Микродвигатель внутреннего сгорания: Ошибка 404. Страница не найдена — Объявления на сайте Авито

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания 11.0 кВт/15.0 л.с., 439 см.куб. FIRMAN SPE440 - цена, отзывы, характеристики, фото

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания 11.0 кВт/15.0 л.с., 439 см.куб. FIRMAN SPE440 одноцилиндровый, четырехтактный, с верхним расположением клапанов используется на малой сельскохозяйственной технике. Двигатель оснащен цилиндрическим валом «под шпонку».
Производитель рекомендует использовать масло SAE10W30, SAE10W40.

  • Объем двигателя, см³ 439
  • Система запуска ручная
  • Емкость топливного бака, л 5,6
  • Габариты, мм 460х460х480
  • Расход топлива, г/кВт*ч 340
  • Расположение вала горизонтальное
  • Тип двигателя бензиновый
  • Наличие редуктора нет
  • Диаметр вала (мм) 25
  • Мощность (л.с.) 15
  • Мощность (кВт) 11
  • Объем картера, л 1.1
  • Вес, кг 32.5
  • Тип четырехтактный
  • Показать еще

Параметры упакованного товара

Единица товара: Штука
Вес, кг: 33,00

Длина, мм: 460
Ширина, мм: 480
Высота, мм: 480

Произведено

  • Китай — родина бренда
  • Китай — страна производства*
  • Информация о производителе
* Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

Указанная информация не является публичной офертой

На данный момент для этого товара нет расходных материалов

Создание микродвигателя внутреннего сгорания возможно

Ученые из Ярославского филиала Физико-технологического института РАН (ЯР ФТИАН) изучают механизм спонтанной реакции между водородом и кислородом в нанопузырьках, образованных путем электролиза воды при комнатной температуре.

Принципиальное понимание этого процесса позволит построить быстрый и сильный микродвигатель. Работа ученых опубликована в журнале Scientific Reports. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Для ноутбуков и прочих мобильных устройств мы используем электрохимические батареи, в которых запасено энергии в десятки раз меньше, чем в любом автомобильном топливе того же объема. Почему же мы не применяем микродвигатели внутреннего сгорания для гаджетов? Фундаментальная проблема в том, что реакции горении гаснут в малых объемах из-за быстрого ухода тепла. В нашем проекте мы предлагаем решение этой проблемы», — комментирует руководитель гранта РНФ, кандидат физико-математических наук Виталий Световой.

В своей работе ученые наблюдали горение водородно-кислородной смеси в микропузырьках (размером 40 микрон), которые образуются путем слияния нанопузырьков при специальном режиме электролиза воды. Этот процесс горения, протекающий при комнатной температуре, имеет взрывной характер и сопровождается ясно слышимым звуком.

Механизм этой спонтанной реакции в нанопузырьках пока точно не установлен, однако ученые в своей работе детально изучают этот процесс. Исследователи связывают возможность горения с поверхностью, роль которой возрастает для малых объемов.

«Конечная цель нашего проекта — создание компактного, но обладающего достаточной удельной мощностью микронасоса, который может служить двигателем, например, для анализа крови на микрочипах или подобных устройствах медицинской направленности. Не в каждом медицинском кабинете или в полевых условиях имеется компрессор, позволяющий нагнетать давление. Энергию взрыва пузырьков в рабочей камере насоса можно использовать для толкания жидкости по микроканалам. Прототип такого насоса представлен на рисунке, где кадр из скоростного видео (на врезке слева) показывает как взрыв вытеснил всю жидкость из рабочей камеры насоса», — объясняют ученые.

ДВС для радиоуправляемых моделей - RC Total

На радиоуправляемых моделях применяют два вида двигателей - ДВС и электрические.

Темой этой статьи являются двигатели внутреннего сгорания. ДВС, применяемые на радиоуправляемых моделях, делятся на два вида: калильные и бензиновые. С бензиновым двигателем всё понятно - они знакомы каждому, применяются на автомобилях, мотоциклах, бензопилах и т.п. Но на большинстве автомоделей применяются именно калильные двигатели, не знакомые непосвященному человеку. Они работают не на бензине, а на специальном топливе на основе метилового спирта, о котором будет сказано ниже.

Бензиновый двигатель Калильный двигатель

Особенности эксплуатации

Двигатель внутреннего сгорания - надёжное, но требовательное устройство. Очень важно соблюдать правила его эксплуатации, чтобы избежать ухудшения его характеристик или выхода из строя. Обязательно прочтите инструкцию к модели перед первым запуском двигателя! Любой ДВС перед началом эксплуатации требует обкатки - выработки в специальных щадящих режимах нескольких первых баков топлива. Эти первые минуты работы сильно повлияют на всю дальнейшую жизнь двигателя.

Бензиновый и калильный двигатели

Принципиальное отличие бензинового и калильного двигателей состоит в способе воспламенения топливной смеси. В бензиновом двигателе смесь воспламеняется искровой свечой, как в обычном автомобиле. Для этого на свечу в нужный момент подаётся высокое напряжение, вызывающее искру. В калильном двигателе используется калильная свеча, которая требует разогрева перед пуском двигателя, а при работе поддерживает свою температуру достаточной для воспламенения горючей смеси при контакте с нагретой свечой.

Искровая свеча Калильная свеча

Свечи (также как и двигатели) на фотографиях показаны в разном масштабе, реальный размер бензиновой исковой свечи порядка 4-5 см, а калильной около 1 см.

Область применения тех или иных двигателей довольно чётко разграничена. Бензиновые двигатели применяют только на больших моделях масштаба 1/5, так как они большие и тяжёлые. Представляете себе двигатель бензопилы? Вот практически такие же стоят и в бензиновых автомоделях, минимальный объем - примерно 20 см3, а обычно 23-30 см3.

На всех моделях меньшего масштаба применяются компактные калильные двигатели, их объём обычно составляет 2-6 см3. Теперь вы знаете, что если модель жужжит и дымит, то это совсем необязательно бензиновый двигатель. Калильный ДВС практически ничем не хуже, это тоже самый настоящий двигатель, но называть его "бензиновым" будет только человек не знакомый с автомоделизмом. Объём калильного двигателя часто принято обозначать не в кубических сантиметрах, а в кубических дюймах, вернее даже в их сотых долях. Например, калильный ДВС объемом 0.21 кубического дюйма = 3.44 см3. Сотые доли объема двигателя в дюймах называют классом двигателя, приведённый в примере двигатель - 21-го класса. Справедливости ради стоит отметить, что фирма HPI заявила о выпуске компактного бензинового двигателя для моделей масштаба 1/8, так что, возможно, бензиновые двигатели вскоре потеснят "калилки" на моделях меньших масштабов, ведь бензиновые двигатели гораздо более удобны в эксплуатации.

Топливо

Практически все автомодельные двигатели, как калильные, так и бензиновые - двухтактные.

По-крайней мере, не известно ни одной серийно выпускаемой модели с 4-тактным двигателем. 2-тактные двигатели дешевле, более просты в устройстве, более мощные при том же объеме, но при этом более шумные и менее экономичные. Понятно, что указанные недостатки не играют пости никакой роли в автомоделизме, в то время как плюсы говорят за применение 2-тактных двигателей. Все 2-тактные двигатели работают на смеси топлива с маслом, так как в них отсутствует отдельная система смазки и они смазываются маслом, входящим в состав топлива. Например, в бак модели с бензиновым двигателем следует заливать смесь бензина с маслом для двухтактных двигателей в пропорции 20:1. Топливо для калильных двигателей включает в себя порядка 20% масла, то есть значительно больше. Основу же топлива для калильных двигателей составляет метанол (метиловый спирт). К сожалению, далеко не все знают о невероятной ядовитости метанола. При обращении с топливом для калильных двигателей нужно соблюдать крайнюю осторожность и ни в коем случае не опускать попадания топлива в глаза и рот. Не хотелось бы пугать, но все, кто использует такие двигатели, должны осознавать потенциальную опасность: попадание внутрь организма 5-10 мл может вызвать слепоту, 30 мл - смертельный исход. Антидот - этанол. Конечно, никто в здравом уме не будет пить модельное топливо, но вдыхание его паров и длительное соприкосновение с кожей тоже не сулит ничего хорошего. Впрочем, бензин тоже пить и нюхать не нужно. 🙂

Устройство модельного калильного двигателя

Рядовому пользователю, даже именующему себя моделистом, не обязательно лезть в двигатель, достаточно хотя бы знать его устройство и принцип работы.

Устройство модельного калильного двигателя Разобранный калильный двигатель Как работает двухтактный двигатель

Принципиальных различий в работе двухтактных калильных и бензиновых двигателей нет, на исключением способа воспламенения топливной смеси.

Карбюратор

Для того, чтобы двигатель работал, в его камеру сгорания должна поступать должным образом подготовленная смесь топлива и воздуха. За её приготовление отвечает карбюратор. Правильная настройка карбюратора калильного двигателя - целая наука, которой мы посвятим отдельную статью.

Карбюратор бензинового двигателя Карбюратор калильного двигателя

Воздушный фильтр

На впускное отверстие карбюратора устанавливается воздушный фильтр. Наличие чистого, пропитанного специальным маслом фильтра критически необходимо для долгой жизни двигателя. Попадание даже мельчайшей пыли в цилиндр нанесёт непоправимый ущерб поршневой паре.

Воздушный фильтр Фильтр другой формы и масло для пропитки

Резонансная труба

На впускном отверстии двигателя стоит карбюратор и воздушный фильтр. А на выпускном? Глушитель - скажете вы. Не совсем. В качестве выхлопной системы используется резонансная труба. Её роль - не уменьшить звук выхлопа (хотя и эту задачу она в некоторой степени выполняет), а увеличить мощность двигателя и повысить его КПД. Особенность устройства и работы двухтактных двигателей приводит к тому, что часть топливной смеси пролетает сквозь камеру сгорания не успев воспламениться. Форма резонансной трубы подобрана так, отразить вылетающие газы направить топливную смесь назад в камеру сгорания. Второй важной функцией трубы является создание давления в топливном баке, с которым она соединена трубочкой. Наличие резонансной трубы особо критично для калильных двигателей, бензиновые же часто используются с компактными глушителями.

Резонансная труба Глушитель

Центробежное сцепление

Еще одной частью, которую можно отнести к двигателю, является сцепление - механизм, передающий вращение двигателя на трансмиссию автомодели. В радиоуправляемых моделях с ДВС используется центробежное сцепление. Принцип его работы состоит в том, что пока двигатель работает на холостых оборотах, кулачки сцепления не соприкасаются с колоколом сцепления, будучи сжатыми пружиной. При увеличении оборотов двигателя под действием центробежной силы пружина растягивается, башмаки входят в сцепление с колоколом, начинают вращать его и модель трогается с места.

Сцепление HPI Baja Комплект трёх-кулачкового сцепления

Заключение

Вот и всё, о чём мы хотели рассказать в этой статье. Конечно, подробностей мало, но мы надеемся, что эта обзорная статья помогла в общих чертах понять, что из себя представляют двигатели внутреннего сгорания для радиоуправляемых моделей.

девайс микро — эффект макро — «Хакер»

Конструкция роторного двигателя внутреннего сгорания изумительно проста: чтобы объяснить принцип его работы не потребуется и 5 минут, однако сама идея, прежде чем воплотиться в своей простой форме, "вызревала' практически четыре столетия. Впервые мысль о подобном механизме зародилась еще в 16 столетии, но лишь в 1957 г. идея роторного мотора была полностью реализована в двигателе внутреннего сгорания, получившего название по имени гениального немецкого инженера Феликса Ванкеля, все труды и изобретения
которого так или иначе связаны с моторами.

И вот уже в начало 21 века, прогресс не стоит на месте, ученые университета Беркли
(Калифорния) из Micro-Rotary Combustion Lab (MRCL) создают миниатюрные источники энергии, которые будут минимум в 10 раз более энергоёмкими, чем традиционные источники питания (литиевые или щелочные батареи). Это новая "портативная энергетическая система" будет снабжена роторным двигателем внутреннего сгорания (двигателем Ванкеля - ДВС). Уже существует и проходит испытания самый маленький роторный двигатель в мире. Размером в однопенсовую монету, "мини-двигатель"
сможет вскоре заменить электрические батарейки как более эффективный портативный источник питания для любых устройств
- от портативных компьютеров до цифровых камер. Данный двигатель является первым в мире в своем классе способным снабжать энергией
потребителя в непрерывном режиме. Однако данный технологический прорыв можно рассматривать лишь как первый шаг по направлению к созданию "микродвигателя" объемом в 1000 раз меньшим - размером приблизительно с одну из букв однопенсовой монеты, который расширяет границы использования ДВС.

Толчком к исследованиям явился тот факт, что жидкое углеводородное топливо имеет приблизительно в 50 раз большую энергоёмкость (энергия/вес), чем у традиционных электрических батарей. Это означает, что портативный источник энергии, использующий двигатель с 20% к.п.д. (двигатель автомобиля имеет к.п.д 30 %), вместе с ёмкостью для топлива, весил бы примерно столько же, сколько и традиционная батарейка, но имел бы энергоёмкость по крайней мере в 10 раз выше (!).

Энергия, производимая двигателем, является результатом управляемого горения. Подобно процессам в обычном ДВС, топливно-воздушная сгораемая смесь преобразует химическую энергию топлива. В противовес традиционным автомобильным двигателям, где горение происходит внутри камеры сгорания, роторный двигатель имеет плоскую (планарную) конструкцию с камерой имеющей форму приплюснутого овала и треугольным ротором. Ротор делит камеру на три камеры, где и происходит сгорание топлива. Горячие газы, производимые двигателем, толкают ротор, который приводит во вращение ось ротора. Эта ось может быть присоединена к электрическим или механическим приводам силового агрегата, для выработки либо механической, либо электрической энергии.

Изготовленный из стали методом электроэрозионного фрезерования (Electro-Discharge machining,
EDM), двигатель имеет мощность до 4 Ватт, достаточную для снабжения электричеством фары. В ближайшее время исследователи планируют улучшить характеристики этого двигателя с целью повышения его мощности до 30-60 Ватт, требуемой для питания портативного компьютера. Усилия разработчиков направлены на улучшение уплотнений, модификацию ротора и картера, а также улучшения технологичности всего изделия. В качестве топлива в настоящее время используется водород, но в будущем будет использованы углеводородные типы топлива, такие как бутан. В процессе разработки двигателя, исследователи разработали всё вспомогательное оборудование, необходимое для тестирования двигателя и подобное испытательным стендам для традиционных ДВС. "Минидвигатель" имеет применение в качестве распределенного источника энергии для электронных устройств, когда он работает в паре с электрогенератором, или напрямую обеспечивая механической энергией миниатюрные устройства, например такие, как насосы, компрессоры, роботы или мини летательные аппараты.

В долгосрочные планы коллектива университета Беркли входят разработка "микро роторного" двигателя из керамических материалов размером несколько миллиметров и мощностью приблизительно в 30 милливатт (примерно такой же, как и у щелочной батарейки). Процесс производства этих "микродвигателей" уже готов. Технология, используемая для изготовления "микродвигателей" была разработана на основе технологий производства MEMS – микроэлетромеханических систем. MEMS использует технологии интегрированной печатной индустрии для изготовления механических устройств. Она комбинирует преимущества миниатюризации с массовостью производства и низкой стоимостью характерными для производства процессоров. Индустрия MEMS производит коммерческие устройства от датчиков автомобильных подушек безопасности до оптических микропереключателей для цифровых видео проекторов. Двигатель рассматриваемого размера мог бы производить приблизительно 30 милливатт мощности, используя при этом только 1/1000 унции топлива для двух часов работы.

Двигатель такого размера не только требует минимального количества топлива для работы, но и производит такое же минимальное загрязнение окружающей среды. В случае с "микродвигателем", необходимо было бы более 100 таких "микродвигателей" для производства такого же количества CO2 , кое вырабатывает один человек.

В процессе разработки "микродвигателя" имеется ряд сложностей для достижения требуемой точности, контроля за термодинамическими параметрами горения и уменьшения тепловых потерь, дозирования и подвода топлива и воздуха и ряд других. Эти проблемы в настоящее время исследованы и решены с использованием уникальных конструкторских и технологических решений.

Этот проект финансируется DARPA (Defense Advance Research Project Agency). DARPA финансирует передовые исследования, результаты которых будут востребованы в будущем. Американское правительство смогло бы использовать портативные энергетические установки для уменьшения веса солдатского снаряжения, так же в энергетических установках микро разведывательных аппаратов или снабжения энергией
удаленных (выносных) датчиков. Коммерческое использование включает в себя портативные электронные устройства, такие как переносные компьютеры, сотовые телефоны, диктофоны и т.п.

Ссылки:

Home

Простой многотопливный мотор вытеснит привычный двигатель внутреннего сгорания

+ A -

Новый многотопливный двигатель готов к массовому производству. При той же мощности, новый двигатель более чем в 2 раза легче ДВС

Компания Cyclone Power Technologies объявила о завершении разработки и тестирования многотопливного двигателя нового типа. В настоящее время начался этап коммерциализации новинки, а также ее сертификации для автомобильной промышленности. Новый тип двигателя под названием Waste Heat Engine (WHE) является устройством для превращения тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу. Собственно, то же самое делает и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), но в отличие от него WHE – это двигатель внешнего сгорания.

Принцип работы WHE очень прост: во внешней камере сгорания происходит нагрев теплоносителя, деионизированной воды, которая в свою очередь толкает поршни или крутит турбину. КПД WHE не превышает таковой у дизельного двигателя, однако двигатель внешнего сгорания имеет несколько преимуществ.

Прежде всего, WHE может потреблять любое топливо: жидкое или газообразное. Это может быть этанол, дизельное топливо, бензин, уголь, биомасса или их смеси – в общем, все что угодно, включая тепло солнечного света, отработанного пара и т.д. Например в первоначальных тестах использовалось топливо, получаемое из кожуры апельсина, пальмового или хлопкового масла, куриного жира. При этом биотопливо можно не разбавлять нефтяным, а значит выброс двигателя WHE может быть более чистым. Поскольку WHE способен работать при относительно низкой температуре в 225 градусов Цельсия, он может использовать для работы самые разные источники тепла.

Одно из главных преимуществ WHE – меньшее количество деталей и более простое устройство, чем у ДВС, рассказывает cnews. ru. Внешнее сгорание не требует сложной системы клапанов и газораспределительного механизма, хотя из-за высокого давления необходимо применять высокопрочные материалы. В целом, WHE-DR намного легче традиционного ДВС. Так, типичный 4-цилиндровый блок цилиндров ДВС весит около 90 кг, в то время, как аналогичный алюминиевый блок цилиндров WHE весит около 35 кг.

Стоимость изготовления WHE должна быть не выше, чем стоимостьизготовления аналогичного по мощности ДВС, но при этом новый двигатель будет легче и сможет использовать самые дешевые виды топлива.

Небольшое автомобильное шасси с двигателем WHE мощностью 330 л.с. В центре баки для различных видов топлива: угольный порошок, сжиженный газ (водород, метан и т.д.), жидкое топливо (бензин, биотопливо и т.д.).

Двигатели WHE можно использовать во всем диапазоне мощностей. В частности, небольшие электрогенераторы мощностью от 1 кВт до 10 кВт будут иметь небольшие размеры и смогут питаться любым видом топлива, что крайне важно для аварийных источников энергии. Такие же двигатели можно использовать для небольшой техники, вроде газонокосилок, или составить их в пакеты для применения в промышленности, на морских судах и т.д.

Двигатели WHE среднего размера мощностью 100-400 л.с. идеально подойдут для автомобилей и небольших лодок, а большие двигатели мощностью от 400 до 1000 л.с. – для кораблей.

Благодаря отсутствию дыма, вибрации, меньшему шуму при работе и более экологичному выхлопу, двигатели внешнего сгорания могут использоваться для энергоснабжения городских поездов и других видов общественного транспорта.

Новый квантовый двигатель обладает большей мощностью, чем его традиционные аналоги

Впервые квантовый двигатель превзошел своих классических конкурентов без каких-либо экспериментальных трюков. Но, скажем сразу, речь идёт о микроскопических устройствах, поэтому квантовую Tesla ждать нам пока что не приходится.

Используя законы квантовой механики, новый двигатель смог показать большую мощность, чем стандартные — классические двигатели в тех же условиях (и в том же масштабе), сообщают в исследовательской работе от 22 марта, выполненной коллективом учёных из Американского Физического Общества (англ. The American Physical Society).

Когда-нибудь в будущем

В своём исследовании учёные смогли экспериментально убедиться, что одним из основных свойств квантового теплового двигателя является способность рабочего тела (электрона) находиться в когерентной (взаимосвязанной) суперпозиции (одновременно в двух или более состояниях). И, как и ожидалось, в масштабах микроскопического устройства это позволяет производить больше мощности, чем у любого эквивалентного классического теплового двигателя в тех же условиях. Также было подтверждено, что в рамках одного режима работы наличие такой внутренней когерентности приводит к тому, что различные типы квантовых тепловых двигателей становятся термодинамически эквивалентными, то есть «во всех случаях, когда из теплоты появляется работа, тратится пропорциональное полученной работе количество теплоты, и наоборот, при затрате той или иной работы получается то же количество тепла», — как сказал бы великий ученый Рудольф Клазиус.

Если говорить проще, то традиционные тепловые двигатели превращают тепло в движение. Например, в автомобилях двигатель внутреннего сгорания использует энергию от воспламенения топлива для того, чтобы приводить в движение поршни, которые в свою очередь через привод передают энергию на колёса и вращают их, благодаря чему автомобиль движется. Существуют разные вариации тепловых двигателей, но, как правило, большая мощность в них преимущественно достигается за счет работы в иной среде, ином приложении силы, а также модификациях используемого топлива.

В новом исследовании квантовый двигатель использует совершенно иной принцип работы: при помощи лазера, направленного на специально подготовленные алмазные кристаллы с небольшим дефектом (азотной вакансией). Лазер переводит электрон, располагающийся в кристалле (в этой самой вакансии), с одного энергетического уровня на другой, а вместо поршней квантовый двигатель производит мощность в виде электромагнитного поля.

Так как рабочим телом в данной конструкции является электрон, то в дело вступают законы квантовой механики. Сверхмалые объекты, такие как электроны, имеют свойство находиться сразу в нескольких состояниях одновременно, что называется суперпозицией, то есть если возвращаться к примеру с классическим двигателем, то в квантовом двигателе наш «поршень» одновременно и в верхнем, и в нижнем положении. В нашем случае с квантовым двигателем электрон находится одновременно на нескольких энергетических уровнях в один момент времени. Всё это также связано с корпускулярно-волновым дуализмом, той самой волшебной теорией квантовой физики, которая утверждает, что любая микрочастица — это ещё и волна.

При определённых условиях это свойство, как сообщают ученые, приводит к увеличению выходной мощности, так как теоретически все элементы и процессы внутри квантового двигателя многократно дублируются. «Это первый эксперимент, когда мы смогли достичь такого режима работы», — говорит физик Роберто Серра из Федерального университета ABC в Санто-Андре, Бразилия.

Но, как и в ситуации с квантовыми компьютерами, всё не так просто: экспериментальный микродвигатель ещё сложно назвать полноценной реализацией. На данный момент команда учёных оценила его выходную мощность, но ещё не проанализировала такое ключевое качество, как эффективность. Поэтому в будущем эксперименты будут продолжаться.

Особенностью этого типа двигателей также является и равномерность работы, то есть для него невозможны режимы с увеличением или падением мощности: она остаётся постоянной, что накладывает на данные и без того специфичные устройства дополнительные ограничения. «Если вы попробуете построить автомобиль или реактивный двигатель ... Это совершенно бесполезно», — говорит физик Ян Уолмсли из Имперского колледжа Лондона, соавтор исследования, комментируя возможность практического применения квантового двигателя в текущих реалиях.

Тем не менее, исследование приоткрывает нам новые грани того, как квантовая механика взаимодействует с термодинамикой — разделом физики, исследующем способы передачи и превращения энергии. Именно в этой области новый двигатель открывает лазейку для преодоления ограничений, наложенных классической физикой на генерацию мощности. «Мы не изменили законы термодинамики, но открыли новую её часть», — говорит Уолмсли.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Израильтяне создали экономичный экстендер для гибридных машин

Экстендер Aquarius

Aquarius Engines

Израильская компания Aquarius, специализирующаяся на разработке электротранспорта и генераторов, разработала новый компактный двигатель внутреннего сгорания для гибридных автомобилей. Как сообщает AFP, новая силовая установка отличается высокой экономичностью — на одной заправке бака она сможет питать электромоторы гибридного автомобиля на протяжении 1600 километров, вдвое больше обычных двигателей в современных машинах такого класса.

Гибридный автомобиль по сути является электромобилем, однако за питание электромоторов в них отвечают не только аккумуляторные батареи, подзаряжаемые рекуперативным торможением, но компактные двигатели внутреннего сгорания, приводящие генераторы. Такие двигатели принято называть экстендерами (от английского extend, растягивать). Некоторые производители считают именно гибридные автомобили будущим наземного транспорта, потому что они экологичны и имеют большую, чем у электромобилей, дальность хода.

Новый двигатель компании Aquarius состоит всего из 20 частей. Он представляет собой небольшой цилиндр, внутри которого из одного конца в другой во время работы движется поршень. Зажигание и сгорание топлива происходит последовательно по концам цилиндра, а расширяющиеся газы и приводят поршень в движение. Силовая установка выполнена бесклапанной объемом всего 600 кубических сантиметров. Мощность двигателя составляет 35 киловатт (47,5 лошадиной силы).

Любопытно, что поршень, движущийся по цилиндру, является частью электрогенератора. Как уточняет Reuters, по концам цилиндра размещены проводниковые обмотки. Когда поршень, вероятно обладающий магнитными свойствами, проходит мимо обмоток, он вызывает электромагнитную индукцию. Это и позволяет получать пульсирующий электрический ток. Подробности о конструкции двигателя не уточняются, однако, наверняка на выходе обмоток в нем установлены стабилизаторы.

Стоимость одного экстендера Aquarius при серийном производстве составит около ста долларов. Новым экстендером уже заинтересовалась французская компания Peugeot. В 2017 году она намерена провести первые испытания прототипов новых гибридных автомобилей. По предварительной оценке, гибридные автомобили с новой энергетической установке на основе израильского экстендера, будут стоить около 17 тысяч долларов за штуку. Для сравнения, стоимость обычного «гибрида» сегодня составляет около 25 тысяч долларов.

В каком режиме будет работать новый израильский экстендер на гибридных автомобилях, неизвестно. Одним из популярных в США гибридных автомобилей является Chevrolet Volt, впервые представленный в 2010 году. Эта машина оснащена силовой установкой объемом 1,4 литра и мощностью 74 лошадиных силы. Двигатель в Volt включается только тогда, когда во время езды практически полностью разряжается литий-ионная аккумуляторная батарея емкостью 17,1 киловатт-часа.

Василий Сычёв

Микродвигатель нового типа, использующий внутреннее сгорание водорода и кислорода

  • Абхари Ф., Джаафар Х. и Юнус Н. А. Комплексное исследование технологий микронасосов. Int. J. Electrochem. Sci. 7. С. 9765–9780 (2012).

    CAS Google Scholar

  • Ашраф, М. В., Тайяба, С. и Афзулпуркар, Н. Микрожидкостные устройства на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС) для биомедицинских приложений. Int. J. Mol.Sci. 12. С. 3648–3704 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • Марута К. Микро- и мезомасштабное горение. Proc. Гореть. Inst. 2011. Т. 33. С. 125–150.

    CAS Статья Google Scholar

  • Весер Г. Экспериментальное и теоретическое исследование окисления h3 в высокотемпературном каталитическом микрореакторе. Chem. Англ. Sci. 56, 1265–1273 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • Фернандес-Пелло, А.C. Микроэнергетика с использованием сжигания: проблемы и подходы. Proc. Гореть. Inst. 29, 883–899 (2002).

    Артикул Google Scholar

  • Световой В. Б., Сандерс Р. Г. П., Ламмерик Т. С. Дж. И Элвенспук М. С. Горение водородно-кислородной смеси в электрохимически генерируемых нанопузырьках. Phys. Ред. E 84, 035302 (R) (2011).

    ADS Статья Google Scholar

  • Световой, В.Б., Сандерс, Р. Г. П. и Элвенспук, М. С. Переходные нанопузырьки при кратковременном электролизе. J. Phys .: Cond. Иметь значение. 25, 184002 (2013).

    ADS Google Scholar

  • Седдон, Дж. Р. Т., Лозе, Д., Дакер, В. А. и Крейг, В. С. Дж. Обсуждение нанопузырьков на поверхности и в объеме. Chem. Phys. Chem. 13, 2179–2187 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • Бреннер, М.П. и Лозе, Д. Механизм динамического равновесия для стабилизации поверхностных нанопузырьков. Phys. Rev. Lett. 101, 214505 (2008).

    ADS Статья Google Scholar

  • Дакер, У.А. Угол смачивания и стабильность межфазных нанопузырьков. Langmuir 25, 8907–8910 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • Седдон, Дж. Р. Т., Зандвлит, Х. Дж. У. и Лозе, Д.Газ Кнудсена обеспечивает стабильность нанопузырьков. Phys. Rev. Lett. 107, 116101 (2011).

    ADS Статья Google Scholar

  • Weijs, J. H. & Lohse, D. Почему поверхностные нанопузырьки живут часами. Phys. Rev. Lett. 110, 054501 (2013).

    ADS Статья Google Scholar

  • Weiss, L. Производство энергии за счет изменения фазы в MEMS и микроустройствах, обзор. Int.J. Therm. Sci. 50. С. 639–647 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • Де Волдер М. и Рейнаертс Д. Пневматические и гидравлические микроактюаторы: обзор. J. Micromech. Microeng. 20, 043001 (2010).

    ADS Статья Google Scholar

  • Pelrine, R., Kornbluh, R., Pei, Q. & Joseph, J. Высокоскоростные эластомеры с электрическим приводом и деформацией более 100%.Science 287, 836–839 (2000).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Brochu, P. & Pei, Q. B. Достижения в области диэлектрических эластомеров для приводов и искусственных мышц. Макромол. Rapid Commun. 31, 10–36 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • Шиан, С., Диболд, Р. М. и Кларк, Д. Р. Настраиваемые линзы с использованием приводов из прозрачного диэлектрического эластомера.Оптика Экспресс 21, 8669–8676 (2013).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Neagu, C. R., Gardeniers, J. G. E., Elwenspoek, M. C. & Kelly, J. J. Электрохимический микроактюатор: принцип и первые результаты. J. Microelectromechan. Syst. 5, 2–9 (1996).

    CAS Статья Google Scholar

  • Кэмерон, К. Г. и Фройнд, М. С. Электролитические приводы: альтернативные высокопроизводительные устройства на основе материалов.Proc. Natl. Акад. Sci. USA 99, 7827–7831 (2002).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Hua, S. Z., Sachs, F., Yang, D. X. & Chopra, H. D. Микрожидкостное срабатывание с использованием электрохимически генерируемых пузырьков. Анальный. Chem. 74, 6392–6396 (2002).

    CAS Статья Google Scholar

  • Атея, Д. А., Шах, А. А. и Хуа, С. З. Микронасос с электрохимическим приводом.Rev. Sci. Instrum. 75, 915–920 (2004).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Менг Д. и Ким К. Дж. Микронасос жидкости путем направленного роста и избирательного удаления пузырьков газа. Lab Chip 8, 958–968 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • Кджанг, Э., Джилали, Н. и Синтон, Д. Микрожидкостные топливные элементы: обзор. J. Источники энергии 186, 353–369 (2009).

    CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google Scholar

  • Li, P.-Y., Sheybani, R., Gutierrez, C.A., Kuo, J. T. W. и Meng, E. Электрохимический привод с париленовым сильфоном. J. Microelectromechan. С. 19. 2010. С. 215–228.

    CAS Статья Google Scholar

  • Ван ден Брук, Д. М. и Элвенспук, М. Зарождение пузырьков во взрывном микропузырьковом приводе.J. Micromech. Microeng. 18, 064003 (2008).

    ADS Статья Google Scholar

  • Шен М., Беннетт Н., Динг Ю. и Скотт К. Краткая модель для оценки электролиза воды. Int. J. Hydrogen Energy 36, 14335–14341 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • Фогт, Х. и Бальцер, Р. Дж. Пузырьковое покрытие выделяющих газ электродов в застойных электролитах.Электрохим. Acta 50, 2073 (2005).

    CAS Статья Google Scholar

  • Бард А. Дж. И Фолкнер Л. Р. Электрохимические методы (Wiley, Нью-Йорк, США, 1980).

  • Исследователи разрабатывают новый вид микродвигателя внутреннего сгорания

    Дизайн микросхемы. (а) Кремниевая пластина со слоем SiRN наверху соединена со структурированной стеклянной пластиной. (б) Оптическое изображение камеры в устройстве перед заполнением.Мембрана (выделена зеленым светом снизу) протравлена ​​не полностью, но обычно совпадает с размером камеры. Под центральными электродами виден термодатчик (поликремний). (c) Общая конструкция микросхемы: входы / выходы, длинные каналы и шесть контактных площадок (2 для электродов и 4 для датчика). (d) Полностью функционирующее устройство, приклеенное к печатной плате, опломбированное и скрепленное проводами. Кредит: Научные отчеты 4, Номер статьи: 4296 DOI: 10.1038 / srep04296

    (Физ.org) - группа исследователей из России, Нидерландов и Германии разработала новый вид микродвигателя, основанный на возможном сжигании кислорода и водорода. В своей статье, опубликованной в Scientific Reports , команда описывает, как они построили новый движок, как, по их мнению, он работает и что он может означать для разработки будущих микросистем.

    По мере того как ученые создавали устройства все меньшего размера, потребность во все меньших микродвигателях росла, к сожалению, наука о крошечных двигателях не успевала за ними.Те, которые основаны на электростатических силах, не могут производить достаточную мощность, а традиционные двигатели внутреннего сгорания становятся все менее и менее эффективными по мере их уменьшения. В этом новом усилии исследователи построили крошечный двигатель внутреннего сгорания новым способом, который преодолевает проблемы других до него, хотя они не могут точно сказать, как он работает.

    Двигатель очень простой. Команда построила крошечную барокамеру с гибкой мембраной на одном конце, а затем добавила внутрь провода, которые проходили через раствор соленой воды.Передача тока по проводам приводила к диссоциации водорода и кислорода в воде на крошечные пузырьки (например, электролиз). Это вызвало повышение давления внутри камеры (примерно 3,6 бар), заставившее мембрану выгнуться наружу (примерно 1,4 микрона). Отключение тока привело к тому, что мембрана вернулась к своей естественной форме, но, как ни странно, это произошло намного быстрее, чем следовало бы, из-за рассеяния - исследователи подозревают, что вместо этого газ снова сгорел в молекулы воды.В любом случае, быстрое движение вперед и назад мембрана может быть использована в качестве силового механизма - двигателя.

    Примечательно, что новый микродвигатель имеет размер всего 100 × 100 × 5 микрон и был изготовлен с использованием кремниевых пластин, покрытых слоем богатого кремнием нитрида и платиновых электродов. Мембрана была частью пластины, протравленной с обратной стороны.

    Микродвигатель вырабатывает большой крутящий момент для своего размера и, таким образом, вполне может служить основой для очень крошечных устройств, которым необходимо либо выполнять физическую работу (например,грамм. перекачивать жидкость) или перемещаться (возможно, внутри кровеносных сосудов человека). В то же время несомненно, что первоначальная команда и другие будут работать, пытаясь точно выяснить, почему двигатель работает, и определить, насколько маленьким может быть такой двигатель.


    Первый успешный тест на стабильность горения J-2X
    Дополнительная информация: Новый тип микродвигателя, использующего внутреннее сгорание водорода и кислорода, Scientific Reports 4, Номер статьи: 4296 DOI: 10.1038 / srep04296

    Аннотация
    Микросистемы становятся частью повседневной жизни, но их применение ограничено из-за отсутствия сильных и быстрых двигателей (исполнительных механизмов), преобразующих энергию в движение. Например, широко распространенные двигатели внутреннего сгорания не могут быть уменьшены в масштабе, потому что реакции сгорания гасятся в небольшом пространстве. Здесь мы представляем актуатор с размерами 100 × 100 × 5 мкм3, который использует внутреннее сгорание водорода и кислорода как часть своего рабочего цикла. Электролиз воды, управляемый короткими импульсами напряжения, создает дополнительное давление 0.5–4 бар на время 100–400 мкс в камере, закрытой гибкой мембраной. Когда импульсы выключаются, это давление сбрасывается еще быстрее, что позволяет производить механическую работу за короткие циклы. Мы приводим аргументы в пользу того, что это неожиданно быстрое падение давления происходит из-за самовозгорания газов в камере. Этот привод - первый шаг к действительно микроскопическим двигателям внутреннего сгорания.

    © 2014 Phys.орг

    Ссылка : Исследователи разрабатывают новый вид микродвигателя внутреннего сгорания (14 марта 2014 г.) получено 25 апреля 2021 г. из https: // techxplore.ru / news / 2014-03-kind-internal-burn-microengine.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    Микродвигатели

    Микродвигатели

    Программа исследований двигателей внутреннего сгорания миллиметрового масштаба разрабатывается совместно Кембриджским исследовательским центром горения и Центром микротехники и нанотехнологий Университета Бирмингема.Этот проект микродвигателя объединяет новинки в производстве, сгорании и конструкции микродвигателя с тесным взаимодействием опыта микромеханизма и сгорания.

    Большинство жидких углеводородных топлив содержат в 300 раз больше энергии на единицу веса, чем никель-кадмиевые батареи, и в 100 раз больше, чем литий-ионные батареи. Микродвигатель может высвобождать энергию из топлива и, возможно, заменять батареи в портативных устройствах.

    Он не только прослужит намного дольше, чем батарея того же веса (примерно в 20 раз при эффективности 10%), но и потребует немного времени для замены топливной капсулы. В качестве очень компактного источника энергии микродвигатели могут найти применение в медицинских устройствах, военной технике, КПК, ноутбуках, мобильных телефонах и даже игрушках!

    Первоначальная идея создания микродвигателя с использованием технологии микроэлектромеханических систем (MEMS) была предложена Аланом Эпштейном и Стивеном Сентуриа из Массачусетского технологического института (MIT) в середине 1990-х годов.Исследования в Европе начались в Университете Бирмингема в 1999 году и привели к запатентованному процессу изготовления и нескольким прототипам микродвигателей. Предлагаемый проект сотрудничества между двумя университетами направлен на создание микродвигателя внутреннего сгорания с платформой 5 x 15 x 3 мм в габаритных размерах и ожидаемой выходной мощностью 11,2 Вт при скорости порядка 50 000 об / мин.

    Одна из основных проблем микродвигателей заключается в том, что компоненты на основе кремния не выдерживают высоких температур сгорания.Второй барьер состоит в том, чтобы обеспечить устойчивое горение в небольших размерах, на которые влияет теплопередача. Решение, предложенное исследователями, состоит в том, чтобы изготавливать микрокомпоненты из керамических материалов и эксплуатировать двигатель на высоких оборотах, используя процессы самовоспламенения для преодоления проблемы теплопередачи. Исследователи надеются, что развитие процесса позволит вывести на рынок микродвигатели.

    Источник: Кембриджский университет.


    Исследователи разработали новый вид микродвигателя внутреннего сгорания.

    Ссылка : Микродвигатели (12 января 2006 г.) получено 25 апреля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2006-01-micro -otors.html

    Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

    (PDF) Новый тип микродвигателя, использующего внутреннее сгорание водорода и кислорода

    Увеличьте DT, чтобы найти s

    0

    515 V

    21

    m

    21

    при T520uC и a50.024 К

    21

    .

    Независимо a50.024 60.001 K

    21

    было определено по нашим образцам

    с использованием внешнего нагрева. Температурная зависимость

    тока Фарадея была использована для извлечения информации об эффективной температуре

    (см. Вставку на рис. 3b). Температура, определенная таким образом в

    , ближе к максимальной температуре, чем к средней

    , потому что наиболее значительный вклад в ток вносят

    самых горячих областей вокруг электродов.Наши встроенные тепловые датчики

    были недостаточно быстрыми, чтобы измерить изменение температуры на шкале времени

    100 мс, предположительно из-за паразитных электрических эффектов.

    Даже при очень высоком пересыщении гомогенное зародышеобразование

    все еще является процессом активации. Нагревание увеличивает скорость зародышеобразования

    , включая пузырьки, содержащие только газы H

    2

    или O

    2

    . Поскольку в камере появляется больше

    непрореагировавшего газа, давление должно увеличиваться на

    быстрее.Этот эффект отвечает за более быстрое, чем линейное увеличение d (t)

    на Рисунке 3a. Аналогичное поведение должно наблюдаться при повышении внешней температуры

    . Чтобы увидеть этот эффект, один чип был приклеен к плоскому резистивному нагревателю

    и откалиброван с помощью термопары. Эта конфигурация

    наблюдалась сверху. Результаты виброметра были эквивалентны

    результатам, наблюдаемым снизу, за исключением случайного рассеяния

    на микропузырьках, чаще появляющегося на низких частотах

    или высоких токах.Результаты, показанные на рис. 4a, демонстрируют значительную зависимость отклонения

    от температуры. Рассеяние на микропузырьках

    видно как некоторая неровность кривой при T530uC.

    Частота срабатывания. Динамику охлаждения наблюдал

    , подавая две серии управляющих импульсов, разделенных временем задержки.

    Прогиб мембраны показан на Рисунке 4b. Первая серия из

    импульсов длительностью 100 мс нагревает систему. Вторая серия начинается

    , когда температура рядом с электродами увеличивается, в результате чего

    имеет больший прогиб, чем первая.Когда задержка между сериями импульсов

    увеличивается, эффект исчезает. Тот же эксперимент

    демонстрирует, насколько быстро мембрана может приводиться в действие, используя серию из

    импульсов, разделенных во времени (см. Также дополнительный рисунок S4). Из наших данных

    следует, что циклический режим работы с частотой срабатывания F

    55 кГц возможен, и на этой частоте привод может создавать

    избыточное давление на уровне 1 бар. Небольшое увеличение внешней температуры

    может увеличить как частоту срабатывания, так и развиваемую силу

    .Максимальный ход может быть достигнут для минимальной частоты возбуждения

    около f520 кГц, однако для малых

    f наблюдается деградация электродов

    6

    , а оптимальная частота возбуждения

    зависит от прочности и выбора материала. Конечно,

    срабатывание с частотой возбуждения F5f, 100 кГц также возможно

    , но с меньшей амплитудой (давлением).

    В заключение, результаты, представленные в этой статье, не только демонстрируют, что

    демонстрирует быстрый и прочный актуатор, который может применяться в динамиках microflui-

    , позиционировании микро / нано или в компактных излучателях звука / ультразвука

    .Что еще более важно, они демонстрируют возможность реакций горения в микроскопических объемах. Это фундаментальное положение -

    , которое открывает новые возможности для питания систем micro и mini

    .

    1. Абхари Ф., Джафар Х. и Юнус Н. А. Комплексное исследование микронасосов

    технологий. Int. J. Electrochem. Sci. 7. С. 9765–9780 (2012).

    2. Ашраф, М. В., Тайяба, С. и Афзулпуркар, Н. Микро-электромеханические системы

    Микрожидкостные устройства на основе

    (MEMS) для биомедицинских приложений.Int. J. Mol. Sci.

    12, 3648–3704 (2011).

    3. Марута К. Микро- и мезомасштабное горение. Proc. Гореть. Inst. 33, 125–150

    (2011).

    4. Весер, Г. Экспериментальное и теоретическое исследование окисления H

    2

    в каталитическом микрореакторе с высокой температурой

    . Chem. Англ. Sci. 56, 1265–1273 (2001).

    5. Фернандес-Пелло, А.С. Микроэнергетика с использованием сжигания: проблемы и подходы

    . Proc. Гореть.Inst. 29, 883–899 (2002).

    6. Световой В. Б., Сандерс Р. Г. П., Ламмерик Т. С. Дж. И Элвенспук М. К.

    Сжигание водородно-кислородной смеси в

    нанопузырьках, генерируемых электрохимически. Phys. Ред. E 84, 035302 (R) (2011).

    7. Световой В. Б., Сандерс Р. Г. П. и Элвенспук М. С. Переходные нанопузырьки при кратковременном электролизе

    . J. Phys .: Cond. Иметь значение. 25, 184002 (2013).

    8. Седдон, Дж. Р. Т., Лозе, Д., Дакер, В.А. и Крейг, В. С. Дж. Обсуждение

    нанопузырьков на поверхности и в объеме. Chem. Phys. Chem. 13, 2179–2187 (2012).

    9. Бреннер, М. П. и Лозе, Д. Механизм динамического равновесия для стабилизации поверхностных нанопузырьков

    . Phys. Rev. Lett. 101, 214505 (2008).

    10. Дакер, У.А. Краевой угол смачивания и стабильность межфазных нанопузырьков. Langmuir

    25, 8907–8910 (2009).

    11. Седдон, Дж. Р. Т., Зандвлит, Х. Дж. У. и Лозе, Д. Кнудсен. Газ обеспечивает стабильность нанопузырьков

    .Phys. Rev. Lett. 107, 116101 (2011).

    0200400600800

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    t (мкс)

    d (мкм)

    0100200300

    5

    6

    7

    7

    9

    10

    t (мкс)

    IF (мА)

    0100300

    20

    40

    60

    t (мкс)

    T (° C)

    150 кГц

    150 кГц b

    a

    80 кГц

    110 кГц

    Рисунок 3

    |

    Отопление за счет сжигания газов.(а) Прогиб мембраны

    для разных частот возбуждения (U569V, t5350 мс).

    (b), Ток Фарадея как функция времени для прогонов, представленных в

    (a) (одна точка за период). На вставке - эффективная температура

    (сглаженная) в камере. Разные цвета соответствуют частотам

    , показанным на (а).

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    d (мкм)

    0200400600800 1000

    0

    0.1

    0,2

    0,3

    t (мкс)

    d (мкм)

    30 ° C

    b

    a

    21 ° C

    26 ° C

    1

    34

    2

    2

    2

    Рисунок 4

    |

    Влияние нагрева на работу привода.

    (a), Отклонение мембраны для различных внешних температур (U5610 V, f

    5100 кГц, t5400 мс, слаботочный образец). (b) Отклонение мембраны для

    двух последовательных серий импульсов длительностью 100 мс каждый, разделенных с разной задержкой

    раза.Для кривых 1, 2, 3 и 4 задержка составляет 100, 200, 400, 600 мс,

    соответственно.

    www.nature.com/scientificreports

    НАУЧНЫЕ ОТЧЕТЫ | 4: 4296 | DOI: 10.1038 / srep04296 4

    Исследователи разрабатывают новый микродвигатель, но не уверены, как он работает.

    Если вы собираетесь сделать что-то вроде Porsche 911, который надевается на булавочную головку, или сделать микроскопический медицинский помпа, нужен микроскопический двигатель. Группа исследователей из Университета Твенте в Нидерландах, Российской академии наук и Университета Фрайбурга в Германии разработала микродвигатель, который сжигает кислород и водород, но есть небольшая проблема; они не уверены, как это работает.

    Создание микромашин означает создание микрогенераторов, и с учетом того, что нанотехнологии развиваются день ото дня, удивительно, что они не так распространены. Микродвигатели дешевле в производстве, чем обычные, они могут делать то, чего не могут более крупные двигатели, и они могут помочь своим более крупным собратьям работать более эффективно. Проблема в том, что создание маленького, мощного и быстрого двигателя труднее, чем предполагалось на первый взгляд.

    Основное препятствие, которое необходимо преодолеть, - это создание двигателя или привода, которые могут преобразовывать энергию в движение.Получить энергию в микромашину в виде электричества достаточно просто, но сложнее всего заставить это электричество выполнять любую полезную работу.

    Это связано с проблемой масштаба. Электродвигатели по мере их уменьшения генерируют все меньше и меньше силы. Двигатели внутреннего сгорания имеют еще худшее время, потому что в микроскопическом масштабе небольшое пространство камеры сгорания со сравнительно большой площадью поверхности уносит тепло слишком быстро, поэтому горение не может поддерживаться. Хотя есть альтернативы, такие как электроактивные полимеры и электрохимические приводы, они ограничены в функциях и слишком медленны, чтобы быть практичными.

    Новый микродвигатель 100 x 100 x 5 мкм 3 изготовлен из слоев полимерной мембраны толщиной 530 нанометров. В нем используются электроды, генерирующие переменный ток для разложения воды на водород и кислород в камере, образованной в мембране. При смешивании газов они самопроизвольно воспламеняются. При этом электрические импульсы на мгновение отключаются, производя больше мощности в виде эффекта поршневого хода.

    Это все хорошо, но это также немного смущает, потому что исследователи совершенно не уверены, как работает двигатель, а точнее, они не уверены, как может происходить сгорание.Это немного похоже на знаменитую проблему со шмелями; математика говорит, что пчела не должна уметь летать, но это так.

    Хотя загадка еще предстоит разгадать, ученые считают, что это может быть связано с переходными нанопузырьками диаметром менее 200 нм, которые образуются в течение долей секунды в камере и препятствуют рассеиванию тепла, что может привести к возгоранию. Исследователи говорят, что это может показаться нелогичным, но эти пузыри уже продемонстрировали такие нелогичные свойства.

    Ученые считают, что если детали работы двигателя будут проработаны, это откроет огромный потенциал микромашин для будущего развития.

    Источник: Science Reports

    Мощное обещание загадочного нового микроскопического двигателя внутреннего сгорания

    Двигатели сыграли решающую роль в индустриализации мира. Трудно придумать инновацию, которая оказала бы большее влияние.

    Сегодня наблюдается тенденция к созданию более эффективных двигателей меньшего размера.Есть реактивные двигатели размером с кофейную чашку, приводящие в действие автономные летательные аппараты, и мощные электродвигатели, которые делают детские вертолеты более полезными, чем все, что было возможно всего 10 лет назад.

    Но есть веские основания полагать, что двигатели внутреннего сгорания вряд ли в ближайшее время станут намного компактнее. Двигатели внутреннего сгорания становятся чрезвычайно неэффективными по мере их уменьшения, потому что тепло уходит быстрее. Это неизбежный результат того, что объем и площадь поверхности изменяются относительно друг друга по мере того, как объекты становятся меньше.(Тот же эффект является причиной того, что мышам трудно оставаться в тепле, в то время как слонам трудно остыть.)

    Таким образом, большинство микродвигателей полагаются на другие эффекты для создания силы. Есть две основные категории: тепловые силы, которые имеют тенденцию быть медленными, и электростатические силы, которые имеют тенденцию быть слабыми. Что нужно, так это что-то более сильное и быстрое.

    Сегодня Виталий Световой из Университета Твенте говорит, что они открыли совершенно новый механизм создания сил на микромасштабе, которые одновременно мощные и быстрые.И хотя они еще не полностью понимают этот механизм, они считают, что он основан на диссоциации воды на водород и газообразный кислород и его рекомбинации обратно в воду.

    Эти ребята даже построили микродвигатель, демонстрирующий это явление. «Этот привод - первый шаг к действительно микроскопическим двигателям внутреннего сгорания», - говорят они.

    Новый двигатель внутреннего сгорания принципиально прост. Он состоит из крошечной камеры, заполненной водой и содержащей пару электродов, подключенных к цепи.Прохождение тока через цепь заставляет воду диссоциировать на кислород и водород, которые затем образуют нанопузырьки.

    Хотя эти пузырьки слишком малы, чтобы их можно было увидеть, объем газа резко увеличивает давление в камере, вызывая деформацию мембраны на одном конце. Это то, что порождает силу.

    Когда ток прекращается, давление быстро падает. На самом деле так быстро, что исследователи не совсем понимают, почему. Это определенно слишком быстро для обычных процессов, таких как диффузия газа из камеры или растворение обратно в жидкость.

    Но Световой и думают, что знают, что происходит. Их идея заключается в том, что при отключении тока водород и кислород в нанопузырьках самопроизвольно воспламеняются, превращаясь обратно в воду. Именно это сгорание и удаление газа приводит к такому быстрому падению давления.

    Каким бы ни был механизм, они применяют переменное напряжение / ток с частотой 50 кГц для создания своего двигателя. Это создает постоянный источник пузырьков для горения и вызывает возвратно-поступательную вибрацию мембраны, которую можно использовать для выполнения работы.Вуаля! Микроскопический двигатель внутреннего сгорания.

    Это захватывающая разработка, которая обещает множество возможностей. Световой и компания не описывают какие-либо потенциальные области применения своих новых двигателей внутреннего сгорания, поэтому я оставлю это читателям MIT Technology Review . Идеи, пожалуйста, в разделе комментариев ниже.

    Ссылка: http://arxiv.org/abs/1402.7101: Новый тип микродвигателя, использующий внутреннее сгорание водорода и кислорода

    Разработка микрокамеры сгорания на жидком топливе

    Аннотация
    Достижения в области микроэлектромеханических систем (МЭМС) сделали возможным разработку газотурбинных двигателей размером с пуговицу для использования в качестве портативных источников энергии.В рамках усилий по разработке микромасштабного газотурбинного двигателя, эта диссертация представляет моделирование, проектирование, изготовление и экспериментальную характеристику микрокомпьютера, который каталитически сжигает топливо JP8. Из-за высокой плотности энергии, хранящейся в углеводородном топливе, микромасштабные тепловые двигатели на их основе, по оценкам, имеют удельную энергию примерно на порядок выше, чем у нынешних аккумуляторных систем. Кроме того, использование общедоступного топлива для логистики обеспечит преимущества для военных целей.Таким образом, микродвигатель, сжигающий топливо JP8, является привлекательным в качестве портативного источника энергии и потенциальной замены батареям. В диссертации сначала представлен ряд моделей, разработанных для проектирования испарителя топлива, камеры смешения топлива с воздухом и камеры сгорания. Среди них - модель массопереноса пониженного порядка, которая имитирует каталитическое горение медленно диффундирующего углеводородного топлива. Модель двухфазной теплопередачи была также разработана для разработки бортового испарителя топлива с набором микроканалов.Используя результаты моделирования, был построен испытательный стенд микрокамеры сгорания на жидком топливе с объемом камеры сгорания 1.hcc ​​и общим размером матрицы 36,4 мм x 36,4 мм x 6,5 мм. Это устройство представляет собой гибридную структуру, состоящую из кремния, сапфира и стекла. Для изготовления деталей из кремния в основном использовалось глубокое реактивное ионное травление. Детали из сапфира и стекла были изготовлены методом ультразвуковой обработки. Затем были проведены экспериментальные исследования микрокамеры сгорания, работающей на жидком топливе. Были протестированы и сравнены две конфигурации; в одном - вся камера сгорания заполнена катализатором, а в другом - катализатор, заполняющий камеру лишь частично.

    (продолжение) В полностью загруженной конфигурации горение JP8 стабильно поддерживалось при массовом расходе до 0,1 г / сек и температуре выходящего газа 780 K, общей эффективности камеры сгорания 19% и удельной мощности. 43 МВт / м ". Основным ограничением при увеличении массового расхода и температуры в дальнейшем было структурное разрушение устройства из-за термических напряжений. В частично нагруженной конфигурации массовый расход 0,2 г / с и была получена соответствующая удельная мощность 54 МВт / млн.Температура газа на выходе для частично нагруженной конфигурации достигала 720 К, а максимальная общая эффективность превышала 22%. Хотя уменьшенное количество катализатора привело к неполному сгоранию, меньшие тепловые потери привели к увеличению общей эффективности камеры сгорания и удельной мощности. Общий КПД и температура выходящего газа были ниже эксплуатационных требований микродвигателя в обеих конфигурациях устройства. На основе эксперимента была построена безразмерная рабочая карта и сделаны предложения по будущим микрокамерам сгорания на жидком топливе; для достижения максимальной эффективности при минимально возможном объеме потребуется повышение теплового КПД.Ключевые слова диссертации: Power-MEMS, микродвигатель, микрокамер, каталитическое сгорание, камера сгорания JP8, испаритель микротоплива, микропроизводство, глубокое реактивное ионное травление

    Описание
    Диссертация (Ph. D.) - Массачусетский технологический институт, факультет аэронавтики и астронавтики, 2008.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *