Как это устроено: M-процесс, многотопливный ДВС,
Чтобы дизель мог нормально работать как на дизельном топливе, так и на легких топливах, необходимо выполнить ряд требований. Прежде всего необходимо обеспечить надежное и устойчивое сгорание топлива независимо от его сорта на всех скоростных и нагрузочных режимах двигателя. Это достигается подогревом воздуха на всасывании, обеспечением соответствия угла опережения впрыска сорту топлива и режиму работы двигателя, поддержанием нормального теплового режима двигателя.
Многотопливным двигателем называют дизель, работающий как на тяжелых (дизельное топливо и др.), так и на легких (бензин и др.) фракциях нефти. При правильной организации рабочего процесса многотопливного быстроходного дизеля можно добиться достаточно эффективного сгорания в нем моторных топлив различных видов. Если к тому же создать условия для соответствующего смесеобразования, то нагрузка на детали дизеля увеличивается незначительно. Применение специальных камер сгорания обеспечивает одинаковые значения давления в конце сгорания как бензина, так и дизельного топлива.
Снижение мощности, вызываемое применением топлива с меньшим удельным весом и изменением его фракционного состава, должно быть компенсировано изменением хода рейки насоса высокого давления при максимальной подаче, созданием надежной, исключающей парообразование топлива системы питания путем повышения давления топлива в топливопроводах низкого давления, обеспечения циркуляции топлива в системе для удаления образовавшихся паров топлива, установки надежной топливной аппаратуры,
Насос может быть использован на многотопливных двигателях (бензины и другие топлива), для чего увеличенная по диаметру до 17 мм плунжерная пара снабжается дренажной полостью и смазывается от циркуляционной смазочной системы двигателя и имеет свой собственный фильтр на ТНВД фильтр
На (ТНВД) предусмотрено два положения упора на рычаге управления подачей топлива: одно положение для работы на топливах, близких к дизельному топливу, второе— для работы на бензине и других топливах, по фракционному составу близких к бензину.
Следует напомнить, что при увеличении степени сжатия в области ее высоких значений (е = 20 и выше) использование теплоты улучшается весьма незначительно. Таким образом, применение особо высоких степеней сжатия оказывается нерациональным, за исключением тех случаев, когда двигатель предназначается для работы на топливе, отличаюш, емся низкой воспламеняемостью (малым цетановым числом). Поэтому многотопливные двигатели выполняются с повышенными степенями сжатия
В пример еще один интересный многотопливный двигатель У фирмы Дойтц F6L714 вихревая камера выполнена из специального чугуна и заделана в головку цилиндров из алюминиевого сплава, что в сочетании с автоматической системой регулирования температуры охлаждающего воздуха обеспечивает возможность более точно регулировать температурное состояние внутренней поверхности стенок камеры сгорания. Степень сжатия у двигателя повышена до 21,5 ед. Прокладка головки цилиндра отсутствует.
Статья в доработке, буду дополнять, всем спасибо.
Автомобиль АЗЛК-2144 Истра и его многотопливный двигатель
Здравствуйте, уважаемые читатели блога «Авто-Юниор». На исходе 20-го века было вполне понятно желание людей заглянуть в век 21-й. Каким будет будущее? Какими будут автомобили 2000-го?
Именно благодаря пытливому человеческому уму, а также… …советской программе «Автомобиль 2000» и появились такие автомобили как Охта, Дебют и герой этой статьи – автомобиль Истра АЗЛК-2144.
В 1985 году в Управлении конструкторских и экспериментальных работ (УКЭР) АЗЛК была создана группа перспективных разработок. Задача группы состояла в разработке перспективного «Автомобиля 2000». Руководил группой инженер-конструктор Александр Васильевич Куликов, конечно же он не только координировал группу, но и принимал непосредственное участие в разработках узлов и агрегатов будущей машины. Он же и дал ей имя – Истра.
Компоновочными и конструкторскими работами по машине занимался Михаил Душутин, он разработал большинство элементов кузова. Агрегатами – двигателем и трансмиссией занимался Алексей Джигурда. Непосредственно же дизайн автомобиля создал художник-конструктор ХКБ (художественно-конструкторского бюро) Сергей Ивакин.
Сначала Ивакиным был изготовлен макет в масштабе 1:4 из пластилина, который продули в аэродинамической трубе. После устранения замечаний по аэродинамике, по макету была создана математическая модель кузова. С помощью нее на специальном пятикоординатном фрезерном станке была изготовлена поверхность кузова из пенопласта в натуральную величину, с которой были сняты матрицы.
Далее по матрицам были сделаны кузовные панели из стеклоткани, оконные панели из оргстекла и закипела работа по созданию макетного образца. Из готовых панелей на каркасе-шасси, стоящем на настоящих колесах, собрали кузов макета перспективного автомобиля.
Аналогично, по отработанной при создании кузова технологии, были изготовлены макеты салона и двигателя, которые позже заняли свои места. А когда макет был полностью готов, его решили окрасить в бежевый цвет, который отлично передал элегантные обводы поверхности кузова.
Истра, которой решено было присвоить индекс АЗЛК-2144, действительно обладала прогрессивным на тот момент дизайном. Но кроме дизайна новая модель должна была удивить всех целым рядом уникальных технических решений, таких как – легкий дюралюминиевый кузов без центральной стойки, весь боковой проем которого закрывала одна единственная, поднимающаяся как крыло птицы вверх и предоставляющая доступ сразу на оба ряда сидений, огромная дверь. К слову коэффициент аэродинамического сопротивления кузова, составлял всего 0,149.
Простой многотопливный мотор вытеснит привычный двигатель внутреннего сгорания
Новый многотопливный двигатель готов к массовому производству. При той же мощности, новый двигатель более чем в 2 раза легче ДВС
Компания Cyclone Power Technologies объявила о завершении разработки и тестирования многотопливного двигателя нового типа. В настоящее время начался этап коммерциализации новинки, а также ее сертификации для автомобильной промышленности. Новый тип двигателя под названием Waste Heat Engine (WHE) является устройством для превращения тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу. Собственно, то же самое делает и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), но в отличие от него WHE – это двигатель внешнего сгорания.
Принцип работы WHE очень прост: во внешней камере сгорания происходит нагрев теплоносителя, деионизированной воды, которая в свою очередь толкает поршни или крутит турбину. КПД WHE не превышает таковой у дизельного двигателя, однако двигатель внешнего сгорания имеет несколько преимуществ.
Прежде всего, WHE может потреблять любое топливо: жидкое или газообразное. Это может быть этанол, дизельное топливо, бензин, уголь, биомасса или их смеси – в общем, все что угодно, включая тепло солнечного света, отработанного пара и т.д. Например в первоначальных тестах использовалось топливо, получаемое из кожуры апельсина, пальмового или хлопкового масла, куриного жира. При этом биотопливо можно не разбавлять нефтяным, а значит выброс двигателя WHE может быть более чистым. Поскольку WHE способен работать при относительно низкой температуре в 225 градусов Цельсия, он может использовать для работы самые разные источники тепла.
Стоимость изготовления WHE должна быть не выше, чем стоимостьизготовления аналогичного по мощности ДВС, но при этом новый двигатель будет легче и сможет использовать самые дешевые виды топлива.
Двигатели WHE можно использовать во всем диапазоне мощностей. В частности, небольшие электрогенераторы мощностью от 1 кВт до 10 кВт будут иметь небольшие размеры и смогут питаться любым видом топлива, что крайне важно для аварийных источников энергии. Такие же двигатели можно использовать для небольшой техники, вроде газонокосилок, или составить их в пакеты для применения в промышленности, на морских судах и т.д.
Двигатели WHE среднего размера мощностью 100-400 л.с. идеально подойдут для автомобилей и небольших лодок, а большие двигатели мощностью от 400 до 1000 л.с. – для кораблей.
Благодаря отсутствию дыма, вибрации, меньшему шуму при работе и более экологичному выхлопу, двигатели внешнего сгорания могут использоваться для энергоснабжения городских поездов и других видов общественного транспорта.
Автомобиль АЗЛК-2144 Истра и его многотопливный двигатель
Здравствуйте, уважаемые читатели блога «Авто-Юниор». На исходе 20-го века было вполне понятно желание людей заглянуть в век 21-й. Каким будет будущее? Какими будут автомобили 2000-го?
Именно благодаря пытливому человеческому уму, а также… …советской программе «Автомобиль 2000» и появились такие автомобили как Охта, Дебют и герой этой статьи – автомобиль Истра АЗЛК-2144.
Рассказ об этой машине, мы решили разбавить фрагментами статьи «Знакомьтесь: Двухтысячник» из детско-юношеского журнала «Юный техник» за июль 1991 года, дабы дать вам, дорогие читатели, полное ощущение той эпохи. Эпохи, в которой подушки безопасности называли – мешками безопасности, а вариаторы – коробками с плавным переключением скоростей.
В 1985 году в Управлении конструкторских и экспериментальных работ (УКЭР) АЗЛК была создана группа перспективных разработок. Задача группы состояла в разработке перспективного «Автомобиля 2000». Руководил группой инженер-конструктор Александр Васильевич Куликов, конечно же он не только координировал группу, но и принимал непосредственное участие в разработках узлов и агрегатов будущей машины. Он же и дал ей имя – Истра.
Компоновочными и конструкторскими работами по машине занимался Михаил Душутин, он разработал большинство элементов кузова. Агрегатами – двигателем и трансмиссией занимался Алексей Джигурда. Непосредственно же дизайн автомобиля создал художник-конструктор ХКБ (художественно-конструкторского бюро) Сергей Ивакин.
Сначала Ивакиным был изготовлен макет в масштабе 1:4 из пластилина, который продули в аэродинамической трубе. После устранения замечаний по аэродинамике, по макету была создана математическая модель кузова. С помощью нее на специальном пятикоординатном фрезерном станке была изготовлена поверхность кузова из пенопласта в натуральную величину, с которой были сняты матрицы.
Далее по матрицам были сделаны кузовные панели из стеклоткани, оконные панели из оргстекла и закипела работа по созданию макетного образца. Из готовых панелей на каркасе-шасси, стоящем на настоящих колесах, собрали кузов макета перспективного автомобиля.
Аналогично, по отработанной при создании кузова технологии, были изготовлены макеты салона и двигателя, которые позже заняли свои места. А когда макет был полностью готов, его решили окрасить в бежевый цвет, который отлично передал элегантные обводы поверхности кузова.
«…Начальник экспериментального цеха предложил сначала обратиться за разрешением к главному конструктору. Впрочем, это понятно: пока новая модель не появилась на улицах, лучше поменьше показывать её постороннему глазу. И нашими автомобилями могут интересоваться «спецы» из-за рубежа — такие, например, как Питер Робинсон из австралийского журнала «Уилс», шпионаж которого недавно был разоблачён…»
Истра, которой решено было присвоить индекс АЗЛК-2144, действительно обладала прогрессивным на тот момент дизайном. Но кроме дизайна новая модель должна была удивить всех целым рядом уникальных технических решений, таких как – легкий дюралюминиевый кузов без центральной стойки, весь боковой проем которого закрывала одна единственная, поднимающаяся как крыло птицы вверх и предоставляющая доступ сразу на оба ряда сидений, огромная дверь. К слову коэффициент аэродинамического сопротивления кузова, составлял всего 0,149.
На будущем автомобиле предполагалась управляемая компьютером пневмоподвеска, которая позволяла изменять жесткость амортизаторов и высоту положения кузова над дорогой в зависимости от скорости или состояния дорожного полотна. Это позволяло не только улучшить управляемость и повысить проходимость, но также снизить крены в поворотах, «клевки» при торможении и «приседание» при интенсивном разгоне. Дорожный просвет менялся в диапазоне от 140 до 180мм.
«…Так сама логика разговора привела нас в святая святых завода — вычислительный центр. Из-за приоткрытой двери доносилась мелодичная перекличка «персоналок». Работавшие в зале молодые инженеры были так поглощены работой, что никто не обратил на нас особого внимания.
— Без электроники сейчас не обойтись ни конструктору, ни самому автомобилю, — продолжал Алексей (Джигурда – ред.). — Как, например, «Истре» удаётся быстро «соображать» и реагировать на обстановку? Дело в том, что она имеет поистине «железные нервы и железные мускулы». «Нервы» — датчики. Они моментально улавливают ускорение, замедление, крен… и сообщают в «мозговой центр» — ЭСУ-процессор. А уж он мгновенно принимает решение и подаёт команду «мускулам» — пневмоцилиндрам.
Вот как действует этот механизм на примере управляемой пневмоподвески. Подавая дополнительно газ в пневмоцилиндры, она «поднатуживает» подрессоривание переднего моста при торможении — чтобы не «клевал»; заднего — при ускорении, чтобы «не приседал»; правой или левой — при соответствующих кренах, чтобы не заваливался.
В зависимости от дороги и скорости будет меняться жёсткость подрессоривания, а также высота положения кузова — от 140 до 240 мм. Всё это создаёт в «Истре» невиданный для отечественных машин комфорт…»
Дальше – больше. Истру планировалось оснащать климатической установкой с кондиционером, которую проектировало НПО «Красная Звезда». Научно исследовательский институт шинной промышленности (НИИШП) разрабатывал для новой модели оригинальные шины, а НПО «Автоэлектроника» разрабатывало электроприводы агрегатов.
Перспективный автомобиль был немыслим без систем активной и пассивной безопасности таких как антиблокировочная система тормозов (АБС), подушки и ремни безопасности с пиротехническими преднатяжителями. Также в планах была система, которая с помощью проекционного дисплея могла выводить на лобовое стекло показания приборов. А благодаря наличию сканеров переднего обзора, при недостаточной видимости или в темное время суток, могла даже вывести на лобовое стекло картинку происходящего перед автомобилем, что снижало риск столкновения.
«…На прозрачный экран с помощью кинескопа выводится цифровая информация о скорости, изображения с телекамеры заднего обзора, линии края дороги и расстояния до момента остановки при экстренном торможении.
Автомобиль теперь способен «видеть» даже в условиях сильного тумана, дождя или снегопада. Расположенное в его передней части приёмо-передающее устройство, аналогичное тепловизору, реагирует на тепловое излучение людей, животных, других предметов и посылает изображение на экран…»
Особняком в электронике Истры должна была стоять прогрессивная бортовая система самодиагностики. В теории она могла в случае неисправности сразу вывести на экран исчерпывающую информацию о поломке и способах ее локализации и устранения, тогда как даже современные системы лишь сигнализируют о неисправности, заставляя владельца автомобиля обращаться в сервис.
Под капот Истры планировалось устанавливать небольшой 3-цилиндровый турбодизель ELKO 3.82.92Т мощностью 68 лошадиных сил, а в отдаленной перспективе была разработка полностью нового двигателя на базе технологий ELKO.
Экономичный дизель расходовал всего от 2,2 до 3,5 литров топлива на 100 километров пути в зависимости от режима езды. Оснащенный таким двигателем Москвич-2141 принимал внезачетное участие в экоралли «Москва-Рига», показав на трассе невероятно низкий расход топлива – 2,69 литра на 100 километров.
Даже при таких скромных мощностных и экономических показателях двигателя, легкая, 700 килограммовая Истра должна была обладать прекрасными динамическими показателями. Так, расчетные разгон до 100 км/ч составлял 12 секунд, а максимальная скорость – 185 км/ч, что очень неплохо даже по современным меркам.
Но главной изюминкой замечательного двигателя была его всеядность, он мог работать на таких видах топлива как: солярка, керосин, бензин и даже растительное масло! Кроме того предполагалось использование и других технологий для повышения экономичности и экологичности будущего автомобиля.
«…Из рисунков и схем красочного альбома стало ясно, что снижение расхода топлива, а заодно и проблема выброса вредных веществ в «Истре» решается комплексно. Теплоизоляция камер решает потери энергии. Специальный стартёр-генератор, аналогичный династартёру на мотороллере «Тула-2000», не позволит работать двигателю вхолостую. Электронно-управляемая система подачи топлива отрегулирует и поддержит оптимальный расход горючего и сможет при необходимости самоподстроиться. Кроме того, стартёр-генератор и электронная система топливоподачи снижают выбросы в атмосферу вредных веществ…
Но и это ещё не всё. То, о чём рассказывалось на следующих страницах, поражало совершенно. Оказывается, новый двигатель устроит любое топливо: бензин, керосин, солярка, даже… растительное масло!
— Полезной энергии оно даёт в 1,6 раза больше, чем бензин, — пояснил руководитель группы, — а кругооборот в экосфере получится полностью замкнутым: выделяемую при сгорании двуокись углерода поглощают растения, из них снова получаем масло…»
Многотопливный двигатель будущего автомобиля планировалось агрегатировать с передне- и даже полноприводной бесступенчатой трансмиссией (клиноременный вариатор, управляемый электроникой). Расширенный диапазон и плавное изменение передаточных чисел позволяли достичь разгонного ускорения порядка 6-7 м/с или наоборот, «ползти» на малой скорости в режиме парковки.
По словам Алексея Джигурды, АЗЛК был единственным заводом, который проявил заинтересованность в поставках ему дизелей ELKO 3.82.92Т в их существующем виде. Более того, завод официально объявил о своей готовности с середины 90-х годов закупать эти двигатели в количестве до 100-120 тысяч штук в год и даже взять на себя часть финансирования подготовки к их массовому производству в СССР.
Заинтересованность АЗЛК в двигателе ELKO 3.82.92Т объяснялась еще и перспективой создания двух дополнительных сборочных производств. Планировалось создать производство минивэна Москвич-2139 в г.Сухиничи Калужской области и фургона Москвич-3733 в г.Красноармейск Саратовской области.
Правда, даже в случае запуска на полную мощность собственного моторного завода в Москве, его мощностей оказывалось недостаточно, чтобы обеспечить двигателями все три модельных линейки в случае полного отказа от поставок двигателей с ВАЗа (Волжского автозавода) и УЗАМа (Уфимского завода автомобильных моторов).
В начале 1991 года был заключен Генеральный договор между АЗЛК и ПО «Курганский машиностроительный завод» о взаимном сотрудничестве по реализации планов, которые сводились к созданию в течении следующих пяти лет на Курганмашзаводе, мощностей по выпуску двигателей ELKO в объеме не менее 200 тыс. штук в год.
Через несколько месяцев, как развитие этого договора было создано ТОО «Алеко-Дизель». В нем помимо АЗЛК и Курганмашзавода, принимало непосредственное участие НАМИ. Предполагалось совместными усилиями трех организаций довести двигатель ELKO до массового производства, в зависимости от объема привлеченных к проекту финансовых средств, уже к 1994-1996 году.
Сама фирма-создатель маленького дизеля Elsbett подтвердила (что было зафиксировано в протоколе переговоров, состоявшихся весной 1991 года на самой фирме между ней, АЗЛК и Курганмашзаводом) свою полную готовность принять непосредственное участие во всех вопросах по обеспечению доводки своих дизелей до требований массового производства и конкретных потребителей.
Кроме того, будучи заинтересованной в продвижении своих технологий, фирма Elsbett, также взяла на себя и поиск западного инвестора, который смог бы профинансировать валютную часть этого проекта.
К проектированию нового завода была привлечена, успешно выполнившая для АЗЛК технический проект его собственного нового моторного производства, немецкая фирма «Либхер». Материалы по черновому техническому проекту организации производства нового двигателя на мощностях Курганмашзавода, были получены от нее уже летом того же года.
Как это часто бывает, в ходе работ по подготовке двигателя к производству возник ряд проблем. Оказалось, что предложенный вариант двигателя был нетехнологичен для массового выпуска, что влекло за собой необходимость изменения конструкции как двигателя, так и автомобиля, новую отработку технологии производства. Даже смена перечня поставщиков деталей уже становилась серьезной проблемой.
Однако, все технические проблемы были решаемы. Главной же проблемой стало финансирование проекта. Рублевую часть проекта и в первую очередь строительство в Кургане, брал на себя АЗЛК, однако либерализация цен 1991 года мгновенно лишила предприятие свободных средств. В итоге, летом 1993 года было принято решение о ликвидации ТОО «Алеко-Дизель».
«- Мы сегодня живём не за счёт дотации государства, а от продажи своей продукции. В таких условиях надо не только ставить новые задачи, но и успешно, быстро их решать — по-другому просто не выживем. Так что года через два, надеемся, первая «Истра» выйдет из ворот завода».
Этим словам не суждено было сбыться. Проект Истра к сожалению так и не смог продвинуться дальше стадии опытно-экспериментальных работ. Спустя семь лет с начала работ, в 1993 году, прекратилось государственное финансирование программы «Высокоскоростной экологически чистый транспорт», соответственно остановились и работы по созданию «Автомобиля 2000 года».
АЗЛК-2144 стал, пожалуй, последним интересным прототипом московского автозавода, а его индекс впоследствии получил полноприводный вариант седана «Иван Калита». Единственный макетный образец Истры, который ранее хранился в музее АЗЛК, теперь хранится в музее ретро-автомобилей на Рогожском валу в Москве.
Расчетные технические характеристики автомобиля АЗЛК-2144 Истра:
Кузов: закрытый, типа седан;
Количество дверей: 2;
Количество мест: 5;
Длина: 4400 мм;
Ширина: 1700 мм;
Высота: 1335 мм;
Колесная база: 2550 мм;
Колея передняя: 1440 мм;
Колея задняя: 1440 мм;
Дорожный просвет: изменяемый от 140 до 180 мм;
Снаряженная масса: 700 кг;
Полная масса: 1100 кг;
Расположение двигателя: спереди продольно;
Тип двигателя: 3-цилиндровый, многотопливный турбодизель;
Объем двигателя: 1450 см3;
Мощность: 68 л.с.;
Трансмиссия: бесступенчатая;
Тип привода: передний или полный;
Максимальная скорость: 185 км/час;
Разгон 0-100 км/ч: 12,0 с;
Расход топлива: 2,2 – 3,5 л/100 км;
