Рубрика: Развитие АОН и СЛА

05.09.2013

Резервы для совершенствования поршневых двигателей

 Какие бы хитроумные  устройства ни получал современный поршневой ДВС, он не очень далеко ушёл от уровня техники Второй мировой войны.   О том,  как важны  некоторые  нововведения в системы  работы двигателя, без хорошей рекламы  порой  и  не догадаться,  настолько  они  малоэффективны.        Сегодня  хорошо известны  все слабые места (процессы), не позволяющие  поршневому мотору   преодолеть существующий  барьер  эффективного  КПД  в  25-45%,  но при всём этом,  он самый распространённый и надёжный!  

 Двухтактный  двух вальный  поршневой ДВС с изменённой прямоточной продувкой и изменяемой степенью сжатия - это тот мотор,  который  в полной  мере  раскрыл  потенциал  поршневого  ДВС.  Да,  схема не нова,  но только подобная схема позволяет решить весь комплекс проблем  сразу!  На примерах недостатков существующих  поршневых  моторов  и  того,  как это устранено в новом  двухтактном  двигателе, постараюсь объяснить суть изобретения.

1.  Не эффективное использование энергии газов в фазе расширения, то есть  рабочего  хода,  у всех четырёхтактных моторов!

 Давление газов действует с одинаковой силой не только на поршень, но и на головку цилиндров, что становиться причиной вибраций любого работающего мотора. Оппозитный мотор не панацея!  Он конечно лучше  сбалансирован, но газы по-прежнему давят на головку цилиндров, не принося двигателю  полезной работы. Моторы со встречными поршнями в цилиндре решают  эту проблему,  но существующие  сегодня,  имеют  свои  сложности и недостатки.  В новом  моторе применили  схему  с  изменённой  прямоточной  продувкой,  уменьшили вдвое ход поршня, по сравнению со значениями  хода в обычном четырёхтактном моторе  (к примеру с 80мм до 40мм,  в итоге с двух валов имеем сумму двух ходов  80мм  и  сохраняем величину крутящего момента  неизменной).    В результате  разложение  рабочего  хода,  получили  эффект  прибавки   мощности  в 42%,  при одинаковом давлении  газов в фазе расширения,  у сравниваемых моторов.  Для скептиков уточню,  потери на трение у нового мотора,  в расчёте на один цилиндр, такие же,  как и у четырёхтактного мотора.  Не буду вдаваться в подробности,  боясь  запутать.  Хотите убедиться?  Возьмите пружину прикрепите к ней два одинаковых груза.  В  первый раз, растянув  пружину,  отпустите груз только с одной стороны  и зафиксируйте  время,  за которое  пружина сожмётся, во второй раз,  растянув  пружину,  до таких же размеров отпустите два груза с двух сторон одновременно и также зафиксируйте время. Сравнив увидите, что во втором случае такая же по величине  работа,  будет выполнена на 29% быстрее,   вот вам и прибавка к мощности,  ведь мощность это работа в единицу времени.  Пружина с точки зрение физики сравнима со сжатым газом, который мы имеем в процессе рабочего хода в камерах сгорания сравниваемых моторов.  При одинаковых значениях давления в фазе расширения рабочий  ход  у   нового мотора  выполнится быстрее.  Следует учесть, что в схеме со встречными поршнями  отдача  тепловой энергии топлива  в энергию расширяющихся газов  больше, чем у одновального мотора   (нет головки цилиндров).   Поэтому при одинаковых количествах  сгоревшего топлива в камере сгорания,  давление  газов у нового мотора будет значительно выше, поэтому  и  рассчитывать «эффект коротких ходов» (прибавки мощности  в 42%),  необходимо  с  поправкой  на это.   Результат одна и та же порция топлива  выдаст мощность  в два раза больше чем в обычном  четырёхтактном моторе!  Столь   весомая  часть  вклада в КПД  нового мотора   до сих пор ни как ни применялась!?  Впервые в мире этот эффект был опубликован  в  описании к патенту  № 65547,  заявленного в 1999 году в Украине!  Пусть  кто-то возразит, что это всё есть у американского  ОПОС,  кстати,  он сам подтверждение  преимущества схемы нового мотора,  только благодаря этому эффекту  он и получил приличные результаты по экономичности и мощности,   проработав  на стендах более 500 мото - часов,    Пэтер Хофбауер опоздал не на один год!  ДВС с изменённой схемой продувки «ДИСП»,  первый  патент № 65547 получен в 2004году.  Американский патент на ОПОС  получен в 2008 году.  Английская компания  Cox Powertrain,  используя этот же эффект приступила к выпуску  многотопливных моторов к лёгким надводным судам Королевского флота.   Могу смело заявить, что моя концепция получила «мировое» признание. В мае 2013 года получен патент Украины на модификацию «ДИСП» с облегчённой массой и изменённой схемой впуска.

 С увеличением хода поршней  у двух вального мотора, теряется эффект  прибавки мощности.  Увеличение крутящего момента в моторе не компенсирует потерь на трение, увеличивающиеся  из-за повышения  линейной скорости поршней  и  снижения теплового КПД,  из-за неполного сгорания топлива  в результате плохой продувки.   Именно поэтому существующие моторы со встречными поршнями  не  получили такого широкого применения, как  четырёхтактные поршневые моторы!

2.  Процесс сгорания топлива у современного мотора  далеко не идеаленТопливо по-прежнему не сгорает полностью.

 Основная причина этому: не достаточно времени в процессе сгорания смесь пребывает в сжатом виде, особенно на высоких оборотах.    После прохождения  В.М.Т. поршень удаляясь от головки цилиндров,  увеличивает объём цилиндра,  в котором в данный момент времени происходит сгорание смеси, что  становится  причиной  медленного  и не полного сгорания топлива.  У разных моторов показатель различный  (зависит от оборотов)              5 - 15%  потерянного (недогоревшего)  с выхлопом топлива,   самые большие потери  у двухтактных моторов и дизельных моторов.  Ощутимый довесок, чтобы побороться за него!?     Современные системы непосредственного  распределённого впрыска,  частично решают эту проблему,  но,  к  сожалению,  только этого не достаточно для полного сгорания  топлива на высоких оборотах двигателя.     Единственный мотор,  в котором можно комплексно решить проблему  - это новый двигатель со встречными поршнями.  Механизм   синхронизации вращения валов,   позволяет регулировать время, в течение которого  поршни   будут сохранять неизменным расстояние  между собой при  встрече в В.М.Т.,  сохраняя тем самым неизменным объём камеры сгорания столько,  сколько это необходимо!

3. Низкий тепловой КПД.

Как решают эту проблему сегодня: - повышают рабочую температуру охлаждающей жидкости, а самым простым и эффективным способом решения данной проблемы,  является уменьшение площади контакта горящей  смеси с системой охлаждения двигателя.   У  двух вального двигателя  камера сгорания образуется между поршнями,  поэтому энергия переходит  в  расширяющиеся газы,  а не в головку цилиндра.  В двигателе  с изменённой  схемой продувки,  площадь цилиндра  в два раз  меньше, площади цилиндра обычного двигателя со встречными поршнями,  поэтому потери тепла в систему охлаждения у него наименьшие из всех поршневых моторов и соответственно самый высокий тепловой КПД!  По разным сведениям подобным образом можно  на  10 - 15%   увеличить  эффективный  КПД  поршневого мотора,  согласитесь не мало!     

4. Некачественная продувка цилиндра  существующих  двухтактных  моторов,  в том числе и  с прямоточной продувкой.

   Необходимость сжатия воздуха  для такта  продувки  у старых моторов со встречными поршнями   дополнительным устройством,  чаще всего центробежным  или  осевым компрессорам.  Для качественной продувки   этого  не достаточно,  да и на приведение  их в действие нужно  отдельно и прилично  отдать  механической  энергии.  Если начать использовать кинетическую энергию выхлопных газов для привода турбокомпрессора  (как это в основном и делают),  получится  мультик  «про Мюнхгаузена»,  когда он сам себя вытащил за  парик из болота.  Проталкивать  газы  в выхлопную трубу,  используя  их же кинетическую энергию!?  Реальность не мультик, поэтому и  продувка  цилиндра  плохая,  и результат:  топливо не догорает до конца.  Кроме этого, подобная продувка   быстро  «убивает»  ресурс  таких  моторов.   В результате тепловой перегрузки   коксуются  кольца в поршнях,    резко  понижается  компрессии в цилиндрах  и далее по списку!  Даже  «свеженький»  американский  ОПОС  не избежал этих  проблем.   Продувка в новом моторе  выполняется  воздухом,  сжатым поршнями в продувочных  камерах до значительно большего давления, чем в осевых компрессорах старых  моторов,  поршни охлаждаются  воздухом во время впуска и продувки,  что  снимает с  них тепловую перегрузку,  повышая  моторесурс и надёжность мотора в целом.  

5.  Существующие  бензиновые  поршневые  моторы  не экономны даже при использовании впрыска топлива, объясню почему

 Для нормального воспламенения и горения,  смесь у бензиновых моторов должна состоять из определённых пропорций  бензина и воздуха.  Фактическое количество воздуха  и соответственно топлива,  попадающего в цилиндр у большинства моторов,  зависит от степени открытия дроссельной  заслонки.  В некоторых моторах эту функцию выполняют величиной подъёма  впускного клапана.  На маленьких оборотах в цилиндры бензинового мотора,  поступает не большое количество воздуха,    следовательно,  степень его сжатия  будет значительно меньше величины  указанной  в  паспорте к мотору,  с вытекающими  плохими  последствиями.  Соответствовать  номиналу степень сжатия бензинового мотора может только при максимальном  нажатии на педаль газа.  Известно,  чем выше степень сжатия в цилиндрах поршневого мотора  (до разумных пределов), тем выше эффективность его  рабочего хода  и  КПД  в целом.  Пример: тот же дизельный мотор,  в котором степень сжатия остается неизменно высокой.  Можно  конечно полечить и  бензиновый  ДВС,  если  сохранять необходимую  расчётную степенью сжатия на всех режимах  работы двигателя.   Меняя  дистанцию встречи поршней  у В.М.Т. в новом моторе,  выбираем необходимое,  для определённых  условий,  оптимальное значение степени сжатия рабочей смеси, а это положительно  отражается  на топливной эффективности и мощности бензиновых ДВС.  Конструкция двухтактного  ДВС с изменённой схемой продувки позволяет   изменять степень сжатия,  благодаря  своему  механизму синхронизации вращения  коленчатых валов в зависимости от режима работы мотора. 

Модуль  двухтактного  ДВС с изменённой схемой продувки  имеет два цилиндра,  коленчатые валы  новой  конструкции,  что позволило  сделать  мотор  особо компактным и очень лёгким, а также хорошо сбалансированным.  Мощности в 200-300 л.с  такого модуля  при объёме  1,5 - 2,0 литра,  хватит для большинства  СЛА.  Вес  укомплектованного силового агрегата  мощностью  в 300 л.с,  при использовании традиционных материалов, не превысит 100 кг.   Силовые агрегаты  повышенной мощности предпочтительно собирать из двухцилиндровых модулей, это  позволит даже очень большим и  мощным  аппаратам,  быть экономными,  ведь высокая мощность  используется  в основном на взлёте и наборе высоты,  а это не очень  долго.  Вот и выходит,  что имея  старую двухвальную  схему,  двухтактный  мотор с изменённой схемой продувки  имеет абсолютно другие  результаты   по топливным  и мощностным показателям.  Не  буду приводить  «сногсшибательные»  значения КПД -  и так ясно,  что  он  будет значительно выше  КПД  любого из теперешних поршневых  и  газотурбинных  моторов.

 Из устройства нового мотора  исчез не нужный теперь компрессор,  коленвалы выполнены нетрадиционно, что  в несколько раз снизило их массу и массу двигателя в целом.  Нет газораспределительного  механизма и лишних  цилиндров.  Механизм  синхронизация вращения  коленчатых валов  позволяет  управлять степенью сжатия смеси  и  выбирать необходимое оптимальное  время сжатия   топливной  смеси   для  её  полного и эффективного сгорания.  Ресурс  работы  нового  мотора,  приближен к ресурсу  работы  четырёхтактного  ДВС.

И заметьте,  речь совсем  не шла  о супер-материалах  и  никому неизвестных,  а потому спорных,  способах  улучшения  работы поршневого мотора!  Имея желание и хорошую мастерскую  можно собрать его самому!

 Скажите  кому выгодно,  что таких моторов  до сих пор нет в ваших  машинах???  Наверное, только тем,  у кого топливный бак  с волшебной  функцией -  регенерация  топлива  или своя нефтяная вышка!   

 

Автор: Лошаков Виталий

Автор данной статьи - изобретатель, имеет два патента, третий в процессе получения. Учился в Харьковском авиационном институте, после ухода в армию окончил Николаевский пединститут. Имеет опыт самостоятельной постройки ДВС: для первого мотора строил рабочий прототип, чтобы в натуре убедиться в расчётах. Угадал почти  во всём, но ресурс самоделок да ещё в 90 годы оставлял желать лучшего. Дальше были доработки первого "болвана". Строить ещё один нет смысла, если работал первый, то доработки однозначно будут работать лучше. Пять лет работал с командой картинга. В Крыму на открытых соревнованиях самоделки автора во всех классах были на подиуме.

Просмотров: всего 9462, сегодня 4

Обсуждения

23.04.2013

Полеты местного значения

2013 год стал переломным для «малой» авиации: 1 апреля стартовал пилотный проект по развитию региональных авиаперевозок

Просмотров: всего 7427, сегодня 2

читать

20.04.2013

Постановление №1212: оценка игроков рынка

В начале 2012 года в силу вступило постановление правительства РФ №1212. На сегодняшний день это один из наиболее эффективных государственных инструментов поддержки региональной авиации

Просмотров: всего 7339, сегодня 8

читать

08.09.2012

На крыло: частная авиация стала ближе россиянам

Каждый день в небо поднимаются сотни легких спортивных самолетов и вертолетов. Вечное стремление человека отрастить крылья помогает преодолевать исторические, экономические и бюрократические барьеры.

Просмотров: всего 7890, сегодня 3

читать

21.08.2012

Авиация не для "чайников"

Глава Росавиации Александр Нерадько рассказал "Российской газете" о том, появятся ли в наших городах воздушные такси, на какие самолеты должен делать ставку авиапром и стоит ли приглашать на работу в Россию иностранных пилотов

Просмотров: всего 9774, сегодня 1

читать

03.08.2012

"Парк летательных аппаратов ДОСААФ необходимо обновить в течение пяти лет"

Это означает необходимость поставки более 1 тыс. бортов

Просмотров: всего 8883, сегодня 6

читать

Новые самолеты появятся, если будет поставлена государственная задача

04.07.2012

"Новые самолеты появятся, если будет поставлена государственная задача"

О проблемах и перспективах авиационных видов спорта в России

Просмотров: всего 9327, сегодня 5

читать

Заход без тяги с разворотом на 180

25.06.2012

Заход без тяги с разворотом на 180

Полезный элемент программы обучения пилотов СВС

Просмотров: всего 9711, сегодня 3

читать

Обложка

18.06.2012

Вышел в свет учебник "Воздушное право"

По мнению эксперта, воздушное законодательство России отстало от передовых законодательств США, Канады, Европы, Китая, Австралии, Сингапура и других стран на 30-40 лет

Просмотров: всего 8833, сегодня 2

читать

06.04.2012

В глубоком штопоре

Информагентство "Нева24" со ссылкой на блогера Рустема Адагамова сообщает, что самолеты в России падают из-за экономии и разгильдяйства

Просмотров: всего 7405, сегодня 5

читать

04.04.2012

Большие ошибки в полете на больших углах атаки

Статья С.А.Микояна о приемах пилотирования при сваливании самолета в штопор - важно помнить всем пилотам

Просмотров: всего 10188, сегодня 7

читать

29.09.2011

Полеты по правилам визуальных полетов (VFR) в приборных метеорологических условиях (IMC)

Cтатья "Полеты по правилам визуальных полетов (VFR) в приборных метеорологических условиях (IMC)", подготовленная НП "Безопасность полетов" представляет определенный интерес для пилотов АОН

Просмотров: всего 11360, сегодня 3

читать

04.08.2011

Чудо случилось: Аэрокосмический факультет ЮУрГУ начнет готовить пилотов ГА

Теперь Альма-матер уральских любителей авиации будет давать второе образование к инженерному: учить пилотированию

Просмотров: всего 16177, сегодня 4

читать

04.08.2011

Авиабум в Татарстане: число пилотов-новичков выросло в разы

Число желающих сесть за штурвал собственного самолета растет в геометрической прогрессии. Растут и цены – обучение пилота стоит уже 350 тысяч рублей

Просмотров: всего 9115, сегодня 1

читать

29.07.2011

Большие надежды малой авиации

Дать новый импульс развитию транспортной системы страны может малая авиация. Небольшие самолеты, вертолеты, гидросамолеты позволят сделать доступнее заповедные уголки природы. Насколько реален такой проект на Севере?

Просмотров: всего 11456, сегодня 3

читать

04.07.2011

Российские летчики: безответственные лихачи или уникальные асы?

Говорят, что в России "жесткость законов и правил компенсируется необязательностью их исполнения"

Просмотров: всего 7560, сегодня 2

читать

27.06.2011

Маленькие обитатели большого неба

Аэродром «Большое Грызлово» в городе Пущино возник случайно. Как-то вертолетчик Сергей Клименов летел и увидел с небес внизу заброшенную взлетную полосу.

 

Просмотров: всего 9318, сегодня 3

читать

27.06.2011

Стандарты полные разнообразия

Россиянину будет и отрадно и удивительно узнать, что в организации полетов в США царит либерализм, близкий к анархии

Просмотров: всего 9091, сегодня 1

читать

А.И. Касьянов - Руководитель Ространснадзора

02.05.2011

Итоги работы Ространснадзора в 2010 году

Выдержки из доклада руководителя Федеральной службы по надзору в сфере транспорта Александра Ивановича Касьянова на расширенной коллегии Ространснадзора, 1 марта 2011г. в сфере гражданской авиации

Просмотров: всего 8934, сегодня 2

читать

17.01.2011

Летная невменяемость

Почему трагические ошибки в небе ничему не учат?
Непринятие решения об уходе на второй круг или запасной аэродром при посадке в сложных условиях остается самой распространенной ошибкой экипажа в летных происшествиях. Решение в небе должно базироваться на осознании смертельной опасности, а не боязни потерять премию или порицания начальства

Просмотров: всего 8251, сегодня 1

читать

15.12.2010

Прорваться через облака

Команде авиатакси Dexter удалось не просто запустить новый для страны продукт на внутреннем рынке авиаперевозок, но и создать эффективную модель региональной авиации. Интервью с председателем совета директоров управляющей компании «Авиа Менеджмент Груп» Евгением Андрачниковым

Просмотров: всего 8466, сегодня 0

читать

Страницы: [1][2][3][4]