Modern extern förbränningsmotor. Roterande externa förbränningsmotorer. Beskrivning av installationsnoder

Driftsprincip

Den föreslagna innovativa tekniken är baserad på användningen av en mycket effektiv fyrcylindrig motor externförbränning. Detta är en termisk motor. Värme kan levereras från en extern värmekälla eller produceras genom att bränna ett brett antal bränslen inuti förbränningskammaren.

Värme upprätthålls med en konstant temperatur i ett motorutrymme, där den omvandlas till väte under tryck. Utvidgning, väte skjuter kolven. I motorens låga temperatur kyls väte med värmebatterier och flytande kylare. Med expansion och kompression orsakar väte en returtranslationell rörelse av kolven, som omvandlas till en rotationsrörelse med användning av en lutande bricka, som påverkar den standard, kapacitiva elektriska generatorn. Vid kylning av väte produceras också värme, vilket kan användas för den kombinerade produktionen av el och värme i hjälpprocesserna.

allmän beskrivning

Termisk kraftverk FX-38 är en enda "motorgenerator" -modul, som innehåller en extern förbränningsmotor, ett förbränningssystem som körs på propan, naturgas, passerar oljegas, andra typer av bränsle med medium och låg energiintensitet (biogas), Induktiv generator, motorns styrsystem, skyddad från atmosfärisk påverkan med ett inbyggt ventilationssystem och annan extrautrustning för parallell som arbetar med ett högspänningsnätverk.

Nominell kraft för el Vid arbete med naturgas eller biogas vid en frekvens på 50 Hz är 38 kW. Dessutom producerar installationen 65 kWh extra värme från det kombinerade värme- och elproduktionssystemet som levereras till en specialbeställning.

Installation FX-38 kan utrustas med olika kylsystemsalternativ för att säkerställa flexibiliteten hos installationsschemat. Produkten är konstruerad för en enkel anslutning till elektriska kontakter, bränsleförsörjningssystem och externa kylsystemrör, om de är utrustade med sådana.

Ytterligare detaljer och alternativ

• Power Measurement Module (ger en uppsättning strömtransformator för att läsa på displayen av variabla strömparametrar)
• RS-485 fjärrövervakningsalternativ
• Alternativ för inbyggd eller fjärrmonterad radiator
• Möjlighet att använda propanbränsle
• Möjlighet att använda naturgas
• Möjlighet att använda associerad petroleumgas
• Låg energiintensitet bränsleanvändningsalternativ

FX-48-installationen kan användas i flera utföringsformer enligt följande:

• Parallell anslutning till högspänningsnätet vid 50 Hz, 380 V AC
• Läge för samproduktion av värme och el

Driftsegenskaperna för installationen

Vid framställning av el och värmeproduktion vid en frekvens på 50 Hz, producerar installationen 65 kW-H extra värme. Produkten är utrustad med ett system med rör, redo att ansluta till typen av vätska / vätska som levereras av kunden. Värmeväxlarens heta sida är en sluten slinga med en motorkylare och en integrerad systemradiator, om någon. Värmeväxlarens kalla sida är utformad för kundens värmeöverföringskrets.

Underhåll

Installationen är konstruerad för kontinuerlig drift och kraftuttag. Grundläggande check prestationsegenskaper Det utförs av kunden med ett intervall på 1000 timmar och inkluderar kontroll av vattenkylsystemet och oljenivån. Efter 10 000 timmars drift upprätthålls framsidan av installationen, inklusive byte av kolvringen, stången blick, drivremmen och olika tätningar. Specifika nyckelkomponenter kontrolleras för slitage. Motorns varvtal är 1 500 varv per minut för att arbeta med en frekvens på 50 Hz.

Oavbruten

Den oavbrutna driften av installationen är över 95%, baserat på driftsintervallen och beaktas under schemat underhåll.

Ljudtrycksnivå

Nivån på ljudtrycket hos enheten utan en inbyggd radiator är 64 dBA på ett avstånd av 7 meter. Ljudtrycksnivån i blocket med en integrerad radiator med kylfläktar är 66 dBA på ett avstånd av 7 meter.

Utsläpp

När man arbetar med naturgas är motorns utsläpp mindre än eller lika med 0,0574 g / nm 3 NOx, 15,5 g / nm 3 flyktiga organiska föreningar och 0,345 g / nm 3 CO.

Gasbränsle

Motorn är utformad för att fungera på olika typer Gasformigt bränsle med den nedre värmen för förbränning från 13,2 till 90,6 MJ / nm 3, associerad petroleumgas, naturgas, kolmetan, återvinningsgas, propan och biogaspolygoner av MSW. För att täcka detta område kan enheten beställas med följande bränslesystemkonfigurationer:

Förbränningssystem kräver justerbart tryck Gasförsörjning till 124-152 mbar för alla typer av bränsle.

Miljö

Installation i standardversion arbetar vid omgivningstemperatur från -20 till + 50 ° C.

Installationsbeskrivning

Termisk kraftverk FX-38 är helt klar för elproduktion i fabriksmaterial. Den inbyggda elektriska panelen är monterad på blocket för att uppfylla kraven på gränssnittet och kontrollen. Den digitala visningsbeständiga digitala displayen, inbyggd i den elektriska konsolen, ger operatören till lanseringen, stopp och omstart av gränssnittet med knapparna. Den elektriska konsolen fungerar också som den huvudsakliga platsen för att ansluta kundens terminala elektriska enhet, såväl som med trådbundna terminalterminaler.

Installationen är kapabel att nå utgångseffekten hos den fulla belastningen med ca 3-5 minuter från början av början beroende på systemets ursprungliga temperatur. Start- och installationssekvensen aktiveras genom att trycka på knappen.

Efter startkommandot ansluts installationen till högspänningsnätet genom att stänga den interna kontaktorn till nätverket. Motorn roteras omedelbart genom att rengöra förbränningskammaren för att öppna bränsleventilerna. Efter att ha öppnat bränsleventilen matas energin till tändningsanordningen, fyll i bränsle i förbränningskammaren. Förekomsten av förbränning bestäms genom att öka arbetets temperatur, vilket resulterar i förfarandet för styrning av överklockning till driftstemperaturpunkten. Därefter förblir flammen självbärande och konstant.

Efter installationskommandot stängs bränsleventilen först för att stoppa bränningsprocessen. Efter en förinställd tid, under vilken mekanismen kyls, öppnas kontaktorn, stänger av installationen från nätverket. I händelse av att en sådan installerad, kan radiatorfläktarna fungera under en tid för att minska kylvätsketemperaturen.

Installation använder en extern förbränningsmotor med en konstant slaglängd ansluten till en standardinduktionsgenerator. Enheten fungerar parallellt med högspänningsnätet eller parallellt med energistributionssystemet. Induktionsgenerern skapar inte sin egen excitation: det blir upphetsat från den anslutna källan till strömförsörjningen. Om spänningen i elnätet försvinner, är installationen avstängd.

Beskrivning av installationsnoder

Installationsdesignen ger sin enkla installation och anslutning. Det finns externa föreningar för bränslerör, terminalanordningar av el, gränssnitt för kommunikation och, om den tillhandahålls, en extern radiator och ett värmeväxlare rörsystem vätska / vätska. Installation kan aktiveras med en inbyggd eller fjärrmonterad radiator och / eller värmeväxlare rörsystem vätska / vätska för motorkylning. Också tillhandahålls verktyg för säker avstängning och logiska styrkretsar, som är konstruerade speciellt för det önskade driftsättet.

Höljet har två operativa paneler på vardera sidan av motor / generatorseparation och en extern en-stamdörr för att komma åt det elektriska facket.

Installationsvikt: ca 1770 kg.

Motorn är en 4-cylindrig (260 cm ^ / cylinder) en extern förbränningsmotor som absorberar värmen av kontinuerlig förbränning av gasbränsle i kammaren förbränningoch innehåller följande inbyggda komponenter:

• Lufttillförselfläkt i förbränningskammaren drivs av motorn
• Luftfilter Kamerorförbränning
• Bränslesystem och höljeförbränningskammare
• Pump för smörjoljadrivs av motorn
• Kylare och filter för smörjolja
• Vattenpumpens kylsystem, driver motorn
• Temperaturgivare Vatten i kylsystemet
• Smörjoljetrycksensor
• Gastryck och temperatursensor
• All nödvändig kontroll och skyddsutrustning

Generatorens egenskaper är under:

• Nominell effekt på 38 kW vid 50 Hz, 380 V AC
• Elektrisk effektivitet 95,0% med effektfaktor 0,7
• Excitation från det kommunala nätnätet med hjälp av en induktionsmotor / generator orsakande medel
• Mindre än 5% av de totala harmoniska snedvridningarna från bristen på belastning till full belastning
• Isoleringsklass F.

Operatörsgränssnitt - Digital display ger installationskontroll. Operatören kan starta och stoppa installationen från en digital display, titta på öppettiderna, arbetsdata och varningar / misslyckanden. När du installerar en valfri strömmätningsmodul kan operatören se många elektriska parametrar, till exempel genererad effekt, kilowatt klocka, kilowatt-ampere och effektfaktor.

Funktionen Utrustning diagnostik och datainsamling är inbyggd i installationsstyrsystemet. Diagnostisk information Förenklar fjärrdatainsamlingen, datasporten och felsökning av enheten. Dessa funktioner innefattar insamling av systemdata, såsom arbetsstatusinformation, alla mekaniska driftsparametrar, såsom temperatur och tryck av cylindrar, såväl som om en valfri effektmätare är ansluten, de elektriska parametrarna för värdena för den genererade effekten. Data kan överföras via standard RS-232-anslutningsporten och visas på en persondator eller en bärbar dator med hjälp av programvara Att samla in data. För flera anläggningar eller i fall där signalöverföringsavståndet överstiger kapaciteten hos RS-232, används alternativet RS-485 för att erhålla data med hjälp av Modbus RTU-protokollet.

Att överföra het avgaser Från förbränningssystemet använder rostfritt stål rör. En balanserad avgasdämpare med skyddskåpa från regn och snö är fäst vid avgasröret vid höljet av höljet.

För kylning kan olika applikationsteknologier och konfigurationer tillämpas:

Inbyggd radiator - ger en radiator, beräknad på omgivningstemperaturen till + 50 ° C. Alla rör är anslutna på fabriken. Detta är en typisk teknik om avfallshanteringen inte används.

Den externa radiatorn är avsedd för installation av kunden, den är konstruerad för omgivningstemperaturen till + 50 ° C. Korta lagerbenen levereras med en radiator för montering på kontaktbordet. Om det är nödvändigt att installera i rummet kan du använda det här alternativet istället för att ge det ventilationssystem som krävs för att tillföra kylluft i en inbyggd radiator.

Externt kylsystem - ger ett rörsystem utanför höljet för kylsystemet som tillhandahålls av kunden. Det kan vara värmeväxlare eller fjärrmonterad radiator.

Köldmediet består av 50% vatten och 50% av etylenglykol i volym: den kan ersättas med en blandning av propylenglykol och vatten, om det behövs.

Installation FX-38 använder väte som en arbetsvätska för att driva motorens rörelse på grund av höga väteförmågor för värmeöverföring. I det normala driftsättet förbrukas en förutsägbar mängd väte på grund av normala läckor som orsakas av materialets permeabilitet. För att redogöra för denna konsumtionshastighet kräver installationsplatsen en eller flera uppsättningar av cylindrar med väte, justerat och anslutet till blocket. Inuti installationen ökar den inbyggda vätekompressorn trycket i cylindern till ett högre tryck i motorn och introducerar små portioner på begäran av den inbyggda mjukvaran. Det inbyggda systemet kräver inte underhåll, och cylindrar är föremål för ersättning beroende på motorns drift.

För bränsleförsörjning levereras ett rör med standardrörgänga med en vanlig rörgänga för alla standardbränsletyper, med undantag för låg-energi-alternativ för vilka standarden rörtråd 1 1/2 tum. Bränsletryckskrav för alla typer av bränslefaktor varierar från 124 till 152 mbar.

Detta är en inledande del av cykeln av de dedikerade artiklarna Förbränningsmotor, vilket är kort utflykt I historien, berättar om utvecklingen av dvs. Dessutom kommer artikeln att påverkas av de första bilarna.

Följande delar beskriver i detalj olika DVS:

Roddkolv
Rotor
Turboaktiv
Jet

Motorn installerades på en båt som kunde stiga uppströms om Sona. Ett år senare, efter provet fick bröderna ett patent för deras uppfinning, undertecknad av Napoleon Bonopart, för en period av 10 år.

Det skulle vara mer korrekt att kalla denna motor med reaktiv, eftersom hans arbete var att trycka på vattnet från röret som ligger under botten av båten ...

Motorn bestod av en tändningskammare och förbränningskammare, luftbälg, bränsleutmatningsanordning och antändningsanordning. Kolstoft serveras bränsle.

Bälgarna injicerade luftstrålen blandat med koldamm i tändkammaren där glödande vek förde en blandning. Därefter slog en delvis införande blandning (kolstoft brinner relativt långsamt) förbränningskammaren där han helt brändes och förlängningen inträffade.
Därefter tryckte trycket av gaser vatten från avgasrörDet tvingade båten att flytta, efter det upprepades cykeln.
Motorn fungerade i ett pulsläge med en frekvens på ~ 12 och / minut.

Efter en tid hade bröderna förbättrat bränslet att lägga till ett harts i det, och senare ersatte det med olja och konstruerade ett enkelt injektionssystem.
För de kommande tio åren har projektet inte fått någon utveckling. Claude gick till England för att främja tanken på motorn, men hon rensade alla pengar och inte uppnådde någonting, och Josef tog upp sitt foto och blev författare till världens första foto "utsikt från fönstret".

I Frankrike, i husmuseet i Niepsum, är en replik "pyreolophore".

Lite senare vattnade de Riva sin motor till en fyrhjulig vagn, som enligt historiker blev den första bilen från motorn.

Om Alessandro Volta.

Volta för första gången placerad platta från zink och koppar i syra för att erhålla en kontinuerlig elektrisk ström genom att skapa världens första kemiska strömkälla ("Volt poll").

År 1776 uppfann Volta gaspistolen - "volta pistol", i vilken gasen exploderade från den elektriska gnistan.

I 1800 byggde ett kemiskt batteri, vilket gjorde det möjligt att ta emot el med hjälp av kemiska reaktioner.

Voltaens namn kallas måttenheten av elektriska spänningsvolt.

A. - cylinder, B. - "tändstift, C. - kolv, D. - "Luft" boll med väte, E. - Ratchet, F. - Ventildump av avgaser, G. - Hantera för att styra ventilen.

Vätet lagrades i "luft" bollen med ett anslutet rör med en cylinder. Tillförseln av bränsle och luft, liksom blandningen av blandningen och frisättningen av avgaser utfördes manuellt, med hjälp av spakar.

Driftsprincipen:

Genom återställningsventilen på avgaserna i förbränningskammaren var luft.
Ventilen stängdes.
En kapp av vätefoder från en boll öppnades.
Kran stängd.
Genom att trycka på knappen matade en elektrisk urladdning på "ljus".
Blandningen blinkade och höjde kolven upp.
Öppnade ventilutloppsventilgaser.
Kolven föll under sin egen vikt (han var tung) och drog repet, vilket gjorde hjulen genom blocket.

Därefter upprepades cykeln.

År 1813 byggde de Riva en annan bil. Det var en vagn på ungefär sex meter lång, med tvådimensionella diameterhjul och väger nästan ton.
Bilen kunde köra 26 meter med en last av stenar. (ca 700 pund) och fyra män, med en hastighet av 3 km / h.
Med varje cykel flyttade bilen till 4-6 meter.

Några av hans samtidiga hörde allvarligt till denna uppfinning, och den franska vetenskapsakademin hävdade att förbränningsmotorn aldrig skulle konkurrera med en ångmotor.

1833., American Inventor Lemuel Wellman Wright, registrerade ett patent för en tvåtaktsgasmotor av förbränning med vattenkyld.
(se nedan) I sin bok skrev gas och oljemotorer om Wright-motorn följande:

"Motorns ritning är ganska funktionell, och detaljerna utarbetas noggrant. Explosionen av blandningen verkar direkt på kolven, vilken genom anslutningsstången roterar vevaxeln. Förbi utseende Motorn liknar en högtrycksångmaskin, där gasen och luften levereras med pumparna från enskilda tankar. Blandningen i sfäriska behållare avvecklades under kolvens lyft i NTC (den övre döda punkten) och tryckte ner den / uppåt. I slutet av klockan öppnade ventilen och släpptes avgaser i atmosfären. "

Det är inte känt om denna motor någonsin har byggts, men det finns dess ritning:

1838., Engelska ingenjören William Barnett fick ett patent för tre förbränningsmotorer.

Den första motorn är en tvåvägs ensidig åtgärd. (Bränsle bränns endast på ena sidan av kolven) med separata gas- och luftpumpar. Insertionen av blandningen inträffade i en separat cylinder och därefter strömmade den brinnande blandningen i arbetscylindern. Inloppet och frisättningen utfördes genom den mekaniska ventilen.

Den andra motorn upprepade den första, men var dubbelverkan, det vill säga den brinnande inträffade omväxlande på båda sidor av kolven.

Den tredje motorn var också en dubbel handling, men hade intag och avgaser i cylinderväggarna öppna vid den tiden som nåde den extrema punkten av den extrema punkten (som i moderna tvåaktiga parter). Detta får automatiskt producera avgaser och sätta in en ny laddning av blandningen.

En särskiljande egenskap hos Barnett-motorn var att den färska blandningen komprimerades av kolven före tändning.

Ritning av en av Barnett-motorerna:

1853-57, Italienska uppfinnare Economy Barzantti och Felice Mattecchi utvecklades och patenterade en tvåcylindrig förbränningsmotor. Effekt 5 l / s.
Patentet utfärdades av London Bureau, eftersom italiensk lagstiftning inte kunde garantera tillräckligt skydd.

Konstruktionen av prototypen satsades med Bauer & Co. Av Milano » (Helvetica), och slutfördes i början av 1863. Motorns framgång, som var mycket effektivare än ångmaskinen, var så stor att företaget började ta emot order från hela världen.

Tidig, encylindrig motor Barzanty Mattecchi:

Modellen av tvåcylindrig motor Barzanty Mattecchi:

Matteuchchi och Barzantti ingick ett avtal om tillverkning av en motor med ett av de belgiska företagen. Barzantti lämnade för Belgien att observera det arbete som personligen och plötsligt dog av tyfus. Med barzantens död avbröts allt arbete på motorn, och Matteuchchi återvände till sitt tidigare arbete som en hydraulisk ingenjör.

År 1877 hävdade Matteuchchi att han från Barzantti var de viktigaste skaparna av förbränningsmotorn, och motorn byggdes i augusti, Otto tittade mycket på motorn Barzanty-Mattecchi.

Dokument om Barzantti och Matteuchchi-patent lagras i Museo Galileo-biblioteket Arkiv i Florens.

Den viktigaste uppfinningen av Nicolaus Otto var motorn med fyrtaktscykel - Otto-cykeln. Denna cykel till denna dag ligger under arbetet med de flesta gas- och bensinmotorer.

Four-taktscykeln var den största tekniska prestationen av Otto, men snart konstaterades att flera år före sin uppfinning, har samma princip för motoroperation beskrivits av den franska ingenjören Bo de Rocha (se ovan). Gruppen av franska industriister utmanade Ottos patent i domstol, domstolen fann dem argumentera övertygande. Ottos rättigheter som väcktes ut ur sitt patent minskades avsevärt, inklusive dess monopolrätt till en fyrtaktscykel.

Trots det faktum att konkurrenter har etablerat frisläppandet av fyrtaktsmotorer, som spenderas av många års erfarenhet, var Otto-modellen fortfarande det bästa och efterfrågan på det inte stannade. Vid 1897 släpptes cirka 42 tusen sådana motorer av olika effekt. Det faktum att ljusgas användes som ett bränsle, varvid deras användningsområde var starkt.
Antalet armaturplantor var obetydligt även i Europa, och i Ryssland fanns det bara två i Ryssland - i Moskva och St Petersburg.

År 1865., den franska uppfinnaren Pierre Hugo fick ett patent för bilen representerade en vertikal enkelcylindermotor med en dubbelverkan, där två gummipumpar drivs för att tillföra blandningen vevaxel.

Senare konstruerade Hugo en horisontell motor som liknar Lenoara-motorn.

Science Museum, London.

1870, Austro-Ungerska uppfinnaren Samuel Marcus Siegfried konstruerade en förbränningsmotor som arbetar med flytande bränsle och installerade den på en fyrhjulsvagn.

Idag är den här bilen välkänd som den första Marcus-bilen.

År 1887 byggde Markus i samarbete med Bromovsky & Schulz en andra bil - "andra Marcus bil".

År 1872., Den amerikanska uppfinnaren patenterade en tvåcylindrig förbränningsmotor av ett konstant tryck som arbetar på fotogen.
Brighton kallade sin motor "Ready Motor".

Den första cylindern utförde kompressorns funktion som injicerades i förbränningskammaren, vilken kontinuerligt anlände fotogen. I förbränningskammaren monterades blandningen och genom spolmekanismen kom till den andra - arbetscylindern. En väsentlig skillnad från andra motorer var att bränsle-luftblandningen brann gradvis och vid konstant tryck.

Intresserad av termodynamiska aspekter av motorn, kan läsa om "Breiton Cycle".

År 1878.Skotsk sir ingenjör (1917 dedikerad till riddare) Utvecklad först tvåaktsmotor Med tändning av en komprimerad blandning. Han patenterade honom i England 1881.

Motorn fungerade på ett nyfiken sätt: luft och bränsle tillfördes till höger cylinder, det blandades där och denna blandning pressades i den vänstra cylindern, där förbränningen av blandningen från ljuset ägde rum. Expansion inträffade, båda kolvarna sänktes, från vänster cylinder (genom vänster munstycke) Avgasgaser kastades ut, och en ny del luft och bränsle absorberades i den högra cylindern. Efter trögheten steg kolvarna och cykeln upprepades.

År 1879., byggt ganska pålitlig bensin två slag Motor och mottog ett patent på det.

Men det verkliga geniet av Benz manifesterade sig i det faktum att han i efterföljande projekt lyckades kombinera olika enheter (Choke, tändning med gnistor med batteri, tändstift, förgasare, koppling, växellåda och radiator) På sina produkter, som i sin tur har blivit en standard för all maskinteknik.

År 1883 grundade Benz Benz & CIe på produktion gasmotorer och i 1886 patenterad fyrtakt Motorn som den används på sina bilar.

Tack vare framgången med "Benz & Cie" kunde Benz utforma slaktade besättningar. Genom att kombinera erfarenheten av att göra motorer och långvariga hobbyer - byggandet av cyklar, vid 1886 byggde han sin första bil och kallade honom "Benz Patent Motorwagen".

Designen påminns starkt av en trehjulig cykel.

Encylindrig fyrdimensionell förbränningsmotor med en arbetsvolym på 954 cm3. Monterad på " Benz patentmotorwagen.".

Motorn var utrustad med ett stort svänghjul (används inte bara för likformig rotation, men också för lansering), en 4,5-liters gastank, en förgasare för karburetor och en spolventil genom vilken bränslet ingick i förbränningskammaren. Tändningen gjordes av tändstiftet i Benzs egen design, varvid spänningen levererades från Rumkors spole.

Kylning var ett vatten, men inte sluten cykel, men evaporative. Ångan gick in i atmosfären, så att bilen skulle debiteras inte bara med bensin, men också vatten.

Motorn utvecklade kraften på 0,9 hk Med 400 rpm och accelererade bilen till 16 km / h.

Karl Benz för "styrelsen" i hans bil.

Lite senare, 1896, uppfanns Carl Benz motsatt motor (eller platt motor) I vilken kolvarna når den övre döda punkten samtidigt och därigenom balansera varandra.

Museum "Mercedes-Benz" i Stuttgart.

1882., Engelska ingenjören James Atkinson kom upp med Atkinsons cykel och Atkinson-motorn.

Atkinsons motor är i huvudsak en motor som arbetar med fyrtakt otto-cykelMen med en ändrad vevanslutningsmekanism. Skillnaden var att i Atkinsons motor inträffade alla fyra takterna i en vevaxel.

Användningen av Atkinson-cykeln i motorn gjorde det möjligt att minska bränsleförbrukningen och minska bullernivån vid arbete på grund av mindre tryck under frisättningen. Dessutom krävde denna motor inte en växellåda för att driva gasdistributionsmekanismen, eftersom öppnandet av ventilerna ledde vevaxeln.

Trots ett antal fördelar (inklusive förbikoppling av otto patent) Motorn har inte varit utbredd på grund av komplexiteten i tillverkningen och några andra brister.
Atkinson-cykeln gör att du kan få bästa miljöprestanda och effektivitet, men kräver höga revolutioner. På små varv ger det ett relativt litet ögonblick och kan snubbla.

Nu appliceras Atkinsons motor på hybridbilar " Toyota Prius."Och" Lexus HS 250H ".

År 1884., British Engineer Edward Butler, på Londons cykelutställning "Stanley Cycle Show" visade ritningarna av en trehjulig bil med förbränningsbensinmotorOch 1885 byggde den och visade det på samma utställning, ringde "velocycle". Också, Butler var den första som använde ordet bensin.

Patent för "velocycle" utfärdades 1887.

"Velocycle" installerades encylindrig, fyrtakt bensin DVS Utrustad med tändspole, förgasare, choke och flytande kylning. Motorn utvecklade kraften på ca 5 hk Med en volym på 600 cm3 och accelererade bilen till 16 km / h.

Under åren har Batler förbättrat sitt fordonets egenskaper, men det var berövat möjligheten att testa det på grund av "den röda flaggens lag" (Publicerad 1865) Enligt vilken fordonen inte överstiger hastigheten på över 3 km / h. Dessutom var tre personer i bilen, varav en var tänkt att gå före bilen med den röda flaggan (Sådana är säkerhetsåtgärder) .

I tidningen "Engelska mekaniker" från 1890 skrev Butler - "Myndigheterna förbjuder användningen av en bil på vägarna, som följd, jag vägrar vidareutveckling."

På grund av bristen på allmänintresset i bilen demonterade Butler det på skrot och sålde patenträttigheterna i Harry J. Louuson (cykeltillverkare) som fortsatte motorns produktion för användning på båtar.

Butler själv flyttade till skapandet av stationära och fartygsmotorer.

1891., Herbert Eykroyd Stewart i samarbete med företaget "Richard Hornsby och Sons" byggde motorn "Hornsby-Akroyd", där bränslet (fotogen) under tryck injicerades i ytterligare Camar (på grund av formuläret kallades "Hot Ball")monterad på cylinderhuvudet och ansluten till en förbränningskammare med en smal passage. Bränslet flammat från den extra kammarens heta väggar och rusade in i förbränningskammaren.

1. Ytterligare kamera (Hot Ball).
2. Cylinder.
3. Kolv.
4. Carter.

För att starta motorn användes en lödlampa, som uppvärmde en extra kammare (Efter lansering värmdes den av avgaser). På grund av detta, motorn "Hornsby-Akroyd", som var föregångare dieselmotor Designad av Rudolph Diesel, ofta kallad "semi-diesel". Men ett år senare förbättrade Eykroyd sin motor som lägger till en "vattenskjorta" (patent från 1892), vilket gjorde det möjligt att öka temperaturen i förbränningskammaren på grund av att öka graden av kompression, och nu var det inte nödvändigt med ytterligare källa Uppvärmning.

1893., Rudolph Diesel fick patent på en värmemotor och en modifierad "carno-cykel" som kallas "metod och apparat för omvandling av hög temperatur till arbete".

År 1897, på "Augsburg maskinbyggnadsfabrik» (sedan 1904 man), med det ekonomiska deltagandet av företaget Friedrich Krupp och Zulzer Brothers, skapades den första fungerande diesel Rudolph Diesel
Motorkraft var 20 hästkraft Vid 172 varv per minut, effektiviteten på 26,2% med en vikt av fem ton.
Det var mycket överträffat befintliga motorer Otto med effektivitet på 20% och fartygsgurbiner med effektivitet 12%, vilket orsakade levnadsindustrin i olika länder.

Dieselmotorn var fyrtakt. Uppfinnaren fann att effektiviteten hos förbränningsmotorn ökar från att öka graden av kompression av den brännbara blandningen. Men det är omöjligt att komprimera den brännbara blandningen starkt, eftersom trycket och temperaturen ökar och det är självförslag före tid. Därför bestämde diesel att komprimera det är inte en brännbar blandning, men ren luft och kompressionens ände injicerar bränsle i cylindern under starkt tryck.
Eftersom den tryckluftstemperaturen nått 600-650 ° C var bränslet självförslag, och gaserna, expanderade, flyttade kolven. Således lyckades diesel avsevärt öka motorns effektivitet, bli av med tändsystemet och i stället för förgasaren bensinpump högt tryck
År 1933 skrev Elling profetiskt: "När jag började arbeta med en gasturbin 1882, var jag övertygad om att min uppfinning skulle vara i efterfrågan i flygindustrin."

Tyvärr dog Elling 1949 och utan att överleva era av Turbojet Aviation.

Det enda fotot som lyckades hitta.

Kanske kommer någon att hitta något om den här personen i det norska teknikmuseet.

1903., Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, i tidningen "Vetenskaplig recension" publicerade en artikel "Undersökning av världsutrymmen med reaktiva enheter", där han först visade att enheten som kunde göra ett rymdflygning är en raket. Artikeln erbjöds också det första projektet av en långsiktig missil. Kroppen var en avlång metallkammare utrustad med flytande jetmotor (vilket också är en förbränningsmotor) . Som bränsle och oxidant erbjöd han sig att använda flytande väte respektive syre.

Förmodligen på denna raket och rymdnoten och det är värt att avsluta den historiska delen, sedan 20-talet kom och de förbränningsmotorer började göras överallt.

Filosofisk efterord ...

Kedja Tsiolkovsky trodde att i överskådlig framtid kommer folk att lära sig att leva om inte för alltid, då åtminstone mycket lång. I detta avseende kommer det att finnas lite utrymme (resurser) på jorden och behöver fartyg för vidarebosättning till andra planeter. Tyvärr gick något i den här världen fel, och med hjälp av de första missilerna bestämde folk att helt enkelt förstöra sig som ...

Tack till alla som läser.

Alla rättigheter förbehållna © 2016
Eventuell användning av material är endast tillåtet med en aktiv referens till källan.

Motorer av extern förbränning

Ett viktigt element Genomförandet av energibesparingsprogrammet är att tillhandahålla autonoma elkällor och värme av små bostadsenheter och avlägsna från centraliserade konsumenter. För att lösa dessa uppgifter passar innovativa installationer för att generera el och värme baserat på externa förbränningsmotorer. Som bränsle kan både traditionella bränslen användas och tillhörande petroleumgas, biogas erhållna från träflis etc.

Under de senaste 10 åren ökade priserna på fossila bränslen, med uppmärksamhet åt koldioxidutsläpp, liksom en växande önskan att sluta beroende på fossila bränslen och säkerställa sig själv med energi. Detta var följden av utvecklingen av en stor teknikmarknad som kan producera biomassa energi.

Externa förbränningsmotorer uppfanns för nästan 200 år sedan, 1816. Tillsammans med ångmotorn anses en två- och fyrtaktsmotor av förbränning, externa förbränningsmotorer som en av de viktigaste typerna av motorer. De var utformade för att skapa motorer som skulle vara säkrare och mer produktiva än ångmotorn. I början av 1700-talet ledde bristen på lämpliga material till många dödsfall på grund av explosioner av ångmotorer under tryck.

Den betydande marknaden för externa förbränningsmotorer bildades under andra hälften av 1700-talet, i synnerhet på grund av mindre tillämpningar, där de kunde användas säkert utan att de är färdiga operatörerna.

Efter uppfinningen av förbränningsmotorn i slutet av 1700-talet försvann marknaden för externa förbränningsmotorer. Kostnaden för att producera en förbränningsmotor i jämförelse med kostnaden för produktion av extern förbränning är lägre. Den främsta nackdelen med förbränningsmotorer är att för deras arbete är det nödvändigt att rengöra, fossilt bränsle, öka koldioxidutsläpp, bränsle. Men förrän nyligen var kostnaden för fossila bränslen låga, och koldioxidutsläppen betalade inte.

Princip för extern förbränningsmotor

I motsats till det allmänt kända förbränningsprocessen, där bränslet brinner inuti motorn, drivs den externa förbränningsmotorn av en extern värmekälla. Eller, mer exakt, det drivs av temperaturskillnader som skapas av externa uppvärmnings- och kylkällor.

Dessa externa källor för uppvärmning och kylning kan betjäna avgaserna av biomassa respektive kylvatten. Processen leder till en rotation av generatorn monterad på motorn, varigenom energi produceras.

Alla förbränningsmotorer drivs av temperaturskillnader. Bensin, dieselmotorer och externa förbränningsmotorer är baserade på de funktioner som det är mindre ansträngning att komprimera kall luft än att komprimera varmluft.

Bensin och dieselmotorer suger kall luft Och denna luft komprimeras innan den upphettas i förbränningsprocessen, som uppträder inuti cylindern. Efter uppvärmning av luften ovanför kolven rör sig kolven ner, varigenom luften expanderar. Eftersom luften är varm, är kraften som verkar på kolvens stav stor. När kolven kommer till botten ersätts ventilerna öppna och heta avgaser med ny, fräsch, kall luft. När kolven rör sig upp är den kalla luften komprimerad, och kraften som verkar på kolvstången är mindre än när den rör sig ner.

Extern förbränningsmotor fungerar i enlighet med en liten annan princip. Det har inga ventiler, det är hermetiskt förseglat, och luften upphettas och kyls med hjälp av värmeväxlare av en varm och kall krets. Den inbyggda pumpen som drivs av kolvens rörelse ger luftrörelse där och tillbaka mellan dessa två värmeväxlare. Under kylningen av luften i värmeväxlingsapparaten hos den kalla kretsen komprimerar kolven luften.

Efter kompression upphettas luften sedan i värmeväxlingsapparaten hos den heta konturen, innan kolven börjar röra sig i motsatt riktning och använda förlängningen av varmluft för att aktivera motorn.

Huvudprincipen för den stirrande motorn växlar ständigt uppvärmning och kylning av arbetsvätskan i en sluten cylinder. Vanligtvis fungerar luft som en arbetsvätska, men väte och helium används också.

Stirlingsmotorns cykel består av fyra faser och dividerat med två övergångsfaser: uppvärmning, expansion, övergång till kallkälla, kylning, kompression och övergång till värmekälla. Således, när man flyttar från en varm källa till en kall källa, finns det en expansion och kompression av gasen i cylindern. Det ändrar trycket, på grund av vilket det är möjligt att få ett jobb. Sedan de teoretiska förklaringarna av vinge av makar av män, lyssna på sina tider tråkiga, så låt oss vända sig till en visuell demonstration av sterlings motor.

Hur gör den stirrande motorn
1. Den huvudsakliga källan till värme värmer gasen längst ner på värmeväxlingscylindern. Det genererade trycket trycker upp arbetskolven.
2. Maskinen trycker ner den avslappnade kolven och flyttar därigenom den uppvärmda luften från botten till kylkammaren.
3. Följer cool och komprimering, sänker arbetskolven.
4. Den omfattande kolven stiger upp och därigenom flyttar den kylda luften i den nedre delen. Och cykeln upprepas.

I stirringsmaskinen skiftas arbetskolvrörelsen med 90 grader i förhållande till kolvförskjutarens rörelse. Beroende på tecknet på det här skiftet kan maskinen vara en motor eller värmepump. Vid skiftning av 0 grader producerar maskinen inte något arbete (med undantag för friktionsförluster) och producerar inte det.

En annan uppfinning av Stirling, som ökade motorns effektivitet, blev en regenerator, vilken är en kammare fylld med tråd, granuler, korrugerad folie för att förbättra värmeöverföringen av den genomgång (i figuren, är regeneratorn ersatt av kylens ribbor radiator).

År 1843 använde James Stirling denna motor på fabriken, där han arbetade som ingenjör vid den tiden. År 1938 investerade Philips i en Stirling-motor med en kapacitet på mer än tvåhundra hästkrafter och återvänder mer än 30%.

Fördelarna med motorns Stirling:

1. Omnivorous. Du kan använda bränsle, det viktigaste är att skapa en temperaturskillnad.
2. Lågt ljud. Eftersom arbetet är byggt på tryckfall arbetsvätskaOch inte på blandningen av blandningen, då buller jämfört med förbränningsmotorn är signifikant lägre.
3. Enkel design, därmed den höga säkerhetsmarginalen.

Men alla dessa fördelar i de flesta fall är korsade av två stora nackdelar:

1. Stora dimensioner. Arbetsvätskan måste kylas, och detta leder till en signifikant ökning av massan och storlekarna på grund av ökade radiatorer.
2. Låg effektivitet. Värme levereras inte till arbetsvätskan direkt, men endast genom värmeväxlarens väggar, förlusten av effektiviteten hos CPD.

Med utvecklingen av förbränningsmotorn lämnade Stirling-motorn ... nej inte tidigare, men i skuggan. Han drivs framgångsrikt som hjälp kraftverk På ubåtar, i värmepumpar på värmekraftverk, som omvandlare av sol och geotermisk energi i elektriska, med IT-relaterade rymdprojekt för skapandet av kraftverk som arbetar på radioisotopbränsle (radioaktivt sönderfall sker med temperatur, som inte visste). Vem Känner, kanske när Stirling-motorn väntar på en stor framtid!

Den moderna bilindustrin nådde en sådan nivå att utan allvarlig forskning är det omöjligt att uppnå kardinal modernisering i utformningen av förbränningsmotorer. Detta bidrog till det faktum att konstruktörerna började vara uppmärksam på alternativ utveckling av kraftverk, såsom Stirling-motor.

Vissa autocontracers fokuserade sin styrka om utveckling och förberedelse för utsläpp av elektriska och hybridbilar, andra ingenjörscentra spenderar medel till designmotorer på alternativt bränsle från förnybara källor. Det finns annan annan motorutveckling, som i framtiden kan bli en ny motor för olika transportmedel.

Så möjlig källa till mekanisk energi för vägtransport Framtiden för den externa förbränningsmotorn, som uppfanns på 1800-talet av Scientist Stirling uppfann under 1800-talet.

Enhet och användningsprincip

Stirlingmotorn utför transformation av termisk energi erhållen från en extern källa till en mekanisk rörelse på grund av en förändring i vätsketemperatur som cirkulerar i en sluten volym.

I början efter uppfinningen existerade en sådan motor i form av en maskin som verkar på principen om termisk expansion.

I värmekylarens cylinder upphettades luften framför förlängningen, kyldes före kompression. På toppen av cylindern 1 är en vattenskjorta 3, bottnen av cylindern värms kontinuerligt med eld. Cylindern är en arbetskolv 4 som har tätningsringar. Mellan kolven och botten av cylindern är förskjutaren 2 som rör sig i cylindern med ett signifikant gap.

Luften belägen i cylindern pumpas av förskjutaren 2 till kolvens eller cylinderns botten. Förskjutaren rör sig under verkan av en stång 5 som passerar genom kolvtätningen. Stången drivs i sin tur av en excentrisk anordning som roterar med en fördröjning av 90 grader från kolvkörningen.

I läget "A" är kolven belägen vid bottenpunkten, och luften är belägen mellan kolven och förskjutningen, kyles med cylinderns väggar.

I nästa position "B" rör sig förskjutaren uppåt och kolven förblir på platsen. Luften, som är mellan dem, skjuts till botten av cylindern, kylvätska.

Positionen "B" är en arbetare. I den värmer luften upp på cylinderns botten, expanderar och höjer två kolvar till den övre döda punkten. Efter att ha utfört arbetslaget går förskjutaren ner till botten av cylindern och trycker på luften under kolven och kylning.

I positionen "G" är den kylda luften klar för kompression, och kolven rör sig från toppunkten till botten. Eftersom komprimeringsarbetet av kyld luft är mindre än utbyggnadsarbetet av uppvärmd luft är det utformat användbart arbete. Svänghjulet tjänar samtidigt som ett slags energibatteri.

I den visade versionen har Stirling-motorn en liten effektivitet, eftersom luftens värme efter arbetslaget ska avlägsnas genom väggarna i cylindern i kylmediet. Luft för ett drag har inte tid att minska temperaturen på det önskade värdet, så det var nödvändigt att förlänga kyltiden. På grund av detta var motorens hastighet liten. Termisk effektivitet var också obetydlig. Urbluftens värme gick in i kylvattnet och förlorade.

Olika mönster

Det finns olika alternativ för enheten av kraftenheter som är verksamma på principen om Stirling.

Utformningen av utförandet "Alpha"

Denna motor innehåller två separata arbetskolvar. Varje kolv är belägen i en separat cylinder. Den kalla cylindern är i värmeväxlaren och varm värmer upp.

Konstruktion av utförandet av "beta"

Cylindern med kolven kyles på ena sidan och värmer upp från motsatt sida. Cylindern rör sig kraftkolven och förskjutaren som tjänar till att minska och öka volymen av arbetsgas. Regeneratorn utför den omvända rörelsen av den kylda gasen i motorns uppvärmda utrymme.

Utformningen av utförandet "gamma"

Hela systemet består av två cylindrar. Den första cylindern är kall. Den flyttar arbetskolven, den andra cylindern på ena sidan är uppvärmd och å andra sidan kyla och är utformad för att flytta förskjutaren. Regeneratorn för kyld gaspumpning kan vara vanligt för två cylindrar, eller kan inkluderas i förskjutningsanordningen.

Förmåner

• Liksom uppsättningen av externa förbränningsmotorer kan den stirrande motorn fungera på olika bränsle, eftersom det är viktigt för det närvaron av en temperaturskillnad. Samtidigt spelar det ingen roll vilket bränsle det kallas.
• Motorn har en enkel enhet och behöver inte hjälpsystem och tillbehör (växellåda, tidsbälte, starter, etc.).
• Designfunktionerna tillhandahåller långvarig: Mer än 100 tusen timmar konstant arbete.
• Stirlingsmotorns arbete skapar inte ett stort brus, eftersom bränsletävlingen inte uppträder inuti motorn, och det finns ingen frisättning av avgaser.
• Utförandet av "beta", utrustad med en vevkopplingsstångsanordning i form av en rhombus, är den mest balanserade mekanismen, som inte skapar vibrationer under drift.

• I motorcylindrarna uppstår inte de processer som har en skadlig effekt på den naturliga miljön. När du väljer den optimala värmekällan kan den stirrande motorn vara en miljövänlig enhet.

nackdel

• Med betydande positiva egenskaper Snabb seriell produktion av stirlingmotorer är orealistiskt av någon anledning. Huvudfrågan i enhetens materiella intensitet. För att kyla arbetsvätskan behövs en stor radiator, vilket väsentligt ökar dimensionerna och vikten på utrustningen.
• Dagens tekniknivån gör det möjligt för Stirling-motorn att konkurrera enligt fastigheterna med nya bensinmotorer På grund av användningen av komplexa typer av arbetsvätskor (väte eller helium), som är under mycket stort tryck. Detta förbättrar väsentligt risken för att använda sådana motorer.
• Det allvarliga problemet med problemet är relaterat till problemen med temperaturens hållbarhet hos stållegeringar och deras värmeledningsförmåga. Värme är lämplig för arbetsytan med hjälp av värmeväxlare. Detta leder till betydande värmeförlust. Dessutom bör värmeväxlaren göras av värmebeständiga legeringar, som också bör vara resistenta mot förhöjt tryck. Materialen som motsvarar dessa förhållanden är mycket komplexa vid bearbetning och har en hög kostnad.
• Principerna för den stirrande motorns övergång till andra driftslägen är också väsentligt annorlunda än de vanliga principerna. För att göra detta, skapandet av speciella kontrollenheter. Till exempel, för att ändra kraften måste du ändra fasens vinkel mellan kraftkolven och förskjutaren, trycket i cylindrarna eller ändra arbetsvolymens kapacitet.

Stirlingmotor och dess användning

Om du behöver skapa en värmekonverterare av kompakta storlekar kan du enkelt använda Stirling-motorn. Samtidigt är effektiviteten hos andra liknande motorer betydligt lägre.

• Universella källor elektricitet. Stirlingmotorer kan konvertera värme till el. Det finns solens elektriska installationsprojekt med sådana motorer. De används som autonoma kraftverk för turister. Vissa tillverkare gör generatorer som agerar från gasbrännare. Det finns också projekt av generatorer som arbetar från radioisotopens värmekällor.
• Pumps . Om en pump är installerad i värmesystemets utlopp ökar effektiviteten av uppvärmningen avsevärt. I kylsystem är pumparna också installerade. Den elektriska pumpen kan misslyckas, dessutom förbrukar den elektrisk energi. Pumpen som agerar på principen om Stirling löser problemet. Stirlingsmotorn för pumpning av vätskor blir enklare av det vanliga systemet, eftersom i stället för kolven, kan den pumpade vätskan i sig användas, vilket också tjänar till kylning.
• Kylutrustning . Utformningen av alla kylskåp använder principen om termiska pumpar. Vissa kylskåpstillverkare planerar att installera Stirling-motorn till sina produkter, vilket kommer att vara mycket ekonomiskt. Arbetsinfluensan kommer att vara luft.

• Ultra låga temperaturer. För gaser är sådana motorer mycket effektiva. Deras användning är mer lönsam än turbinanordningar. Stirlingmotorn används också i anordningar för att kyla sensorerna av exakta enheter.

• . Elektrisk energi kan erhållas genom att omvandla solens energi. För detta ändamål kan stirrande motorer användas, som är installerade i spegelns fokus så att uppvärmningsstället kontinuerligt är upplyst av solens strålar. Reflektorn styrs när solen rör sig, vars energi är koncentrerad på ett litet område. I detta fall är strålningsreflektionen med speglar ca 92%. Motorns arbetsvätska är oftast helium eller väte.
• Batterier värme. Med hjälp av Stirling-enheten kan du reservera termisk energi med värmeackumulatorer baserat på salter. Sådana anordningar har en energiförsörjning, överlägsen kemikalie och har en mindre kostnad. Med hjälp av strömmen för att justera effekten kan ökningen och minskningen i fasvinkeln mellan de två kolvarna ackumuleras mekanisk energi, utföra motorns bromsning. I det här fallet tjänar motorn som en termisk pump.
• Bil. Trots svårigheterna finns det giltiga modeller av Stirling Motor som används för bilar. Intresset för en sådan motor som är lämplig för bilen var det fortfarande i det senaste århundradet. Utvecklingen i denna riktning genomfördes av brittiska och tyska auto-bekymmer. I Sverige utvecklades också en Stirling-motor, där enhetliga seriella enheter och noder användes. Resultatet var en 4-cylindrig motor, vars parametrar är jämförbara med egenskaperna hos en liten dieselmotor. Denna motor testades framgångsrikt som kraftaggregat För en multi-Torr.

Idag utförs studier av stylinginstallationer för undervatten, rymd och andra anläggningar samt utformningen av huvudmotorerna i många utländska länder. Ett sådant högt intresse för Stirling Motors har blivit resultatet av allmänintresset i kampen mot atmosfärens förorening, buller och bevarande av naturliga energikällor.