Міні-двигун внутрішнього згоряння – так він функціональний?

Оскільки нафтопродукти постійно зростають у ціні (адже нафти властиво закінчуватися), прагнення до економії на пальному цілком зрозуміло, і міні-двигун міг би стати непоганим рішенням.

Наскільки економічний міні-двигун внутрішнього згоряння?

Як відомо, ДВС діляться на бензинові і дизельні, причому як перші, так і другі сьогодні зазнають значних змін. Причиною модернізації, як самих механізмів, так і палива, є значно погіршилася екологія, на стан якої впливають і вихлопи техніки, що працює на рідкому пальному. Так, наприклад, з’явився еко-бензин, розведений спиртом в пропорції 8:2 до 2:8, тобто спирту в такому паливі може міститися від 20 до 80 відсотків. Але на цьому модернізація і закінчилася. Тенденція зменшення бензинових двигунів в обсязі практично не спостерігається. Найменші зразки встановлюються в авіамоделі, більш великі використовуються на газонокосарках, мотори човнів, снігоходах, скутерах та інший подібного роду техніці.

Що ж стосується дизельних ДВЗ, сьогодні дійсно зроблено чимало для того, щоб цей двигун став по-справжньому мікроскопічним. В даний час концерном Toyota створені найменші мікролітражки Corolla II, Corsa і Tercel, в них встановлені дизельні двигуни 1N і 1NT об’ємом всього 1.5 літра. Одна біда – термін служби таких механізмів надзвичайно низький, і причина тому – дуже швидка вироблення ресурсу циліндро-поршневої групи. Існують і зовсім крихітні дизельні ДВЗ, об’ємом всього 0.21 літра. Їх встановлюють на компактну мототехніку і будівельні механізми, але потужності великий очікувати не доводиться, максимум, що вони видають – 3.25 л. с. Втім, і витрата палива у таких моделей невеликий, про що говорить об’єм паливного бака – 2.5 літра.

 

Наскільки ефективний найменший двигун внутрішнього згоряння?

Звичайний ДВС, дія якого заснована на зворотно-поступальному русі поршня, втрачає продуктивність по мірі зменшення робочого об’єму. Вся справа в значної втрати ККД при перетворенні цього самого руху ЦПГ в обертальний, настільки необхідне для коліс. Однак ще до Другої Світової Війни механік-самоучка Фелікс Генріх Ванкель створив перший діючий зразок роторно-поршневого ДВЗ, в якому всі вузли тільки обертаються. Логічно, що дана конструкція, дуже нагадує електромотор, дозволяє скоротити кількість деталей на 40 %, порівняно зі стандартними двигунами.

Незважаючи на те, що до сьогоднішнього дня не вирішені всі проблеми даного механізму, термін служби, економічність і екологічність відповідають встановленим світовим стандартам. Продуктивність же перевершує всі мислимі межі. Роторно-поршневий ДВЗ з робочим об’ємом 1.3 літра дозволяє розвинути потужність в 220 кінських сил. Установка ж турбокомпресора збільшує цей показник до 350 к. с., що навіть дуже суттєво. Ну, а найменший двигун внутрішнього згоряння із серії «ванкелей», відомий під маркою OSMG 1400, має об’єм всього 0.005 літра, однак при цьому видає потужність в 1.27 л. с. при власній вазі 335 грамів.

Основна перевага роторно-поршневих двигунів – відсутність шумів, супроводжуючих роботу механізмів, завдяки низькій масі працюючих вузлів і вашим балансом валу.

Найменший дизельний двигун як джерело енергії

Якщо говорити про повноцінне циліндро-поршневому механізмі, то на сьогоднішній день самі невеликі розміри має дітище інженера Йесуса Вайлдера. Це 12-циліндровий двигун V-образного типу, повністю відповідний ДВС Ferrari і Lamborghini. Однак на ділі механізм є марною дрібничкою, оскільки працює на рідкому паливі, а на стислому повітрі, і при робочому обсязі в 12 кубічних сантиметрів має дуже низький ККД.

Інша справа – найменший дизельний двигун, розроблений вченими Великобританії. Правда, в якості пального для нього потрібно не солярка, а особлива самовозгорающаяся при збільшенні тиску суміш метанолу з воднем. При тактовому русі поршня в камері згоряння, об’єм якої не перевищує одного кубічного міліметра, виникає спалах, привідний механізм у дію. Що цікаво, мікроскопічних розмірів вдалося домогтися шляхом встановлення плоских деталей, зокрема, ті ж поршні є ультратонким пластинами. Вже сьогодні в ДВС з габаритами 5х15х3 міліметра крихітний вал обертається зі швидкістю 50.000 об/хв, внаслідок чого виробляє потужність близько 11,2 Вата.

Поки перед вченими стоїть ряд проблем, які необхідно вирішити перед тим, як випускати дизельні міні-двигуни на потокове виробництво. Зокрема, це колосальні тепловтрати з-за надзвичайно тонких стінок камери згоряння і недовговічність матеріалів при впливі високих температур. Однак, коли все-таки крихітні ДВС зійдуть з конвеєра, всього декількох грамів палива вистачить, щоб змусити механізм при ККД 10 % працювати в 20 разів довше і ефективніше акумуляторів таких же розмірів.