Аксиальный двигатель плюсы и минусы: Аксиальный двигатель что это

Содержание

Аксиальные двигатели внутреннего сгорания У.Г. Макомбера (США)

Проект аксиального двигателя внутреннего сгорания конструкции Г.И. Смоллбоуна никого не заинтересовал и остался в виде набора чертежей. Тем не менее, идея не пропала. Вскоре появились аналогичные проекты, оказавшиеся более успешными. В конце первого десятилетия прошлого века тематикой аксиальных двигателей занялся американский инженер У.Г. Макомбер. Благодаря удачной конструкции и рвению своего создателя новый аксиальный двигатель даже дошел до серийного производства и использования на практике.

Уолтер Гленн Макомбер с детства проявлял интерес к инженерному делу. К примеру, в 14 лет он из подручных материалов собрал простейший паровой двигатель, который, однако, развивал достаточно высокую для самоделки мощность. В дальнейшем Макомбер предложил несколько других изобретений, пригодных для использования в различных сферах. В конце первого десятилетия XX века изобретатель занялся созданием аксиального двигателя внутреннего сгорания. Макомбер видел ситуацию в области двигателестроения и, по-видимому, желал принять участие в развитии конструкций моторов.


Общая схема двигателя Макомбера

В 1909 году У.Г. Макомбер подготовил комплект чертежей и собрался патентовать свое изобретение. Кроме того, он основал собственную фирму, которая в дальнейшем должна была заниматься производством новых двигателей. Мастерские компании Macomber Rotary Engine Company расположились в Лос-Анджелесе. Планировалось освоить сборку новых моторов, и, в перспективе, заключить контракты на их поставку таких изделий производителям автомобильной или авиационной техники.

По некоторым данным, первая заявка на патент была подана Макомбером в 1909 году. Тем не менее, в большинстве материалов по этой теме фигурируют более поздние документы. К примеру, одна из заявок была подана в апреле 1911 года и привела к получению патента в октябре 1912-го. Кроме того, усовершенствованный вариант аксиального двигателя был запатентован в 1916 году. Таким образом, У.Г. Макомбер заботился о своих изобретениях, постоянно подавая заявки на патентование усовершенствованных версий нового двигателя.

Несмотря на добавление или изменение различных деталей, аксиальные двигатели Макомбера в целом имели схожую архитектуру. Дорабатывались различные узлы, но компоновка, количество цилиндров, способ управления мощностью и т.д. оставались одинаковыми. Изобретатель предложил использовать блок из семи цилиндров с воздушным охлаждением. Двигатель был построен по аксиальной схеме с вращающимся блоком цилиндров. Макомбер посчитал, что такая система позволит улучшить охлаждение цилиндров за счет постоянного обдува без использования дополнительных вентиляторов.



Чертежи из патента 1912 г. Изображения Theoldmotor.com

Конструкция аксиального двигателя Макомбера условно разделялась на две основные части: картер с шайбовым механизмом и блок цилиндров. Кроме того, в составе двигателя присутствовали некоторые другие агрегаты, закрепленные на основных узлах. За счет ряда оригинальных предложений автору проекта удалось значительно уменьшить размеры двигателя в сравнении с иными моторами того времени.

Аксиальный двигатель Макомбера оснащался семью цилиндрами, расположенными в одном блоке, параллельно с валом. Для лучшего охлаждения на внешней поверхности цилиндров предусматривалось оребрение. Такие «радиаторы» и постоянное вращение блока цилиндров, как ожидалось, должны были обеспечивать приемлемое охлаждение. Внутри цилиндров помещались поршни с шарнирно закрепленными шатунами. Применение шарниров было связано с оригинальной системой регулировки мощности двигателя путем изменения полного и рабочего объема цилиндра, а также степени сжатия.

Система впуска и выхлопа размещалась на головной части цилиндра. Для упрощения их конструкции Макомбер предложил использовать для подачи бензовоздушной смеси полый вал двигателя. Цилиндры соединялись с валом при помощи трубок, по которым происходила раздача смеси. Выхлоп производился через патрубки в окружающее пространство. На ранней версии двигателя общий выхлопной коллектор не предусматривался.


Реклама двигателя Model A

Попеременное открытие впускного и выхлопного клапана должно было осуществляться за счет специального механизма. Подпружиненные клапаны крепились в верхней части цилиндра, над ними имелось качающееся коромысло. На валу предусматривался кулачок сложной формы, который во время вращения должен был поднимать или опускать ближайший конец коромысла клапанов. При нажатии на коромысло утапливался впускной клапан, при подъеме – выхлопной.

При помощи шатунов поршни цилиндров были связаны с шайбовым механизмом. Основной деталью последнего была планшайба сложной формы. На шарнире, расположенном на продольной оси двигателя, крепилось опорное кольцо с подшипником для маховика с креплениями для шатунов. Во время работы двигателя шатуны должны были проворачивать и качать маховик. За счет жесткого закрепления некоторых деталей вращался не только маховик, но и блок цилиндров.

Возвратно-поступательное движение поршней преобразовывалось во вращение главного вала в соответствии с принципом работы механизма «планшайба-стержни». При этом, однако, с валом был жестко связан не качающийся маховик, а блок цилиндров. Таким образом, роль планшайбы в двигателе Макомбера фактически играли цилиндры. Тем не менее, как показала практика, подобная архитектура двигателя не оказывала серьезного влияния на его характеристики.

Большой интерес представляет система регулировки мощности и других параметров двигателя. Предполагалось, что новый мотор сможет работать в определенном диапазоне оборотов, мощности и крутящего момента. Для этого в его конструкцию был введен механизм изменения объема цилиндра. Примечательно, что на чертежах в патенте 1916 года подобные детали отсутствуют. Вероятно, было решено отказаться от специальных механизмов ввиду появления более совершенных коробок передач.

На главной раме двигателя или мотораме автомобиля/самолета предлагалось жестко крепить только картер шайбового механизма и систему изменения объема цилиндров. Блок цилиндров при этом связывался с последней. При необходимости водитель или пилот должен был сдвигать специальный рычаг. При этом две зубчатые передачи (в некоторых вариантах проекта – одна) должны были сводить друг к другу или разводить в стороны блок цилиндров и маховик шайбового механизма. За счет этого можно было изменить рабочий объем цилиндра, степень сжатия смеси и другие параметры. При разведении цилиндров и маховика в стороны мощность двигателя падала, при сведении – росла.


Аэроплан Ч. Уолша в полете, май 1911 г. Фото Cynthiashidesertblog.blogspot.ru

По чертежам, подававшимся вместе с заявкой на патент, был выполнен аксиальный двигатель Macomber Model A. Этот мотор предлагался для использования на автомобилях и самолетах. Следует отметить, что предложенный двигатель был интересен в первую очередь именно как силовая установка для летательных аппаратов. Он имел сравнительно малый вес и небольшие габариты при достаточно высокой мощности. При определенных обстоятельствах двигатель Макомбера вполне мог стать реальной альтернативой звездообразным ротативным двигателям того времени.

В рекламном буклете двигателя Model A сообщалось, что он развивает мощность до 50-60 л.с. при 800-1400 оборотах в минуту. Семь цилиндров двигателя имели внутренний диаметр 4,25 дюйма. Максимальный ход поршней составлял 4,25 дюйма. При необходимости последний мог изменяться. Отмечались крайняя простота клапанного механизма цилиндров, отсутствие движущихся деталей в системе подачи смазки и другие особенности конструкции. Также в качестве преимущества представлялись малые габариты и вес. Максимальный диаметр двигателя составлял 19 дюймов (48,25 см), длина – 34 дюйма (86,36 см), а масса с дополнительным оборудованием не превышала 250 фунтов (113,4 кг). Для установки воздушного винта имелся вал длиной 6 дюймов (15,24 см).

Фирма Macomber Rotary Engine Company планировала собирать новые двигатели под заказ. Цена одного комплекта составляла 2 тыс. долларов. При заказе моторов покупателю следовало внести четверть стоимости контракта. Остальная сумма передавалась производителю после сдачи заказа.

Объемы производства двигателей Model A неизвестны. По разным данным, было собрано не более нескольких десятков таких изделий. Известно, что, как минимум, один подобный двигатель использовался в авиации. В мае 1911 года американский пионер авиации Чарльз Уолш поднял в воздух очередной свой самолет, оснащенный двигателем Макомбера. Иные случаи использования подобных моторов на практике неизвестны.

В 1914 году У.Г. Макомбер занялся продвижением двигателя своей конструкции в автомобильной сфере. Уже в 1915-м появился первый автомобиль с аксиальным двигателем. Опытный образец имел классическую для машин того времени компоновку со сравнительно длинным моторным отсеком и сиденьями, расположенными над задней осью. При этом особая конструкция двигателя позволила заметно сократить размеры капота и придать ему характерную форму.


Первый автомобиль с двигателем Макомбера, 1915 г. Фото Cynthiashidesertblog.blogspot.ru

В дальнейшем Компания Macomber Rotary Engine разработала и предложила потенциальным покупателям несколько вариантов автомобиля с аксиальным двигателем. Дальнейшее совершенствование конструкции мотора позволило повысить характеристики без заметного роста габаритов. Более того, удалось даже сократить размеры двигателя. Так, в 1916 году был предложен автомобиль с нехарактерно небольшим моторным отсеком. При сохранении традиционных для того времени обводов капот вмещал двигатель необходимой мощности.


Автомобиль Eagle-Macomber, 1916 г. Фото Theoldmotors.com

На автомобиле с уменьшенным капотом использовался новый вариант двигателя с пятью цилиндрами. Патент на такую версию мотора был получен в ноябре 1916 года. Автомобильный вариант двигателя имел пять цилиндров, расположенных вокруг центрального главного вала. Общее строение и принцип работы остались прежними, однако были доработаны некоторые отдельные элементы. К примеру, маховик закрепили на опорном кольце, теперь жестко соединенном с картером механизма. Также были изменены некоторые другие узлы.


Пятицилиндровый двигатель Макомбера

Пятицилиндровый аксиальный двигатель получил новый кожух-корпус. Все агрегаты помещались в корпус, состоявший из нескольких цилиндрических поверхностей разного диаметра. Кроме того, со стороны блока цилиндров на корпусе имелся раструб воздухозаборника. Во время работы через него должен был поступать воздух, используемый для охлаждения цилиндров. К выхлопным патрубкам цилиндров добавили трубки, расположенные параллельно продольной оси двигателя. По этим трубкам газы должны были поступать в специальный коллектор, расположенный вокруг шайбового механизма. Нагретый цилиндрами воздух и выхлопные газы в итоге попадали в изогнутый канал и выбрасывались через специальный патрубок.



Чертежи из патента 1916 г. Изображения Theoldmotor.com

Автомобили с аксиальными двигателями выпускались под маркой Eagle-Macomber. В силу разных причин они не пользовались большой популярностью и производились исключительно под заказ. По имеющимся данным, в общей сложности было построено не более полусотни машин «Игл-Макомбер», вскоре переданных заказчикам. Количество выпущенных моторов вряд ли сильно отличается от числа автомобилей.

Фирма Macomber Rotary Engine Company работала до 1918 года. Из-за низкого спроса на свою продукцию, как на автомобили, так и на двигатели, она была вынуждена свернуть производство. К этому времени массовые попытки разработать новый тип двигателя почти полностью прекратились. В автомобильной сфере свое место прочно заняли рядные двигатели, а в авиации закрепились звездообразные. В дальнейшем в двигателестроении наблюдались разные тенденции, но аксиальные двигатели так и не смогли получить широкого распространения. Не видя перспектив, У.Г. Макомбер оставил это направление и занялся более перспективными проектами.

По материалам сайтов:
http://douglas-self.com/
http://theoldmotor.com/
http://cynthiashidesertblog.blogspot.ru/
http://american-automobiles.com/
http://freepages.genealogy.rootsweb.ancestry.com/

Бесколлекторный двигатель постоянного тока: принцип работы, варианты конструкций

Содержание:

Бесколлкторные двигатели постоянного тока (бдпт) являются разновидностью синхронных двигателей с постоянными магнитами, которые питаются от цепи постоянного тока через инвертор, управляемый контроллером с обратной связью. Контроллер подаёт на фазы двигателя напряжения и токи, необходимые для создания требуемого момента и работы с нужной скоростью. Такой контроллер заменяет щёточно-коллекторный узел, используемый в коллекторных двигателях постоянного тока. Бесколлекторные двигатели могут работать как с напряжениями на обмотках в форме чистой синусоиды, так и кусочно-ступенчатой формы (например, при блочной коммутации).

Появились бесколлекторные двигатели постоянного тока как попытка избавить коллекторные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами от их слабого места – щёточно-коллекторного узла. Этот узел, представляющий собой вращающийся электрический контакт, является слабым местом у коллекторных двигателей с точки зрения надёжности и в ряде случаев ограничивает их параметры.

Принцип работы и устройство бесколлекторного двигателя

Как и остальные двигатели, бесколлекторный двигатель состоит из двух основных частей – ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть).  На статоре располагается трёхфазная обмотка. Ротор несёт на себе постоянный магнит, который может иметь одну или несколько пар полюсов. Когда к обмотке статора приложена трёхфазная система напряжений, то обмотка создаёт вращающееся магнитное поле. Оно взаимодействует с постоянным магнитом на роторе и приводит его в движение. По мере того как ротор поворачивается, вектор его магнитного поля проворачивается по направлению к магнитному полю статора. Управляющая электроника отслеживает направление, которое имеет магнитное поле ротора и изменяет напряжения, приложенные к  обмотке статора, таким образом чтобы магнитное поле, создаваемое обмотками статора, повернулось, опережая магнитное поле ротора. Для определения направления магнитного поля ротора используется датчик положения ротора, поскольку магнит, создающий это поле жёстко закреплён на роторе. Напряжения на обмотках бесколлекторного двигателя можно формировать различными способами: простое переключение обмоток через каждые 60° поворота ротора или формирование напряжений синусоидальной формы при помощи широтно-импульсной модуляции.

Варианты конструкции двигателя

 

Обмотка двигателя может иметь различную конструкцию. Обмотка классической конструкции наматывается на стальной сердечник. Другой вариант конструкции обмотки – это обмотка без стального сердечника. Проводники этой обмотки равномерно распределяются вдоль окружности статора. Характеристики обмотки получаются различными, что отражается и на характеристиках двигателя. Кроме того, обмотки могут быть выполнены на различное число фаз и с различным количеством пар полюсов.

Бесколлекторные двигатели также могут иметь конструкции, различающиеся по взаимному расположению ротора и статора. Наиболее распространена конструкция, когда ротор охватывается статором снаружи – двигатели с внутренним ротором. Но также возможна, и встречается на практике конструкция в которой ротор расположен снаружи статора – двигатели с внешним ротором. Третий вариант – статор расположен параллельно ротору и оба располагаются перпендикулярно оси вращения двигателя. Такие двигатели называют двигателями аксиальной конструкции.

Датчик положения, который измеряет угловое положение ротора двигателя — это важная часть приводной системы, построенной на бесколлекторном двигателе. Этот датчик может быть самым разным как по типу, так и по принципу действия. Традиционно используемый для этой цели тип датчиков – датчики Холла с логическим выходом, устанавливаемые на каждую фазу двигателя. Выходные сигналы этих датчиков позволяют определить положение ротора с точностью до 60° — достаточной реализации самых простых способов управления обмотками. Для реализации способов управления двигателем, предполагающих формирование на обмотках двигателя системы синусоидальных напряжений при помощи ШИМ необходим более точный датчик, например, энкодер. Инкрементные энкодеры, очень широко используемые в современном электроприводе, могут обеспечить достаточно информации о положении ротора только при использовании их вместе с датчиками Холла. Если бесколлекторный двигатель оснащён абсолютным датчиком положения – абсолютным энкодером или резольвером (СКВТ), то датчики Холла становятся не нужны, так как любой из этих датчиков обеспечивает полную информацию о положении ротора.

Можно управлять бесколлекторным двигателем, и не используя датчика положения ротора – бездатчиковая коммутация. В этом случае информация о положении ротора восстанавливается на основании показаний других датчиков, например, датчиков фазных токов двигателя или датчиков напряжения. Такой способ управления часто влечёт за собой ряд недостатков (ограниченный диапазон скоростей, высокая чувствительность к параметрам двигателя, специальная процедура старта), что ограничивает его распространение.

Преимущества и недостатки

Высокая надёжность вследствие отсутствия коллектора. Это основное отличие бесколлекторных двигателей от коллекторных. Щёточно-коллекторный узел, является подвижным электрическим контактом и сам по себе имеет невысокую надёжность и устойчивость к влиянию различных воздействий со стороны окружающей среды.

Отсутствие необходимости обслуживания коллекторного узла. Является особенно актуальным для двигателей среднего и крупного габарита. Для микроэлектродвигателей, проведение ремонта экономически оправдано далеко не во всех случаях, поэтому для них этот пункт не является актуальным.

Сложная схема управления. Прямое следствие переноса функции переключения токов обмотки во внешний коммутатор. Если в простейшем случае для управления коллекторным двигателем необходимо иметь только источник питания, то для бесколлекторного двигателя такой подход не работает – контроллер нужен даже для решения самых простых задач управления движением. Однако, когда речь идёт о решении для сложных случаев (например, задачи позиционирования), то контроллер становится необходим для всех типов двигателей.

Высокая скорость вращения. В коллекторных двигателях скорость перемещения щётки по коллектору ограничена, хотя и различна для различных конструкций этих двух деталей и различных используемых материалов. Предельная скорость перемещения щёток по коллектору сильно ограничивает скорость вращения коллекторных двигателей. Бесколлекторные двигатели не имеют такого ограничения, что позволяет выполнять их для работы на скоростях до нескольких сотен тысяч оборотов в минуту – цифра недостижимая для коллекторных двигателей.

Большая удельная мощность. Возможность  достичь большой удельной мощности является следствием высокой скорости вращения, доступной для бесколлекторного двигателя.

Хороший отвод тепла от обмотки. Обмотка бесколлекторных двигателей неподвижно закреплена на статоре и есть возможность обеспечить хороший тепловой контакт её с корпусом, который передаёт тепло, выделяемое в двигателе, в окружающую среду. У коллекторного двигателя обмотка установлена на роторе, и её тепловой контакт с корпусом гораздо хуже, чем у бесколлекторного двигателя.

Больше проводов для подключения. Когда двигатель расположен близко от контроллера, то это конечно не повод для огорчения. Однако если условия окружающей среды, в которых работает двигатель очень сложны, то вынесение управляющей электроники на значительное расстояние (десятки и сотни метров) от двигателя является подчас единственным доступным вариантом для разработчиков системы. В таких условиях каждая дополнительная цепь для подключения двигателя, будет требовать дополнительных жил в кабеле, увеличивая его размеры и массу.

Уменьшение электромагнитных помех, исходящих от двигателя. Щёточно-коллекторный контакт создаёт при работе достаточно сильные помехи. Частота этих помех зависит от частоты вращения двигателя, что осложняет борьбу с ними. У бесколлекторного двигателя единственным источником помех является ШИМ силовых ключей, частота которого обычно постоянна.

Присутствие сложных электронных компонентов. Электронные компоненты (датчики Холла, например) более остальных составных частей двигателя уязвимы для действия жёстких условий со стороны внешней среды, будь то высокая температура, низкая температура или ионизирующие излучения. Коллекторные двигатели не содержат электроники и у них подобная уязвимость отсутствует.

Где применяются бесколлекторные двигатели

К настоящему времени бесколлекторные двигатели получили широкое распространение, как благодаря своей высокой надёжности, высокой удельной мощности и возможности работать на высокой скорости, так и из-за быстрого развития полупроводниковой техники, сделавшей доступными мощные и компактные контроллеры для управления этими двигателями.

Бесколлекторные двигатели широко применяются в тех системах где их характеристики дают им преимущество перед двигателями других типов. Например, там, где требуется скорость вращения несколько десятков тысяч оборотов в минуту. Если от изделия требуется большой срок службы, а ремонт невозможен или ограничен из-за особенностей эксплуатации изделия, то и тогда бесколлекторный двигатель будет хорошим выбором.

Читать дальше:

ЦИАМ

Array
(
    [0] => Array
        (
            [TEXT] => Новости
            [LINK] => /press-center/news/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Новости
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [1] => Array
        (
            [TEXT] => СМИ о ЦИАМ
            [LINK] => /press-center/news-partners-and-cm/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => СМИ о ЦИАМ
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [2] => Array
        (
            [TEXT] => Интервью
            [LINK] => /press-center/interview/
            [SELECTED] => 1
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 2
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Интервью
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [3] => Array
        (
            [TEXT] => Фото-видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 3
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 1
        )

    [4] => Array
        (
            [TEXT] => Фотогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/photo/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 0
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                    [1] => Фотогалерея
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [5] => Array
        (
            [TEXT] => Видеогалерея
            [LINK] => /press-center/photo-video-gallery/video/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 1
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Фото-видеогалерея
                    [1] => Видеогалерея
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 2
            [IS_PARENT] => 
        )

    [6] => Array
        (
            [TEXT] => Журналистам
            [LINK] => /press-center/journalists/
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => D
            [ITEM_INDEX] => 4
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Журналистам
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

    [7] => Array
        (
            [TEXT] => Символика
            [LINK] => /press-center/brand
            [SELECTED] => 
            [PERMISSION] => R
            [ADDITIONAL_LINKS] => Array
                (
                )

            [ITEM_TYPE] => P
            [ITEM_INDEX] => 5
            [PARAMS] => Array
                (
                )

            [CHAIN] => Array
                (
                    [0] => Символика
                )

            [DEPTH_LEVEL] => 1
            [IS_PARENT] => 
        )

)

Десять лучших двигателей с нечетным числом цилиндров – Обзор – Autoutro.ru

Большинство автомобилей в наши дни оснащены скучными двигателями: рядные «четверки», «оппозитные» шестерки, V8, V12… Сплошные четные числа. Сегодня нам хочется поговорить о моторах с нечетным числом цилиндров, и хотя в последнее время экологические и экономические нормы вынуждают автопроизводителей все чаще обращаться к 3-цилиндровым моторам, они не станут участниками нашего обзора. Сосредоточимся на более эксклюзивных вещах.

Wright R-1820. Одни из самых красивых двигателей с нечетным количеcтвом цилиндров — это радиальные двигатели времен Второй мировой войны. 9-цилиндровый Wright R-1820 в количестве 4 штук приводил в действие тяжелый бомбардировщик Boeing B-17 по прозвищу «Летающая крепость». В зависимости от применения двигатель выдавал от 700 до 1 500 л. с. Единственная проблема с радиальными двигателями состояла в том, что они были непомерно огромны. На самом деле это совсем не проблема для самолета, но когда речь заходит об автомобиле… Тем не менее, многие умельцы умудрялись засовывать радиальные моторы в легковые машины, которые при этом выглядели довольно смешно.

Volkswagen VR5. Еще в 1983 году Oldsmobile разработал дизель V5, но так и не отправил его в производство. Таким образом VR5 от Volkswagen — это первый серийный блок, который использовал 5 цилиндров в V-конфигурации. Первая 2,3-литровая версия выдавала 150 л. с. и 205 Нм и устанавливалась на Passat, Golf и Bora. Это был странный нетрадиционный концепт, который при этом еще и фантастически звучал!

3-цилиндровый двухтактный мотор Saab. Для своих знаменитых двухтактных моторов Saab сначала использовал 2 цилиндра, но впоследствии перешел на продольно расположенную «тройку». Двигатель имел объем 748 кубических сантиметров и выдавал 33 л. с. Он устанавливался на Saab 93, Sonett обоих поколений, 95, 96 и некоторые другие модификации. Для Sonett были разработаны форсированные версии мощностью 58 л. с., и это поистине были спорткары конца 50-х годов.

Alfa Romeo JTD. Это семейство дизелей ведет свою историю с 1997 года. Разработаны Fiat Group совместно с подразделением GM Powertrain. Вершиной является 2,4-литровый 5-цилиндровый JTD, устанавливаемый на Alfa Romeo 159 и Brera. Он выдавал 210 л. с. и 400 Нм крутящего момента. В результате чип-тюнинга мощность можно поднять до 273 л. с., а момент — до 495 Нм. Очень быстрый дизель!

Volvo Modular. Конечно все знают о рядных пятицилиндровых моторах от Volvo. C запуска Volvo 850 в 1992 году эти двигатели были неотъемлемой частью шведской линейки и даже питали Ford Focus ST и RS. К сожалению, в 2014 году Volvo объявили, что прекращают их производство.

5-цилиндровые моторы Audi. История Audi тесно переплетается с 5 цилиндрами. Началось все в 1976 году с 2,1-литрового мотора с одним верхним распредвалом на Audi 100, однако гораздо интереснее присутствие этих двигателей в автоспорте. В абсолютно безумной «группе В» (для настоящих мужиков) классического ралли Audi S1 Sport Quattro E2 использовал 650-сильный 5-цилиндровый мотор, а к 1987 году инженеры готовили 1000-сильную версию, но ей не суждено было бороться на трассе, поскольку опасная «группа В» была упразднена. Немецкий «пятицилиндровик» популярен в европейских чемпионатах по дрэг-рейсингу: 2,2-литровый 20-клапанный 5-цилиндровый агрегат способен в экстремальных модификациях выдать более 1 мегаватта (1 340 л. с.).

7-цилиндровые моторы AGCO Sisu. Это единственный 7-цилиндровый двигатель, когда-либо использованный на сухопутном транспортном средстве (по крайней мере единственный на сегодняшний день). Кто-то не вполне нормальный из AGCO решил, что состыковать 3- и 4-цилиндровый дизели будет отличной идеей. И они заставили эту систему работать! Мотор устанавливается на сельхозтехнику, и именно ему многие люди Земли обязаны за хлеб на своем столе.

3-цилиндровый аксиальный двигатель Джона Делореана. Аксиальный двигатель — это тип двигателя с возвратно-поступательным движением поршней, в котором вместо обычного коленчатого вала используется шайбовый механизм. Поршни поочерёдно давят на наклонную шайбу, принуждая её вращаться вокруг своего центра. Гениальный инженер, изобретатель и конструктор Джон Делореан мечтал перевернуть автоиндустрию. Все знают его DMC-12 из кинофильма «Назад в будущее», в котором применено множество революционных решений. Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальную машину уникальным мотором. Среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Он использовал три цилиндра, расположенные в виде треугольника. Каждый из цилиндров имел двухсторонний поршень, что делало возможным две камеры сгорания на цилиндр. Таким образом мы получали 3-цилиндровый 6-поршневый мотор. Делореан задумал его в 1954 году, но начал разрабатывать лишь в 1979-м. По каким-то причинам рождение двигателя так и не состоялось…

Wärtsilä-Sulzer RT-Flex 96C. Серия громадных финских двигателей для морских судов. Перед вами 13-цилиндровая версия. Существует и 14-цилиндровый мотор, который является крупнейшим в мире поршневым двигателем внутреннего сгорания. Высота такого двигателя — 13,4 метров, длина — 27 метров, сухая масса — 2300 тонн, максимальная мощность — 108 920 лошадиных сил.

Lanz Eilbulldog. Культура немецких классических автомобилей не ограничивается «Мерседесами» и «Майбахами». Взгляните на Lanz Eilbulldog, который производился с 1921 по 1960 годы. Он использовал одноцилиндровый 10-литровый (!!!) двигатель мощностью от 12 до 55 л. с. в зависимости от года выпуска. Это один из тракторов-работяг, вытянувший немецкую экономику. Он мог сжигать отработавшее масло, когда поблизости не было бензина. Просто взгляните, как заводится эта штука! 

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя

В 1957 году немецкие инженеры Феликс Ванкель и Вальтер Фройде продемонстрировали первый работоспособный роторный двигатель. Уже через семь лет его усовершенствованная версия заняла место под капотом немецкого спорткара «NSU-Спайдер» — первого серийного автомобиля с таким мотором. На новинку купились многие автомобильные , «Ситроен», «Дженерал моторс». Даже ВАЗ многие годы мелкими партиями выпускал машины с двигателями Ванкеля. Но единственной компанией, которая решилась на крупносерийное производство роторных двигателей и не отказывалась от них долгое время, несмотря ни на какие кризисы, стала «Мазда». Ее первая модель с роторным мотором — «Космо Спортс (110S)» — появилась еще в 1967 году.

Роторный двигатель

Появился он значительно позже поршневого, в 30-х годах. Полноценно работоспособная же модель такого двигателя появилась и вовсе в 50-х годах. После появления роторный двигатель вызвал заинтересованность у многих автопроизводителей, и все они кинулись разрабатывать свои модели роторных силовых установок, однако вскоре от них отказались в пользу обычных поршневых. Из приверженцев роторного мотора осталась только японская фирма Mazda, которая сделала такого типа мотор своей визитной карточкой.

Особенностью такого мотора является его конструкция, которая вообще не предусматривает наличие поршней. В целом это сильно сказалось на конструктивной простоте.

В поршневых моторах энергия сгораемого топлива воспринимается поршнем, который за счет своего возвратно-поступательного движения передает ее на кривошипы коленвала, обеспечивая ему вращение.

У роторных же двигателей энергия сразу преобразовывается во вращение вала, минуя возвратно-поступательное движение. Это сказывается на уменьшении потерь мощности на трение, меньшую металлоемкость и простоту конструкции. За счет этого КПД двигателя значительно возрастает.

Применение

Перспектива у этих двигателей есть. Как только остановим засилье нефтяных компаний, и мир перейдёт на водородное топливо.

К тому же роторный двигатель, работающий на водороде, не подвержен детонации.Первый автомобиль с таким двигателем был спорткар NSU Spider, он мог двигаться со скоростью до 150 км/час, имея мощность мотора 57 лошадок.

Массово выпускался автомобиль с роторным двигателем компанией NSU – седан Ro-80. Также такими моторами оснащались: Citroen (GS Birotor), Chevrolet (Corvette), Mercedes-Benz (С111), ВАЗ (21018) и некоторые другие.

Самые массовый автомобиль японской компании Mazda, это Mazda RX8. Производство последней из них в версии Spirit R, свернуто в 2012 году из-за выбросов движка, которые не отвечали европейским стандартам.

Правда, компания уже создала современный роторный двигатель Renesis 16X, который соответствует международным экологическим стандартам. В нем значительно переработана топливная система впрыска – теперь горючее расходуется намного экономнее. Корпус движка изготовили из алюминиевого сплава. Также создан агрегат, который работает и на водороде.

Последняя разработка с роторным двигателем ‒ Premacy Hydrogen RE Hybrid в принципе ни в чем не уступает другим новинкам мирового автопрома.

Кстати, многие производители самолетов предпочитают поршневым бензиновым двигателям роторные, например, такие как Skycar и Schleicher.

Думаю, пример роторного двигателя подтверждает истину, что не популярный, не значит – плохой. Просто его время ещё не наступило.

До новых встреч.

Конструкция

Чтобы понять принцип работы, следует разобраться, какова конструкция роторного двигателя. Итак, вместо поршней энергия сгорания топлива у такого силового агрегата воспринимается ротором. Ротор имеет вид равностороннего треугольника. Каждая сторона этого треугольника и играет роль поршня.

Ротор

Чтобы обеспечить процесс горения, ротор помещается в закрытое пространство, состоящее из трех элементов – двух боковых корпусов, и одного центрального, называющегося статором. Пространство, в котором производится процесс горения, сделано в статоре, боковые корпуса обеспечивают только герметичность этого пространства.

Внутри статора сделан цилиндр, в котором и размещается ротор. Чтобы внутри этого цилиндра происходили все необходимые процессы, выполнен он в виде овала, с немного прижатыми боками.

Сам статор с одной стороны имеет окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха, и выпуска отработанных газов. Противоположно им сделано отверстие под свечи зажигания.

Устройство двигателя

Особенностью движения ротора в цилиндре статора является то, что его вершины постоянно контактируют с поверхностью цилиндра, его движение сделано по эксцентриковому типу. Он не только вращается вокруг своей оси, но еще и смещается относительно нее.

Для этого в роторе сделано большое отверстие, с одной стороны этого отверстия имеется зубчатый сектор. С другой стороны в ротор вставлен вал с эксцентриком.

Чтобы обеспечить вращение в боковой корпус установлена неподвижная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором ротора, она является опорной точкой для него. При своем эксцентриковом движении он опирается на неподвижную шестерню, а зацепление обеспечивает ему вращательное движение. Вращаясь, он обеспечивает и вращение вала с эксцентриком, на который он одет.

Конструктивные особенности

Теперь познакомимся с узлами и деталями двигателя. Это поможет более точно понять как работает устройство.

В его составе присутствуют: системы зажигания, питания (в том числе карбюратор), охлаждения, которые напоминают те, что используются в поршневом варианте. Но есть и уникальные элементы.

Ротор содержит три выпуклых поверхности с углублениями, которые увеличивают рабочий объем. На углах расположены однонаправленные уплотнительные пластины. Они обеспечивают герметизацию пары ротор-корпус.

Еще предусмотрены стальные кольца с каждой стороны, для отделения рабочей камеры от картера.

Также у ротора есть в центре с одной стороны зубчатый венец. Через эту зубчатую передачу снимается крутящий момент.

Корпус роторного движка напоминает многослойный пирог. Он состоит из крышек, рабочих камер, разделительных стенок. Предусмотрено две камеры, разделенные стенкой и с двух сторон крышки.

Внутри корпус представляет собой сложную форму типа овала, с компенсирующими отливами, которые отвечают за герметизацию всех трех камер разделяемых ротором.

Выходной вал имеет два эксцентрика, так как на валу установлены два ротора, работающие в противофазе – на одном цикл выброса отработавших газов, на втором цикл забора смеси.

Использование двух аналогичных узлов исключает возникновение биений и уменьшает детонацию.

При смещении эксцентриков и перемещении каждого ротора по стенкам корпуса, они проворачивают вал.

Принцип работы

Теперь о самом принципе работы. Выполнение определенной работы поршня внутри цилиндров называется тактами. Классический поршневой двигатель имеет четыре такта:

  • впуск — в цилиндр подается горючая смесь;
  • сжатие — увеличение давления в цилиндре за счет уменьшения объема;
  • рабочий ход — энергия, выделенная при сгорании смеси, преобразовывается во вращение вала;
  • выпуск — из цилиндра выводятся отработанные газы;

Данные такты имеют все двигатели внутреннего сгорания, и сопровождаются они определенным движением поршня.

Однако они выполняются по-разному. Существуют двухтактные поршневые двигатели, в которых такты совмещены, но такие моторы чаще применяются на мотоциклах и другой бензиновой технике, хотя раньше создавались и дизельные двухтактные моторы. В них одно движение поршня включает два такта. При движении поршня вверх – впуск и сжатие, а при движении вниз – рабочий ход и выпуск. Все это обеспечивается наличием впускных и выпускных окон.

Классические автомобильные поршневые двигатели обычно являются 4-тактными, где каждый такт отделен. Но для этого в двигатель включен механизм газораспределения, который значительно усложняет конструкцию.

Что касается роторного двигателя, то отсутствие поршня как такового позволило несколько совместить конструктивные особенности 2-тактных и 4-тактных моторов.

Принцип работы

Поскольку цилиндр роторного двигателя имеет впускные и выпускные окна, то надобность в газораспределительном механизме отпала, при этом сам процесс работы сохранил все четыре такта по отдельности.

Теперь рассмотрим, как все это происходит внутри статора. Углы ротора постоянно контактируют с цилиндром статора, обеспечивая герметичное пространство между сторонами ротора.

Овальная форма цилиндра статора обеспечивает изменение пространства между стенкой цилиндра и двумя близлежащими вершинами ротора.

Далее рассмотрим действие внутри цилиндра только с одной стороны ротора. Итак, при вращении ротора, одна из его вершин, проходя сужение овала цилиндра, открывает впускное окно и в полость между стороной треугольника ротора и стенкой цилиндра начинает поступать горючая смесь или воздух. При этом движение продолжается, эта вершина достигает и проходит высокую часть овала и дальше идет на сужение. Возможность постоянного контакта вершины ротора обеспечивается его эксцентриковым движением.

Впуск воздуха производится до тех пор, пока вторая вершина ротора не перекроет впускное окно. В это время первая вершина уже прошла высоту овала цилиндра и пошла на его сужение, при этом пространство между цилиндром и стороной ротора начинает значительно сокращаться в объеме – происходит такт сжатия.

В момент, когда сторона ротора проходит максимальное сужение, в пространство между стороной ротора и стенкой цилиндра подается искра, которая воспламеняет горючую смесь, сжатую между зауженной стенкой цилиндра и стороной ротора.

Особенностью роторного двигателя является то, что воспламенение производится не перед прохождением стороны так называемой «мертвой точки», как это делается в поршневом двигателе, а после ее прохождения. Делается это для того, чтобы энергия, выделенная при сгорании, воздействовала на ту часть стороны ротора, которая уже прошла ВМТ (верхняя мёртвая точка). Этим обеспечивается вращение ротора в нужную сторону.

После прохождения свечи, первая вершина ротора начинает открывать выпускное окно, и постепенно, пока вторая вершина не перекроет выпускное окно – производится отвод газов.

Такты двигателя

Следует отметить, что был описан весь процесс, сделанный только одной стороной ротора, все стороны проделывают процесс один за другим. То есть, за одно вращение ротора производится одновременно три цикла – пока в полость между одной стороной ротора и цилиндра запускается воздух или горючая смесь, в это время вторая сторона ротора проходит ВМТ, а третья – выпускает отработанные газы.

Теперь о вращении вала, на эксцентрик которого надет ротор. За счет этого эксцентрика полный оборот вала производится меньше чем за один оборот ротора. То есть, за один полный цикл вал сделает три оборота, при этом отдавая полезное действие дальше. В поршневом двигателе один цикл происходит за два оборота коленчатого вала и только один полуоборот при этом является полезным. Этим обеспечивается высокий выход КПД.

Если сравнить роторный двигатель с поршневым, то выход мощности с одной секции, которая состоит из одного ротора и статора, равна мощности 3-цилиндрового двигателя.

А если учитывать, что Mazda устанавливала на свои авто двухсекционные роторные моторы, то по мощности они не уступают 6-цилиндровым поршневым моторам.

Схема устройства РПД

В конструкцию РПД входят следующие элементы:

  1. Ротор с 3 выпуклыми гранями, выполняющими функции поршня. За счет углублений увеличивается скорость вращения, образуется больше пространства для воздушно-топливной смеси.
  2. Пластины из металла, закрепленные на вершинах каждой из сторон. Их предназначение — формирование полостей в корпусе, где происходят рабочие процессы силовой установки.
  3. 2 металлических кольца на гранях ротора служат для образования камерных стенок.
  4. В центре конструкции располагаются 2 больших колеса с большим количеством зубьев, вращающихся вокруг шестерней меньшего диаметра. Зубчатая передача соединена с приводным устройством, закрепленном на выходном валу. Направление и траектория движения внутри камеры зависят от этого соединения.
  5. Корпус ротора. Изготавливается в форме условного овала. Такая конфигурация обеспечивает постоянный контакт вершин треугольника со стенками капсулы, создавая 3 изолированных объема газа.
  6. Окна впрыска и выхлопа. Клапанов не имеют. Впускное отверстие соединено с системой подачи топлива, а выпускное — с выхлопной трубой.
  7. Выходной вал с эксцентриковой конструкцией. На нем расположены особые кулачки, смещенные относительно осевой линии. На каждый из этих выступов надевается отдельный ротор. Благодаря несимметричной установке, происходит неравномерное распределение силы давления. Это приводит к образованию крутящего момента, вызывающего стабильную работу силовой установки, основанную на оборотах вала.

5 основных слоев, скрепленных по окружности длинными шурупами, составляют стандартную конструкцию двухроторного двигателя. При этом создаются условия для свободной циркуляции охлаждающей жидкости внутри системы. Движущиеся части, представленные 2 роторами и эксцентриковым выходным валом, располагаются между 2 стационарными участками.

Мощность и ресурс

По сравнению со стандартным ДВС, роторный агрегат характеризуется большей удельной мощностью, которая измеряется в л.с./кг. Это объясняется меньшей массой подвижных деталей, составляющих конструкцию РПД. Обоснование — отсутствие газораспределительного механизма, клапанной системы, коленчатого вала и шатунов.

Кроме того, однороторный двигатель преобразует энергию сгорания топлива во вращательное движение на протяжении ¾ тактов рабочего цикла. Для поршневых моторов этот показатель снижен до ¼.

В результате при вместимости цилиндров 1,3 л современный РПД серийного производства развивает мощность до 220 л.с. А если базовая конструкция дополнена турбинным надувом, то до 350 л.с.

До 2011 г. только японские промышленники концерна «Мазда» выпускали автомобили с двигателями роторного типа. А потом и они сняли агрегат с производства. Вероятная причина — заниженный ресурс силовой установки. До первого капитального ремонта транспортные средства проезжают всего 100 тыс. км. При аккуратном стиле вождения и бережном отношении пробег увеличивается до 200 тыс. км.

Уязвимое звено — уплотнители ротора, страдающие от перегрева и высоких нагрузок. Кроме этих факторов на них оказывают негативное влияние детонация и износ подшипников, расположенных на эксцентриковом валу.

Автора!

Создателем известного нам РПД принято считать Феликса Ванкеля, однако сам он предлагал несколько иную конструкцию: в его двигателе ротор и корпус вращались вокруг неподвижного вала. Такая схема упрощала работу уплотнительных соединений камер сгорания и не требовала противовесов для уравновешивания, хотя при этом возникали огромные проблемы с подводом впускных и выпускных каналов, а также с передачей напряжения на вращающие свечи. Поэтому в серию пошел РПД, предложенный Вальтером Фройде, в то время как Ванкель сосредоточился на исследованиях механических уплотнений.

Проблемы доставляет и очень неравномерный нагрев корпуса. Это в поршневом двигателе вспышки чередуются по цилиндрам, а после рабочего хода камера охлаждается на такте впуска. В роторном же вспышки происходят только в одной части двигателя, причем происходят постоянно, в то время как противоположная часть непрерывно охлаждается всасываемым воздухом. Такой перепад температур деформирует картер двигателя, заставляя еще на этапе проектирования учитывать это отклонение формы в процессе прогрева. Разумеется, все это не способствует лучшей работе уплотнительных соединений и долговечности материалов. В итоге преимущества конструктивной простоты РПД нивелируются его малым ресурсом – пробег до капремонта редко превышает 100 тыс. км.

Окончательным же приговором роторным двигателям стала экология. Низкая экономичность означает большие выбросы CO2, а неоптимальный процесс сгорания повышает уровни токсичных соединений, к которым подмешиваются еще и продукты горения масла. И все это на фоне повального стремления к экологической чистоте, на что автопроизводители расходуют огромные средства. В результате даже Mazda, потратившая немало усилий на раскрутку роторной идеологии, была вынуждена от нее отказаться.

Конец истории? Видимо, да. Но окончательно прощаться с роторными моторами все же рано: пускай им уже и не занять основное место под капотом, они вполне могут быть востребованы в качестве резервного генератора для подзарядки батарей электромобиля. Впрочем, все ДВС со временем ожидает та же участь.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

  1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
  2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
  3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
  4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

История Ванкеля

Жизнь Феликса Генриха Ванкеля не была простой, рано оставшись сиротой (отец будущего изобретателя погиб в первой мировой войне), Феликс не мог собрать средства для обучения в университете, а рабочую специальность не позволяла получить сильная близорукость.

Это побудило Ванкеля на самостоятельное изучение технических дисциплин, благодаря чему в 1924 году ему пришла в голову идея создать роторный двигатель с вращающейся камерой внутреннего сгорания.

После войны она достается в качестве репарации французам, а сам изобретатель попадает в тюрьму, как пособник гитлеровского режима. Лишь в 1951 году, Феликс Генрих Ванкель устраивается на работу в компанию по производству мотоциклов «NSU» и продолжает исследования.

Достоинства и недостатки

Теперь о достоинствах роторных моторов, а их вполне много. Выходит, что одна секция по мощности равна 3-цилиндровому мотору, при этом она в габаритных размерах значительно меньше. Это сказывается на компактности самых моторов. Об этом можно судить по модели Mazda RX-8. Этот автомобиль, обладая хорошим показателем мощности, имеет средне моторную компоновку, чем удалось добиться точной развесовки авто по осям, влияющую на устойчивость и управляемость авто.

Помимо компактных размеров в этом двигателе отсутствует газораспределительный механизм (ГРМ), ведь все фазы газораспределения выполняются самим ротором. Это значительно уменьшило металлоемкость конструкции, и как следствие – массу двигателя.

Из-за ненадобности поршней и ГРМ снижено количество подвижных частей в двигателе, что сказывается на надежности конструкции.

Сам двигатель из-за отсутствия разнонаправленных движений, которые есть в поршневом моторе, при работе меньше вибрирует.

Но и недостатков у такого двигателя тоже хватает. Начнем с того, что система смазки у него идентична с системой 2-тактного двигателя. То есть, смазка поверхности цилиндра производится вместе с топливом. Но только организация подачи масла несколько иная. Если в 2-тактном двигателе масло для смазки добавляется прямо в топливо, то в роторном оно подается через форсунки, а потом оно уже смешивается с топливом.

Использование такого типа смазки привело к тому, что для двигателя подходит только минеральное масло или специализированное полусинтетическое. При этом в процессе работы масло сгорает, что негативно сказывается на составе выхлопных газов. По экологичности роторный двигатель сильно уступает 4-тактному поршневому двигателю.

При всей простоте конструкции роторный мотор обладает сравнительно небольшим ресурсом. У той же Mazda пробег до капитального ремонта составляет всего 100 тыс. км. В первую очередь «страдают» апексы – аналоги компрессионных колец в поршневом двигателе. Апексы размещаются на вершинах ротора и обеспечивают плотное прилегание вершины к стенке цилиндра.

Недостатком является также невозможность проведения восстановительных работ. Если у ротора изношены посадочные места апексов – ротор полностью заменяется, поскольку восстановить эти места невозможно.

То же касается и цилиндра статора. При его повреждении расточка практически невозможна из-за сложности выполнения такой работы.

Из-за большой скорости вращения эксцентрикового вала, его вкладыши изнашиваются значительно быстрее.

В общем, при значительно простой конструкции, из-за сложности процессов его работы роторный двигатель оказывается по надежности значительно хуже поршневого.

Но в целом, роторный двигатель не является тупиковой ветвью развития двигателей внутреннего сгорания. Та же Mazda постоянно совершенствует данный тип мотора. К примеру, мотор, устанавливаемый на RX-8 по токсичности уже мало отличается от поршневого, что является большим достижением.

Теперь они стараются еще и увеличить ресурс. Однако это скорее всего будет достигнуто за счет использования особых материалов изготовления элементов двигателя, а также из-за высокой степени обработки поверхностей, что еще больше осложнит и увеличит стоимость ремонта.

Одни головоломки

Получается, что за счет отличного наполнения РПД оказывается все-таки сопоставим по литровой мощности с поршневым мотором, одновременно сильно уступая ему в экономичности. Тем не менее в равенство литровой мощности поначалу трудно поверить. Какой поршневой агрегат сравнится c ротором Mazda RX-8, выдающим 230 л.с. с двух секций общим объемом 1,3 л.? Это же 176 «лошадей» с литра!

Так-то оно так, но нужно помнить, что за один оборот вала роторный двигатель отрабатывает весь рабочий объем, а поршневой – только половину, причем и тот и другой способны выдать за этот оборот полную мощность. Таким образом, при сравнении удельной мощности объем поршневого двигателя справедливо делить на два. Возьмем, например, Nissan 350Z – одного из конкурентов RX-8. Его 300-сильный V6 имеет объем 3,5 л, то есть 1,75 л на одном обороте и 171 «лошадку» с литра. Практически как у RX-8! При этом, несмотря на 30-процентное преимущество в мощности и чуть более тяжелый кузов, он расходует столько же топлива в смешанном цикле, сколько и RX-8.

Пытаясь как-то снизить расход топлива в роторе, инженеры пробовали применить непосредственный впрыск, но неудачная форма камеры сгорания мешала организовать вихревое смесеобразование, лишая возможности работы на обедненной смеси. Задумывались и о дизельном топливе, но успеха это направление тоже не принесло: слишком велики нагрузки на ротор, да и уплотнение рабочих камер организовать труднее, ведь степень сжатия должна быть почти в два раза больше.

А уплотнения и без того, отдельная головная боль. Если в поршневом двигателе кольца всегда находятся под одним и тем же углом к поверхности трения, то в роторном рабочий угол радиальных пластин постоянно меняется. Меняется и усилие их прижима к поверхности корпуса – оно определяется центробежной силой, а потому сильно зависит от оборотов. А как организовать их смазку? Только впрыскиванием масла в рабочую камеру подобно двухтактным поршневым моторам. Но это влечет значительный расход масла на угар (около 1 л на 1000 км) и повышает риск закоксовывания уплотнений. Достаточно сказать, что именно из-за того, что оказалось невозможно хорошо герметизировать рабочие камеры, было отброшено множество других более замысловатых роторных конструкций, обладавших рядом преимуществ. В привычном же нам РПД задачу удалось до некоторой степени решить, хотя уплотнения все же остаются слабым местом мотора.

Виды преобразователей

Почему так важно рассмотреть виды, чтобы понять, чем отличается статор электродвигателя от подвижной его части. Все дело в том, что конструктивных особенностей у электродвижков немало, то же самое касается и генераторов (это преобразователи механической энергии в электрическую, электродвигатели имеют обратную функциональность).

Итак, электрические двигатели делятся на аппараты переменного и постоянного тока. Первые в свою очередь разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные. У первых угловая скорость вращения статора и ротора равны. У вторых два эти показателя неравны. У коллекторных видов в конструкции присутствует так называемый преобразователь частоты и количества фаз механического типа, который носит название коллектор. Отсюда и название агрегата. Именно он напрямую связан с обмотками ротора двигателя и его статора.

Машины постоянного тока на роторе имеют тот же коллектор. Но в случае с генераторами он выполняет функции преобразователя, а в случае с электродвигателями функции инвертора.

Если электрический агрегат – это машина, в которой вращается только ротор, то его название – одномерный. Если в нем вращаются в противоположные стороны сразу два элемента, то этот аппарат носит название двухмерный или биротативный.

Знакомство с оборудованием

Незнакомое слово «рекуператор» происходит от латинского «recuperatio», которое означает «возвращение». В нашем случае это часть тепла зимой или прохлады летом. Роторный рекуператор, как и его пластинчатый «коллега», совершает теплообмен: передает тепло от выходящего отработанного воздуха приточному холодному. Или, наоборот, забирает часть тепла от входящего, смешивая его с комфортными прохладными исходящими массами. Результат его рекуперативной зимней «деятельности» — снижение затрат на электроэнергию, тратящуюся на отопление помещений.

Устройство

Все приборы отличаются конструктивно, призваны выполнять свои задачи, которые в большей степени отличаются масштабами. Если сравнивать два популярных вида устройств — роторный и пластинчатый рекуператор, то последний предназначается для небольших помещений. Первый, герой этой статьи, способен справиться с более серьезной задачей — сделать комфортным помещение достаточно большой площади.

Рассматриваемый теплообменник состоит из стального оцинкованного (алюминиевого для небольших моделей) корпуса, ременного привода и ротора. Основа прибора — барабан, вращающийся с помощью двигателя. Этот цилиндр сделан из двух видов алюминиевой фольги: гладкой и гофрированной (60-120 мкм). Они намотаны друг на друга. В состав роторной конструкции входят осевые подшипники, датчик для контроля вращения ротора, а также уплотнительная лента, изолирующая воздушные потоки.

Внутри барабана располагаются каналы — коаксиальные и треугольные. Его устанавливают перпендикулярно движению воздушных масс. Исходящий воздух оставляет тепло в том секторе ротора, через который проходит. Вращаясь, прибор передает тепловую энергию приточным массам, а сам нагретый сектор охлаждается.

Характеристики

КПД роторных рекуператоров — 70-85% (87%). Помимо сохранения тепла устройства выполняют еще одну работу: они передают влагу. Для помещений, где постоянно повышен (или понижен) уровень влажности, такое дополнительное оборудование — наилучший вариант.

Полностью изолировать исходящие и входящие потоки друг от друга невозможно технически. Но такую задачу не ставят, потому что смешивается всего около 5%, либо цифра эта немногим больше. Есть возможность изменять скорость вращения теплообменника: для регулировки продуктивности используют преобразователи частоты.

Роторные конструкции более эффективны, чем их пластинчатые соперники, но из-за сложности конструкции и более высокого КПД стоят они совсем недешево. Однако оборудование, благодаря высокой эффективности, окупается за 1-2 года. Его устанавливают в качестве дополнительного элемента вентиляционной системы в помещениях средней площади: в гаражи, офисы, частные дома, на небольших складах.

Полноценное проведение диагностического осмотра мотора

Для того, чтобы осмотреть статор и другие центральные элементы электродвигателя, используют специальные козлы, оснащенные двумя катками в верхней своей части. Последние упрощают вращение деталей.

Самостоятельный ремонт мотора следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Далее определяется степень износа подшипников, обнаруживаются и устраняются иные дефекты.

Проверить ротор двигателя необходимо на предмет состояния всех металлических элементов, крепления пластин к валу, качества замкнутой проводки и, наконец, должного функционирования вентиляторов.

Технические работы ведутся с использованием набора специальных ключей, обыкновенного тестера и механизмов для подъема. Главное не забыть отключить мотор от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли при помощи щеточек и обдуваются сжатым воздухом. В дальнейшем мелкие детали и все их крепления желательно складывать в отдельный ящик, чтобы избежать пропажи.

Ротор электродвигателя разбирается с учетом следующих рекомендаций. Как только щит будет отделен от корпуса двигателя, его сдвигают вдоль вала, стараясь не повредить изоляцию обмоток. Для этих целей используют картон высокой плотности, размещая его между статором и ротором, а впоследствии укладывая на него детали.

С вала также снимаются пружины и подшипники. Демонтируется обмотка короткозамкнутого типа и сердечник. Главным требованием при выемке ротора является аккуратное движение вдоль оси.

При проверке вентиляторов обращают внимание на целостность лопастей и надежность их крепления. Делается процедура при помощи молотка. Дефектные детали заменяются. Нельзя нарушать балансировку, поэтому перед осмотром необходимо сделать заметку на роторе, чтобы при сборе каждый элемент встал на свое место.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.


Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Ремонт

Ремонтные работы всего устройства выполняются с целью восстановления его функциональности и работоспособности. Иногда требуется замена некоторых деталей. Например, при нагреве статора по разным причинам, может образоваться нагар на конструкции якоря электродвигателя.

Последовательность шагов тогда следующая:демонтаж двигателя;

  • очистные работы;
  • разборка всех узлов;
  • восстановление поврежденных частей;
  • покраска;
  • сборка двигателя и проверка его в нагрузочном режиме.

Если оборудование представлено фазным типом, то требуются ремонтные работы отдельным его узлам, в том числе и щеточно-коллекторному.

Если стержень имеет трещины, то он подлежит восстановлению или замене. Делается это так: на месте трещины проводится надрез и высверливание отверстий от точки этого надреза до торца замыкающего кольца. Та часть, которая оказалась высверленной, заполняется медным сплавом.

Не стоит забывать и о проверке двигателя на обрыв и короткое замыкание. Сопротивление ротора и статора проверяются при помощи омметра, сверяясь при этом с техническими характеристиками в инструкции по эксплуатации. Однако прибор должен быть крайне чувствителен ввиду стремления сопротивления к нулю в обмотках мощных моделей моторов.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Существует ли тюнинг Renesis

Многие автовладельцы хотели бы несколько доработать роторный двигатель «Мазда RX8». Отзывы же говорят о нецелесообразности тюнинга. Это связано в первую очередь с его высоко стоимостью и сложностью. Влияет также и ресурс РПД, который и так достаточно низкий, а еще больше его уменьшить вряд ли кто-то захочет.

Именно поэтому на данный автомобиль чаще пытаются установить другой мотор, нежели тюнинговать этот. Правда, в большинстве случаев такие попытки ни к чему не приводят. РПД имеет небольшую массу, в данном случае 110 кг. Единственный более или менее вменяемый вариант — установить РПД от RX-7, который считается более живучим. Хотя 90% владельцев катаются на том, что поставили на заводе, то бишь в стоке, и остаются весьма довольны.

Поиск СТО — целая наука

Даже сегодня далеко не каждый автосервис возьмется за ремонт такого двигателя. В России таких СТО, может, и насобирается десяток, которые располагаются в основном в крупных городах, таких как Москва или Санкт-Петербург. Ну а что же делать владельцам такого автомобиля в провинции, совершенно непонятно. Это один из ключевых факторов, которые не дают людям покупать машины с подобным мотором.

Но даже если сервис с такими специалистами и найдется, то где же взять запчасти? Их придется заказывать и, скорее всего, ждать нужно будет долго. Конечно, роторный двигатель «Мазда RX8», ресурс которого и так невелик, может уменьшиться благодаря неквалифицированным сотрудникам сервиса. Поэтому куда-нибудь отдавать авто тоже не хочется. Скорее всего, и заявленная сумма на ремонт РПД будет просто удивительной, но это уже зависит от наглости конкретно взятого моториста.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

  1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
  2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.

  3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.
  4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.
  5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Трехцилиндровые двигатели: достоинства и недостатки

Бензиновые 2,4-литровые двигатели с индексом C24NE выпускались компанией Opel с 1988 по 1995 год. Они ставились на самые большие автомобили марки: седаны Омега и внедорожники Фронтера первого поколения. Однако история появления этого мотора неразрывно связана с менее крупными, спортивными автомобилями.

C24NE относится к линейке агрегатов CIH (Camshaft In Head), в которых распределительный вал находится прямо в головке блока цилиндров. Данное инженерное решение впервые было опробовано в серийном выпуске в 1966 году с выводом на рынок моделей Kadett B и Rekord B. Вскоре такие двигатели стали устанавливать на Rekord C, Ascona A, GT, Manta A и Olympia A. Серия CIH принесла компании Опель победу в ралли 1966 года и тем самым открыла для нее новую страницу в автоспорте.


Двигатель C24NE на Opel Frontera

Силовые установки CIH-серии изначально имели 4 цилиндра и небольшой объем: 1.9, 1.5, 1.7 литра. В конце 70-х годов производитель наладил сборку двухлитровых версий с увеличенным диаметром цилиндров. Начало выпуска Opel Record E привнесло в моторную гамму версию 2.2 л, созданную на базе старого двухлитрового двигателя.

Для моделей Frontera A и Omega A инженеры разработали еще более объемный 2.4-литровый 8-клапанный 4-цилиндровый мотор с другой головкой блока цилиндров, чугунным блоком и рядом небольших, но важных изменений в сравнении с предшественниками.

Таким образом, C24NE — это мотор с достаточно старой и простой конструкцией, которая совершенствовалась десятилетиями.

Технические характеристики C24NE

Объём цилиндров2410 куб. см.
Цилиндры4
Клапана8
Тип топливаБензин АИ-92
Экологический классЕвро-1
Мощность Л.С./кВт125/92 при 4800 оборотов в минуту
Крутящий момент195 Нм при 2400 об/мин.
Механизм ГРМЦепной
ОхлаждениеВодяное
Форма двигателяРядный
Система питанияРаспределенный впрыск
Блок цилиндровЧугунный
Головка блока цилиндровЧугунная
Диаметр цилиндра95 мм
Ход поршня86 мм
Коренные опоры5 штук
Степень сжатия09.02.2019
Гидрокомпенсаторыда
Фазорегуляторнет
Турбонаддувнет
Расположение номера двигателяПлощадка рядом с 4 цилиндром
Примерный ресурс400 000 км. до капитального ремонта
Какое масло лить в двигатель5W-30, объем 6,5 л.

На двигателях C24NE используется цифровая система управления от компании Bosch – Motronic M1.5.

Она отличается возможностью самодиагностики и выявления неисправностей без применения дополнительного диагностического оборудования.

Среди отличий системы от более ранних версий и Motronic ML4.1:

  • автоматическое регулирование содержания CO (окиси углерода) в выхлопных газах с помощью показаний, которые передаются от датчика концентрации кислорода;
  • форсунки управляются попарно через два каскада, а не через один выходной каскад как в системе Motronic ML4.1;
  • установлен датчик резистивного типа вместо позиционного датчика положения заслонки дросселя;
  • контроллер отличается более высокой скоростью работы;
  • система самостоятельной диагностики двигателя учитывает большее количество неисправностей и «знает» больше кодов.

Авто с трехцилиндровым двигателем: брать или не брать?

Машина с трехцилиндровым движком — ваш выбор, если:

  1. Вы ищете автомобиль для передвижения по городу и не гонитесь за большими скоростями.
  2. Вы хотите сэкономить на бензине или предпочитаете использовать сочетание бензин+газ.
  3. Вам не нужен мотор высокой мощности.
  4. Возникновение посторонних шумов и вибрации в машине вас не пугают.
  5. Вы заботитесь об экологии и изначально выбираете автомобиль, наносящий наименьший вред окружающей среде.

Большинство автомобилей в наши дни оснащены скучными двигателями: рядные «четверки», «оппозитные» шестерки, V8, V12… Сплошные четные числа. Сегодня нам хочется поговорить о моторах с нечетным числом цилиндров, и хотя в последнее время экологические и экономические нормы вынуждают автопроизводителей все чаще обращаться к 3-цилиндровым моторам, они не станут участниками нашего обзора. Сосредоточимся на более эксклюзивных вещах.

Wright R-1820.

Одни из самых красивых двигателей с нечетным количеcтвом цилиндров — это радиальные двигатели времен Второй мировой войны. 9-цилиндровый Wright R-1820 в количестве 4 штук приводил в действие тяжелый бомбардировщик Boeing B-17 по прозвищу «Летающая крепость». В зависимости от применения двигатель выдавал от 700 до 1 500 л. с. Единственная проблема с радиальными двигателями состояла в том, что они были непомерно огромны. На самом деле это совсем не проблема для самолета, но когда речь заходит об автомобиле… Тем не менее, многие умельцы умудрялись засовывать радиальные моторы в легковые машины, которые при этом выглядели довольно смешно.

Volkswagen VR5.

Еще в 1983 году Oldsmobile разработал дизель V5, но так и не отправил его в производство. Таким образом VR5 от Volkswagen — это первый серийный блок, который использовал 5 цилиндров в V-конфигурации. Первая 2,3-литровая версия выдавала 150 л. с. и 205 Нм и устанавливалась на Passat, Golf и Bora. Это был странный нетрадиционный концепт, который при этом еще и фантастически звучал!

3-цилиндровый двухтактный мотор Saab.

Для своих знаменитых двухтактных моторов Saab сначала использовал 2 цилиндра, но впоследствии перешел на продольно расположенную «тройку». Двигатель имел объем 748 кубических сантиметров и выдавал 33 л. с. Он устанавливался на Saab 93, Sonett обоих поколений, 95, 96 и некоторые другие модификации. Для Sonett были разработаны форсированные версии мощностью 58 л. с., и это поистине были спорткары конца 50-х годов.

Alfa Romeo JTD.

Это семейство дизелей ведет свою историю с 1997 года. Разработаны Fiat Group совместно с подразделением GM Powertrain. Вершиной является 2,4-литровый 5-цилиндровый JTD, устанавливаемый на Alfa Romeo 159 и Brera. Он выдавал 210 л. с. и 400 Нм крутящего момента. В результате чип-тюнинга мощность можно поднять до 273 л. с., а момент — до 495 Нм. Очень быстрый дизель!

Volvo Modular.

Конечно все знают о рядных пятицилиндровых моторах от Volvo. C запуска Volvo 850 в 1992 году эти двигатели были неотъемлемой частью шведской линейки и даже питали Ford Focus ST и RS. К сожалению, в 2014 году Volvo объявили, что прекращают их производство.

5-цилиндровые моторы Audi.

История Audi тесно переплетается с 5 цилиндрами. Началось все в 1976 году с 2,1-литрового мотора с одним верхним распредвалом на Audi 100, однако гораздо интереснее присутствие этих двигателей в автоспорте. В абсолютно безумной «группе В» (для настоящих мужиков) классического ралли Audi S1 Sport Quattro E2 использовал 650-сильный 5-цилиндровый мотор, а к 1987 году инженеры готовили 1000-сильную версию, но ей не суждено было бороться на трассе, поскольку опасная «группа В» была упразднена. Немецкий «пятицилиндровик» популярен в европейских чемпионатах по дрэг-рейсингу: 2,2-литровый 20-клапанный 5-цилиндровый агрегат способен в экстремальных модификациях выдать более 1 мегаватта (1 340 л. с.).

7-цилиндровые моторы AGCO Sisu.

Это единственный 7-цилиндровый двигатель, когда-либо использованный на сухопутном транспортном средстве (по крайней мере единственный на сегодняшний день). Кто-то не вполне нормальный из AGCO решил, что состыковать 3- и 4-цилиндровый дизели будет отличной идеей. И они заставили эту систему работать! Мотор устанавливается на сельхозтехнику, и именно ему многие люди Земли обязаны за хлеб на своем столе.

3-цилиндровый аксиальный двигатель Джона Делореана.

Аксиальный двигатель — это тип двигателя с возвратно-поступательным движением поршней, в котором вместо обычного коленчатого вала используется шайбовый механизм. Поршни поочерёдно давят на наклонную шайбу, принуждая её вращаться вокруг своего центра. Гениальный инженер, изобретатель и конструктор Джон Делореан мечтал перевернуть автоиндустрию. Все знают его DMC-12 из кинофильма «Назад в будущее», в котором применено множество революционных решений. Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальную машину уникальным мотором. Среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Он использовал три цилиндра, расположенные в виде треугольника. Каждый из цилиндров имел двухсторонний поршень, что делало возможным две камеры сгорания на цилиндр. Таким образом мы получали 3-цилиндровый 6-поршневый мотор. Делореан задумал его в 1954 году, но начал разрабатывать лишь в 1979-м. По каким-то причинам рождение двигателя так и не состоялось…

Wärtsilä-Sulzer RT-Flex 96C.

Серия громадных финских двигателей для морских судов. Перед вами 13-цилиндровая версия. Существует и 14-цилиндровый мотор, который является крупнейшим в мире поршневым двигателем внутреннего сгорания. Высота такого двигателя — 13,4 метров, длина — 27 метров, сухая масса — 2300 тонн, максимальная мощность — 108 920 лошадиных сил.

Lanz Eilbulldog.

Культура немецких классических автомобилей не ограничивается «Мерседесами» и «Майбахами». Взгляните на Lanz Eilbulldog, который производился с 1921 по 1960 годы. Он использовал одноцилиндровый 10-литровый (. ) двигатель мощностью от 12 до 55 л. с. в зависимости от года выпуска. Это один из тракторов-работяг, вытянувший немецкую экономику. Он мог сжигать отработавшее масло, когда поблизости не было бензина. Просто взгляните, как заводится эта штука!

Надежность и слабые места

В многочисленных отзывах в интернете главным слабым местом двигателя C24NE называют его динамические характеристики. Из всей моторной гаммы Омег и Фронтер их считают самыми медленными. «Едет тяжело, как будто тащишь машину сам» — именно так описана в одном из отзывов характерная проблема. На самом деле, агрегат куда лучше себя показывает при спокойном перемещении с равномерной скоростью и на бездорожье, это тяговый мотор для тех, кто не ждёт динамичной езды и резвых обгонов.


C24NE для Opel Carlton, Frontera A, Omega A

Из упомянутой выше архаичности конструкции вытекает главное преимущество ДВС данной серии — надёжность и ремонтопригодность. Привод газораспределительного механизма здесь цепной. Блок цилиндров в сравнении с современными агрегатами выглядит монументальным, так как отлит из чугуна, как и головка блока. Клапаны в действие приводят гидротолкатели.

Данный двигатель исключительно вынослив и при качественном обслуживании и уходе проезжает до первого капитального ремонта более 400 тысяч километров. В дальнейшем владельцам доступна расточка цилиндров до следующего ремонтного размера.

C24NE и его «предки» так долго находились на конвейере, устанавливались на столь большое количество моделей Опель, что агрегат полностью лишен детских болезней и каких-либо ярко выраженных слабых мест.

Цепь ГРМ имеет свойство растягиваться со временем, а её замена в связи с конструктивными особенностями сопряжена с разборкой мотора. Зато её ресурса обычно хватает примерно на 300 тысяч километров пробега. Среди частых технических жалоб владельцев встречаются лишь прогар прокладки выпускного коллектора и локальные течи масла. Реже можно услышать про попадание масла в систему охлаждения. С маслом связана и другая проблема, от смазки низкого качества может появиться стук гидрокомпенсаторов.

Ручная регулировка гидрокомпенсаторов

Ручная регулировка гидрокомпенсаторов — одна из конструктивных особенностей всех CIH-моторов Опель, поэтому на ней стоит остановиться подробнее. Выполнить всё вполне по силам любому, кто умеет читать инструкции и четко следовать их указаниям. Справятся с этой процедурой и в любом автосервисе.


C24NE регулировка гидрокомпенсаторов

Суть регулировки сводится к тому, что после демонтажа коромысел требуется подтянуть специальную гайку, чтобы она немного поджимала гидрокомпенсатор. Кулачек распределительного вала в этот момент должен быть опущен, для этого мотор прокручивается за болт коленчатого вала до самого низкого положения компенсатора. Всё это необходимо повторить на всех коромыслах.

Первым делом рекомендуется прикрыть цепь газораспределения импровизированным кожухом, так как брызги масла неизбежны (лучше приготовить литр на долив после процедуры).

Следующим этапом двигатель заводится и прогревается. Делается это даже если он будет работать шумно, с перебоями и троить.

Немного прогрев, на заведенном ДВС и при снятой клапанной крышке можно начинать регулировку.

Начинать ее лучше по порядку. Опускаем у коромысла гайку пока не услышим характерный цокающий звук и медленно ее затягиваем. Важно запомнить положение при котором пропадает звук. От этого положения надо сделать полный оборот гайки вокруг оси, но не одним движением, а в несколько этапов с паузами по несколько секунд. В этот момент может происходить детонация, но нормальная работы двигателя быстро и самостоятельно нормализуется.

Таким способом регулируются все гидротолкатели, после чего можно наслаждаться ровной работой силового агрегата.


Frontera A 1995 года

Что такое трехцилиндровый двигатель?

Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих. Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм. Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.

Например, четырехцилиндровые двигатели имеют машины городского класса, направленные на экономию бензина и езду на небольших скоростях, а шестицилиндровые — мотоциклы, рассчитанные на высокую нагрузку.

Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.

Расход топлива авто с C24NE

На современных автомобилях ради низкого расхода топлива производители часто жертвуют надежностью конструкции, облегчая отдельные элементы мотора и трансмиссии. Двигатели с чугунным блоком привычно отличаются высоким расходом топлива. В этом плане C24NE преподнес приятный сюрприз своим владельцам. Расход бензина у агрегата даже спустя почти 30 лет с момента его выхода на рынок можно назвать очевидным плюсом:

Расход бензина Opel Frontera A с двигателем 2,4i:

  • в городе: 14,6 л;
  • на трассе: 8.4 л;
  • в смешанном режиме: 11.3 л.

Расход топлива Opel Omega A с двигателем 2,4i:

  • город: 12,8 л;
  • трасса: 6,8 л;
  • смешанный цикл: 8.3 л.


Оpel Оmega А 1989

Преимущества трехцилиндрового двигателя

  • Экологичность. О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
  • Возможность комбинировать виды топлива. Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки , мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
  • Малый расход бензина. Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
  • Легкость и компактность. Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.

Главные недостатки трехцилиндровых моторов

  • Неуравновешенность. Под этим термином подразумевается несоответствие действий поршней и цилиндров. Визуально мы его не замечаем, зато ощущаем последствия такого дисбаланса: авто работает с высоким уровнем шума и вибрации. Теоретически это можно исправить, но процесс доработки довольно сложный и требует вмешательства действительно знающего специалиста.
  • Невысокая мощность (чаще всего — в пределах 70-80 л.с.). Трехцилиндровые двигатели абсолютно не подходят любителям погоняться. Да, машину, оснащенную подобным мотором, можно разогнать и заставить работать на предельной скорости, но взамен вы вскоре получите усиление вибрации и шума, которые будут предостережением: заканчиваем, если не хотим потом ремонтировать авто. Справедливости ради скажем, что многие производители сейчас работают над этой проблемой, но до конца она пока что не решена.
  • Сочетается с механической коробкой передач. Отметим, что это актуально именно для российских покупателей. На Западе существуют модели, где трехцилиндровый двигатель ставится в комплекте с коробкой-автоматом, у нас же их пока мало и они доступны не всем.

С момента изобретения первого ДВС перед инженерами стояла очень ответственная цель –снять максимум мощности с конкретного объема силового агрегата. Стараясь решить эту задачу, конструкторы проводили эксперименты с числом и компоновкой камер сгорания.

В разное время в серийных моделях авто использовались, как маленькие одноцилиндровые ДВС, так и огромные агрегаты с 16-ю цилиндрами. На разных моделях камеры сгорания расположены и нумеруются по-разному и начинающему автолюбителю эта информация будет очень полезна.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Статья по теме: Признаки, причины и последствия перегрева двигателя автомобиля

Более крупные агрегаты имели V-образные блоки – такие агрегаты могли иметь восемь и более камер сгорания.

Рядное расположение

При рядном расположении в блоке цилиндры располагаются в один ряд. В такой конфигурации существуют двух, трех, четырех, пяти и даже шестицилиндровые моторы.

Двух- и трехцилиндровые ДВС сейчас устанавливаются на современных авто не так часто, хотя популярность их медленно набирает обороты.

Этому способствовали умные системы приготовления топливной смеси и турбины – например, турбированная версия двухцилиндрового ДВС хетчбека Fiat 500. Трехцилиндровый рядный двигатель можно встретить на «Деу Матиз» и многих других.

Что касается рядной «четверки», то такие блоки устанавливаются в большинстве двигателей для легковых авто – объемы таких движков начинаются от 1 л., а самый объемный рядный ДВС – 2,4 л. и более.

Пятицилиндровые двигатели с рядным расположением на автомобилях, производимых серийно, стали появляться в 70-х годах. В числе первых можно выделить дизельные модели Mercedes – они устанавливались в 1974 году на модели в кузове W123.

А уже в 1976 году построили пятицилиндровый мотор от Audi. Начиная с конца 80-х годов рядная пятерка уже никого не удивляла и успешно устанавливалась на самые разные автомобили Fiat, Volvo и других автобрендов.

Volkswagen 1.2 TDI PD и 1.4 TDI PD

Оба маленьких дизельных агрегата с насос-форсунками появились в 1999 году. Самый младший исчез из списка предложений уже через несколько лет, в то время как 1.4 производился вплоть до 2010 года. 1,4-литровый агрегат можно встретить в моделях VW Group: Audi A2, VW Lupo, Polo, Seat Ibiza/Cordoba и Skoda Fabia.

Вызывает сомнения и долговечность. Проблемы появляются после 150-180 тыс. км. Чаще всего выходят из строя турбокомпрессор и топливный насос высокого давления, а временами сбоит электроника. Но самый серьезный недостаток – критическое увеличение осевого зазора коленчатого вала. Демонтаж и шлифовка мало оправданы из-за нарушения балансировки.

Нумерация цилиндров в разных типах ДВС

Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:

  • Тип привода;
  • Тип ДВС, компоновка блока;
  • Поперечное либо продольное расположение агрегата под капотом;
  • Сторона вращения.

На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.

Примеры

В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.

В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.

Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.

К сведению: Как убрать грыжу на колесе машины и чем она опасна

Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.

  • На рядных четверках нумерация начинается от маховика.
  • Если это V-образная шестерка, тогда ближний к радиатору ряд – это первые три цилиндра, а ряд ближе к салону – последние три.

Принцип работы дизельного мотора

Рабочий цикл дизеля отличается от атмосферного по способу смесеобразования и воспламенения. Вместо готовой смеси в камеру сгорания подается воздух. За счет сжатия температура в ЦПГ дизельного двигателя увеличивается. Затем происходит подача топлива через форсунки.

Из-за высокой температуры и давление в цилиндрах дизельного агрегата дизтопливо самовоспламеняется — происходит рабочий ход. Рабочий ход заканчивается выхлопом отработанных газов.

Начало нумерация

Единого стандарта для определения нумерация цилиндров не существует. Поэтому как считаются цилиндры в двигателе нужно смотреть в технической инструкции к транспортному средству.

На нумерацию цилиндров в двигателе влияют следующие факторы:

  • тип ходовой машины: с задним или передним приводом;
  • расположение цилиндров в двигателе: рядное, V- образное, оппозитное;
  • направление вращения коленчатого вала;
  • количество цилиндров в двигателе.

Для тех, кто задумал провести обслуживание необходимо знать, как проверить цилиндры двигателя. Где первый цилиндр двигателя можно определить по нескольким факторам:

  • Как считать цилиндры двигателя в зависимости от типа привода: для марок с передними ведущими колесами первый цилиндр считаться со стороны пассажирского места.
  • На задне-приводных моделях порядок работы цилиндров двигателя начинается со стороны радиатора.

Сколько цилиндров в двигателе, метод установки зависит от завода изготовителя. Некоторые производители используют вариант обратной нумерации, при котором счет начинается со стороны салона. В автопроизводителей французских марок подсчет начинается от коробки передач или в зависимости от стороны крутящего момента.

От чего зависит нумерация цилиндров двигателя

Тем не менее, важно знать, что каким бы ни была компоновка двигателя и расположение цилиндров, в цилиндре № 1 – главный цилиндр, всегда располагается свеча № 1.

Естественно, это порядок, в котором пронумерованы цилиндры любого двигателя. От чего зависит расположение и нумерация цилиндров двигателя:

  • тип привода: передний или задний;
  • тип двигателя: рядный или V-образный;
  • способ установки двигателя: поперечный или продольный;
  • направление вращения двигателя: по или против часовой стрелки.

Расположение цилиндров в многоцилиндровых двигателях, выглядит следующим образом:

  • вертикально – то есть в один ряд, без угловых отклонений;
  • наклонно – под углом 20°;
  • V- образно – в два ряда. Углы между рядами могут быть 90 или 75 градусов;
  • оппозитно (горизонтально) – угол между цилиндрами равен 180°. Такое расположение цилиндров применяется в двигателях для автобусов, что позволяет размещать двигатель под полом салона, освобождая полезную площадь.

Ток в помощь

Готовящийся к выходу компактный кроссовер Peugeot 2008 должен получить еще более эффективные двигатели на базе серии EB. На помощь экологии придет технология «мягкого гибрида» с системой Stop&Start. Моторы получат совершенный стартер-генератор, способный без вибраций завести двигатель с четверти оборота. На торможении он будет запасать энергию в аккумулятор повышенной емкости, попутно облегчая труд тормозов. При остановке двигатель будет выключаться, а малейшее нажатие на газ будет заводить его снова. Систему Stop&Start можно будет в любой момент отключить кнопкой.

1,2-литровый двигатель также получит турбонагнетатель и непосредственный впрыск топлива. Мотор под названием 1.2 liter e-THP сможет развивать мощность 110 или 130 л.с.

Большинство автомобилей в наши дни оснащены скучными двигателями: рядные «четверки», «оппозитные» шестерки, V8, V12… Сплошные четные числа. Сегодня нам хочется поговорить о моторах с нечетным числом цилиндров, и хотя в последнее время экологические и экономические нормы вынуждают автопроизводителей все чаще обращаться к 3-цилиндровым моторам, они не станут участниками нашего обзора. Сосредоточимся на более эксклюзивных вещах.

Wright R-1820.

Одни из самых красивых двигателей с нечетным количеcтвом цилиндров — это радиальные двигатели времен Второй мировой войны. 9-цилиндровый Wright R-1820 в количестве 4 штук приводил в действие тяжелый бомбардировщик Boeing B-17 по прозвищу «Летающая крепость». В зависимости от применения двигатель выдавал от 700 до 1 500 л. с. Единственная проблема с радиальными двигателями состояла в том, что они были непомерно огромны. На самом деле это совсем не проблема для самолета, но когда речь заходит об автомобиле… Тем не менее, многие умельцы умудрялись засовывать радиальные моторы в легковые машины, которые при этом выглядели довольно смешно.

Volkswagen VR5.

Еще в 1983 году Oldsmobile разработал дизель V5, но так и не отправил его в производство. Таким образом VR5 от Volkswagen — это первый серийный блок, который использовал 5 цилиндров в V-конфигурации. Первая 2,3-литровая версия выдавала 150 л. с. и 205 Нм и устанавливалась на Passat, Golf и Bora. Это был странный нетрадиционный концепт, который при этом еще и фантастически звучал!

3-цилиндровый двухтактный мотор Saab.

Для своих знаменитых двухтактных моторов Saab сначала использовал 2 цилиндра, но впоследствии перешел на продольно расположенную «тройку». Двигатель имел объем 748 кубических сантиметров и выдавал 33 л. с. Он устанавливался на Saab 93, Sonett обоих поколений, 95, 96 и некоторые другие модификации. Для Sonett были разработаны форсированные версии мощностью 58 л. с., и это поистине были спорткары конца 50-х годов.

Alfa Romeo JTD.

Это семейство дизелей ведет свою историю с 1997 года. Разработаны Fiat Group совместно с подразделением GM Powertrain. Вершиной является 2,4-литровый 5-цилиндровый JTD, устанавливаемый на Alfa Romeo 159 и Brera. Он выдавал 210 л. с. и 400 Нм крутящего момента. В результате чип-тюнинга мощность можно поднять до 273 л. с., а момент — до 495 Нм. Очень быстрый дизель!

Volvo Modular.

Конечно все знают о рядных пятицилиндровых моторах от Volvo. C запуска Volvo 850 в 1992 году эти двигатели были неотъемлемой частью шведской линейки и даже питали Ford Focus ST и RS. К сожалению, в 2014 году Volvo объявили, что прекращают их производство.

5-цилиндровые моторы Audi.

История Audi тесно переплетается с 5 цилиндрами. Началось все в 1976 году с 2,1-литрового мотора с одним верхним распредвалом на Audi 100, однако гораздо интереснее присутствие этих двигателей в автоспорте. В абсолютно безумной «группе В» (для настоящих мужиков) классического ралли Audi S1 Sport Quattro E2 использовал 650-сильный 5-цилиндровый мотор, а к 1987 году инженеры готовили 1000-сильную версию, но ей не суждено было бороться на трассе, поскольку опасная «группа В» была упразднена. Немецкий «пятицилиндровик» популярен в европейских чемпионатах по дрэг-рейсингу: 2,2-литровый 20-клапанный 5-цилиндровый агрегат способен в экстремальных модификациях выдать более 1 мегаватта (1 340 л. с.).

7-цилиндровые моторы AGCO Sisu.

Это единственный 7-цилиндровый двигатель, когда-либо использованный на сухопутном транспортном средстве (по крайней мере единственный на сегодняшний день). Кто-то не вполне нормальный из AGCO решил, что состыковать 3- и 4-цилиндровый дизели будет отличной идеей. И они заставили эту систему работать! Мотор устанавливается на сельхозтехнику, и именно ему многие люди Земли обязаны за хлеб на своем столе.

3-цилиндровый аксиальный двигатель Джона Делореана.

Аксиальный двигатель — это тип двигателя с возвратно-поступательным движением поршней, в котором вместо обычного коленчатого вала используется шайбовый механизм. Поршни поочерёдно давят на наклонную шайбу, принуждая её вращаться вокруг своего центра. Гениальный инженер, изобретатель и конструктор Джон Делореан мечтал перевернуть автоиндустрию. Все знают его DMC-12 из кинофильма «Назад в будущее», в котором применено множество революционных решений. Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальную машину уникальным мотором. Среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Он использовал три цилиндра, расположенные в виде треугольника. Каждый из цилиндров имел двухсторонний поршень, что делало возможным две камеры сгорания на цилиндр. Таким образом мы получали 3-цилиндровый 6-поршневый мотор. Делореан задумал его в 1954 году, но начал разрабатывать лишь в 1979-м. По каким-то причинам рождение двигателя так и не состоялось…

Wärtsilä-Sulzer RT-Flex 96C.

Серия громадных финских двигателей для морских судов. Перед вами 13-цилиндровая версия. Существует и 14-цилиндровый мотор, который является крупнейшим в мире поршневым двигателем внутреннего сгорания. Высота такого двигателя — 13,4 метров, длина — 27 метров, сухая масса — 2300 тонн, максимальная мощность — 108 920 лошадиных сил.

Lanz Eilbulldog.

Культура немецких классических автомобилей не ограничивается «Мерседесами» и «Майбахами». Взгляните на Lanz Eilbulldog, который производился с 1921 по 1960 годы. Он использовал одноцилиндровый 10-литровый (. ) двигатель мощностью от 12 до 55 л. с. в зависимости от года выпуска. Это один из тракторов-работяг, вытянувший немецкую экономику. Он мог сжигать отработавшее масло, когда поблизости не было бензина. Просто взгляните, как заводится эта штука!

Факторы, определяющие нумерацию цилиндров

Нумерация цилиндров в автомобильных зависит от:

  • конструкции двигателя
  • конструкции привода
  • варианта расположения двигателя — продольный (установлен вдоль по ходу движения автомобиля) или поперечный
  • направления вращения двигателя

Напоминаем, что в автомобильных двигателях цилиндры могут располагаться:

Всемирно известный автоконцерн, автомобили которого пользуются огромной популярностью во всём мире начал производить новые 3-х цилиндровые двигатели. Речь идёт о чешской .

Инженеры компании достаточно давно планировали дать старт подобному производству, но такая возможность появилась сравнительно недавно. Данные двигатели будут бензиновыми. Производство моторов будет происходить в городе Млада-Болеслав.

По словам высокопоставленных представителей компании, инженерам концерна удалось за несколько лет достаточно серьёзно продвинуться в данном направлении.

Производственные мощности значительно выросли, что свидетельствует о высокой эффективности выбранного пути.

Компания с каждым годом стремится значительным образом повысить число произведённых моторов.

В данном контексте можно с уверенностью заявить, что создание принципиально нового двигателя станет мощным толчком в развитии как самого предприятия, так и всей индустрии.

Помимо этого, член совета директоров компании доволен тем, что благодаря проводимой политике стала явной преданность сотрудников, которые великолепно выполняют свою работу и помогают концерну развиваться.

Стоит отметить, что серия двигателей, получившая название «Volkswagen Group EA 211» с большой долею вероятности будет пользоваться спросом.

В состав серии входят не только трехцилиндровые двигателя Шкода, но и 4-цилиндровый двигатели.

Что такое трехцилиндровый двигатель?

Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих. Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм. Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.

Например, четырехцилиндровые двигатели имеют машины городского класса, направленные на экономию бензина и езду на небольших скоростях, а шестицилиндровые — мотоциклы, рассчитанные на высокую нагрузку.

Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.

Преимущества трехцилиндрового двигателя

  • Экологичность
    . О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
  • Возможность комбинировать виды топлива
    . Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки , мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
  • Малый расход бензина
    . Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
  • Легкость и компактность
    . Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.

Главные недостатки трехцилиндровых моторов

  • Неуравновешенность
    . Под этим термином подразумевается несоответствие действий поршней и цилиндров. Визуально мы его не замечаем, зато ощущаем последствия такого дисбаланса: авто работает с высоким уровнем шума и вибрации. Теоретически это можно исправить, но процесс доработки довольно сложный и требует вмешательства действительно знающего специалиста.
  • Невысокая мощность
    (чаще всего — в пределах 70-80 л.с.). Трехцилиндровые двигатели абсолютно не подходят любителям погоняться. Да, машину, оснащенную подобным мотором, можно разогнать и заставить работать на предельной скорости, но взамен вы вскоре получите усиление вибрации и шума, которые будут предостережением: заканчиваем, если не хотим потом ремонтировать авто. Справедливости ради скажем, что многие производители сейчас работают над этой проблемой, но до конца она пока что не решена.
  • Сочетается с механической коробкой передач
    . Отметим, что это актуально именно для российских покупателей. На Западе существуют модели, где трехцилиндровый двигатель ставится в комплекте с коробкой-автоматом, у нас же их пока мало и они доступны не всем.

Как работает двухтактный ДВС

Итак, главная роль в этом устройстве принадлежит поршню, который, двигаясь вверх и вниз в цилиндре, преобразует энергию сгоревшего топлива в механическое движение коленвала.

Почему двухтактный, какое ключевое отличие от его более сложных четырёхтактных сородичей?

Отличие заключается в том, что такт сжатия в двухтактном ДВС, совмещен с тактом выпуска. А такт рабочего хода совмещен с тактом впуска

Такт сжатия, двухтактный мотор, начинает после момента прохождения поршнем нижней точки и начала его движения вверх.

В этот миг в цилиндре, в пространстве над поршнем, уже находится свежая порция воздушно топливной смеси, поступившая из карбюратора через перепускной канал и продувочное окно во время такта рабочего хода.

При приближении поршня к верхней точке движения, смесь в цилиндре воспламеняется от искры свечи зажигания и двигатель переходит в рабочий такт – именно в этот момент выполняется полезная работа.

Движущийся вниз под воздействием расширяющихся продуктов горения топлива поршень двухтактного мотора, открывает выпускное окно, в которое под давлением устремляются выхлопные газы.

Дальнейшая их судьба – глушитель. Он-то и принимает всю сгоревшую смесь и глушит по средством специальных каналов громкий хлопок взрыва этой самой смеси.

Если ещё не скучно про двухтактный мотр, идем дальше.

Заканчивается рабочий такт мотора в нижнем положение Н.М.Т., а не задолго до этого открывается продувочное окно, из которого в цилиндр устремляется очередная порция топливной смеси из под поршня.

Она вытесняет последние остатки выхлопных газов. Эта нехитрая процедура называется продувкой.

Затем повторяется первый такт Сжатие-впуск и второй Рабочий ход-выпуск. И так бесконечно, пока есть воля к движению.

Авто с трехцилиндровым двигателем: брать или не брать?

Машина с трехцилиндровым движком — ваш выбор, если:

  1. Вы ищете автомобиль для передвижения по городу и не гонитесь за большими скоростями.
  2. Вы хотите сэкономить на бензине или предпочитаете использовать сочетание бензин+газ.
  3. Вам не нужен мотор высокой мощности.
  4. Возникновение посторонних шумов и вибрации в машине вас не пугают.
  5. Вы заботитесь об экологии и изначально выбираете автомобиль, наносящий наименьший вред окружающей среде.

Двигатель БМВ Б38

— 3 цилиндровый бензиновый мотор, который выделяется своей исключительной эффективностью и большой производительностью. B38 является последней вехой в процессе эволюционного развития и совершенствования бензиновых силовых агрегатов компании BMW и входит в состав нового поколения двигателей серии «B».

Главные особенности BMW B38:

  • компактная конструкция;
  • мощность;
  • легкость;
  • экономичность;

Двигатель B38 механически схож с мотором , а по архитектуре с дизельным B37.

Мотор BMW B38 оснащен технологией TwinPower Turbo, 4 клапанами на цилиндр, двойным турбокомпрессором twin-scroll, непосредственным впрыском топлива High Precision Direct Petrol Injection, механизмом изменения фаз газораспределения, системой Valvetronic, балансированным валом, специальным демпфером гасящий вибрации, а выбросы CO2 соответствуют стандарту EU6.

Степень сжатия двигателя Б38 — 11:1, и это больше чем в . Объем каждого цилиндра составляет до 500 куб.см, мощность от 75 до 230 л.с., а крутящий момент от 150 до 320 Нм, и стоит отметить, что этот двигатель так же экономичней от 4-цилиндровых на 5-15%.

В 2014 на году на Международном конкурсе « , мотор БМВ Б38 занял второе место, после двигателя BMW/PSA, в категории объемом «от 1,4 до 1,8 литра».

B38K15T0

Этот 3-цилиндровый бензиновый двигатель TwinPower Turbo был создан на основе предыдущих версий B38 и разработан в рамках стратегии BMW EfficientDynamics, объединив все преимущества, которые возможно ожидать от силового агрегата для .

Динамика и высокий уровень производительности сопровождается выдающеюся эффективностью, и демонстрируются расходом топлива на в среднем — 2,1 л/100 км.

Изменения в B38K15T0 по отношению к предыдущим моторам B38:

  • картер был адаптирована для фронтальной установки насоса охлаждающей жидкости. Это было необходимо чтобы сэкономить место для генератора высокого напряжения и системы впуска воздуха требующие больше пространства;
  • диаметры коренных подшипников и шатунных подшипников был увеличен до 50 мм;
  • головка блока цилиндров производится в гравитационном литье, и как результат, имеет большую плотность и высокую стабильность;
  • диаметр вала выпускных клапанов был увеличен до 6 мм. Этот клапан предотвращает вибрации, которые могли бы возникнуть из-за высокого давления нагнетателя с клапаном перекрытия;
  • масляный насос легче на 1 кг;
  • стабилизатор поперечной устойчивости расположен на передней стороне масляного картера;
  • новый ременный привод. Двигатель запускается с помощью генератора высокого напряжения. Обычные шестерни стартера не устанавливаются;
  • подшипники приводного вала в корпусе системы механического насоса охлаждения были усилены за счет большей силы в ременном приводе;
  • компрессор кондиционера в ременном приводе также не установлено;
  • новые натяжители ремня;
  • приводной ремень был расширен с шести до восьми ребер;
  • адаптирован демпфер крутильных колебаний при отключенном шкиве;
  • первое использование водоохлаждаемой дроссельной заслонки;
  • охлаждение наддувочного воздуха осуществляется с помощью косвенных охладителей воздуха, который встроены в впускной системе;
  • корпус турбины выпускного турбокомпрессора был интегрирован в стальной коллектор;
  • зарядное давление до 1,5 бар достигается модифицированной изменяемой геометрией турбины и управляется электрическим разгрузочным клапаном;
  • охлаждение турбонагнетателя осуществляется через гнездо подшипника;

Одноцилиндровые двигатели[ | ]

Одноцилиндровый двигатель порождает три вида вибраций (предполагается, что цилиндр расположен вертикально).

Во-первых, без балансирующих противовесов в двигателе будут присутствовать значительные вибрации, порождённые изменением направления движения поршня и шатуна за каждый оборот. Это порождает силу инерции I порядка, которая вызывает вертикальную вибрацию с частотой, равной частоте вращения коленвала. Практически все одноцилиндровые двигатели снабжены балансирующими массами на коленвале для уменьшения этой вибрации.

Хотя эти балансиры устраняют вибрации на коленвале, они не могут полностью сбалансировать движение поршня по двум причинам. Первая причина состоит в том, что балансиры двигаются как по вертикали, так и по горизонтали, поэтому компенсирование вертикального движения поршня массой коленвала порождает горизонтальные вибрации. Массу балансиров подбирают таким образом, чтобы уменьшить вертикальную силу инерции I порядка в два раза, при этом вертикальная и горизонтальная силы инерции становятся равными по величине и, складываясь, образуют круговую силу инерции, вектор которой вращается в сторону, противоположную вращению коленвала. Вторая причина относится к движению шатуна, который из-за конструкции заставляет поршень двигаться в верхней половине цилиндра быстрее, чем в нижней. Это порождает вертикальную силу инерции II порядка, которая вызывает вибрацию с удвоенной частотой вращения коленвала. Поэтому синусоидальное движение коленвала не может полностью скомпенсировать движение поршня. Полностью круговую силу 1-го порядка можно уравновесить двумя балансирующими валами, которые должны располагаться симметрично по бокам коленвала и вращаться в направлении, противоположном направлению вращения коленвала. Противовесы этих валов должны быть одинаковыми и ориентированы так, чтобы создавать такую же по величине круговую силу инерции, но в противоположном направлении. Вертикальную силу инерции 2-го порядка можно уравновесить двумя балансирующими валами, расположенными симметрично по бокам двигателя и вращающимися в противоположные друг относительно друга стороны в два раза быстрее коленвала. Балансирующие массы этих валов также должны быть одинаковыми и ориентированы так, чтобы создавать уравновешивающую вертикальную силу инерции в противоположном направлении. Однако это ведёт к значительному усложнению двигателя, поэтому, как правило, силу 2-го порядка оставляют неуравновешенной, к тому же она значительно меньше силы инерции 1-го порядка.

Во-вторых, существуют вибрации, порожденные изменением в скорости и кинетической энергии поршня. Так, коленвал будет замедляться, когда поршень ускоряется и поглощает энергию, и будет ускоряться, когда поршень замедляется и отдаёт энергию в верхней и нижней точке. Эта вибрация имеет удвоенную частоту по сравнению с частотой вращения коленвала, и её поглощение —- задача маховика.

Третий тип вибраций происходит из-за того, что двигатель отдаёт мощность только во время рабочего хода. В четырёхтактном цикле эта вибрация будет на половине частоты вибраций I порядка, так как горючая смесь сгорает каждый второй оборот коленвала. Поглощение этого типа вибраций — тоже задача маховика.

Технические характеристики BMW B38

(параметры двигателя)B38A12U0B38A12U0B38B15AB38A15M0B38K15T0
Клапанов на цилиндр44444
Объем, куб.см11981198149914991499
Мощность л.с. (кВт)/об.мин75 (55)/4000102 (75)/4250109 (80)/4500136 (100)/4500)231 (170)/5800
Крутящий момент Нм/об.мин150/1400180/1400180/1350220/1250320/3700
Степень сжатия, :110,21111119,5
Диаметр цилиндра/Ход поршня, мм78/83,678/83,682/94,682/94,682/94,6
Средний расход топлива, л/100 км5,0-5,24,84,7-5,32,1
Выбросы CO2, г/км117-122109-114109-126107-11249
Нормы выбросов выхлопных газовEU6EU6EU6EU6EU6
Управление двигателемMEVD 17.2.3MEVD 17.2.3DME 17.2.3

Несколько лет назад многие автопроизводители предложили 3-цилиндровые моторы. Такие агрегаты можно рассматривать в качестве примера даунсайзинга, который в настоящее время охватил всю автомобильную промышленность.

Но три цилиндра – это не новшество. Японцы уже давно использовали подобные двигатели в своих маленьких машинках (например, Suzuki и Daihatsu ). Такая конструкция дает ряд преимуществ: меньше вес, дешевле производство и невысокий расход топлива. Звучит великолепно, но реальность несколько иная.

Так расход топлива не соответствует заявленному, а больше нагрузки существенно влияют на долговечность. Со временем начинают раздражать сравнительно высокая вибрация и посредственная динамика. Да, есть моторы, которые практически не имеют проблем. Например, уважаемый механиками R 3 от Toyota .

Что такое двухтактный двигатель?

Так как же устроен этот поршневой мотор, встречающийся в газонокосилке, скутере, и мотоцикле? Почему двухтактный?

Принцип действия этого агрегата заложен в самом его названии «двухтактный двигатель внутреннего сгорания». То есть внутри его что-то сгорает за два такта.

А сгорает в нём не что иное, как топливная смесь, состоящая из топлива и воздуха.

В результате взрыва и сгорания этой смеси происходит движение поршня с передачей этой энергии в крутящий момент, который в свою очередь передается на колёса наших квадроциклов, скутеров и иногда автомобилей.

Но в чём же секрет сокращения тактности в два раза?

Чтобы разобраться в этом, смотрим схему, как работает простейший одноцилиндровый двухтактный мотор.

Toyota 1.0

1-литровый двигатель Тойота, выпускаемый с 2005 года, один из лучших трецилиндровиков последних лет. Изначально он предназначался для малыша Aygo, разработанного совместно с концерном PSA. Он же достался и соплатформенным французам: Citroen C1 и Peugeot 107.

Базовая конструкция была позаимствована в Daihatsu. Инженеры Тойота модернизировали двигатель: снизили вес, повысили степень сжатия, установили систему изменения фаз газораспределения и привод ГРМ цепного типа. Результат превзошел все ожидания. Эффективный, маленький и легкий (изготовлен из алюминия) агрегат идеально подошел небольшому городскому автомобилю. Позже он достался более крупному Yaris второго поколения. На рынке существует две версии мотора, символически различающиеся мощностью – 68 и 69 л.с.

Стоит признать, что высокой динамики от литрового атмосферника ждать не стоит. Aygo разгоняется до 100 км/ч за 14,2 секунды, но городских 60-70 км/ч он достигает достаточно живо. Расход топлива при спокойной манере вождения лежит в пределах 5-5,5 л/100 км. В случае с крупным Yaris все не так радужно. Первой сотни удается достичь лишь спустя 16 секунд. Не стоит рассчитывать и на экономичность.

Но куда важнее то, что двигатель сравнительно надежный. При регулярном обслуживании и разумных нагрузках серьезных проблем не встречается, а мелкие сбои не требуют высоких затрат на устранение.

Пятитактный роторный двигатель

Рассматривать современные моторы под капотами автомобилей – сплошное удовольствие. Какие они мощные, компактные, тихие и экономичные: современный дизель потребляет менее 6 л топлива на 100 км при рабочем объеме 2 л и бешеном крутящем моменте. И все же КПД даже самых технологичных дизельных моторов с технологией Twinturbo не превышает 33%! Атмосферные бензиновые ДВС еще менее эффективны – их КПД с трудом дотягивает до 25%.

Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов

Шесть тактов двигателя внутреннего сгорания цикла Кроуэра

Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев – проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.

Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.

Остатки сладки

По признанию самого Брюса, последние 30 лет он постоянно думал о том, как превратить тепло двигателя во вращение коленчатого вала. Озарение, как это часто бывает, пришло к нему во сне. Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов – рабочего и холостого. Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam-o-Lene.

Цикл Кроуэра отличается от традиционного цикла Отто не только количеством тактов, но и отношением количества рабочих тактов к их общему числу. Так, у Отто это отношение составляет 1:4, а у Кроуэра – 1:3, дополнительные 40% полезной работы совершаются на неизменном количестве топлива. На четвертом такте раскаленные выхлопные газы не удаляются из камеры сгорания полностью, а сжимаются поршнем, создавая очень высокое давление. Вода в такой среде испаряется быстрее и равномернее. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду. Часть остаточного тепла используется для обогрева салона автомобиля.

Снег – знак победы

Брюсу не терпелось проверить свою идею на практике. В его домашнем гараже давно стоял одноцилиндровый дизельный мотор, переделанный под бензин. Его-то он и решил использовать для проверки гипотезы. Мотор получил новый распределительный вал под два «лишних» такта и модернизированную систему впрыска. Ненужная дизельная форсунка была приспособлена под впрыск воды, а вентилятор системы охлаждения для «чистоты» эксперимента отсоединен. Когда, наконец, все было готово, Брюс присоединил к топливному тракту два бачка – с бензином и чистой дождевой водой, рванул тросик стартера, и двигатель заработал. Через пару секунд на ошарашенного Брюса откуда-то сверху начал падать «снег». Это были кусочки белой краски, отвалившиеся от потолка из-за направленного вверх открытого выпускного коллектора, извергавшего горячий пар вперемежку с выхлопными газами. Мотор нормально работал больше часа, но его можно было спокойно касаться руками – он был едва теплым!

Целый год после этого Брюс Кроуэр экспериментировал с различными настройками газораспределения и впрыска воды. И только наверняка убедившись, что концепция Steam-o-Lene работоспособна, он приступил к оформлению патента. Любопытно, что идея шеститактного ДВС с впрыском воды в цилиндры еще за 90 лет до Брюса Кроуэра пришла в голову некоему Леонарду Дайеру из штата Коннектикут. Дайер даже запатентовал свое изобретение в 1920 году, но за все эти годы никто из автопроизводителей им так и не заинтересовался. В 2007 году патентное ведомство США признало приоритет за Брюсом Кроуэром.

Паровые перспективы

Преимущества Steam-o-Lene перед традиционными четырехтактными ДВС очевидны. Во-первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч.

Во-вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30–50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14–16:1, а для дизельных – до 25–35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто.

Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam-o-Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол, дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа.

Концепция 6-тактного Steam-o-Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда – системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10–15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam-o-Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.

Ложка дегтя

Разумеется, концепция Кроуэра не лишена недостатков. Основная проблема – это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе?

Другая проблема – необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика.

Steam-o-Lene не может работать полноценно сразу после запуска – ему нужно время для разогрева рабочих поверхностей камеры сгорания до 450–500˚С. Несколько минут он работает как обычный 4-тактный ДВС, а затем переходит на полный рабочий цикл. Перед остановкой мотор тоже должен некоторое время поработать в 4-тактном режиме для полного удаления пара из цилиндра. Разумеется, вода должна быть дистиллированной: при использовании обычной на седле клапана со временем образуется твердая накипь, обладающая высокими абразивными свойствами. При серийном производстве двигателей цикла Кроуэра придется наладить целую инфраструктуру производства и реализации дистиллированной воды.

Июнь 2008 Автор: Владимир Санников
Живая легенда
Брюс Кроуэр уже более шестидесяти лет занимается совершенствованием двигателей внутреннего сгорания. В 20 лет Брюс открыл собственную мастерскую по подготовке двигателей для автогонок. В 1954 году он установил рекорд скорости в одном из классов автомобилей на соляных озерах Бонневиля. Брюсу так и не хватило времени получить диплом инженера, но он с лихвой компенсировал недостаток знаний богатейшей практикой. Изобретатель в одиночку сумел построить уникальный восьмицилиндровый оппозитный двигатель Crower 8 с оригинальным автоматическим узлом сцепления для гоночных болидов серии «Индианаполис». Всю работу, от инженерных расчетов до стендовых испытаний, он проделал своими руками. В 1977 году Общество автомобильных инженеров (SAE) отметило Crower 8 почетной премией Луиса Швитцера за выдающиеся инновации. В Америке имя Кроуэра давно стало нарицательным – знаменитые тюнинговые распредвалы Crower уже десятки лет используются многими профессиональными и любительскими гоночными командами, а особые титановые шатуны Crower Special закупают даже знаменитые «конюшни» «Формулы-1». Джон Колетти, долгое время руководивший спортивным подразделением компании Ford Motors SVT, так охарактеризовал Кроуэра: «Брюс – это инженер и изобретатель, обладающий огромным опытом и интуицией. Он не боится браться за трудные задачи и всегда нацелен на успех. Именно это и отличает его от большинства людей, которые из-за страха потерпеть неудачу предпочитают следовать за трендом».

Volkswagen 1.2 HTP

Дебютировавший в 2001 году 3-цилиндровый немецкий мотор получил много положительных отзывов. Двигатель разработан с нуля, изготовлен из легкого сплава, оснащен приводом ГРМ цепного типа и балансирным валом. Силовой агрегат предлагался в исполнении с 2-мя (54 и 60 л.с.) или 4 клапанами на цилиндр (60, 64, 70 и 75 л.с.). Он должен был искушать низким расходом топлива, неплохой динамикой и хорошей прочностью. К сожалению, на деле все вышло несколько иначе.

Во-первых, даже при спокойном вождении средний расход топлива составлял около 7 литров, при обещанных без малого 6 литрах. Во-вторых, динамика 6-клапанных версий, мягко говоря, оставляла желать лучшего. Да, более мощные 12-клапанные модификации немного быстрее. Но 14,9 секунд до «сотни» на Fabia II с 1.2 HTP – это «очень средний» результат.

В-третьих, надежность моторов, собранных до 2006 года, была на очень низком уровне. Катушки зажигания, цепь и прогоревшие клапана принесли дурную славу. После доработки цепь и головка блока стали прочнее.

Двигатель R3 1.2 HTP устанавливался в автомобили «сегмента В» группы Volkswagen: Skoda Fabia, Seat Ibiza и VW Polo.

Opel 1.0

Это первый трехцилиндровик, который появился в небольших немецких автомобилях. Дебютировал он в 1997 году под капотом Opel Corsa B. Двигатель получил обозначение Х10ХЕ. К сожалению, вибрации, низкая мощность (54 л.с.) и слабая динамика не позволили собрать лестные отзывы. Приходилось бороться и с проблемами качества. Наиболее серьезным недостатком стала цепь ГРМ, которая быстро вытягивалась, а порой и рвалась. В довесок, наблюдались утечки масла, и давала сбой электроника.

Первая модернизация была проведена в 2000 году. В результате повысились производительность (58 л.с.) и долговечность. Обновленный двигатель получил маркировку Z10XE. Но кардинально ситуация изменилась лишь в 2003 году после выхода 60-сильной версии X10XEP (Twinport). По мнению механиков, качество существенно повысилось, а количество проблем ощутимо сократилось. Улучшилась и динамика. Средний расход топлива составлял около 5,5 л/100 км. В 2010 году появилась 65-сильная версия двигателя, а позже – 75-сильная.

1-литровый мотор Опель использовался в Agila и Corsa.

Volkswagen 1.2 TDI PD и 1.4 TDI PD

Оба маленьких дизельных агрегата с насос-форсунками появились в 1999 году. Самый младший исчез из списка предложений уже через несколько лет, в то время как 1.4 производился вплоть до 2010 года. 1,4-литровый агрегат можно встретить в моделях VW Group: Audi A2, VW Lupo, Polo, Seat Ibiza/Cordoba и Skoda Fabia.

Вызывает сомнения и долговечность. Проблемы появляются после 150-180 тыс. км. Чаще всего выходят из строя турбокомпрессор и топливный насос высокого давления, а временами сбоит электроника. Но самый серьезный недостаток – критическое увеличение осевого зазора коленчатого вала. Демонтаж и шлифовка мало оправданы из-за нарушения балансировки.

V-образный шестицилиндровый двигатель


V6 фирмы Lancia, первый серийный двигатель такой конфигурации.
V-образный шестицилиндровый двигатель

— двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением шести цилиндров двумя рядами по три, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается
V6(англ. «Vee-Six», «Ви-Сикс»)
.

Это второй по популярности в наши дни автомобильный двигатель после рядного четырёхцилиндрового двигателя.

Первый серийный V6 появился в 1950 году на итальянской модели Lancia Aurelia.

Технические особенности

V6 — несбалансированный двигатель; он работает как два рядных трёхцилиндровых двигателя, и без дополнительных мер может иметь весьма большой уровень вибраций. В двигателях V6 используется дисбаланс коленвала, создаваемый противовесами (иногда дополнительно применяют маховик и шкив с дисбалансом), уравновешивающий момент от сил инерции 1-го порядка поршней и верхних частей шатунов. Кроме того, иногда (при некоторых углах развала цилиндров) для этого дополнительно используют балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала, но в противоположную сторону. Это позволяет приблизить их по плавности работы и уровню вибраций к рядному шестицилиндровому двигателю. Момент инерции 2-го порядка, как правило оставляют свободным, так как он имеет небольшую величину и может быть поглощён опорами двигателя.

Как правило, угол развала цилиндров составляет 60, 90 или 120 градусов. Но встречаются и иные варианты, например 54°, 45°, 65°, 75° или 15° (VR6).

Угол развала 90° обычно встречается на двигателях, унифицированных с двигателями конфигурации V8, для которых такой угол развала является основным. В первых двигателях такой конфигурации, по причине того, что технологии тогда не позволяли сделать достаточно прочный коленвал со смещёнными шатунными шейками, а делать полноопорный коленвал с отдельными шейками для каждого шатуна невыгодно, так как по длине двигатель становится сравнимым с исходным V8 (кроме того, это усложняет двигатель), на каждой шатунной шейке располагались (так же, как и в исходном V8) по два шатуна от противоположных цилиндров (схема с 3 кривошипами, пример — Buick Special, а также советский двигатель ЯМЗ-236). Такая конструкция при угле развала 90° позволяет уравновесить момент инерции 1-го порядка без применения балансировочных валов, однако равномерных интервалов поджига смеси она не обеспечивает (рабочие ходы в цилиндрах следуют не равномерно, а через 90 и 150° по углу поворота коленчатого вала, порядок работы цилиндров при этом 1-4-2-5-3-6). Следствием этого является заметная вибрация работающего двигателя, особенно при работе на малых оборотах коленчатого вала, а также грубый и неприятный на слух звук выхлопа, а по плавности хода двигатель больше напоминает трёхцилиндровый. Чтобы уменьшить вибрации и улучшить плавность хода, применяют маховик увеличенной массы. В более современных[когда?

] двигателях V6 с углом развала 90° используется усложнённый коленвал со смещёнными шатунными шейками (6 кривошипов), обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси, а момент инерции 1-го порядка уравновешивается при применении балансировочного вала (без него он уравновешивается не полностью, что потребует усовершенствованной подвески двигателя и часто неприемлемо для современного[
когда?
] легкового автомобиля из-за повышенной вибрации). Однако на болидах формулы-1 (регламент 2014) года используется именно простой коленвал с тремя кривошипами, не обеспечивающий равномерных интервалов поджига, но обладающий большей прочностью и не требующий уравновешивания момента 1-го порядка.

120-градусный развал позволяет получить широкий, но низкий силовой агрегат, что лучше подходит для низких, например, спортивных машин. В нём так же на каждой шатунной шейке располагаются по два шатуна (число шатунных шеек — 3), но за счёт угла развала цилиндров 120° обеспечиваются равномерные интервалы поджига смеси. Такая конфигурация имеет довольно большой момент 1-го порядка, который можно скомпенсировать только при применении балансировочного вала. При всех остальных углах развала (отличных от 120°), чтобы обеспечить равномерные интервалы поджига смеси (через каждые 120° по углу поворота коленвала) и тем самым уменьшить вибрацию двигателя, а также обеспечить плавный ход, каждый шатун располагают на отдельной шатунной шейке коленвала, либо применяют усложнённый коленвал со смещёнными шатунными шейками (это уменьшает длину двигателя, а также упрощает его, но требует усовершенствованния технологии изготовления коленвала).

60-градусный развал позволяет скомпенсировать момент 1-го порядка без применения балансировочных валов. По этой причине, а также благодаря компактности, этот угол развала считается «родным» для V-образных шестёрок. Иногда по каким-либо причинам применяют близкие углы развала, например 54° или 65° при незначительном увеличении вибраций, которые растут по мере отклонения от угла 60°.

Угол развала 15° позволяет сделать одну общую головку для всех цилиндров, а также позволяет использовать порядок зажигания такой же, как у рядного шестицилиндрового двигателя и обладает удовлетворительной сбалансированностью без применения балансировочных валов, что вместе с усовершенствованной подвеской двигателя решает проблему вибраций.

Именно трудности балансировки и являлись основной причиной, сдерживавшей распространение серийных двигателей этого типа. До 1950-х годов такие двигатели создавались, но либо для стационарных установок (например бензогенераторов), либо как опытные образцы.

В 1959 году в США фирма начала производство пятилитрового V6, которым оснащались пикапы и субурбаны (гибрид универсала и микроавтобуса на шасси пикапа).

В 1962 году в США пошёл в производство «компакт» Buick Special с 90-градусным V6, разработанным на основе небольшой V-образной «восьмёрки», но он отличался высоким уровнем вибраций и вскоре был снят с производства.

Одним из первых полностью перешёл на V-образные шестицилиндровые моторы (двух семейств — Cologne и Essex, в зависимости от места разработки — ФРГ или Великобритании) европейский филиал «Форда»: с 1965…66 годов они постепенно вытеснили ранее использовавшиеся на наиболее крупных европейских моделях этой марки рядные шестёрки (первоначально европейский «Форд» также повсеместно заменил на своих автомобилях рядные четвёрки на моторы конфигурации , принадлежавшие к тем же семействам, что и V6, но впоследствии отказался от них — в то время, как V6 упомянутых выше семейств дожили до 2000-х годов). При этом американский «Форд» оставался крайне консервативен в выборе типов силовых агрегатов, начав выпуск собственных V6 (на основе разработок британского филиала) лишь в начале 1980-х годов (на пике бензинового кризиса рубежа 1970-х — 1980-х годов).

Первый серийный японский V6 появился только в 1983 году у фирмы Nissan — серия Nissan VG, затем более продвинутым японским V6 стал мотор серии 6G от Mitsubishi, появившийся в 1986 году, примечатлен он тем, что устанавливался он на самый дорогой спорткар этой компании Mitsubishi 3000GT, и в турбо версии выдавал аж 320 лошадинных сил, нося индекс 6G72TT.

Использование в автомобилях

V6 — один из самых компактных двигателей, он обычно короче, чем , и в большинстве исполнений у́же и короче, чем .

В современных[когда?

]переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя по компоновочным соображениям как правило невозможна установка рядных шестицилиндровых двигателей, что, при повышенных требованиях к мощности в наши дни, обуславливает популярность V-образных шестицилиндровых моторов на автомобилях более высоких классов, несмотря на малую сбалансированность и сложность в производстве в сравнении с . Унификация двигателей различных автомобилей приводит к тому, что V6 устанавливают и в машинах с продольным расположением двигателя, в которых, в принципе, нет строгой компоновочной необходимости его применения, — хотя оно и даёт ряд преимуществ. Вместе с тем, на автомобилях того же класса с задним приводом, вроде 5-й серии BMW, всё ещё довольно широко распространены и рядные «шестёрки».

Из советских двигателей серийными V6 были только дизели большого рабочего объёма для грузовиков, и спецтехники: ЯМЗ-236 и СМД-60. Трёхлитровый V6 моделей ГАЗ-24-14 и ГАЗ-24-18 планировался в качестве базового двигателя легкового автомобиля «Волга» ГАЗ-24, но впоследствии в силу целого ряда причин был заменён на рядный четырёхцилиндровый. Однако, была выпущена опытно-промышленная партия этих двигателей, которые использовались на ряде спортивных автомобилей, в частности, на одном из серии «Эстония».

Smart 0.6-1.1

0,6-литровый R3 Смарт дебютировал в 1998 году. Двигатель предлагался в двух вариантах мощности: 45 и 55 л.с. Через год появился дизельный R3 – 0.8 CDI 41 л.с., а позже – бензиновый R3 объемом 0,7 л. К сожалению, вскоре выяснилось, что агрегат требует капитального ремонта уже после сравнительно небольшого пробега.

Более высоких оценок заслуживает 1,1-литровый бензиновый мотор, который с 2004 года использовался в Smart Forfour и Mitsubishi Colt. Позже ассортимент пополнил и 3-цилиндровый дизель объемом 1,5 л. Стоит отметить, что дизельные двигатели дороже в содержании и ремонте.

Источник Источник http://iga-motor.ru/avtomobili/24-cilindrovyj-dvigatel-2.html
Источник http://akki-carsh.ru/dvigatel/kakoj-cilindr-pervyj.html
Источник Источник http://sokolyar.ru/infobaza/dvigatel-ne6t.html

Как выходец из СССР Николай Школьник изобрел самый мощный в мире двигатель

«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.

В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.

Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,

КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.

«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью «Газете.Ru» Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.

close

100%

Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки стало их использование на автомобилях Mazda RX.

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.

Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов. Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,

а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.

Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.

Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.

Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.

Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.

То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.

Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.

«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.

Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

Что такое двигатель с осевым потоком и принцип его работы?

Двигатель — это механизм, преобразующий энергию двигателя в механическую энергию. Его работа основана на электромагнитном взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой конструкции и магнитом. Они подразделяются на две категории в зависимости от направления магнитного поля: двигатели с осевым потоком и двигатели с радиальным потоком. В центре внимания этого сообщения блога будет двигатель с осевым потоком и его отличия от двигателя с радиальным потоком, но также будет краткое объяснение приложений.Следим за публикацией в Linquip.

Что такое двигатель с осевым потоком

Первый в мире двигатель с осевым потоком. Несмотря на то, что двигатель с осевым потоком не нов, его использование только возросло за последние два десятилетия. В течение многих лет он использовался в стационарных приложениях, таких как лифты и сельскохозяйственная техника, но за последнее десятилетие несколько разработчиков работали над улучшением технологии, чтобы ее можно было использовать в таких приложениях, как электрические мотоциклы, контейнеры для аэропортов, грузовики для доставки, электромобили и даже самолеты.

Рассмотрим уникальные варианты конструкции осевого магнитного двигателя:

  1. Прямоугольный медный провод используется для достижения максимально возможного коэффициента заполнения медью (90 процентов).
  2. Двойные роторы с постоянными магнитами используются для достижения максимально возможного отношения крутящего момента к весу.
  3. Статор без ярма, который имеет самые короткие пути потока и меньший общий вес.
  4. Использование текстурированной электротехнической стали снижает потери в сердечнике до 85 процентов.
  5. Уникальная технология охлаждения обмоток для достижения минимально возможной температуры статора.
  6. Концентрированные обмотки для минимально достижимых потерь в меди (без выступов катушек).

Применение аксиального магнитного двигателя

Осевой магнитный двигатель идеально подходит для приложений с высокой плотностью крутящего момента и ограниченного пространства. Большинство людей считают, что высокая плотность мощности определяется только высокой скоростью, и игнорируют влияние плотности крутящего момента. Стремление только к высокой скорости приведет к ограниченной продолжительности обслуживания и шуму. Действительно, сердцем высокоскоростного двигателя является увеличение плотности крутящего момента, и двигатель с осевым потоком является распространенным среди них решением.

двигатель с осевым потоком и двигатель с радиальным потоком

Архитектура двигателя представляет собой вариант так называемой машины с осевым потоком или с осевым зазором. Из-за очень низкого отношения осевой длины к диаметру двигатели с осевым потоком часто называют «плоскими» или «блинчатыми» двигателями. Они производят большой крутящий момент, но их скорость ограничена конструкцией ротора. Это можно отметить как один из недостатков двигателя с осевым потоком.

Различие, как следует из их названий, заключается в том, что направление магнитного потока в машинах с осевым потоком параллельно оси вращения двигателя, тогда как направление магнитного потока в двигателях с радиальным потоком является радиальным.

Двигатель с радиальным потоком имеет классическую цилиндрическую конструкцию, тогда как двигатель с осевым потоком выполнен в виде формы для печенья, и они подходят для альтернативных установок, основанных только на форме. Поскольку он длиннее, но меньше в диаметре, обычный радиальный поток является естественным соответствием между двумя колесами на одной оси.

Магниты на роторе двигателя с осевым потоком, как и все виды синхронных электродвигателей переменного тока, притягиваются к вращающемуся полю, создаваемому окружающим кольцом независимых электромагнитов в статоре.Поскольку переключение магнитов, которое заставляет поле вращаться, не является идеально плавным, ротор страдает от крошечной «пульсации крутящего момента», известной как «зубчатость», когда он вращается.

Большинство двигателей с гибридной системой относятся к типу двигателей с радиальным потоком, в которых ротор, снабженный постоянными магнитами, вращается внутри обмотки статора. Поскольку между внешней поверхностью ротора и внутренним диаметром статора есть крошечный зазор, эти двигатели известны как машины с радиальным зазором или радиальным потоком, и они могут генерировать большую мощность, поскольку могут работать на высоких скоростях.

Двигатель с осевым потоком считается более совершенным, чем двигатель с радиальным потоком. Есть четыре причины, по которым двигатели с осевым потоком обеспечивают значительно большую мощность при меньшей плотности веса:

Рычаг

В двигателях с осевым потоком магниты расположены дальше от центральной оси. В результате на центральной оси больше «рычагов».

Обмотки

Что касается обмотки, двигатель с осевым потоком имеет значительное преимущество перед радиальным двигателем. Он имеет большую активную медную обмотку и меньший выступ, что означает, что он может легче увеличивать количество витков и выделяет меньше тепла из-за концевого эффекта.Кроме того, обмотка может соприкасаться с металлом, который является отличным проводником тепла. Это означает более простую систему охлаждения.

В двигателе с радиальным магнитным потоком значительная часть обмоток неактивна (часть, расположенная снаружи зубцов статора, которая используется только для образования петель (выступ катушки). Выступ катушки увеличивает рассеивание электрического тепла. Таким образом, это называется «распределенной обмоткой», и это приводит к значительно более низкому отношению общей мощности к весу, тогда как машины с осевым потоком вообще не имеют выступа катушки.Тепло в радиальной машине должно отводиться через сердечник статора, который должен быть изготовлен из стали с низкой теплопроводностью.

Электромагнитный

Поскольку двигатели с осевым потоком содержат большее количество электромагнитно активного материала, процентная доля массы обмотки, которая не создает крутящего момента, но вызывает потери, в машинах с осевым потоком меньше. В двигателях с радиальным магнитным потоком магнитный поток проходит через первый зубец, а затем через статор к магнитам. Напротив, путь магнитного потока в двигателях с осевым магнитным потоком короче, т.е.е. от первого магнита, через один сердечник и непосредственно на второй магнит.

Кроме того, в машинах с радиальным потоком поток должен перемещаться в двух измерениях. Путь потока в машинах с осевым потоком одномерный. В результате снижаются потери в железе при прохождении потока через сердечники. Кроме того, использование ориентированной стали облегчает прохождение флюса, что обеспечивает дополнительную эффективность.

Охлаждение

В случае машин с радиальным потоком тепло должно передаваться через статор наружу машины.Однако сталь является плохим проводником тепла. «Выступ катушки» особенно трудно охлаждать, так как он не находится в прямом контакте с корпусом двигателя. Двигатели с осевым потоком обеспечивают хорошее охлаждение, поскольку обмотки находятся в тесном контакте с внешней алюминиевой оболочкой. Поскольку алюминий легко передает тепло, обмотки двигателей с осевым потоком остаются холодными, а сопротивление меди остается низким. И это приводит к значительному улучшению производительности. Эти преимущества обычно повышают эффективность, что оказывает значительное влияние в мировом масштабе.

Недостатки двигателя с осевым потоком

Несмотря на свои технологические преимущества, двигатель с осевым потоком имеет серьезные проблемы с конструкцией и производством, что делает его намного более дорогим, чем его радиальный аналог. Двигатель с осевым потоком универсален, а геометрическое расположение обмотки может варьироваться в зависимости от конкретного диаметра конструкции, что позволяет значительно уменьшить общий объем, занимаемый машиной. Конструкция с осевым потоком также создала ряд серьезных проблем при проектировании и производстве:

Механические проблемы: из-за сильных магнитных сил, действующих между ротором и статором, поддержание равномерного воздушного зазора с высоким допуском между этими двумя компонентами является сложной инженерной и материальная проблема.

Термические проблемы: обмотки двигателя с осевым магнитным потоком расположены глубоко внутри статора и между двумя дисками ротора, что создает более серьезные проблемы с охлаждением, чем в системе прямого привода с радиальным магнитным потоком. Электродвигатели с осевым потоком имеют магниты, расположенные в плоскостях, параллельных катушкам, что позволяет им генерировать магнитный поток в меньшем вращательном объеме, что приводит к уменьшению момента инерции и общей массы ротора.

Резюме

Электрические двигатели делятся на два типа: двигатель с радиальным потоком и двигатель с осевым потоком.Двигатель с радиальным потоком более распространен и используется уже давно. Двигатель с осевым потоком является отличной альтернативой, когда требуется быстрое изменение скорости. Хотя двигатель с осевым потоком был изобретен раньше, его дальнейшее развитие сдерживалось уровнем материалов и технологий, доступных в то время.

Напротив, двигатель с радиальным потоком стал лидером в разработке и стал известен как простой двигатель. Спасибо, что нашли время прочитать наш пост. Мы надеемся, что это помогло вам узнать о двигателе с осевым потоком.Если вам нужна дополнительная информация о двигателе с осевым потоком, мы предлагаем вам зарегистрироваться на сайте Linquip. Тогда не стесняйтесь оставлять свои комментарии и вопросы.

Радиальный или осевой и поперечный поток

Как инженеру, перед которым стоит задача вывести свой продукт в будущее, вам, вероятно, придется принять много решений при выборе конструкции двигателя для вашего проекта переменного тока.

Наиболее распространенные области применения электродвигателей делятся на две основные категории: двигатели с осевым потоком и двигатели с радиальным потоком.Есть еще третья категория — двигатели с поперечным потоком — но эта конфигурация не так широко распространена (пока).

На протяжении десятилетий двигатели с радиальным магнитным потоком были наиболее распространенным решением. Однако по причинам, которые мы обсудим ниже, машины с осевым магнитным потоком становятся стандартом качества для двигателей переменного тока.

Из-за ограничений традиционных многослойных стальных пакетов мы также рассмотрим, как порошковая металлургия помогает реализовать потенциально новые области применения для всех трех конструкций.

В чем разница между осевой, радиальной и поперечной конструкцией электродвигателя?

Хотя все три типа могут быть созданы как синхронные двигатели с постоянными магнитами, фундаментальные различия заключаются в ориентации магнитного поля на электрические катушки.

Двигатель радиального потока

Вкратце, характеристики двигателя с постоянными магнитами с радиальным потоком расположены сбоку. Медные обмотки намотаны на пазы. Поток создается перпендикулярно оси вращения.

Например, традиционные двигатели BLDC с радиальным магнитным потоком состоят из ротора, состоящего из постоянных магнитов, расположенных внутри статора. В этом случае: 

  • Статор содержит опору, известную как ярмо, снабженное «зубцами», содержащими электромагнитные катушки
  • Зубцы функционируют как чередующиеся магнитные полюса
  • Магнитные полюса ротора взаимодействуют с переменным магнитным потоком зубьев статора, в результате чего возникает крутящий момент двигателя


Двигатель с осевым магнитным потоком:

Конструкция двигателя BLDC с осевым потоком отличается по геометрии от радиальной машины.

В этом случае поток генерируется параллельно оси вращения из-за способа его намотки. Это дает преимущество упрощения изготовления двигателя.

Хотя этот тип геометрии электродвигателя далеко не нов, он редко использовался в коммерческих целях, пока не появились бесщеточные двигатели постоянного тока. Они получили дальнейшее развитие, когда стали широко доступны более сильные электромагниты для использования преимуществ осевой геометрии . Теперь магнитно-мягкие композитные материалы (SMC), эксклюзивные для порошкового металла, определяют будущее производительности двигателей с осевым потоком: 

  • Высокая удельная мощность (подробнее об этом чуть позже)
  • Легче производить двигатели с внешним ротором для более высокого крутящего момента
  • Упрощенная схема обмотки сильноточного двигателя BLDC
  • Более короткий магнитный путь


Двигатель поперечного потока:

Двигатели с поперечным магнитным потоком (двигатели TFM) используют другой подход к проектированию обмотки статора двигателя. Вместо того, чтобы наматывать медную проволоку на зубья статора или полюс, TFM удерживает свои катушки вокруг ротора.

(Фото предоставлено Linear Labs)

Эта установка обеспечивает трехмерный поток магнитного потока, когда он проходит в осевом направлении через статор, по окружности через ротор и радиально через зазор между ними.

В результате вы можете увеличить крутящий момент на низких скоростях и эффективность в определенных условиях или даже увеличить мощность для определенных потребляемой энергии и размеров двигателя.Также нет необходимости в охлаждении, что обеспечивает более длительную непрерывную работу.

Чем эти конструкции электродвигателей отличаются по производительности?

Несмотря на то, что радиальная конструкция была стандартом на протяжении десятилетий, осевые двигатели и двигатели TFM имеют определенные особенности и преимущества в производительности. Сегодня они являются предпочтительным выбором для модернизации вашего автомобиля или промышленного оборудования.

Например, подумайте о двигателе для ступицы колеса — что вы хотите, чтобы он делал в первую очередь? Создавать большой крутящий момент. Поскольку осевые и поперечные конструкции двигателей могут иметь вращающийся элемент, расположенный на их внешнем диаметре, они создают более высокий крутящий момент при уменьшении занимаемой площади двигателя. Сделать эти усовершенствования сложнее в радиальных двигателях с бегущей конструкцией (где ротор находится внутри статора).

Двигатель с осевым магнитным потоком также имеет более высокую удельную мощность, развивая крутящий момент на 30-40% больше, чем радиальный двигатель аналогичного размера, и имеет лучшее охлаждение.

В двигателе с радиальным магнитным потоком магнитный поток движется от одного зубца к статору, обратно к следующему зубцу и затем к магнитам.С другой стороны, двигатель с осевым магнитным потоком имеет более эффективный путь магнитного потока: от одного магнита через сердечник к другому магниту.

Какое место в разговоре занимает порошковая металлургия?

Каждый инженер согласен с тем, что постоянные магниты повышают производительность двигателя. Как сегодня мы можем улучшить производственный процесс, чтобы еще больше повысить производительность?

Традиционное ламинирование по-прежнему является наиболее распространенным методом изготовления роторов и статоров. Этот процесс может включать:

  • Штамповка
  • Сборка и соединение
  • Клепка
  • Сварка
  • Склеивание
  • Обработка осевых полюсов (в современных конструкциях с осевым флюсовым ламинированием)

Эти характерные для ламинирования процессы деформируют внутреннюю структуру материала, ослабляя его магнитные свойства.С другой стороны, трехмерный путь потока порошковой металлургии и возможности формовки исключают вторичную механическую обработку и соединение. Этот прорыв привел к широкому использованию ферромагнитных материалов, таких как магнитомягкие композиты.

SMC

состоят из частиц железного порошка, покрытых слоем электроизоляции. Поскольку они могут быть изготовлены в сложных формах с помощью порошковой металлургии, SMC позволяют создавать трехмерные магнитные цепи и снижают потери в сердечнике .

Магнитомягкие композитные материалы теперь могут превосходить пластины из электротехнической стали на частотах до 100 Гц.SMC идеально подходят для модернизации вашего высокочастотного оборудования (при условии, что это не асинхронный двигатель).

В двигателях SMC превосходные характеристики открывают новые возможности, которые были и остаются невозможными при использовании стальных пластин.

SMC: идеальное решение для проектирования электродвигателей?

С тенденцией к электрификации, наряду с призывами к недорогим высокоэффективным двигателям, растет спрос на более эффективные электромагнитные компоненты. «Эффективность» должна исходить как с точки зрения затрат, так и с точки зрения энергопотребления.

SMC играют решающую роль в переходе на производство более эффективных альтернатив. Основные преимущества использования магнитомягких композитных материалов для производственных процессов и конструкции двигателей включают:

  • Высокая производительность : SMC позволяют двигателям соответствовать требованиям высокой эффективности электромобилей и т.д.
  • Компактная конструкция : Производители могут уменьшить размер и вес компонентов, используемых в двигателе.
  • Превосходная экономическая эффективность: Компактная конструкция двигателя позволяет использовать меньше материала, упростить производственный процесс и минимизировать количество отходов.

Для получения дополнительных ресурсов о том, как спроектировать более эффективный, компактный и высокомоментный электродвигатель, посетите наш Центр инженеров.

Новые электродвигатели с осевым потоком обладают большей мощностью электромобиля в меньшем корпусе

Электродвигатели — это бьющееся сердце любого электромобиля, и благодаря стартапу в Бельгии двигатель вашего следующего электромобиля может быть мощнее, меньше и эффективнее. Magnax усердно работает над разработкой новых двигателей с осевым потоком для использования в электромобилях и других приложениях, требующих мощных, но легких двигателей.Это может означать более быстрые, легкие и в целом более крутые электромобили и мотоциклы, а также другие новые разработки.

Двигатели с осевым магнитным потоком

представляют собой значительное улучшение по сравнению со стандартными двигателями с радиальным магнитным потоком, которые оставляют значительное количество меди на концах катушек. В двигателях с радиальным потоком любая медь, не перпендикулярная вращению магнита, по существу тратится впустую.

С другой стороны, двигатели с осевым магнитным потоком

обеспечивают минимально возможные потери в меди. Это означает более высокую эффективность.Другими словами, большая часть энергии аккумулятора превращается в полезную мощность двигателя.

Эти двигатели с осевым магнитным потоком также более эффективны благодаря собственному улучшенному охлаждению. Поскольку катушки могут быть прижаты непосредственно к внешнему корпусу двигателя, они могут охлаждаться намного быстрее, чем в двигателях с радиальным потоком, которые должны передавать тепло катушки через статор двигателя.

Magnax имеет несколько других инноваций, которые они также внедряют в свои двигатели. Вместо стандартного круглого провода для своих медных катушек Magnax использует провод прямоугольного сечения, чтобы упаковать больше меди в то же пространство, что приводит к заполнению медью до 90%.

Они также используют статор без ярма, который обеспечивает кратчайший путь магнитного потока, а также используют текстурированную сталь, которая, как они утверждают, может снизить потери в сердечнике на целых 85%.

Хорошо, это звучит красиво и все такое, но для чего нужны эти причудливые технические характеристики?

Все это приводит к тому, что двигатель может быть невероятно легким по сравнению с мощностью, которую он производит. Magnax утверждает, что их двигатели с осевым потоком могут достигать пиковой мощности до 15 кВт/кг или 7.5 кВт/кг номинальная (9 л.с./фунт пиковая или 4,5 л.с./фунт номинальная).

Но мощность ничего не значит, если двигатель не охлаждается. Благодаря улучшенной охлаждающей способности двигателей с осевым потоком новые двигатели Magnax смогут обеспечивать более высокую мощность в течение более длительного времени, что приведет к повышению производительности транспортных средств.

По данным компании:

Это наш способ внести свой вклад в создание здоровой среды для наших детей. Magnax обеспечивает промышленные инновации с помощью двигателей и генераторов с осевым потоком, которые превосходят их по эффективности, весу, надежности и экономичности.Magnax поддерживает глобальный переход к производству полностью возобновляемой энергии, электрическому транспорту и сверхэффективным машинам, внедряя инновации в технологии электродвигателей и генераторов следующего поколения.

Magnax уже готовится представить свои первые прототипы двигателей к концу этого года с заявленной целью представить их в октябре.

Прототип двигателя будет диаметром 275 мм (10,8 дюйма), весом 22,5 кг (50 фунтов) и мощностью от 300 до 408 кВт (400-550 л.с.).Они также разрабатывают меньшую версию того же двигателя массой 7 кг (15,4 фунта) с диаметром 185 мм (7,2 дюйма) и пиковой выходной мощностью 84 кВт (113 л.с.). Компания предполагает использование этих двигателей во всем, от электрических мотоциклов и транспортных средств до электрических самолетов и даже в больших ветряных турбинах, когда они используются в качестве генераторов.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Подробнее.


Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видео и подписывайтесь на подкасты.

Двигатели с осевым потоком

готовы к массовому использованию?

Люди по-прежнему будут задаваться вопросом, iPhone это или Android, PlayStation или Xbox, механическая коробка передач или автоматическая коробка передач с двойным сцеплением. То же самое и с двигателями, и, может быть, дальше будут электроприводы электромобилей: радиальный поток или осевой поток?

Как и у других вещей, у каждого есть свои плюсы и минусы – только в этом случае различия, наверное, более явные. Двигатель с радиальным потоком имеет знакомую цилиндрическую форму, а двигатель с осевым потоком имеет форму формы для печенья, и только по форме они подходят для различных установок.

Традиционный радиальный поток естественным образом подходит для двух колес на одной оси, поскольку он больше по длине, но меньше по диаметру. Осевой поток имеет больший диаметр и чрезвычайно короткую длину, поэтому он идеально подходит для размещения между двигателем и коробкой передач для гибридных приводов. У этой идеи больше нет большого будущего, но в электромобилях двигатели с осевым потоком также могут работать парами, установленными близко к колесам, в качестве приводов, или в качестве колесных двигателей, или сложены друг за другом для создания мультироторных блоков.

Как и двигатели с радиальным потоком, они могут быть разработаны для работы при низком напряжении (48 В) для скутеров и небольших городских электромобилей или, в будущем, для автономных капсул, а также при высоком напряжении для любых электромобилей вплоть до суперкаров. Британская фирма Saietta разработала новый двигатель с осевым магнитным потоком (AFT) для массового производства и снижения затрат. Его можно масштабировать по размеру, чтобы привести в действие что угодно, от скутера до автобуса.

Использование простой низкоуглеродистой стали в дискообразном роторе с прикрепленными постоянными магнитами помогает снизить стоимость, как и модульная конструкция, которая обеспечивает высокий уровень автоматизированной сборки — секрет производства большого количества и снижения стоимости.Двигатель герметизирован и охлаждается водой, и, как и другие конструкции двигателей с осевым магнитным потоком, он «без ярма», в нем отсутствует громоздкая, тяжелая рама, поддерживающая обмотки статора традиционной машины с радиальным магнитным потоком. Отсутствие ярма является одной из особенностей, которая снижает вес и увеличивает удельную мощность.

Как и все типы синхронных электродвигателей переменного тока, магниты на роторе двигателя с осевым магнитным потоком притягиваются к вращающемуся полю, создаваемому окружающим кольцом отдельных электромагнитов в статоре.Переключение магнитов, заставляющих поле вращаться, не является абсолютно гладким, и поэтому ротор страдает от небольшой «пульсации крутящего момента», известной как «заедание», когда он вращается.

Хотя эффект обычно уменьшается с помощью электроники, двигатели Saietta имеют 96 электромагнитов в статоре, большое количество и меньшие приращения помогают свести его к минимуму. Сайетта недавно получила грант от Advanced Propulsion Center, чтобы помочь наладить производственные процессы для производства 150 000 двигателей в год, и видит потенциал в производстве колесных двигателей для автономных контейнеров, а также для обычных транспортных средств.Он присоединится к другим разработчикам двигателей с осевым потоком, таким как созданная YASA и бельгийская фирма Magnax, в продвижении технологии электродвигателей.

Взгляд Hyundai на двигатели

Новая платформа аккумуляторных электромобилей E-GMP Hyundai Motor Group будет придерживаться двигателей с радиальным потоком, но меньшего высокоскоростного варианта, направленного на снижение веса и места в упаковке. Меньшие двигатели вращаются выше (в данном случае на 70% быстрее), чем традиционные, более крупные эквиваленты, чтобы генерировать такой же крутящий момент.

Высокоскоростные двигатели для электромобилей (часто 20 000 об/мин и выше) обычно сочетаются с двухступенчатой ​​коробкой передач, но Hyundai придерживается одноступенчатой ​​передачи и увеличивает редуктор главной передачи на 33%.

Джесси Кросс

Преимущества/недостатки мотор-колеса | Аптера

То, что вы видите, это уловка, которая исходит из высокомерия, что мы делаем все правильно (вставьте марку автомобиля), и любой, кто делает что-то другое, ошибается.

Несмотря на то, что увеличенная неподрессоренная масса наносит удар по управляемости и комфорту, реальность такова, что в течение 100 лет автопроизводители использовали тяжелые стальные и даже деревянные колеса, и, если вы посмотрите на тенденции… тенденция была к резкому увеличению в неподрессоренных массах традиционных автомобилей за счет увеличения диаметра колес и шин.

Реальность такова, что моторы в колесах, хотя и увеличивают вес, в основном потому, что они заменяют дисковый тормоз и ротор, но при правильной конструкции приводят к незначительному увеличению неподрессоренной массы. Мы говорим о штрафе менее 10-12 фунтов для колесных двигателей; цифра, которую можно было бы почти сразу превзойти, заменив шины и колеса с 16-дюймовых дисков на 19-дюймовые.

Каждое транспортное средство с подвеской имеет «неподрессоренную» массу, состоящую из шины, колеса, нижнего рычага подвески и других компонентов, и разница в управляемости, как показали исследования, весьма минимальна для колесных двигателей, которые, как правило, перевозят около 10-процентный штраф, когда вы вычисляете чистую разницу между весом компонентов подвески.

Если бы неподрессоренная масса имела большое значение, никто бы никогда не стал делать что-то вроде декоративной крышки ступицы.

Что касается дополнительного воздействия грязи, песка и т. д., а также опасности резкого сокращения срока службы электродвигателя, то это также преувеличено.

Опасность, с которой сталкиваются моторы в колесах, такая же, как и ступичные подшипники, с которыми сталкиваются каждый день. Конечно, если вы наткнетесь на бордюр, вы, вероятно, увидите передний ступичный подшипник через 20 000 миль, если не раньше, и такая проблема возможна для мотора в колесе… кроме мотора в колесе, в отличие от дешевого переднего. ступичный подшипник… рассчитан на большую прочность, чем простой ступичный подшипник.

Тем не менее, подшипник, даже в колесе автомобиля с ДВС, предназначен для защиты от грязи, песка и других проблем, но электродвигатель, поскольку он имеет трение только в этих точках подшипника, обещает быть более надежным в отражении матери-природы, потому что он спроектирован лучше, чем ступичный подшипник за 16 долларов.

Я думаю, что дело здесь в том, что проблемы проектирования внутриколесного двигателя действительно предполагают необходимость большего обслуживания той части, которая была бы встроенной, но этот встроенный двигатель также приводит в движение восемь + ШРУС, которых нет на автомобиль с мотором в колесе.У него будет то же количество ступичных подшипников, что и у бортового электромобиля, и к этому вам нужно добавить приводные валы, редукторы и целый ряд других «ломающихся деталей», которые полностью исключены из-за встроенного в колесо двигателя.

В конечном счете, автомобиль с мотор-колесами будет иметь значительно меньше деталей, чем автомобиль с бортовым двигателем, и в результате можно ожидать, что он будет более надежным.

То, что демонстрируют люди, говорящие о моторах в колесах, — это предвзятость подтверждения; они просто оправдывают свои решения о том, как они решили строить автомобили, и поскольку так мало автомобилей построено, бросающих вызов этой предвзятости, те, кто цепляется за свою предвзятость подтверждения, цепляются за нее с той же логикой, волей и намерением, что и их выбор иметь оружие, несмотря на статистика, которая показывает, что ваш шанс умереть от насилия с применением огнестрельного оружия примерно на 150 процентов выше, чем у человека, у которого нет оружия.

Помимо всего этого, если мальчики в Сан-Диего выполнили свою работу, несколько ляпов, в конечном счете обнаруженных, могут считаться привлекательными чертами, и какой-нибудь предприимчивый владелец Aptera полностью изнашивает мотор в колесе за 625 000 миль, пройденных, в то время как парень с бортовым двигателем , злорадствует по поводу жизни своего мотора в 750 000 миль.

Evolito видит возможности на рынке eVTOL для своего двигателя с осевым потоком

Компания Evolito, дочерняя компания YASA, столкнулась с широким спектром интереса производителей eVTOL к своей технологии двигателей с осевым потоком, сообщили eVTOL руководители высшего звена.com, при этом базирующаяся в Соединенном Королевстве компания рассматривает рынок передовой воздушной мобильности как ключевую цель для будущего роста.

Evolito ранее был выделен YASA для ускорения электрификации на аэрокосмическом рынке с помощью высокопроизводительных и легких электродвигателей. Evolito Image

YASA была основана в 2009 году и в основном занимается разработкой двигателей для автомобилей. Компания была приобретена Mercedes-Benz в начале этого года. Evolito ранее была выделена YASA для ускорения электрификации на аэрокосмическом рынке с помощью высокопроизводительных и легких электродвигателей.

Целью является дальнейшее развитие продуктов YASA для аэрокосмического сектора, используя технологию осевого потока и преимущество отношения мощности к весу, чтобы ускорить разработку летательных аппаратов eVTOL и других элементов городской воздушной мобильности (UAM).

По словам Эволито, технология с осевым потоком предлагает ряд преимуществ по сравнению с технологией радиального электродвигателя, включая более высокую мощность и плотность крутящего момента, причем последняя относится к тому, «сколько крутящего момента вы можете получить на килограмм массы машины», — объяснил Тим Вулмер, основатель и главный технический директор YASA, а теперь советник Evolito.Сегментированная топология YASA — название компании расшифровывается как «без ярма и сегментированная арматура» — также дает ей преимущества по сравнению с другими типами двигателей с осевым потоком, заявила компания, благодаря своим системам охлаждения и другим элементам, делающим системы более надежными.

Рынок eVTOL является ключевой целью для Evolito, сказал управляющий директор Гарет Моррис. Несмотря на то, что в региональной воздушной мобильности основное внимание уделяется самолетам с электрическим и водородным двигателем, которые однажды могут использовать электродвигатели с осевым потоком, объем работ, выполняемых в UAM, и относительная простота разработки такой технологии для небольших самолетов делают ее гораздо более доступный рынок.

Evolito утверждает, что заметила интерес со стороны производителей eVTOL к своей технологии двигателей с осевым потоком. Изображение Эволито

«Большая работа ведется над руководящими принципами сертификации, и много работы уходит на инфраструктуру», — сказал Моррис, добавив, что, хотя компания не может предоставить подробную информацию о своей работе с компаниями eVTOL, «есть широкий интерес со стороны ряд приложений».

Вес является жизненно важным фактором, сказал Вулмер, поскольку повышенная мощность и плотность крутящего момента позволяют использовать двигатели меньшего размера.«Это ценится в автомобилестроении, и они будут благодарны вам за то, что вы немного уменьшили вес, но в аэрокосмической отрасли это абсолютно меняет правила игры, архитектурно позволяет и имеет решающее значение».

«Масштаб

— жизненно важное соображение», — сказал Вулмер. Например, в то время как 1000 единиц в год можно считать большим объемом в аэрокосмической отрасли, потенциальный городской спрос на eVTOL в ближайшие десятилетия означает, что «возможна ситуация, когда объем eVTOL начнет увеличиваться», даже до 10 000 в год или более. .Это создаст спрос на десятки тысяч двигателей, даже на 100 000 в год.

Этот потенциал является ключевым приоритетом для Evolito, добавил Вулмер, поскольку компания сосредоточена на разработке масштаба, чтобы перейти от «очень нишевого приложения к большому объему». По его словам, это может быть проблемой для мелких разработчиков, «поскольку технология подвергается такой жесткой обработке в больших объемах», что может создать проблемы для небольших разработчиков на ранних стадиях с более ручным производственным процессом.

Все еще трудно предсказать, как быстро рынок eVTOL «наберет реальный оборот», сказал Вулмер, добавив, что все признаки говорят о том, что технологическое развитие систем ускоряется.Компания ожидает, что годовое производство eVTOL в конечном итоге достигнет уровня, сопоставимого с нижним уровнем рынка высокопроизводительных автомобилей.

«Я думаю, что сочетание этих более высоких производственных возможностей с очень плотным крутящим моментом станет ключевой возможностью для нас и ключевой возможностью для наших клиентов», — сказал Вулмер.

Новые технологии электродвигателей для рынка электромобилей

Электродвигатели действительно являются движущей силой электромобилей (EV). В дополнение к батареям и силовой электронике электродвигатель является важным компонентом трансмиссии.IDTechEx ожидает, что к 2032 году потребуется более 100 миллионов электродвигателей в год, чтобы удовлетворить спрос на растущем рынке электромобилей. Несмотря на то, что электрические тяговые двигатели изначально разрабатывались в 1800-х годах, сегодня рынок все еще развивается благодаря новым конструкциям, улучшенным характеристикам и большему количеству соображений по поводу используемых материалов. Это не просто постепенные улучшения: такие разработки, как двигатели с осевым потоком и различные OEM-производители, полностью исключают редкоземельные элементы. В последнем отчете IDTechEx «Электродвигатели для электромобилей 2022–2032» подробно рассматривается этот рынок, оцениваются тенденции, проводится сравнительный анализ и даются рыночные прогнозы до 2032 года.

 

Существует несколько ключевых показателей производительности электродвигателей. Плотность мощности и крутящего момента обеспечивает улучшенную динамику вождения в меньшем и легком корпусе, а вес и пространство имеют большое значение для электромобилей. Еще одна важная область — эффективность. Повышение эффективности означает, что меньше драгоценной энергии, хранящейся в аккумуляторе, тратится впустую при ускорении автомобиля, что приводит к увеличению запаса хода при той же емкости аккумулятора. Из-за множества различных соображений в конструкции двигателей рынок электромобилей принял несколько различных решений, включая двигатели с постоянными магнитами, асинхронные двигатели и двигатели с фазным ротором.Во многих случаях для получения наилучшего общего решения можно использовать комбинацию вариантов. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы с точки зрения производительности, а также с точки зрения стоимости материалов и поставок, поскольку двигатели с постоянными магнитами основаны на редкоземельных элементах с неустойчивыми ценами и географически ограниченной цепочкой поставок.

 

Ключевой развивающейся технологией двигателей является осевой поток. Магнитный поток параллелен оси вращения в двигателе с осевым потоком (по сравнению с перпендикулярным в машинах с радиальным потоком).В то время как почти весь рынок электромобилей использует двигатель с радиальным потоком, двигатели с осевым потоком имеют несколько преимуществ. К ним относятся повышенная мощность и плотность крутящего момента, а также форм-фактор блина, идеально подходящий для интеграции в различные сценарии. Несмотря на предыдущее отсутствие принятия, технология развилась до состояния, в котором мы наблюдаем значительный интерес. Daimler приобрел ключевых игроков YASA для использования их двигателей в будущей электрической платформе AMG, а Renault заключила партнерское соглашение с WHYLOT для использования двигателей с осевым потоком в своих гибридах, начиная с 2025 года.Рынок осевых флюсов в автомобильных электромобилях сегодня очень мал, но IDTechEx ожидает огромного увеличения спроса в течение следующих 10 лет с первым применением в высокопроизводительных транспортных средствах и некоторых гибридных приложениях.

 

 

IDTechEx также видит многообещающие приложения для других альтернатив типичным двигателям электромобилей, таких как двигатели в колесах и вентильные реактивные двигатели. В колесных двигателях можно исключить большую часть компонентов трансмиссии, которые обычно занимают место в кабине автомобиля, и обеспечивают такие преимущества, как распределение крутящего момента по вектору.Лордстаун объявил об использовании колесного двигателя Elaphe для своих электрических грузовиков, а другие игроки, такие как Protean, поставляют колесные двигатели для автономных шаттлов.

 

Реактивные реактивные двигатели ни в коем случае не являются новой технологией, но в некоторых сегментах они возрождаются благодаря усовершенствованиям их конструкции и управления. Advanced Electric Machines (AEM) поставляет коммерческие автомобили и разрабатывает двигатель вместе с Bentley. Машины с переключаемым сопротивлением намного проще в производстве, чем многие другие, и в них не используются редкоземельные элементы. Фактически, некоторые, такие как двигатели AEM и RETORQ, переходят на алюминиевые обмотки, чтобы избежать использования меди.

 

В новом отчете IDTechEx «Электродвигатели для электромобилей на 2022–2032 годы» подробно описаны OEM-стратегии, тенденции и новые технологии на рынке двигателей для электромобилей. Обширная база данных моделей, включающая более 250 моделей электромобилей, проданных в период с 2015 по 2020 год, помогает в детальном анализе рынка по типу двигателя, производительности, управлению температурным режимом и доле рынка. Рассматриваются технологии и рынки для автомобилей, двухколесных транспортных средств, легких коммерческих автомобилей (фургонов), грузовиков и автобусов, а также несколько вариантов использования и сравнительный анализ.В рыночных прогнозах до 2032 года также учитываются новые технологии, такие как двигатели с осевым потоком и внутриколесные двигатели.

 

Для получения дополнительной информации об этом отчете посетите веб-сайт www.IDTechEx.com/Motors. Этот отчет является частью более широкого исследования электромобилей и накопителей энергии от IDTechEx, которая отслеживает внедрение электромобилей, тенденции в области аккумуляторов и спрос в более чем 100 различных секторах мобильности. Это кратко изложено в основном отчете: www.IDTechEx.com/EV, или для более глубокого анализа, пожалуйста, ознакомьтесь с полным портфолио исследований электромобилей, доступным на IDTechEx: www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.