Двигатели - это всегда увлекательная тема, но тема эта, как правило, фокусируется на максимумах: самые большие, самые громкие, самые мощные, самые сложные. А что если попытаться составить список самых маленьких двигателей, доступных в серийном автомобиле?
Здесь речь пойдет не о даунсайзинге. Эти машины были разработаны с миниатюрными силовыми агрегатами с самого начала. Несмотря на маленький мотор, они выполняют свою работу, как было задумано, хотя и не в быстром темпе.
Каждый из представленных автомобилей интересен по-своему. Обладая столь скромным потенциалом, они могут сделать очень многое для среднестатистических пользователей. В этом их магия, и никто ее у них не отберет.
Smart ForTwo. 898 кубических сантиметров. Предыдущее поколение Smart имело 599-кубовый мотор в 3-цилиндровой конфигурации. Потом он был обновлен до более серьезных 698 кубиков. Дизельная опция, представленная позже остальных, обладала совсем уж гигантским объемом - 799 кубическими сантиметрами.
В настоящий момент Smart ForTwo доступен с двумя моторами и даже механической коробкой передач. Самый маленький из двух - это 898-кубовый турбированный двигатель от Renault Group.
Он выдает 90 л. с. и 136 Нм крутящего момента. Похвально, что этот же мотор присутствует и на автомобилях Dacia (в российских аналогах - Logan и Sandero - этот мотор не замечен). Они больше и дешевле, чем Smart, но, так или иначе, мотор прекрасно интегрирован в их линейки.
Fiat 500. 875 кубических сантиметров. Маэстро крошечных автомобилей Fiat умудрился предоставить клиентам 2-цилиндровый двигатель! Он называется TwinAir и выдает 85 л. с. и 145 Нм.
Этот миниатюрный агрегат обладает турбонаддувом и многоточечным впрыском. Идея заключалась в предоставлении максимально низкого уровня выбросов без вреда для ездовых качеств. Этот мотор можно получить и на других моделях итальянской компании, но он все равно не так распространен, как, например, «фордовский» литровый EcoBoost.
Разгон до 100 км/ч проходит за 11 секунд, а максимальная скорость - невероятные 172 км/ч. При этом средний расход топлива - 3,8 л/100 км. Интересно, что для Fiat 500 это вовсе не двигатель начального уровня. Он предназначен для средних комплектаций. В России мотор конечно же не представлен. Наш Fiat 500 доступен только с 1,4-литровым 100-сильным двигателем.
Caterham Seven 160. 660 кубических сантиметров. Бренд, специализирующийся на легковесных спортивных автомобилях, превзошел сам себя. Его творение под названием Seven 160 (165 в континентальной Европе) обладает мотором объемом всего 660 кубиков. С ним машина разгоняется до 162 км/ч, что невероятно для такого маленького двигателя.
Британский спорткар прячет под капотом турбированный мотор Suzuki мощностью 80 л. с. Хитрость в том, что родстер был упрощен до максимума, что позволяет ему разгоняться до 100 км/ч всего за 6,5 секунд. Отсутствие гидроусилителя руля и других «комфортных» опций означает меньше веса и больше чистых эмоций.
Tata Nano. 624 кубических сантиметра. Самому доступному автомобилю в мире уже 8 лет. Продажи падают, но машину все еще можно купить в Индии. Строгие нормы по безопасности не позволяют привезти ее в Европу или США.
К сожалению для Ратана Таты, его мечта пересадить индийские семьи со скутеров на Nano не материализовалась. В рядах целевой аудитории Nano был признан слишком дорогим по сравнению с мотоциклами и подержанными автомобилями.
Машина оснащается 2-цилиндровым бензиновым двигателем. Это так называемый «квадратный двигатель», так как диаметр цилиндра равен ходу поршня (72,5 миллиметра). Пиковая мощность равна 38 л. с., а крутящий момент - 51 Нм. Разгон до 100 км/ч... Хм, машина конечно набирает 100 км/ч, но это практически ее предел. Официальная максимальная скорость запротоколирована на 105 км/ч.
Список мог бы быть во много раз больше, если бы мы в него включили кей-кары, которые производятся и продаются исключительно в Японии, однако Страна Восходящего Солнца и ее рынок находятся на своей собственной волне и потому к нам не попадают.
Самый маленький дизельный двигатель, может разместиться на кончике пальца…
Жидкие углеводороды содержат в 100 раз больше энергии на единицу веса, чем литий-ионные батареи, и в 300 раз больше, чем никель-кадмиевые. Поэтому в последние годы вырос интерес к топливным элементам для электроники. Однако есть и другой подход к производству энергии для миниатюрной аппаратуры. Уже не первый год исследователи в США и Европе говорят о появлении микроскопических двигателей, которые питались бы различным углеводородным топливом и приводили бы в движение крошечные генераторы.
самый большой в мире дизельные двигатель,самый маленький в мире дизельный двигатель, биодизель, жидкое биотопливо
В различных экспериментах учёные уже показывали нам крошечные газовые турбинки и, скажем, двигатели Ванкеля. А вот специалисты из Великобритании полагают, что массу преимуществ можно получить, если сделать микроскопический поршневой ДВС. Эта работа ведётся под руководством профессора Симоны Хохгреб (Simone Hochgreb) из Центра исследования горения (Combustion Research Centre) университета Кембриджа (Cambridge University) и доктора Кили Цзян (Kyle Jiang) из Центра микроинжиниринга и нанотехнологий (Micro-Engineering and Nano-Technology Research Centre) университета Бирмингема (University of Birmingham). Они проектируют двигатели с объёмом камеры сгорания порядка одного кубического миллиметра. Есть и первые образцы, правда, из опубликованных материалов не вполне ясно – работают ли они так, как задумано. По всей видимости – ещё нет. Однако сама идея весьма любопытна. Прежде всего, нужно сказать, что детали этих двигателей – плоские. Те же поршни – это крошечные пластинки, выполненные методом ультрафиолетовой литографии. Поршни движутся, будучи закрытыми с краёв фигурной пластиной, играющей роль корпуса, а сверху и снизу – такими же плоскими крышками. Интересно, что ДВС, создаваемые британцами – это дизели. Только вот работают они не на солярке, а на неких метаноловых смесях (с добавкой водорода), способных самостоятельно вспыхивать при такте сжатия.
Цель текущей работы: создать работоспособный двигатель с габаритами 5 х 15 х 3 миллиметра и выходной мощностью в 11,2 ватта при частоте вращения коленчатого вала 50 тысяч оборотов в минуту. Можно пофантазировать, как такую крошку можно удачно вписать в самые разные приборы. Но прежде, чем эти моторы смогут стать массовыми, авторам проекта нужно будет преодолеть ряд трудностей. Например, компоненты на базе кремния плохо сочетаются с высокими температурами в зоне сгорания. Выход тут видится в переходе на керамику, над чем авторы и работают. Вторая проблема – это огромные теплопотери через стенки. Для двигателя размером в считанные миллиметры они (потери) оказываются куда большими, относительно энергии, получаемой от сгорания топлива, чем для обычных ДВС. Здесь пока разработчики идут по пути наращивания частоты вращения вала и, соответственно, сокращения времени рабочего такта. Причём, как показали исследования, желая сократить потери в десять раз, нужно и скорость увеличивать также вдесятеро. Зато, если задуманное удастся, то такие ДВС миллиметрового масштаба пригодятся в микроскопических летательных аппаратах (разведка, анализ атмосферы), в миниатюрных полевых датчиках (как военных, так и научных), разбрасываемых чуть не горстями (их сейчас часто называют "умной пылью"), КПК и плеерах, ноутбуках и даже игрушках. Ведь даже при скромном КПД в 10% эти движки смогут увеличить время работы миниатюрной техники, как рассчитали учёные, раз в 20, по сравнению с использованием аккумуляторных батарей того же вес
Самый большой же мире дизельный двигатель размером с многоподъездный дом!
Wartsila-Sulzer RTA96-C является самым мощным дизельным двигателем на сегодняшний день. Двухтактный дизельный двигатель в 108920 лошадиных сил весит 2300 тонн, и имеет две модификации - 6 и 14-целиндровый. Размер двигателя, сопоставим с двухподъездным трехэтажным домом!
В последнем варианте двигатель потребляет 6280 литров топлива в час. Создан двигатель для торговых судов, которые перевозят большое количество тяжелых контейнеров.
самый большой в мире дизельные двигатель,самый маленький в мире дизельный двигатель, биодизель, жидкое биотопливо
Толчком к этой публикации послужило письмо в редакцию отца и сына Рогоновых - наших читателей из г. Похвистнево Самарской области. Они прислали газетную статью под заголовком «Курочкин изобрел двигатель. «Тойота», «Форд» и «Крайслер» в панике» и попросили подробнее рассказать об этом двигателе. Публикации об этом двигателе были не только в региональной, но и центральной прессе. Из них можно узнать о том, что изобретение защищено пятью патентами России, что международное патентное бюро в Женеве уведомило А.Г.Курочкина о регистрации его заявки и временной защите авторских прав в 31 стране, в том числе Канаде, США, Южной Корее, Японии; что некоторые зарубежные автомобильные концерны предлагали изобретателю продолжить работы над двигателем у них, но он отказался, мотивировав отказ желанием оставить свое изобретение на Родине, в России.
Технические данные модуль-двигателя Курочкина сегодня известны многим. Однако до сих пор мало кто даже из ведущих инженеров Рыбинского авиамоторостроительного завода, где работал Андрей Геннадьевич, знает, как конкретно устроен его МД15-70. Журнал «Моделист-конструктор» - первое в мире издание, которое, с разрешения изобретателя, открыто публикует конструкцию нашумевшего мотора.
Изобретатели давно ищут возможность уйти от классической компоновки двигателей внутреннего сгорания, основанной на принципе перевода возвратно-поступательного движения поршня во вращение вала.
Один из вариантов нашел когда-то Ван-кель, создав роторно-поршневой двигатель. Однако «ванкель» не получил широкого распространения из-за свойственных ему кинематических недостатков.
Практически по той же причине не первенствуют и пластинчатые роторные машины, обладающие низким механическим КПД.
А. Курочкин сумел «нащупать» свой путь.
Во-первых, он предложил нечто среднее между ротором и турбиной. Рабочий цикл в его МД 15-70 походит на цикл в газотурбинном двигателе (ГТД) процессом непрерывной подачи топлива, горения и продувки (к слову, и на цикл Отто тоже - условиями теплоподвода при горении); но одновременно и отличается, поскольку используется не кинетическая энергия струи, а потенциальная энергия давления газа на рабочие лопатки ротора.
Таким образом, организацией своего функционирования модуль-двигатель напоминает ГТД, а способом использования энергии - поршневой ДВС. Этим он принципиально разнится с роторно-поршневым «ванкелем», где рабочий процесс полностью совпадает с тем, что происходит в поршневом двигателе.
1-диффузор воздухозаборника; 2 - сетка мелкоячеистая; 3 - шпильки стяжные; 4 - переходник; 5 - крыльчатка вентилятора; 6 - статор генератора; 7 - ротор генератора; 8 - фланец передний; 9 - зона сепарации воздуха; 10 - кожух двигателя; 11 - цапфа ротора передняя с валом привода вентилятора, генератора и насосов систем смазки и охлаждения; 12 - крышки торцевые; 13 - цилиндр; 14 - ребро радиатора; 15-гильза цилиндра; 16 - винт крепления гильзы; 17 -лопатка рабочая; 18 - фланец стыковочный; 19 - цапфа ротора задняя с валом отбора мощности; 20 -ротор; 21 - подшипник задний; 22 - одно из сопел выхлопного аппарата; 23 - глушитель; 24 - окно выпускное; 25 - полость рабочая; 26 - канал охлаждения (с метрической резьбой - для интенсификации охлаждения ротора); 27 - окно впускное; 28 - подшипник передний; 29 - насос системы смазки и охлаждения; 30 - штепсельный разъем системы управления; 31 - окно для электропроводки управления; 32 - стенка передняя; 33 - храповик ручного запуска; 34 - вкладыш компрессионный (аналог поршневого кольца); 35 - вкладыш антифрикционный (бронза); 36 - впрыск топлива; 37 - втулка центральная; 38 - уплотнитель лопатки графитовый.
I - продувка чистым воздухом от вентилятора; II - частичное сжатие воздуха и впрыск топлива; III - начальное сжатие топливовоздушной смеси; IV - дальнейшее сжатие смеси и ее воспламенение продуктами сгорания, проникающими из предыдущей полости по перепускной канавке в торцевой крышке (начальный розжиг - пусковой свечой); V - начальное расширение продуктов сгорания и частичное их перетекание в последующую полость; VI,VII - дальнейшее расширение продуктов сгорания и совершение ими полезной работы; VIII - выпуск продуктов сгорания и начало продувки полости чистым воздухом от вентилятора.
Во-вторых, он сумел обойти кинематические проблемы, разработав и запатентовав оригинальный механизм под названием «роторная машина Курочкина». Ее рабочий цилиндр имеет восьмигранную внутреннюю поверхность и объединенные в одну деталь противоположные рабочие лопасти. Таких деталей четыре, они имеют небольшую радиальную подвижность относительно ротора и работают скорее как уплотнительные кольца в обычном поршневом двигателе. Конструкция получилась очень герметичной. За счет этого удалось минимизировать потери давления в «камере сгорания», что в том же «ван-келе» так и не было реализовано.
В МД немало и других остроумных находок. Вкупе со сверхплотной компоновкой они позволили изготовить двигатель с уникальными конструктивными и эксплуатационными свойствами. Вот лишь некоторые из них: предельная компактность; пыле-, грязе- и водозащищенность; самоуравновешенность кинематического механизма; пространственная неориентированность систем смазки, охлаждения и питания; незначительность пульсации крутящего момента; низкая удельная масса; высокая экономичность; малая токсичность; пологость дроссельных характеристик; потенциальная возможность работы на любом углеводородном топливе.
Внешне МД 15-70 напоминает большой термос. И поначалу трудно поверить, что за гладкой цилиндрической поверхностью его кожуха скрываются все необходимые любому двигателю системы. А именно: стартер, генератор, радиатор, воздухоочиститель, несколько насосов и даже глушитель. В конструкции широко применены различные конструкционные материалы: от высоколегированных сталей до обыкновенного дюралюминия. При этом деталей в МД раз в десять меньше, чем в обычном ДВС!
Тем не менее это полноценный двигатель внутреннего сгорания, причем мощностью 70 л.с. и массой всего 15 кг! Он пригоден для легких воздушных, водных, наземных транспортных средств и мобильных энергетических установок. Может использоваться в качестве одиночного или блокированного из нескольких МД силового привода на один вал. Возможно также (с целью дальнейшего наращивания мощности) параллельное или последовательное соединение нескольких таких блоков.
Принцип действия модуль-двигателя следующий.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МД15-70
Мощность
максимальная, кВт…………50
Масса, кг………………………………..15
Удельная масса, кг/кВт…………….0,3
Частота вращения выходного вала, об/мин:
минимальная…………….2000
максимальная……………8500
Крутящий момент, Н-м……………..58
Удельный расход топлива,
г/(кВт ч)……………………..240
Мощность встроенного
электростартера, кВт……..0,1
Мощность встроенного
электрогенератора, кВт….0,7
Основное топливо…………….бензин,
дизельное
Ресурс, моточасы…………………3000
Габаритные размеры, мм:
длина………………………..354
диаметр……………………..193
Центробежный вентилятор засасывает сквозь мелкоячеистую сетку воздух, закручивает его и подает в зону сепарации. В этой зоне единый поток воздуха разделяется: одна его часть вместе с отброшенной к периферии пылью поступает в радиатор на охлаждение двигателя и затем выходит наружу; другая же часть, очищенная, через впускное окно направляется в рабочие полости (проточную зону), где происходят процессы, типичные для двухтактных ДВС. Последовательность этих процессов одномоментно отражена на рисунке.
Выпуск происходит через специальное окно в глушитель, где отработанный газ смешивается с охлаждающим воздухом из радиатора и выбрасывается в атмосферу сквозь кольцевой диффузорный выхлопной аппарат. Цвет выхлопного пламени - однотонно голубой, что свидетельствует о полном сгорании топливной смеси. И это на холостом ходу, когда традиционные двигатели наиболее токсичны!
Пластинчатые роторные машины также в принципе обладают высокой экономичностью. Однако свойственные им кинематические недостатки - заклинивание и большой износ ответственных деталей - сдерживали до недавнего времени их развитие. Преодоление этих недостатков в конструкции МД15-70 позволило новому мотору иметь показатель экономичности примерно равный соответствующему показателю дизельного двигателя, но в 1,22 раза лучше четырехтактного карбюраторного и роторного «ванкеля» и в 1,9 раза - двухтактного поршневого.
Вместе с тем сравнения показывают, что габаритный объем МД в 70 раз меньше дизельного, в 20 раз - четырехтактного ив 10-12 раз - роторного или двухтактного поршневого ДВС. Меньше и его масса (металлоемкость): соответственно в 30, 10 и 4 раза. И все это, заметим, при равной мощности.
Внешние скоростные характеристики модуль-двигателя протекают более полого, чем у двигателей других типов. Это делает его привлекательным для применения в автомобилях, поскольку позволяет снижать количество ступеней в коробках передач, а также эксплуатационные расходы топлива. Подсчитано, что при установке МД15-70, к примеру, на «Москвич-2141» расход топлива не превысит 3 л на 100 км пути. Кроме того, роторная машина Курочкина может быть использована и в качестве гидравлического или пневматического мотора или насоса.
А.ТИМЧЕНКО,
г. Р ы б и н с к, Ярославская обл.
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
Испанский инженер по имени Патело собрал 12-цилиндровый V-образный двигатель, который, как он считает, является самым маленьким подобным двигателем в мире
Имея под рукой небольшое количество алюминия, бронзы и нержавеющей стали, он провел более 1200 часов времени, проектируя, вычерчивая, сверля и обрабатывая миниатюрные детали.
Поршни цилиндров двигателя имеют диаметр 11.3 мм, а рабочий объем двигателя составляет около 12 кубических сантиметров. Весь двигатель состоит из 261 детали, каждую из которых Пэтело создал своими собственными руками. Все детали соединены в единую конструкцию с помощью 222 винтов, которые являются единственными покупными изделиями.
К сожалению, этот двигатель не является полноценным двигателем внутреннего сгорания, он приводится в действие сжатым воздухом, которые подается по трубкам под давлением 0.1 атмосферы. Но он все равно работает и это можно увидеть на видео.
Пэтело создал этот двигатель, не преследуя никаких коммерческих целей. Создание этого двигателя он посвятил своим четырем внукам и использует его в образовательных целях.
А вот действительно самый маленький двигатель в мире придумали еще в 2009 году.
Алекс Зеттл (Alex Zettl) и его коллеги из университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley) построили самый маленький в мире двигатель, поперечник которого составляет всего 200 нанометров — в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса.
Двигатель эксплуатирует тот факт, что на масштабах в нанометры силы поверхностного натяжения играют большую роль, чем в «обычном» мире.
Полное название устройства — «Наноэлектромеханический осциллятор релаксации, приводимый силами поверхностного натяжения» (surface-tension-driven nanoelectromechanical relaxation oscillator).
Он состоит из двух мельчайших жидких капель металла индия, лежащих рядом друг с другом на подложке, составленной из углеродных нанотрубок.
Одна из капель меньше другой. Когда через подложку пропускают слабый постоянный ток (десятки микроампер при напряжении 1,3-1,5 вольта), он провоцирует убегание атомов из большой капли в меньшую.
Так как диаметр меньшей капли при этом растёт быстрее, чем уменьшается диаметр большой капли, наступает момент, когда меньшая капля соприкасается с большей, хотя по-прежнему уступает ей в размере.
В это мгновение силы поверхностного натяжения заставляют убежавшие атомы быстро вернуться к большей капле через точку контакта, и так восстанавливается первоначальное положение. Цикл начинается заново. Меняя напряжение можно регулировать частоту колебаний в системе.
Этот двигатель при соответствующих изменениях можно было бы применять в нанороботах для движения и привода исполнительных механизмов, в микроэлектромеханических схемах, микроскопических датчиках и так далее.
К сожалению, принцип, положенный в основу установки, работает только при таком масштабе. Ведь у этого нанодвигателя необычайно высокое отношение мощности к размерам.
Если бы его можно было бы увеличить до размеров автомобильного двигателя, то мощность осциллятора оказалась бы в сто миллионов раз больше.
А вот самый маленький звездообразный двигатель от нашего первого героя репортажа.
http://youtu.be/ITUZeNcxy3k
Теперь опять переключаемся в микромир.
В 2011 году ученые Штутгартского университета вместе с исследователями Института интеллектуальных систем Макса Планка испытали самый маленький паровой двигатель в мире. И хотя его пока нельзя использовать, эксперимент доказал, что подобное устройство, в принципе, может работать.
Физики не были уверены, что созданный ими двигатель Стирлинга придет в движение, поскольку из-за микроскопических размеров этому могли помешать различные процессы, не оказывающие влияния в макромире. В изобретенном 200 лет назад Робертом Стирлингом двигателе наполненный газом цилиндр периодически нагревается и охлаждается, в результате чего газ расширяется и сжимается. Благодаря этому поршень выполняет движение.
Ученым удалось уменьшить размер поршня и цилиндра до нескольких микрометров (тысячных миллиметра), а затем собрать все детали. Посему газ был заменен плавающим в воде пластиковым шариком размером 0,003 миллиметра. Благодаря тому, что эта коллоидная частица в 10 тысяч раз больше атома, за ее участием в броуновском движении можно было наблюдать в микроскоп.
Поршень заменили сфокусированным лазерным лучом переменной интенсивности. Это дало возможность ограничивать движение шарика в большей или меньшей степени - аналогично с расширением и сжатием газа в обычном двигателе. Необходимым условием было изменение температуры: для этого использовался другой лазер, который включался и моментально отключался, поскольку из-за маленького количества вода быстро нагревалась и охлаждалась.
Работа двигателя была нестабильной из-за того, что молекулы воды пребывают в постоянном движении и все время сталкиваются с микрочастицей. При этом масштабы обмена пластикового шарика энергией с окружающими молекулами были приблизительно сравнимы с количеством энергии, получаемой от луча. В макромире, например, энергия сталкивающихся частиц настолько мала, что совсем не влияет на работу двигателя. Тем не менее, эксперимент оказался успешным.
источники
