) та отримаемо частоту обертання шестерш 8, закршленш на обпннш муфп 10:

Виходячи з кинематики мехашзму, частота обертання валу 17 буде дорiвнювати:

де ¿2 — шльшсть зубщв шестерш 14, закршленш на валу 12;

— : — к1льк1сть зубцiв центрального зубчастого колеса 16, закршленого на валу 17.

Шдставимо вираз (3) у формулу (4) та отримаемо шнцевий вираз:

6QSz-

Висновки

Запропоноване техшчне рiшення дозволить пiдвищити надшнють та довговiчнiсть двотактного опозитного поршневого двигуна завдяки жорсткому виконанню зубщв на зубчастiй рейцi та застосуванню спещально! обпнно! муфти.

Список використаноТ лiтератури

1. Кане А.Б. Судовые двигатели внутреннего сгорания: Учебник. — Л.: Судостроение, 1982. -288 с.

2. Urkunde über die Eintragung des Gebrauchsmusters «Zweitakt-Boxermotor ohne Kurbeltrieb», Nr.20304487.8, IPC F02B 75/32.

3. Urkundeüber die Eintragung des Gebrauchsmusters «Verbrennungsmotor», Nr.202005004680.9, IPC F02B 15/00.

4. Гинзбург Е.Г., Голованов Н.Ф., Фирун Н.Б., Халебский Н.Т. Зубчатые передачи: Справочник. -Л: Машиностроение, 1980. — 416 с.

SKY POWER GmbH | Двигатели на тяжелом топливе | Газовые двигатели

Немецкий производитель двигателей внутреннего сгорания для БПЛА продолжает расширять портфель систем двухцилиндровых двигателей. Новое семейство серии SP-56 — Sky Самый компактный двухцилиндровый двигатель Power, построенный по той же модульной концепции, что и все другие системы от специалиста по силовым установкам БПЛА.

В серии SP-56 отсутствует соединение между малым одноцилиндровым двигателем серии СП-28 или СП-55 и самой успешное семейство двухмоторных двигателей серии SP-110 от Sky Power.»Это стало становится все более очевидным, что у нас нет решения для наших клиентов в области небольшие двухцилиндровые двигатели. Вот почему мы решили разработать этот двигатель. семейства в 2019 году. Движок этого типа особенно не хватало для интеграции в небольшие вертолеты, поскольку одноцилиндровые двигатели часто не работают плавно достаточно для этих приложений, а серия SP-110 уже слишком велика для многих этих самолетов », — поясняет Карстен Шудт, управляющий партнер Sky Power. GmbH. Серия SP-56 обеспечивает 3.35 кВт при 7000 об / мин при общей массе карбюраторная версия всего 2,6 кг.

Кроме того, двигатель может быть оснащен генератор или стартер-генератор на заднем выходном валу. Генераторы установлен на задней части двигателя. Гибридные приложения возможны благодаря Генераторные решения, в которых двигатели используются только для выработки электроэнергии. «Это позволяет нашим клиентам настраивать свой двигатель так же гибко, как и они знают это по более крупным двигателям, — продолжает Шудт.

Серия SP-56 основана на обновленном одноцилиндровом двигатели семейства СП-28. В результате серия СП-56 имеет одинаковую улучшенная конструкция цилиндра, как у серии SP-28, что дает двигателю лучшее термостойкость. Как и все другие двигатели Sky Power, двигатели серии SP-56 доступны в разных версиях. Следовательно, двигатель можно оборудовать карбюратор, а в будущем еще и система впрыска топлива. Версия на тяжелом топливе тоже возможно. Используется та же концепция HF, что и в недавно представленном SP-210 HF FI TS.

Более легкий, лучший и эффективный двухтактный двигатель

Брайан Кристи

Как и в других плоских двигателях (иногда называемых оппозитными двигателями из-за того, что их поршни напоминают два истребителя, обменивающиеся ударами), поршни OPOC перемещаются горизонтально. Хофбауэр ага! Момент наступил однажды, когда бывший инженер Volkswagen задумался о недостатках оппозитного двигателя VW. «Я подумал, боже мой, если вы просто замените головку блока цилиндров движущимся поршнем и отверстиями для цилиндров, это может быть проще».

Это — с большой долей вероятности. Для двигателя требуется меньше половины деталей аналогичного четырехтактного двигателя, и он на 30 процентов легче.Конечный результат, по словам Хофбауэра, — повышение энергоэффективности на 15–50 процентов в зависимости от конфигурации. А благодаря своей уникальной архитектуре и нескольким ключевым инновациям OPOC выделяет гораздо меньше выбросов, чем типичный двухтактный двигатель. Создав прототип дизельного двигателя мощностью 240 л.с., EcoMotors теперь сосредоточен на рынке грузовых автомобилей; В феврале прошлого года компания подписала лицензионное соглашение с Navistar. «Когда экономика восстановится, мир добавит 85 миллионов двигателей внутреннего сгорания для легковых и легких грузовиков», — говорит Хофбауэр.«Если мы сможем предложить двигатель, который будет эффективным и конкурентоспособным по стоимости производства, он будет успешным».

Брайан Кристи

ТУРБОКОМПЕНСАТОР

Электродвигатель, установленный на валу нагнетателя, быстро раскручивает компрессор для быстрого наддува; наоборот, он вырабатывает электричество из выхлопного потока. Кроме того, он управляет давлением выхлопных газов, чтобы минимизировать выбросы.

ШАТУНЫ СТАЛЬНЫЕ

Длинные стальные шатуны соединяют внешние поршни с коленчатым валом.Когда два поршня отрабатывают одно сгорание, двигатель ведет себя так, как если бы он имел длинный ход, используя больше доступной энергии и повышая эффективность. При этом коленчатый вал остается компактным и, следовательно, более легким.

КОЛЕНВАЛ

Двигатель является модульным, и коленчатый вал пар цилиндров может быть соединен муфтой. При движении по шоссе ненужные цилиндры можно просто выключить на холостом ходу, а затем снова задействовать для обгона.

ЦИЛИНДР

Газы поступают в цилиндр и выходят из него через отверстия в стенках, что снижает сложность и вес головок цилиндров.Конструкция впускной и выпускной систем и камеры сгорания предотвращает выход излишка несгоревшего топлива из выпускного отверстия, снижая выбросы.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

23 серии — двигатели Hirth

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте.Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Подробная информация о файлах cookie Политика конфиденциальности Отпечаток

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и выбрать определенные файлы cookie.

Новый 10.Двухтактный дизельный двигатель 6L с 3 цилиндрами и 6 поршнями — Car Throttle

Walmart тестирует дизельный двигатель с оппозитным поршнем с намерением заменить его более традиционные 13- и 15-литровые четырехтактные двигатели

Автомобиль дроссельной заслонки

Мы любим необычный двигатель здесь, в CT, независимо от предполагаемого применения. Вот почему несколько недель назад мы взглянули на первый в мире подвесной двигатель V12, а сегодня мы хотим поговорить о чем-то, разработанном для приведения в движение грузовика.

Однако это необычная силовая установка — этот агрегат от Achates Power звучит все более непонятно, чем больше вы читаете описание. Это 10,6-литровый двухтактный трехцилиндровый шестипоршневой дизельный двигатель. Вы правильно прочитали — шесть поршней в трех цилиндрах, поскольку это двигатель с оппозитными поршнями.

В отличие от «оппозитного» двигателя с горизонтальным оппозитным двигателем , в котором поршни направлены наружу под углом 180 градусов в отдельных цилиндрах, в оппозитном двигателе используется пара поршней, обращенных друг к другу и имеющих общий цилиндр.Каждый поршень почти встречается посередине в верхней мертвой точке, и в этот момент зажигание отправляет оба обратно в нижнюю мертвую точку. Два коленчатых вала на обоих концах связаны через набор шестерен, обеспечивающих передачу энергии.

В теории это здорово. Обычно энергия теряется через головку блока цилиндров, но в двигателе с оппозитными поршнями она распределяется между поршнями с более минимальными потерями. Вместо головки блока цилиндров на одной стороне двигателя имеются зазоры для потока выхлопных газов, а на противоположном конце — для всасываемого воздуха.Отказ от головки также означает меньшее количество движущихся частей, что потенциально увеличивает надежность и снижает производственные затраты.

Это не новая концепция — двухтактные двигатели с оппозитными поршнями появились несколько лет назад, но только сейчас было предложено вернуться. Двигатель «OP» Ахатеса — тоже не просто идея. Прототип 2,7-литрового пикапа Ford F-150 заложил основу, и с июля в Калифорнии Walmart будет тестировать 10,6-литровую версию на Peterbilt 579. Джон Т. Уолтон, покойный наследник Walmart, стал соавтором. основал Ахатес вместе с физиком Джеймсом Лемке в 2004 году.

Одним из неизбежных недостатков штабелирования поршней друг на друга является высота упаковки, но, по словам Ахатеса, это не будет большой проблемой для больших грузовиков 8-го класса. Если все в порядке, OP станет рентабельной альтернативой модернизации существующих 13- и 15-литровых четырехтактных двигателей в соответствии со строгими правилами Агентства по охране окружающей среды (EPA), которые вступят в силу в 2027 году.

В конце прошлого года было объявлено, что ОП будет соответствовать новым правилам.В настоящее время Achates заявляет, что его испытания показали снижение выбросов CO2 на семь процентов и колоссальное сокращение выбросов NOx на 96 процентов по сравнению с двигателем обычного грузовика. Несмотря на это, 10,6-литровый двигатель, используемый в демонстрационном автомобиле Walmart, развивает мощность около 400 л.с. и крутящий момент 1674 фунт-фут.

Полностью электрические грузовики, конечно, были бы еще экологичнее, но с учетом имеющихся препятствий с точки зрения запаса хода / аккумуляторной технологии, что-то вроде OP могло бы стать идеальным промежуточным решением. Будет интересно увидеть, как это получится.

Hirth Engines — Добро пожаловать на родину двухтактных двигателей

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Подробная информация о файлах cookie Политика конфиденциальности Отпечаток

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и выбрать определенные файлы cookie.

Двухтактный двигатель — Двигатели внутреннего сгорания (IC)

Согласно общепринятому мнению, наши верные двигатели внутреннего сгорания (IC) идут по пути багги.Литий-ионный аккумулятор уже появился, стандарты выбросов ужесточаются, а оборудование, которое преобразует углеводороды в лошадиные силы, не будет иметь никакого значения в будущем, говорят некоторые эксперты.

Эта точка зрения предполагает, что двигатель внутреннего сгорания 148-летней давности вышел из строя и не имеет потенциала для улучшения. Фактически, обычные двигатели и автомобили, которыми они управляют, ежедневно демонстрируют заметный прирост эффективности и чистоты. Подъем двухтактных двигателей из их почти мертвого состояния — последнее свидетельство того, что лучшие дни внутреннего сгорания еще впереди.

Четырехтактный двигатель, которым оснащены все современные легковые и грузовые автомобили (кроме Tesla Roadster), был гениальным изобретением немца Николаса Отто, который мудро осознал, что сжатие топливно-воздушной смеси перед зажиганием — лучший способ. Эта идея пришла к нему в 1861 году; три года спустя он и его сторонники строили и продавали четырехтактные двигатели, которые значительно превосходили — в основном, более экономичны — чем альтернативные конструкции без такта сжатия.

Естественно, были конкуренты с альтернативным дизайном и надежды обойти патенты Отто, выданные только в 1877 году.К 1870 году у Карла Бенца и других успешно работали двухтактные двигатели, которые выдавали один импульс мощности на один оборот коленчатого вала по сравнению с двумя оборотами, необходимыми для четырехтактных двигателей.

Наиболее распространенная форма двухтактного двигателя не требует клапанного механизма, что приводит к значительной экономии средств, веса и сложности. Таким образом, у поршня остается целый список обязанностей: подача воздуха и топлива в камеру сгорания, дозирование смазочного масла, сжатие смеси, подача мощности на коленчатый вал и вывод отработавших газов из цилиндра.Все это происходит каждые 360 градусов поворота коленчатого вала. Неизбежным результатом является то, что часть необработанного топлива и вся смазка выметаются из выхлопной трубы.

В то время как синий дым за Saab 60-х годов, последними двухтактными автомобилями в Америке, был приемлем в то время, вредные выбросы больше не являются социально приемлемыми.

Тем не менее, неоспоримые преимущества, присущие двухтактным двигателям, позволяли им работать все эти годы. Двухтактные Трабанты, произведенные в бывшей Восточной Германии, просуществовали до 1991 года.А благодаря внедрению эффективных систем дозирования масла, улучшенной конструкции поршней и портов, а также прямому впрыску топлива с электронным управлением, двухтактные двигатели по-прежнему используются во многих морских подвесных двигателях, внедорожных мотоциклах и снегоходах. Простые версии являются предпочтительным двигателем для бензопил, триммеров для сорняков, некоторых газонокосилок и почти всех радиоуправляемых моделей.

Глобальные поиски серебряной пули для наших потребностей в энергии и двигателе побудили многих инженеров отряхнуть старые учебники и исследовать умирающие идеи в поисках вдохновения.Недавно их внимание привлек двухтактный двигатель.

В августе 2008 года британский консорциум — Lotus Engineering, Jaguar Cars и Королевский университет в Белфасте — объявил о планах исследования необычного двухтактного двигателя в надежде, что он сможет эффективно работать на разнообразном бензине и спиртовом топливе. По понятным причинам названный «Omnivore», этот двигатель имеет прямой впрыск топлива и возможность работы со степенью сжатия от 8: 1 до 40: 1 с помощью подвижной «шайбы», расположенной над поршнем, которая изменяет зазор в камере сгорания.Также обсуждалась работа с самовоспламенением (HCCI). Этот двухтактный двигатель, спроектированный Lotus, имеет моноблочную конструкцию с головкой, встроенной в блок цилиндров.

Вторая примечательная разработка двухтактных двигателей находится в Чепмене, штат Канзас, где более года назад амбициозная команда из 16 ученых, инженеров и инвесторов приступила к разработке двигателя, который они называют Граалем, как Святой Грааль. Самая необычная особенность этой конструкции — впускной клапан, расположенный в головке поршня, который пропускает свежий заряд воздуха.Кроме того, есть один выпускной клапан, одна топливная форсунка и три свечи зажигания, расположенные в верхней части камеры сгорания. Цели — 100+ миль на галлон, более 100 лошадиных сил и чистый выхлоп от одноцилиндрового 1,0-литрового двигателя.

«Всеядному» и «Граалю» придется поторопиться, чтобы не отставать от проекта двухтактных двигателей, реализуемого EcoMotors недалеко от Детройта. Этот двигатель представляет собой OPOC — оппозитный поршень, оппозитный цилиндр — конструкция, которая имеет минимальное сходство с любым двигателем — двух- или четырехтактным — сегодня на дорогах.

Питер Хофбауэр, основатель и председатель EcoMotors, является мозгом этого бизнеса. Он окончил технический университет в Вене, Австрия, в 1966 году, после учебы у известного гения Auto-Union и разработчика ракет V1 / V2 Эберана фон Эберхорста. Затем Хофбауэр проработал два десятилетия в VW, поднявшись до руководства разработкой всех двигателей VW и Audi, руководя штатом из более чем 1000 сотрудников. Дизельные двигатели VW первого поколения и комплексная технология VR inline-V, которая до сих пор используется в Bugatti Veyron, стали идеей мозгового штурма Hofbauer.

Работая над двигателем Wasser Boxer или двигателем Beetle с водяным охлаждением для VW Vanagon, Хофбауэр решил, что было бы разумно заменить головки блока цилиндров в двигателе с оппозитными поршнями (OP) на … дополнительные поршни. Эта концепция имеет достоинства прежде всего потому, что она удобно удваивает площадь, с которой силы сгорания прижимаются к каждому ходу коленчатого вала. Предыдущие применения с оппозитными поршнями включали шестицилиндровые / 12-поршневые авиационные двигатели Junkers Jumo времен Второй мировой войны, различные двигатели танков и кораблей, а также в качестве источника энергии для воздушных компрессоров и т.п.Британская фирма Comer использовала их для питания автобусов. Единственное заметное использование в автомобилях оппозитных поршней было французским производителем Gobron-Brillie с 1900 по 1922 год.

В большинстве этих двигателей OP использовались два соединенных вместе коленчатых вала. Чтобы избежать этого осложнения, Хофбауэр разработал натяжные стержни, соединяющие внешние поршни непосредственно с одним коленчатым валом. Это отличный подход — также используемый Gobron-Brillie — потому что тяговые нагрузки от внешних поршней почти равны, но противоположны толкающим нагрузкам, прикладываемым к кривошипу внутренними поршнями.Такой баланс способствует плавности хода и упрощает использование более легкой конструкции картера.

Хофбауэр так и не смог реализовать свою идею OPOC в Германии. После работы в VW он перешел в Klockner-Humboldt-Deutz, кельнскую фирму, имеющую прямые корни с компанией-производителем двигателей Николаса Отто. В 1997 году, проработав там около десяти лет, Хофбауэр вышел на пенсию и переехал в Америку.

Когда выход на пенсию оказался неудовлетворительным, Хофбауэр возродил свою концепцию двигателя. Вместе с партнерами по разработке FEV и AVL он запустил первые демонстрационные двигатели в 2003 году и привлек инвестиционные средства от DARPA.Пара опытных образцов была доставлена ​​группе исследований и разработок танков и автомобилей армии США.
Зеленый венчурный капиталист Винод Хосла на сегодняшний день внес основную часть инвестиций в размере 60 миллионов долларов.

Двигатель EcoMotors OPOC прославился вдвое большей удельной мощностью (на фунт и на кубический дюйм внешнего объема) сегодняшних бензиновых двигателей. Поскольку требуется менее половины запчастей, EcoMotors рассчитывает на экономию по крайней мере на 20 процентов. Прогнозируемая экономия топлива до 50 процентов лучше, чем у нынешних бензиновых и дизельных двигателей.

Как и все двухтактные, двигатель EcoMotors OPOC выдает один импульс мощности на цилиндр за один оборот коленчатого вала. В интересах эффективности и чистоты выхлопных газов в входящем воздушном потоке нет топлива. Вместо этого он подается двумя форсунками, расположенными по бокам стенки цилиндра. Двигатель OPOC первого поколения работает на дизельном топливе, но в будущем планируется разработать и бензиновые версии. Для воспламенения бензина требуются специальные плазменные запальники.

Хофбауэр называет односторонний поток воздуха через двигатель «Циклом прямого газообмена».»Это означает, что сжатый воздух входит в цилиндр, когда отверстия открываются наружными поршнями, достигающими конца своего хода от коленчатого вала. После зажигания, поскольку оба поршня движутся в противоположных направлениях давлением сгорания, мощность передается на коленчатый вал. Когда внутренний поршень приближается к нижней части своего хода, выпускные отверстия открываются. Движение поршня рассчитано по времени, и отверстия расположены таким образом, что выпускной канал открывается перед впуском. Чтобы избежать потери свежего воздуха из цилиндра, выпускные отверстия также закрываются раньше. входные отверстия закрываются.

Эта прямоточная компоновка имеет решающее значение для чистого выхлопа и максимально эффективного использования каждого приращения топлива. Это также означает, что двигателю OPOC для запуска и работы необходим источник сжатого воздуха. Хофбауэр придумал хитроумное средство для удовлетворения этого требования: турбокомпрессор с электроприводом. Во время запуска двигатель раскручивает компрессор для подачи всасываемого воздуха. После того, как двигатель начинает работать и энергия выхлопных газов возрастает, турбинное колесо берет на себя задачу приведения в действие компрессора, позволяя двигателю стать электрическим генератором.

Управление электрическим турбонаддувом с помощью компьютерного модуля дает двигателю OPOC эквивалент системы изменения фаз газораспределения согласно Хофбауэру. Вырабатываемая электрическая энергия используется для подзарядки аккумуляторной батареи.

Хотя двигатель OPOC еще не готов к продаже, был достигнут значительный прогресс. Расход масла и выбросы выхлопных газов на норме. Хофбауэр надеется, что большие дозы рециркуляции отработавших газов означают, что впрыск мочевины не потребуется для удовлетворения требований к выбросам.Продолжаются разработки, чтобы доказать долговечность двигателя, решить любые возникающие проблемы и добавить бензиновую версию в меню продукта.

Повышение экономии топлива на 15% в этом двигателе в основном связано с его меньшим весом и значительно меньшим отводом тепла в систему охлаждения (поскольку головка блока цилиндров отсутствует). Использование двух двигателей OPOC с управляемой компьютером муфтой для отключения одного, когда его вклад не требуется, удваивает преимущество перед обычными двигателями до 30 процентов.Добавьте еще пять процентов для снижения веса автомобиля, связанного с этим двигателем, и 15 процентов для того, что EcoMotors называет своей конструкцией Tribrid — две модели двигателей OPOC в сочетании с электродвигателем, — и чистая прибыль составит 50 процентов по сравнению с современными автомобилями.

Хофбауэр и его команда из 25 инженеров владеют 114 патентами, еще сотня заявок находится в стадии разработки. Дон Ранкл, опытный руководитель с долгой карьерой в GM и Delphi, недавно присоединился к штату EcoMotors в качестве генерального директора, чтобы помочь привлечь 200 миллионов долларов в виде федеральных грантов, необходимых для перехода на следующие этапы развития к производству.

EcoMotors стремится поставлять двигатели для различных областей применения, от микроавтомобилей для развивающихся стран до грузовиков с полуприцепами в США. Приложения для вспомогательных энергоблоков и генераторных установок также находятся в списке. Runkle сообщает о большом интересе со стороны производителей морского, коммерческого грузового и сельскохозяйственного оборудования.

Согласно Runkle, EcoMotors готова сотрудничать с любым клиентом, заинтересованным в приобретении лицензионного соглашения. Вторая возможность — совместные проектные предприятия.Наиболее вероятным первым шагом будет поставка двухтактных двигателей OPOC производителям, у которых нет возможности разрабатывать и производить свои собственные двигатели.

Ранкл отмечает: «То, что мы имеем здесь, — это сотовый телефон двигателей. Зачем любому новому производителю беспокоиться об изобретении стандартного четырехцилиндрового двигателя, двигателя V-6 или V-8, если они могут получить источник питания OPOC от EcoMotors, который значительно превосходит с точки зрения затрат, эффективности и воздействия на окружающую среду? »

Если EcoMotors преуспеет в соответствии с планом, Ранкл надеется вернуть закрытый завод двигателей GM в Ливонии, штат Мичиган, для создания инновационных двигателей.Его цель — вернуть мотор в город Мотор-Сити, тем самым возродив репутацию Детройта как мирового центра передового опыта в автомобилестроении.

В то время как появление электрических силовых установок, несомненно, поможет поднять репутацию автомобиля как потребителя ресурсов и генератора загрязнения окружающей среды, впереди нас ждут серьезные препятствия. Усовершенствованные батареи и новая инфраструктура для выработки электроэнергии ужасно дороги. Это оставляет широкие возможности для нового поколения двигателей внутреннего сгорания, таких как двухтактный OPOC, с чистой и рентабельной силовой установкой.По всей видимости, тепловые двигатели будут играть решающую роль в глобальной системе личного транспорта в ближайшие десятилетия.

ДВИГАТЕЛЬ AG2 — Cosworth

Обзор

Cosworth начал участвовать в программах создания беспилотных летательных аппаратов в 2005 году в ответ на политику вооруженных сил США по использованию реактивного топлива для БПЛА. Наш одноцилиндровый безнаддувный блок AE с воспламенением от сжатия произвел впечатление на ВМС США, и они смогли профинансировать более крупный двигатель — 10-сильный AG.

Используя собственный инженерный опыт и испытательную базу Cosworth, разработка AG продолжилась с возобновлением финансирования в 2015 году, что привело к созданию агрегата второго поколения: двухтактного двухтактного боксера объемом 250 куб. См, который работает на реактивном топливе и устанавливает новые стандарты для топлива. эффективность и межремонтный период (МБР).

Вызовы

Изначально AG был разработан для простоты и надежности. ВМС США требовали более высоких тяговых характеристик, большей мощности и большего времени между капитальными ремонтами, что привело к созданию AG2.

Благодаря опыту AG мы начали решать требования, связанные с высоким давлением в цилиндре, а именно высокую механическую нагрузку, которая обычно требует более весомых структурных требований.

Требовался компромисс между весом и прочностью, и необходимо было преодолеть проблемы с подачей топлива, сгоранием и смазкой.

Решение

Наши инженеры отлично справляются с проектами с нуля. Вместо того, чтобы модифицировать существующие движки под краткое описание, они используют целостный подход — искусство возможного.

Общая конструкция AG2 — это горизонтально расположенный «плоский» твин с коленчатым валом, непосредственно приводящим в действие воздушный винт и генератор.

Наш опыт в области механики позволил создать легкий двигатель, несмотря на более высокие механические нагрузки. Двигатель с искровым зажиганием может быть еще легче, но при этом необходимо учитывать больший расход топлива из-за более низкой эффективности. Во время полета общий вес топлива и AG2 меньше, чем у двигателя с искровым зажиганием.

Топливо AG2 подается в общую топливную рампу с помощью изготовленного по индивидуальному заказу легкого насоса высокого давления с механическим приводом, встроенного в картер.Количество топлива точно контролируется специальным блоком управления двигателем, чтобы обеспечить требуемую скорость и мощность самолета.

Внутри двигателя тщательно спроектированные детали обеспечивают попадание масла в критические области смазки, а система разработана для минимизации потока масла и уменьшения массы масла при длительной работе.

Картер, цилиндры и головки — это заготовки, которые обрабатываются в нашем Центре передового производства. Для уменьшения трения и увеличения износа поршни AG2 покрыты алмазоподобным углеродом (DLC).У обычных поршневых колец есть детали, разработанные для того, чтобы справиться с предельной смазкой двухтактного двигателя на тяжелом топливе и обеспечить достаточную теплопередачу.

Двигатель прошел валидацию по методу TBO на наших собственных динамометрических стенах, разогнавшись до 10 л.с. при 5000 об / мин при репрезентативном профилировании миссии. Требуется капитальный ремонт через 500 часов. Во время которого проверяются поршни, поршневые кольца и подшипники, а затем снова через 1000 и 1500 часов. Мы продемонстрировали межремонтный период и общий срок службы устройства до 2000 часов (что намного превышает целевые показатели, поставленные ВМС США), а также непревзойденную топливную экономичность.

С помощью AG2 мы продемонстрировали передачу опыта Cosworth в технологии БПЛА, зачастую превосходящей возможности альтернативных производителей.

Преимущества Cosworth

Наша квалифицированная команда инженеров и производственные мощности преобразовали технологию двигателей беспилотных летательных аппаратов.

Мы использовали модели GT Power 1D для определения граничных условий CFD горения. Инновационная система сгорания, разработанная для моделей от AE до AG2, была оптимизирована на этапе проектирования с помощью кода 3D CFD.

Прогнозирующее сгорание с подробным химическим составом позволило понять влияние высоты над уровнем моря и типа топлива на сгорание, помогая определить надежную комбинацию инжектора и камеры сгорания. В результате обеспечивается высокий КПД и широкий диапазон воспламеняемости, что приводит к более широкому диапазону работоспособности.

CFD применялся для изучения охлаждающих потоков над головками и стволами. Термический анализ методом конечных элементов использовал данные одномерного моделирования, чтобы помочь определить геометрию охлаждающего ребра и понять его влияние на температуру поршня и цилиндра.1D- и 3D-анализ распространяется на выхлопную систему.

Благодаря нашему современному оборудованию, мы получили отличную корреляцию между моделями анализа и последующими динамометрическими испытаниями реального двигателя.

Мы переоборудовали один из наших десяти динамометрических стендов для работы с небольшими двигателями. Динамометрическая ячейка позволяет нам запускать двигатель при различных давлениях и температурах на впуске и выхлопе, чтобы воспроизвести профили полета и высотные условия.

Технические характеристики двигателя :

Объем: 243 куб.см
Охлаждение: Воздушное охлаждение с активным электронным блоком управления охлаждающими каналами
Система сгорания: Прямой впрыск топлива Common Rail с электронным управлением.Компрессионное зажигание
Типы топлива: JP-5, JP-8, DS2
Выходная мощность: 10,1 л.с. (7,5 кВт) при 5000 об / мин
Расход топлива: 0,41 фунта / л.с.ч (247 г / кВт.ч) минимум BSFC
Диапазон частоты вращения двигателя: 2250–5000 об / мин
Выработка электроэнергии: 1250 Вт при 28 В постоянного тока от 3000 до 5000 об / мин
Масса: Двигатель 22,9 фунта (10,4 кг), генератор, удлинитель винта, ЭБУ, жгут проводов, воздухозаборник, маслопроводы, топливопроводы, топливный фильтр, глушитель и выхлопная система
TBO: Целевое значение 250 часов, продемонстрировано 500 часов
Срок службы: Целевое значение 750 часов, продемонстрировано 2000 часов
Холодный старт: <30 секунд при -18 ° C без предварительного нагрева