Двигатели внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Двигатели внутреннего сгорания

Современные двигатели внутреннего сгорания имеют всё ту же принципиальную конструкцию, позволяющую преобразовать энергию горения топлива во вращение коленвала, что и 100 лет назад. Так какие технические нововведения произошли за это время, и что позволяет моторам 21 века выдавать более 200 лошадиных сил на литр объёма?

Всё дело в том что появление ДВС это не что иное, как результат смены топлива, как движущей силы для поршня, в уже знакомых нам по этой статье (тут ссылка на статью) паровых двигателях. Поменяли пар на бензин и сразу получили кучу проблем, суть которых сводится к тому, каким же образом запихнуть побольше смеси в цилиндр за один его ход. А так как основным ограничителем на пути топливовоздушной смеси являются клапана, то с момента появления бензиновых моторов, большая часть инноваций преимущественно касалась доработки именно этого механизма. Классическая конструкция мотора подразумевает наличие двух клапанов на цилиндр, причём данная схема применяется и на современных моторах. Как пример - двигатель очень популярного мотоцикла Yamaha YBR, имеющий соотношение мощности около 100 лошадиных сил на 1000 кубических сантиметров объема.

В принципе не плохо, если сравнивать с современными автомобильными двигателями. Но мотоциклетные моторы всегда были более технологичными. Если представить принципиальную конструкцию ДВС, то в голову приходит два варианта, как можно доработать клапанный механизм для возможности большей подачи смеси в цилиндр. Например, увеличить диаметр клапанов. Вроде хорошо, но вместе с увеличением размера, увеличивается и вес клапана, что пагубно влияет на его инерцию, если мы хотим построить высокооборотный мотор. Второй вариант заключается в увеличении количества клапанов. О чём и задумывались инженеры с момента появления двигателей внутреннего сгорания. Посмотрите на этот восьмиклапанный двухцилиндровый мотор Indian boardtrack racer 1915 года:

Красота, не правда ли? Кстати не в пример современным малокубатурным мотоциклам, этот мотор объемом 154 сс, не особо напрягаясь, разгонял мотоцикл до 212 километров в час. А как он звучит не описать словами!

Сколько клапанов в цилиндре вашего мотора? Четыре? Пять?! В двигателе мотоцикла Honda NR500 , 1983 года выпуска, их восемь. На один цилиндр.

автомобильный двигатель сгорание клапан

Представляю глаза человека, которому пришлось в первый раз разобрать этот мотор. Особенно когда вы увидите двухшатунный овальный поршень.

Но о поршнях как-нибудь в другой раз. А придумать что-то кардинально новое пытались ещё в 30-х годах. Тогда некий Франк Аспин запатентовал собственную разработку двигателя с одним вращающимся клапаном. Построенный им в 1933 году 250-кубовый мотор развивал 31 л.с. при 10000 оборотов в минуту. При этом максимальные обороты мотора составляли 14000.

Конструкция была очень привлекательной, особенно учитывая запредельные для тех времён мощностные показатели, которые можно было получить с помощью неё. В последующее время этот вращающийся клапан в виде колокола с окошком использовался даже в авиационных моторах. Но взгляните на схему выше и вы поймёте проблему, над которой работали более 30 лет, так и не решив. Вращающийся на очень высоких оборотах клапан, сильно нагревался и требовал большого количества смазки, к тому же испытывал большие нагрузки. Поэтому такие двигатели имели очень большой расход масла, да и ресурс самого клапана был совсем не впечатляющим. Но всё же в настоящее время энтузиасты всё ещё собирают моторы, используя эту разработку.

Таким образом, проектировщики пришли к выводу что целесообразнее использовать классические клапана и поработать над их недостатками. Десмодромный привод клапанов, который и по сей день используется в мотоциклах Ducati, позволял решить проблему зависания клапанов на больших оборотах и минимизировать потери, присущие знакомому нам пружинному приводу. Все же слышали, но мало кто видел. Особенность в том, что с помощью дополнительного кулачка с приводом от основного распредвала, клапан закрывался принудительно, что позволяло получить полный контроль над фазами газораспределения.

И пожалуй, это единственное из принципиальных изменений в конструкции двигателей, что отличает современные высокотехнологичные моторы массового пользования. Конечно, если посмотреть на гоночные двигатели, то на ум приходят технология, которая была введена в середине 80-х годов компанией Renault для двигателей, используемых в Formula 1. Я имею ввиду пневматические пружины клапанов, которые впервые были использованы в 2002 году на двигателе мотоцикла MotoGP. В последствии эту технологию взяли на вооружение такие команды как Yamaha, Honda и Suzuki. При такой системе клапан возвращается за счёт давления азота, что позволяет минимизировать потери мощности, присущие пружинному механизму, но в то же время позволяет избавиться от риска повреждения клапана на высоких оборотах и вполне неплохо себя чувствует при 20000 оборотах в минуту.

Конечно, технологии такого уровня не применяются массово. Но к примеру система электро-гидравлического привода клапанов, разработанная для высокофорсированных формульных моторов при которой отпадает необходимость использовать распредвал, и при этом появляется возможность контролировать высоту подъема клапана, уже внедряется в массовое производство. И я думаю скоро мы увидим её внутри своих мотоциклов.

Размещено на Allbest.ru