- Мотор без колінчастого вала: переваги та складності реалізації
- Безшатунного двигун Баландіна
- Двигун Фролова: мотор без шатунів і клонували
- Що в підсумку
Для тих, хто активно цікавиться різними винаходами, доробками та інноваціями в сфері двигунобудування, слід звернути увагу на двигун Ібадуллаева, а також на двигун без колінчастого вала .
Якщо в першому випадку мова йде про значне збільшення ступеня стиснення і отримання великої потужності без збільшення робочого об'єму, то в другому слід розуміти зниження механічних втрат і зростання ККД , Витрати пального, ступеня вібрацій, загальної ваги ДВС і т.д. Давайте зупинимося на моторі без коленвала більш докладно.
Мотор без колінчастого вала: переваги та складності реалізації
Отже, головним завданням і призначенням будь-якого ДВС є перетворення енергії, отриманої від згоряння палива, в механічну роботу. Якщо просто, паливо згорає в закритому об'ємі, гази тиснуть на поршень , через кривошипно-шатунний механізм зворотно-поступальний рух поршня перетворюється в обертальний.
В результаті створюється крутний момент двигуна, який передається через трансмісію на колеса автомобіля. Примітно те, що хоча з моменту створення перших моторів і їх впровадження в широкі маси пройшло вже більше 100 років, загальна конструкція ДВС не змінилася.
При цьому постійно ведуться роботи, щоб мотор міг працювати без коленвала. Справа в тому, що звичний кривошипно-шатунний механізм не позбавлений цілого ряду певних мінусів. Саме з цієї причини інженери прагнуть позбутися від цього вузла.
Справа в тому, що робота КШМ пов'язана з неминучим створення тертя і значних бічних зусиль, які призводять до зносу стінок циліндрів. В результаті дзеркало циліндра пошкоджується, руйнуються поршневі кільця і т.д. Що стосується втрат на тертя, загальний ККД двигуна помітно знижується.
Також двигун з коленвалом складно обслуговувати, так як зняття клонували без зняття двигуна на багатьох авто вкрай складно реалізувати. Цілком очевидно, що якщо виключити зазначені недоліки, двигун стане більш продуктивною, збільшиться моторесурс .
Для вирішення завдання конструктори пропонують різні підходи, однак на практиці якісно реалізувати більшість рішень просто не вдається. Найбільшої уваги в даній області сьогодні заслуговує двигун Баландіна і двигун Фролова. Давайте зупинимося на механізмах без шатунів і клонували більш докладно.
Безшатунного двигун Баландіна
Даний мотор відомий тим, що в ньому відсутні шатуни. Перетворення зворотно-поступального руху поршнів в циліндрах відбувається завдяки використанню в конструкції спеціального ексцентричного механізму.
Загальний пристрій безшатунного двигуна передбачає наявність наступних деталей:
- спеціальний поршневий шток
- колінвал особливої конструкції
- підшипник кривошипа і кривошип
- вал для відбору потужності
- поршень
- повзун штока
- циліндр
В такому ДВС замість шатунів були використані поршневі штоки, які жорстко прикріплені до поршнів (в звичайному агрегаті для з'єднання використовується поршневий палець). Зазначені штоки, як і звичні шатуни, охоплюють шийки коленвала.
Також на штоках з обох сторін підшипника виготовлені повзуни. Ці повзуни ковзають по спеціальних напрямних в картері мотора. В результаті дана конструкція дозволяє позбавити поршень і стінки циліндра від бокового зусилля. Фактично, в такій схемі реалізації поршень можна вважати звичайною обоймою для поршневих кілець, що ущільнюють зазор між циліндром і поршнем.
Відсутність бічних зусиль дозволяє знизити допуски стосовно до розмірів поршня. Двигун стає більш продуктивним, економічним, зростає ресурс. Також слід зазначити компактність такого ДВС і знижений вага. Однак головним мінусом всієї конструкції можна вважати вкрай високі вимоги щодо загальної точності виготовлення зазначеного ексцентрика.
Двигун Фролова: мотор без шатунів і клонували
Основним принципом В. Фролова, який був покладений в основу його розробок, є те, що колінчастий вал є далекою від досконалості деталлю. З цієї причини талановитий інженер детально вивчив конструкцію двигуна Баландіна, після чого запропонував ряд власних доробок.
З урахуванням того, що недоліком безшатунного мотора Баландіна залишалися підвищені вимоги до точності виготовлення ексцентрика, на початковому етапі Фролов істотно модернізував даний вузол перетворення. Однак далі був визнаний факт, що повністю позбутися від недоліків схеми мотора Баландіна вкрай складно.
При цьому Фролов не зупинився на досягнутому, а також не залишив думку позбутися клонували. Подальші пошуки надійних і ефективних механізмів перетворення призвели до того, що винахідник звернув увагу на механізм ткацького верстата.
В результаті був створений сегментно-роторний мотор, в основу якого було покладено як запозичені і допрацьовані, так і власні ідеї. Отриманий двигун не має клонували, замість цієї деталі використовується механізм, який за принципом дії і своїм устроєм схожий на шарнір різних кутових швидкостей. Такий пристрій більш відоме під назвою шарнір Гука.
Обертові деталі в такому двигуні Фролова працюють завдяки використанню підшипників кочення. Що стосується мастильної системи , Моторне масло подається під кришки клапанів, потім стікає, здійснюючи мастило і відведення зайвого тепла. Щоб масло добре охолоджувалося, перед двигуном також окремо встановлений масляний радіатор.
Що в підсумку
Як видно, навіть з урахуванням складності реалізації, інженери та конструктори все одно продовжують шукати способи для підвищення загальної надійності двигунів, збільшення їх ККД, зниження витрати палива.
Також слід додати, що західні виробники також впритул займаються даним питанням. Наприклад, відома японська корпопрація Toyota також запропонувала свій варіант двигуна без коленвала. Хоча такий агрегат більше схожий на електричний генератор, все одно його можна вважати однією з версій ДВС.
З урахуванням вищесказаного стає зрозуміло, що ще рано говорити про закінчення еволюції двигунів внутрішнього згоряння. Іншими словами, не слід виключати можливість появи безшатунного моторів, а також агрегатів без колінчастого вала на серійних транспортних засобах.