Дельтообразный двигатель внутреннего сгорания. Поршневой торпедный двигатель

Аксиальные двигатели внутреннего сгорания / Хабрахабр

Мы привыкли к классическому дизайну двигателей внутреннего сгорания, который, по сути, существует уже целый век. Быстрое сгорание горючей смеси внутри цилиндра приводит к увеличению давления, которое толкает поршень. Тот, в свою очередь, через шатун и кривошип крутит вал.

Классический ДВС

Если мы хотим сделать двигатель помощнее, в первую очередь нужно увеличивать объём камеры сгорания. Увеличивая диаметр, мы увеличиваем вес поршней, что отрицательно сказывается на результате. Увеличивая длину, мы удлиняем и шатун, и увеличиваем весь двигатель в целом. Или же можно добавить цилиндров — что, естественно, также увеличивает результирующий объём двигателя.

С такими проблемами столкнулись инженеры ДВС для первых самолётов. Они, в конце концов, пришли к красивой схеме «звездообразного» двигателя, где поршни и цилиндры расположены по кругу относительно вала через равные углы. Такая система хорошо охлаждается потоком воздуха, но очень уж она габаритная. Поэтому поиски решений продолжались.

В 1911 году Macomber Rotary Engine Company из Лос-Анджелеса представила первый из аксиальных (осевых) ДВС. Их ещё называют «бочковыми», двигателями с качающейся (или косой) шайбой. Оригинальная схема позволяет разместить поршни и цилиндры вокруг основного вала и параллельно ему. Вращение вала происходит за счёт качающейся шайбы, на которую поочерёдно давят шатуны поршней. У двигателя Макомбера было 7 цилиндров. Изготовитель утверждал, что двигатель был способен работать на скоростях от 150 до 1500 об/мин. При этом на 1000 об/мин он выдавал 50 л.с. Будучи изготовлен из доступных в то время материалов, он весил 100 кг и имел размеры 710×480 мм. Такой двигатель был установлен в самолёт авиатора-первопроходца Чарльза Фрэнсиса Уолша «Серебряный дротик Уолша».

Не остались в стороне и советские инженеры. В 1916-м году появился двигатель конструкции А. А. Микулина и Б. С. Стечкина, а в 1924 г — двигатель Старостина. Об этих двигателях знают, пожалуй, только любители истории авиации. Известно, что детальные испытания, проведенные в 1924 г, выявили повышенные потери на трение и большие нагрузки на отдельные элементы таких двигателей.

Двигатель Старостина из музея авиации в Монино

Гениальный и слегка безумный инженер, изобретатель, конструктор и бизнесмен Джон Захария Делореан мечтал построить новую автомобильную империю в пику существующим, и сделать совершенно уникальный «автомобиль мечты». Все мы знаем машину DMC-12, которую называют просто DeLorean. Она не только стала звездой экрана в фильме «Назад в будущее», но и отличалась уникальными решениями во всём — начиная от алюминиевого кузова на плексигласовом каркасе и заканчивая дверями «крылья чайки». К сожалению, на фоне экономического кризиса производство машины не оправдало себя. А затем Делореан долго судился по подложному делу о наркотиках.

Но мало кто знает, что Делореан хотел дополнить уникальный внешний вид машины ещё и уникальным мотором — среди найденных после его смерти чертежей были и чертежи аксиального ДВС. Судя по его письмам, он задумал такой двигатель ещё в 1954 году, а всерьёз принялся за разработку в 1979-м. В двигателе Делореана было три поршня, и они располагались равносторонним треугольником вокруг вала. Но каждый поршень был двусторонним — каждый из концов поршня должен был работать в своём цилиндре.

Чертёж из тетради Делореана

По каким-то причинам рождение двигателя не состоялось — возможно, потому, что разработка автомобиля с нуля вышло достаточно сложным предприятием. На DMC-12 устанавливали 2,8-литровый двигатель V6 совместной разработки Peugeot, Renault и Volvo мощностью 130 л. с. Пытливый читатель может изучить сканы чертежей и заметок Делореана на этой странице.

Экзотический вариант аксиального двигателя — «двигатель Требента»

Тем не менее, такие двигатели не получили широкого распространения — в большой авиации постепенно состоялся переход на турбореактивные двигатели, а в автомобилях по сию пору используется схема, в которой вал перпендикулярен цилиндрам. Интересно только, почему такая схема не прижилась в мотоциклах, где компактность пришлась бы как раз кстати. По-видимому, они не смогли предложить какой-либо существенной выгоды по сравнению с привычным нам дизайном. Сейчас такие двигатели существуют, но устанавливаются в основном в торпедах — благодаря тому, как хорошо они вписываются в цилиндр.

Вариант под названием "Цилиндрический энергетический модуль" с двусторонними поршнями. Перпендикулярные штоки в поршнях описывают синусоиду, двигаясь по волнистой поверхности

Главная отличительная черта аксиального ДВС — компактность. Кроме того, в его возможности входит изменение степени сжатия (объёма камеры сгорания) просто путём изменения угла наклона шайбы. Шайба качается на валу благодаря сферическому подшипнику.

Однако новозеландская компания Duke Engines в 2013 году представила свой современный вариант аксиального ДВС. В их агрегате пять цилиндров, но всего лишь три форсунки для впрыска топлива и — ни одного клапана. Также интересной особенностью двигателя является тот факт, что вал и шайба вращаются в противоположных направлениях.

Внутри двигателя вращаются не только шайба и вал, но и набор цилиндров с поршнями. Благодаря этому удалось избавиться от системы клапанов — движущийся цилиндр в момент зажигания просто проходит мимо отверстия, куда впрыскивается топливо и где стоит свеча зажигания. На стадии выпуска цилиндр проходит мимо выпускного отверстия для газов.

Благодаря такой системе количество необходимых свечей и форсунок получается меньшим, чем количество цилиндров. А на один оборот приходится в сумме столько же рабочих ходов поршня, как у 6-цилиндрового двигателя обычного дизайна. При этом вес аксиального двигателя на 30% меньше.

Кроме того, инженеры из Duke Engines утверждают, что и степень сжатия их двигателя превосходит обычные аналоги и составляет 15:1 для 91-го бензина (у стандартных автомобильных ДВС этот показатель равен обычно 11:1). Все эти показатели могут привести к уменьшению расхода топлива, и, как следствие — к уменьшению вредного воздействия на окружающую среду (ну или к увеличению мощности двигателя — в зависимости от ваших целей).

Сейчас компания доводит двигатели до коммерческого применения. В наш век отработанных технологий, диверсификации, экономии на масштабе и т.п. сложно представить, как можно серьёзно повлиять на индустрию. В Duke Engines, по-видимому, это тоже представляют, поэтому намереваются предлагать свои двигатели для моторных лодок, генераторов и малой авиации.

Демострация малых вибраций двигателя Duke

habr.com

Самый странный двигатель, который вы когда-либо видели

Ух, как я люблю всякие такие необычные механизмы! Вот мы обсуждали интересный двигатель Ванкеля, а вот двигатель без ГРМ - кто о таком знал? Но сейчас я вам покажу что то просто невероятное!

По словам компании Duke Engineering, разработанный ими осевой двигатель – самый эффективный и лёгкий двигатель из всех, которые вы можете установить на свою лодку, малый самолёт или генератор.,

Как сообщают сами разработчики, финальная коммерческая модель их двигателя пока не завершена, но уже сейчас подаёт большие надежды:

«Механические и другие ключевые характеристики двигателя (сгорание топлива, производительность, тайминг портов, их геометрия, и так далее) показывают удовлетворительные результаты уже сейчас, на стадии прототипа, но без всякого сомнения получат выгоду от дальнейших исследовательских и конструкционных разработок».

Смотрим видео:

Двигатель имеет пять цилиндров, три топливные форсунки и ни одного клапана.

Все пять поршней как ив классическом двигателе внутреннего сгорания расположены на шатунах, а вот шатуны на крестовине с осевым перемещением, которая вращается в результате движения поршней, коленчатый вал при этом вращается в противоположном направлении. Трансформируя тепловую энергию в механическую поршни двигаются через порты в которых расположены топливные форсунки и свечи зажигания, устраняя при этом необходимость в клапанах. Система впуска и выпуска весьма схожа с двухтактным двигателем.

Осевой двигатель имеет ряд интересных особенностей:

1Очень низкий уровень вибрации

2Только три форсунки и три свечи зажигания на пять цилиндров, плюс нет клапанов, автоматически в разы уменьшается количество элементов.

3Может работать на самых разнообразных видах топлива

4Легче и компактнее, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания.

На видео, показан принцип работы как самого двигателя в целом, так и отдельных его элементов. На втором продемонстрирован прекрасный баланс с очень низкой вибрацией. Данные двигатели разрабатываются в первую очередь для авиации, но компактность и низкая вибрация помогут двигателю найти свое пременение в ряде сфер не связанных с авиацией.

Однако, очень странно, что представив этот двигатель еще в 2014 (а по некоторым сведениям чуть ли не в 2011) году пока больше о нем ни слуху ни духу? Нет ни новых релизов, ни пресс-конференций, ни способов применения. Почему так? Где тут кроется засада? Что не учли?

masterok.livejournal.com

Двигатель со встречным движением поршней — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Встречается и другое название этого типа двигателей — двигатель с противоположно-движущимися поршнями (двигатель с ПДП).

Устройство двигателя со встречным движением поршней:

Компоновка поршневых двигателей — DRIVE2

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека.

Рядный двигатель (рис. 1, а) — компоновка, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров (2, 3, 4, 5 и 6). Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибраций), но обладает значительной длиной.

V-образный двигатель (рис. 1, б) — цилиндры у него расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести- и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.

Оппозитный двигатель (рис. 1, в) имеет угол развала 180°, благодаря этому у него высота агрегата наименьшая среди всех компоновок.

VR-двигатель (рис. 1, г) обладает небольшим углом развала (порядка 15°), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размеры агрегата.

W-двигатель имеет два варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала (рис. 1, д) или как бы две VR-компоновки (рис. 1, е).Обеспечивает хорошую компоновку.

Нравится 162 Поделиться: Подписаться на автора

www.drive2.ru

Поршневой двигатель

Изобретение относится к области двигателестроения. Технический результат заключается в упрощении конструкции и в возможности повышения КПД двигателя за счет конструктивных особенностей, позволяющих превратить поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Согласно изобретению двигатель содержит корпус круглой цилиндрической формы, рабочие полости, поршень и вал, установленный на подшипниках внутри корпуса. На валу двигателя жестко закреплен цилиндр, коаксиально которому размещен полый поршень. В верхней части поршня установлено удерживающее подвижное соединение, выполненное в виде одиночных шарикоподшипников так, что половина диаметра последних размещена в конусных гнездах неподвижных пробок, выполненных в корпусе, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на наружной поверхности поршня параллельно его оси. Между цилиндром и поршнем также установлено рабочее подвижное соединение в виде одиночных шарикоподшипников, половина диаметра которых расположена в конусных гнездах неподвижных пробок, размещенных в поршне, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на поверхности цилиндра в виде одной или нескольких параллельных замкнутых кривых. В корпусе расположены выпускные отверстия, а в его торцах впускные клапаны. На валу двигателя укреплен маховик. 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым многоцелевым двигателям, и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания на сухопутных, воздушных, водных транспортных средствах, а также в энергомашиностроении в качестве стационарных двигателей для компрессоров, электрогенераторов, паровых и других машин и механизмов.

Известен поршневой двигатель, содержащий размещенные в корпусе и расположенные параллельно оси вала поршни с шатунами, подвижную шайбу, соединенную с шатунами при помощи шаровых опор, и косую шайбу, причем между корпусом, имеющим круглую цилиндрическую поверхность, и валом образованы несколько полостей некруглой цилиндрической формы, в которых размещены поршни с шатунами; подвижная шайба оперта на неподвижную косую шайбу и шарнирно соединена с валом, имеющим две параллельные оси вала плоскости, причем шаровые или цилиндрические сегменты зафиксированы в подвижной шайбе и оперты на указанные плоскости (см. Патент РФ №2008477, кл. F 02 B 75/32, 1994 г.).

Недостатком двигателя является наличие значительного количества подвижных соединений в механизме преобразования поступательного движения поршней во вращательное движение вала, что приводит к уменьшению механического КПД двигателя и усложняет его конструкцию.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок цилиндров, механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коренного вала, состоящий из поршней, размещенных в цилиндрах, кинематически связанных с шатунами через зубчатую передачу попеременного внутреннего зацепления с коренным валом двигателя, а также механизм газораспределения системы питания, смазки и охлаждения, причем в нижней головке шатуна каждой цилиндропоршневой группы расположено колесо зубчатой передачи, а шестерня закреплена на прямом валу, вал установлен в подшипниках качания, расположенный в опорах блока цилиндра, контур колеса выполнен из участков различной кривизны, например, в виде овала, боковые зубчатые поверхности которого выполнены с меньшей кривизной, могут быть прямолинейными, попеременно взаимодействующими с шестерней, одна зубчатая боковая поверхность овала соответствует прямому ходу поршня, другая - его обратному ходу, а верхняя и нижняя поверхности овала выполнены гладкими и большей кривизны, но не более кривизны зубья шестерни, и в рабочем цикле соответствуют фазе смены направления движения поршня, шестерня зубчатой передачи имеет кулачок, выполненный на стороне, противоположной ее рабочим зубцам, попеременно взаимодействующей во время рабочего цикла с упорами, которые установлены параллельно зубчатым боковым поверхностям прямого и обратного хода поршня, колесо зубчатой передачи с обеих сторон продольной оси овала шарнирно соединено с шатунами двух противоположно расположенных цилиндров, при этом шарнирные соединения имеют ограничители углового движения, например упругий стержень, жестко установленный перпендикулярно оси одного из элементов соединения, например колеса, и с возможностью изгиба в пределах упругой деформации, в отверстии другого элемента соединения, которое на участке сопряжения со стрежнем выполнено с односторонним уклоном образующей с вершиной угла на периферии, достаточным для упругого изгиба стержня в отверстии, того соединения, которое находится в фазе смены прямого направления движения поршня на обратное с максимальным преломлением оси шатун - колесо и отклонением для бесконтактного перемещения свободной от закрепления зубчатой боковой поверхности колеса относительно шестерни, при этом стержень другого соединения, находящегося в период однонаправленного движения и в фазе смены обратного направления движения поршней на прямое восстанавливает свою прямолинейность в отверстии и стабилизирует положением оси колесо - шатун (см. Патент РФ №2153588, кл. F 02 B 75/32, 2000 г.)

Недостатком данного устройства является сложность конструкции.

Известен поршневой двигатель, содержащий корпус круглой цилиндрической формы, рабочие полости, поршни, размещенные в рабочих полостях, косую шайбу с наклонной рабочей поверхностью, вал, установленный на подшипниках внутри корпуса и в косой шайбе и ползуны, число которых равно числу поршней, причем ползуны размещены с возможностью взаимодействия с косой шайбой и через шарнирные соединения кинематически связанные с поршнями, причем на наклонной поверхности выполнена кольцевая канавка, ползуны размещены в последней, кинематическая связь поршней с ползунами выполнена в виде шатунов, шарнирные соединения которых с ползунами выполнены с одной степенью свободы в виде цилиндрических цапф шатунов, размещенных в цилиндрических поверхностях ползунов, причем рабочие полости выполнены некруглой цилиндрической формы, образованные проточками на валу и корпусом, а ось цапфы шатуна расположена параллельно плоскости канавки и перпендикулярно ее радиусам (см. Патент РФ №2083857, кл. F 02 В 75/26, прототип).

Недостатками данного поршневого двигателя являются наличие многих деталей, сложность их конструкции, снижающих надежность и долговечность работы двигателя, а также невысокое КПД.

Настоящим изобретением решается задача упрощения конструкции, повышение КПД двигателя за счет конструктивных особенностей, позволяющих превратить поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

Техническая задача решается тем, что поршневой двигатель, содержащий корпус круглой цилиндрической формы, рабочие полости, поршень и вал, установленный на подшипниках внутри корпуса, причем на валу жестко закреплен цилиндр, коаксиально которому размещен полый поршень, в верхней части которого установлено удерживающее подвижное соединение, выполненное в виде одиночных шарикоподшипников, так, что половина диаметра последних размещена в конусных гнездах неподвижных пробок, выполненных в корпусе, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на наружной поверхности поршня, параллельно его оси, причем между цилиндром и поршнем также установлено рабочее подвижное соединение в виде одиночных шарикоподшипников, половина диаметра которых расположена в конусных гнездах неподвижных пробок, размещенных в поршне, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на поверхности цилиндра в виде одной или нескольких параллельных замкнутых кривых, а в торцах корпуса расположены впускные и выпускные клапаны и выпускные отверстия, распложенные на его периферической поверхности, причем на валу укреплен маховик, что соответствует критерию изобретения “новизна”.

Сравнение заявляемого двигателя с известными показывает, что поршень имеет возможность двигаться внутри корпуса по цилиндрической рабочей поверхности вала с двумя степенями свободы относительно своей оси, достигаемых за счет подвижного соединения, представляющего собой несколько одиночных шарикоподшипников, наполовину диаметра утопленных в неподвижных пробках корпуса и наполовину диаметра - в направляющих канавках на наружной поверхности поршня, параллельно его оси на длину, равную рабочему ходу поршня, при этом происходит превращение поступательного движения поршня во вращательное движение вала посредством подвижного соединения, представляющего собой несколько одиночных шарикоподшипников, наполовину диаметра утопленных в конусных гнездах неподвижных пробок поршня и наполовину диаметра - в направляющих канавках, выполненных на цилиндрической рабочей поверхности вала в виде одной или нескольких параллельных замкнутых бесконечных кривых, что позволяет получать до пяти оборотов вала за один рабочий ход поршня, при этом за один ход поршня происходит разгон маховика, что позволяет быстро набрать скорость, а отсутствие шатунов, пальцев позволяет избежать вибрации, что не достигается в известных двигателях и соответствует критерию изобретения “изобретательский уровень”.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 - изображен общий вид устройства.

На фиг.2 - разрез по А - А.

На фиг.3 - разрез по Б - Б.

Устройство состоит из полого корпуса 1 цилиндрической формы, в подшипниках 2 которого установлен вал 3. На валу 3 жестко закреплен цилиндр 4, коаксиально которому расположен полый поршень 5, делящий корпус 1 на две полости (камеры сгорания I и II). Между корпусом и верхней частью поршня 5 установлено удерживающее подвижное соединение 6, которое выполнено в виде одиночных шарикоподшипников так, что 1/2 их диаметра размещается в конусных гнездах неподвижных пробок 7, выполненных в корпусе 1, а 1/2 диаметра - в направляющих канавках, выполненных на наружной поверхности поршня 5, параллельно его оси.

Между цилиндром 4 и поршнем 5 установлено рабочее подвижное соединение 8, которое также выполнено в виде одиночных шарикоподшипников, 1/2 диаметра которых расположено в конусных гнездах неподвижных пробок 9, размещенных в поршне 5, а 1/2 диаметра - в направляющих канавках, выполненных на поверхности цилиндра 4 в виде одной или нескольких параллельных замкнутых кривых.

В торцах корпуса 1 расположены впускные клапаны 10 и выпускные отверстия 11, расположенные на его периферической поверхности.

На валу 3 укреплен маховик 12.

Устройство работает следующим образом.

Вращение от стартера (на чертеже не показан) по часовой стрелке передается валу 3, при этом подвижное рабочее соединение 8 перемещает поршень 5 в осевом направлении из крайнего левого положение (верхней мертвой точки для поршня в камере сгорания I) в крайнее правое положение (верхняя мертвая точка в камере сгорания II), постепенно сжимая поступивший в камеру сгорания II через впускные клапаны 10 воздух. Посредством инжектора в камеру сгорания II впрыскивается горючее и производится искровой разряд свечи. Происходит сгорание горючей смеси. Расширяющие газы создают давление на торец поршня 5 и заставляют последний перемещаться соосно вала 3 из крайнего правого положения (верхней мертвой точки камеры сгорания II) до крайнего левого положения (нижней мертвой точки камеры сгорания II). При этом происходит перемещение одиночных шарикоподшипников удерживающего подвижного соединения 6 по канавкам, выполненным соосно на поверхности поршня 5, которые удерживают его от радиальных перемещений. В то же время одиночные шарикоподшипники рабочего подвижного соединения 8, двигаясь по винтовым канавкам, выполненным на поверхности цилиндра 4, заставляют вращаться вал 3 по часовой стрелке (за один рабочий ход поршня на один оборот). Затем открываются выпускные отверстия 11 на периферической поверхности и происходит выпуск отработанных газов.

Одновременно с процессом выпуска отработанных газов левый торец поршня 5 перемещается из крайнего правого положения (нижней мертвой точки камеры сгорания I) в крайнее левое положение (верхнюю мертвую точку камеры сгорания I), постепенно сжимая поступивший в камеру сгорания I через впускные клапаны 10 воздух. Затем через инжектор в камеру сгорания I впрыскивается горючее и происходит искровой разряд свечи. Под воздействием горячей смеси расширяющиеся газы создают давление на торец поршня 5, заставляя его перемещаться соосно валу 3 из крайнего левого положения (верхней мертвой точки камеры сгорания I) до крайнего правого положения (нижней мертвой точки камеры сгорания I), при этом происходит перемещение одиночных шарикоподшипников удерживающего подвижного соединения 6 по канавкам, выполненным соосно на поверхности поршня 5, которые удерживают его от радиальных перемещений, в то же время одиночные шарикоподшипники рабочего подвижного соединения 8, двигаясь по винтовым канавкам, выполненным на поверхности цилиндра 4, заставляют вращаться вал 3 по часовой стрелке (за один рабочий ход поршня на один - пять оборотов в зависимости от конфигурации направляющих канавок). Затем открываются выпускные отверстия 11 и происходит выпуск отработанных газов.

Затем цикл повторяется.

Таким образом, за два рабочих хода поршня происходит вращение вала на 2-10 оборотов в зависимости от конфигурации направляющих канавок и вида двигателя.

Поршневой двигатель, содержащий корпус круглой цилиндрической формы, рабочие полости, поршень и вал, установленный на подшипниках внутри корпуса, отличающийся тем, что на валу жестко закреплен цилиндр, коаксиально которому размещен полый поршень, в верхней части которого установлено удерживающее подвижное соединение, выполненное в виде одиночных шарикоподшипников так, что половина диаметра последних размещена в конусных гнездах неподвижных пробок, выполненных в корпусе, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на наружной поверхности поршня параллельно его оси, причем между цилиндром и поршнем также установлено рабочее подвижное соединение в виде одиночных шарикоподшипников, половина диаметра которых расположена в конусных гнездах неподвижных пробок, размещенных в поршне, а половина диаметра - в направляющих канавках, выполненных на поверхности цилиндра в виде одной или нескольких параллельных замкнутых кривых, в корпусе расположены выпускные отверстия, а в его торцах впускные клапаны, при этом на валу укреплен маховик.

www.findpatent.ru

Поршневой двигатель внутреннего сгорания — Википедия

Поршнево́й дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.

Поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем

ru.wikipedia.org

Дельтообразный двигатель внутреннего сгорания - это... Что такое Дельтообразный двигатель внутреннего сгорания?

Дельтообразный двигатель (Napier Deltic) — это британский двигатель со встречным движением поршней, бесклапанный, двухтактный дизельный двигатель, использовавшийся в морском деле и в локомотивах. Разработан и производился компанией Napier & Son.

Цилиндры были разделены на три блока, расположенных в форме треугольника. Блоки формировали стороны с картерами, расположенными в каждой из вершин треугольника.

Термин «дельтообразный» происходит от названия греческой буквы дельта.

История и разработка

История дельтообразного двигателя начинается в 1943 году, когда Британское Адмиралтейство создало комиссию по разработке высокомощного дизельного двигателя малого веса для торпедных катеров.[1] До этого времени на британском флоте такие катера приводились в движение бензиновыми двигателями. Но топливо для бензиновых двигателей легковоспламеняемо, что делает военные суда более уязвимыми перед вражеским огнём. Это давало преимущество немецким E-boat судам, приводившимся в движение дизельными двигателями.

До сих пор дизельные двигатели имели низкое отношение мощности двигателя к его массе и невысокую скорость. До Второй Мировой войны компания Нэптер работала над разработкой авиационного двигателя, известного как Culverin после лицензирования Junkers Jumo 204. Двигатель Culverin был двухтактным двигателем со встречным движением поршней. Вместо цилиндров, имеющих каждый по одному поршню, и закрытых с одной стороны цилиндрической головкой, основанные на Jumo двигатели использовали вытянутые цилиндры, содержащие два поршня, двигавшихся в противоположных направлениях относительно центра. Это отбрасывает необходимость использовать тяжёлые цилиндрические головки, так как противоположный поршень выполняет их роль. Недостатком, вытекающим из такой конструкции, является необходимость разделения коленчатых валов и расположения их с каждой из сторон двигателя. Необходимо также использовать механические передачи, чтобы передать мощность от разделённых коленчатых валов на единый вал. Основное достоинство данной конструкции состоит в том, что она делает двигатель достаточно «плоским», что даёт возможность «утапливать» их в крыльях больших самолётов.

Адмиралтейству требовались намного более мощные двигатели, и ему было известно о разработках Юнкерса (Junkers) по двигателям с несколькими коленчатыми валами треугольной и «бриллиантовой» (diamond-form, ромбической) схем. В Адмиралтействе посчитали целесообразным взять в качестве отправной точки разработки Юнкерса для создания более мощных двигателей. Результатом был треугольник, в котором цилиндры формируют стороны, оканчивающиеся тремя коленчатыми валами — по одному в каждой вершине. Коленчатые валы соединялись с шестернями, вращение которых происходило со сдвигом по фазе на соответствующие углы, и эти шестерни передавали мощность на единый выходной вал. В таком варианте имелось шесть шатунов, приводящих в движение три коленчатых вала. Различные варианты дельтообразных двигателей могут производиться с разным количеством цилиндров, хотя девяти- и восемнадцати-цилиндровые двигатели были наиболее распространены. В 1946 году Адмиралтейство заключило контракт с Английской электрической компанией [2], материнской компанией Нэйпер, на разработку этого двигателя.

Одно из конструкторских решений в двигателе позволяло сдвинутые по фазе коленчатые валы расположить таким образом, чтобы сначала открывался выпускной порт, а потом впускной (с задержкой). Такие двигатели назывались «безпотоковыми», так как поток газообразной смеси внутрь и из цилиндров перемещался по одному и тому же пути, осуществлявшемуся с при помощи мягкого нагнетания, улучшавшего удаление продуктов сгорания. Порты располагались в порядке впуск/выпуск/впуск/выпуск/впуск/выпуск, если обходить треугольник по кругу (то есть, впускные и выпускные порты имели вращательную симметрию).

Более ранние попытки разработки подобных двигателей потерпели неудачу из-за трудностей при попытках расположить поршни в таком положении, которое позволяло бы им двигаться корректно.

Эта проблема была решена Н. Перварденом из Инженерной лаборатории Адмиралтейства. Он предложил задать одному из коленчатых валов направление вращения против часовой стрелки, чтобы обеспечить корректный сдвиг по фазе между валами. Конструкторы фирмы Нэйпер разработали для этой идеи необходимую шестерённую передачу.

Хотя в конструкции двигателя не требовалось наличия тарельчатых клапанов, он имел распределительные валы — по одному отдельному валу на каждую сторону. Они использовались исключительно для привода топливных насосов. Каждый цилиндр имел собственный насос, приводимый в движение своим кулачковым механизмом.

Применение

Военно-морской флот

После успешных испытаний дельтообразные двигатели стали универсальной силовой установкой для небольших и быстрых военно-морских судов. Военно-морские силы Великобритании впервые использовали их в суднах класса Dark, быстрых и атакующих.[3] Впоследствии они были использованы во множестве других небольших атакующих суднах.

Применение в железнодорожном транспорте

Дельтообразные двигатели использовались в двух типах британских локомотивов: классов 55 и 23, построенных в 1960-х годах.

Надёжность и обслуживание

В то время как дельтообразные двигатели были успешными и очень мощными для своих размеров и веса, они были очень «капризными» устройствами, требующими аккуратного обращения. Их приходилось снимать с транспортных средств и заменять для ремонта, вместо того, чтобы обслуживать их на месте. Дельтообразные двигатели легко изымались после поломки, и обычно отправлялись производителю для ремонта, хотя после того как исходные контракты истекли, Британские военно-морские силы и «Британские железные дороги» основали собственные мастерские для ремонта и обслуживания этих двигателей.[4]

Сравнимые двигатели

Литература

• Bryan 'Bob' Boyle The Napier Way. — Bookmarque Publishing, 2000. — ISBN 1-870519-57-4

Примечания

1. ↑ 1 2 D. K. Brown & George Moore Rebuilding the Royal Navy. Warship design since 1945. — Chatham Publishing, 2003. — ISBN 1-8617-6222-4
2. ↑ англ. English Electric Company
3. ↑ (2 April 1954) «A 2,500 hp Two-stroke» (PDF). Flight: 392. Проверено 23 December 2009. “POWERING H.M. fast patrol boat Dark Hunter, launched on March 18th, is a Napier Deltic engine. An opposed-piston two-stroke diesel, it develops 2,500 s.h.p.; its power/weight ratio (4.2 lb/h.p.) is said to be the highest ever achieved in a marine diesel.”
4. ↑ Webb Brian The Deltic Locomotives of British Rail. — Newton Abbot: David & Charles, 1982. — ISBN 0-7153-8110-5

Ссылки

• Двигатель внутреннего сгорания
• Дизельные двигатели

Wikimedia Foundation. 2010.

• Дельтаметрин
• Дельтахвостая бойцовая рыбка

Смотреть что такое "Дельтообразный двигатель внутреннего сгорания" в других словарях:

• Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем …   Википедия

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания — 4 тактный цикл двигателя внутреннего сгорания Такты: 1. Всасывание горючей смеси. 2. Сжатие. 3. Рабочий ход. 4. Выхлоп. Двухтактный цикл. Такты: 1. При движении поршня вверх  сжатие топливной смеси в …   Википедия

• Комбинированный двигатель внутреннего сгорания — (комбинированный ДВС)  двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Содержание 1 …   Википедия

• Аксиальный двигатель внутреннего сгорания — Аксиальный двигатель Almen A 4 Аксиальный двигатель внутреннего сгорания  тип двигателя с возвратно поступательным движением поршней, в котором вместо обычного коленчатого вала используется шайбовый механизм. Поршни поочерёд …   Википедия

• Свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания — Схема действия свободно поршневого генератора горячего газа (СПГГ) Свободно поршневой двигатель внутреннего сгорания (СП ДВС) двигатель внутреннего сгорания, в котором отсутствует кривошипно шатунный механизм, а ход поршня от нижней мёртвой точки …   Википедия

• Двигатель внешнего сгорания — Статья состоит из словарного определения термина. Пожалуйста, доработайте статью, приведя ее в соответствие с правилами. Подробности могут быть на странице обсуждения. В Википедии статьи, состоящие только из словарного определения, не… …   Википедия

• Двигатель Ленуара — в двух проекциях …   Википедия

• Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение)  устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… …   Википедия

• Двигатель со встречным движением поршней — Дизель 2Д100 со встречным движением поршней, использовался на тепловозах ТЭ3 …   Википедия

• Двигатель Стирлинга — Двигатель Стирлинга …   Википедия

dic.academic.ru

• 
  Подогрев двигателя qd32
• 
  Поговорки про двигатель
• 
  Перспективные двигатели ваз
• 
  Ошибка тахогенератора двигателя
• 
  Особенности двигателя 21011
• 
  Опора двигателя hardrace
• 
  Обработка двигателя нанокерамикой
• 
  Нк 144 двигатель
• 
  Настройка двигателя bmw
• 
  Мощность двигателя скрепера
• 
  Мощность двигателя 011