А вместо сердца - пламенный мотор!

Аватар пользователя Bruno

    На Детройтском автосалоне-2018 хьюстонская нефтесервисная компания Aramco Services представила необычный двигатель со встречным движением поршней (противопоршневой двигатель). Американцы заявляют экономичность этого двигателя такой, что 2,5-тонный пикап будет потреблять в смешанном цикле всего 6 л/100 км (до чего Маск нефтяников довёл! пилят сук, на котором сидят!)

   Утверждается, что двигатель имеет тепловую эффективность 45% против усреднённых 25% топливных двигателей. Схема, конечно примечательна великолепными возможностями продувки. Если применять внешний компрессор и впрыск, то такой двигатель на двухтактном цикле будет иметь наполняемость цилиндров лучше, чем четырёхтактный. Так и было сделано на танковом 5ТДФ, имевшем горизонтальное расположение цилиндров. Был ещё вертикальный тепловозный 2Д100 и ещё на каких-то юнкерсах ставили и остались лучшими авиационными дизелями в истории.

 

 

    Подробности о данном подразделении Aramco - https://www.aramcoservices.com/news-media/news-detail-page/2018/02/13/aramco-impresses-in-detroit-auto-show-debut

    Но хорошей продувки недостаточно, чтобы получить такую впечатляющую тепловую эффективность. Кроме того, 1% эффективности заберёт на себя механическая часть, из-за наличия двух коленвалов и согласующей шестерни (не показана).

   

   Американцы твердят что-то про систему супер-точной дозировки давления, но я в это как-то не верю и вот - почему. Ниже диаграмма структуры распределения потерь энергии в ДВС

   

    Да, она несколько устарела. Это из эпохи карбюраторов. Самая левая часть нынче гораздо меньше, там нет достаточного ресурса для столь радикального повышения КПД. Как и правой части - за счёт механического КПД. Самый жирный кусок потерь - термодинамические потери в систему охлаждения и с выхлопными газами. В северных широтах есть возможность использовать когенерационный эффект, когда от двигателя отапливается салон авто. Однако эта, самая никопотенциальная часть тепла должна иметь выход в рамках одной термодинамической системы. Её ещё можно использовать, но уже в рамках другой термодинамической системы. Так например был устроен МГД-блок на Рязанской ГРЭС, когда топливо сжигалось при очень высокой температуре на МГД-генераторе, а на температурном выходе его подхватывал обычный паровой котёл. И получалось, что генерационный КПД вырастал в два раза. Но что-то не взлетело, как и с керамическими движками. 

     То же касается и энергии выхлопных газов - турбиной удаётся подобрать не более 12,5% от номинальной мощности самого большого двигателя - плюс 10 МВт с выхлопа к 80 МВт номинала.

 

    Значит, что-то ещё теряется в цилиндрах. Продолжение следует...

 

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

Продолжение - здесь

Комментарии

Аватар пользователя Провинциал.
Провинциал.(1 год 11 месяцев)

 Утверждается, что двигатель имеет тепловую эффективность 45% против усреднённых 25% топливных двигателей.

Поживём, увидим.

Хотя сомнительно что такая топливная эффективность, ничего нового в таком двигателе нет.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Если вам не показывают (показывают компьютерный мультик), то это ещё не значит, что там ничего нового нет.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Принципиально нового - действительно ничего. Просто такие двигатели сложнее в ремонте, чем классические. Именно поэтому такую схему использовали в военной технике, и не использовали в гражданской. 

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(9 лет 4 месяца)

Конечно, использовали в гражданской. Тепловозные двигатели даже в исходном сообщении упомянуты. В СССР в годы войны попало по ленд-лизу много дизелей Фербенкс-Морзе по такой схеме сделанных, они и послужили прототипом наших двухтактников тепловозных.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Ну ОК, поправлюсь - МАССОВО не использовались в гражданской технике.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(9 лет 4 месяца)

Массово использовались, во многих странах мира. У нас дизели серии Д100 строились в очень больших количествах.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Смотрите, какая штука получается. Железнодорожные двигатели эксплуатируются в строго регламентированных режимах. И так-же строго регламентировано  обслуживаются и ремонтируются. Если взять для сравнения даже автомобили, обслуживаемые в условиях автоколонны, то уже тут мы подобных двигателей не наблюдаем. Потому-что экономически не целесообразно (было раньше, при наличии дешёвого топлива). Экономия на топливе не перекрывала сложностей ремонта в полевых условиях (который у водителей случается сплошь и рядом). А у железнодорожников - не случается, как ни странно.

Аватар пользователя британский учоный

у меня пикап, правда 2 тонный. расход в среднем 7л/100 км, но при попутном ветре может и до 6 упасть. это при включенном кондиционере и стационарном рамном багажнике на крыше, но с кунгом (отчасти выправляет плохую аэродинамику пикапа). без багажника, с выключенным кондеем могло быть еще чуть меньше. это на трассе на скорости 85км/ч. ну и автомат вместо механики жрет чуть больше.

Скрытый комментарий Bruno (c обсуждением)
Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Что за пикап? Не гибрид? А-то так-то и гибридный порш-кайен тратит 3,5 л/100 км в городском цикле.

Аватар пользователя британский учоный

мицубиси L200. дизель атмосферник

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

В сети пишут - 11 литров по городу и 8 по трассе на АКПП. Но это дело такое.., да.

Аватар пользователя Intel4004
Intel4004(8 лет 8 месяцев)

Насколько я помню теорию ДВС - при текущих массовых топливах 45% это больше теоретического максимального КПД ДВС. Чтобы получить 45% его надо питать чем-то, что выдерживает большую степень сжатия чем соляра.

Аватар пользователя eagleowl73
eagleowl73(5 лет 5 месяцев)

Ерунду пишете. Детонационная стойкость дизтоплива никакая. А степень сжатия дизеля определяется не топливом. 

Напомню, в этом движке сжимается воздух. А топливо вспрыскивается и сразу же загорается само от давления. 

Аватар пользователя ronnix
ronnix(3 года 3 месяца)

Будет как в анекдоте, когда мужик на машине каждые сто километров сливает бензин.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Самый жирный кусок потерь - термодинамические потери в систему охлаждения и с выхлопными газами.

Термодинамические потери связаны именно с неидеальным механизмом преобразования энергии сгорания топлива в механическую. При сгорании топлива получившиеся газы расширяются равномерно во все стороны, а эффективно используется только движение в одну сторону. Отсюда и тепловая нагрузка именно на головку блока цилиндра - энергия с этой стороны используется тупо на нагрев. Указанная в статье схема позволяет более полно использовать энергию расширяющихся газов, а значит снизить тепловые потери. Ещё более приближенным к идеальной схеме было-бы использование четырёх противостоящих поршней с одной камерой сгорания.

Аватар пользователя GODrake
GODrake(2 года 1 день)

Шести же. Еще и по вертикали два надо.

 

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Это уже СЛИШКОМ сложная схема, которую практически невозможно согласовать в работе. К тому-же не забывайте, что в камеру сгорания должно поступать топливо хоть с какой-то стороны.

Пы,Сы. 

Для самых дотошных уточняю, что описанная мною схема является близкой к идеальной только в теории. На практике-же, она подходит только для сжигания топлива с очень низким октановым числом. Ибо если представить эту схему в обьёме, то становиться понятно, что с четырьмя цилиндрами невозможно добиться высокой степени сжатия топлива. ИЧСХ, чем больше будет диаметр поршней, тем ниже будет степень сжатия топлива.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Ваш ход мысли - естественен, но идеал немного в другой стороне.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Идеал мнится в прямом преобразовании тепловой энергии в электрическую (причём желательно низкопотенциального тепла).  Но КПД современных термоэлектрических преобразователей прискорбно низок.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Ну я-то про локальный идеал - в окрестности поршневых двигателей.

А если в глобальном смысле - нужно больше о совершаемой работе думать, а не о том - откуда энергия берётся. 

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

А если в глобальном смысле - нужно больше о совершаемой работе думать

У современных злектродвигателей КПД за 80% перевалило. Так-что дело только в источнике эл. энергии,желательно  с минимальным количеством накопителей-посредников. В идеале- вообще без них. Т.е. с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую, с высоким КПД процесса. 

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Для электротранспорта проблема в том, что сами батареи требует довольно много углерода для своего производства и зависимы от заправочной сети и температуры. Поэтому на транспорте пока рулит гибрид, особенно в городском цикле. 

Аватар пользователя zonder
zonder(3 года 6 месяцев)

Это они ещё звездообразный поршневой авиадвигатель,  центральной камерой сгорания не виделиsmiley

Аватар пользователя ekuzin
ekuzin(9 лет 2 месяца)

Термодинамический КПД зависит от степени расширения Газа относительно его начального максимально сжатого положения. То есть это часть работы расширяющегося газа которая может быть использована.поэтому у дизеля КПД выше потому что он выдерживает более высокую степень сжатия, у бензиновых ДВС степень сжатия ограничена детонацией. У предложенной двухпоршневой схемы степень сжатия остаётся прежней но при этом увеличивается ход поршня, соответственно часть используемой работы расширяющегося Газа и как результат дополнительно получаем снижение температуры выхлопных газов

Аватар пользователя BarBoss
BarBoss(6 лет 4 месяца)

Я ни разу не конструктор ДВС, но даже мне очевидно, что ваше объяснение абсурдно. Достаточно начать с того, что газы в ДВС вовсе не "расширяются равномерно во все стороны". Они физически не могут этого сделать.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Для альтернативно одарённых прикрепляю замедленную съёмку сгорания газа. При горении/взрыве нагретые частицы распространяются равномерно во все стороны. Всегда. Везде.  Но их можно направить в определённую сторону, для выполнения работы.  Что и происходит в ДВС,

 

Аватар пользователя BarBoss
BarBoss(6 лет 4 месяца)

Получасовое фтыкание в ролики на ютубе вместо того, чтоб прочитать два абзаца текста и есть основной признак альтернативно одарённых. Вы ещё из дискавери ролик приведите, где по шестнадцать раз одну и ту же примитивную мысль выставляют в разных ракурсах, чтоб любой дебил если б и не понял, то хотя бы запомнил.

Отвлекитесь хоть на секунду от процесса горения и представте, что всё уже сгорело и в цилиндре просто сжатый газ. И тут поршень начинает двигаться... Так вот работа, которую произведёт этот газ, зависит исключительно от отношения начального и конечного объёмов и абсолютно не важно, в каком направлении он распространяется. Если заменить один большой цилиндр несколькими маленькими ничего принципиально не изменится.

Собственно, ekuzin уже написал вам это. Я повторяюсь. Но, похоже, напрасно.

Как такая схема двигателя может удвоить КПД я категорически не понимаю и пролистав ветку не нашел хорошего объяснения. Подозреваю, что никак, а заявления авторов не что иное, как лажа недобросовестная реклама. Про массогабаритные и всякие прочие важные показатели я не говорю. Интересует именно КПД.

Аватар пользователя sh0k
sh0k(1 год 12 месяцев)

Японцы уже чпокнули их в серийных (!!!) двигателях VC-Turbo от Infiniti и Аткинсоне в гибридах Тойоты... 

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Точнее сказать - цикл Миллера, а не Аткинсона в гибридах Тойоты.

Аватар пользователя tualan05
tualan05(2 года 10 месяцев)

Американцы заявляют экономичность этого двигателя такой, что 2,5-тонный пикап будет потреблять в смешанном цикле всего 6 л/100 км

Интересно, если такой двигатель поставить на электростанцию, какая будет себестоимость киловатта по сравнению с дизельной электростанцией? возможно, для индивидуального дома это вариант по сравнению с солнечными панелями

Аватар пользователя Тех Алекс
Тех Алекс(5 лет 9 месяцев)

Там еще износ есть и ценник на ремонт. Классики шепчут. что будет дорого.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Помнится, в конце 80-х, начале 90-х японцы активно экспериментировали с керамическими двигателями. И вроде-бы у них даже что-то там получилось. Но потом идея заглохла. Есть мнение, что именно по причине практической "вечности" таких двигателей (при условии их правильной эксплуатации, само собой). В современном мире одноразовых автомобилей такие двигатели на йух производителям не нужны.

Аватар пользователя tualan05
tualan05(2 года 10 месяцев)

Помнится, в конце 80-х, начале 90-х японцы активно экспериментировали с керамическими двигателями. И вроде-бы у них даже что-то там получилось. Но потом идея заглохла. Есть мнение, что именно по причине практической "вечности" таких двигателей

Вообще-то в середине 70-х. Заглохло из-за керамики - движущиеся части через год превращались в песок и рассыпались

Даже одна из  "Международных панорам" была посвящена этой теме.

Аватар пользователя kot-obormot
kot-obormot(7 лет 9 месяцев)

Не, в середине 70-х меня ещё в проекте не было. А про керамические двигатели, которые находятся на этапе испытаний, я читал в подростковом возрасте. Так-что дебет с кредитом не сходится. И там речь шла не о движущихся частях из керамики, а о блоке цилиндров и самих цилиндрах.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

В любом случае - на выхлопе керамического движка придётся ставить паровой или ещё какой двигатель. Иначе прироста топливной эффективности вы не ощутите.

Аватар пользователя tualan05
tualan05(2 года 10 месяцев)

там речь шла не о движущихся частях из керамики, а о блоке цилиндров и самих цилиндрах

О двигателях. Построили несколько автомобилей с двигателями из керамики, через год двигатели рассыпались

Аватар пользователя goto
goto(5 лет 6 месяцев)

керамика не держит температурный шок, а которая самая стойкая из них, не ударопрочная.

В ДВС есть оба этих параметра, поэтому керамику так и не смогли приспособить к делу.

Аватар пользователя BarBoss
BarBoss(6 лет 4 месяца)

В современном мире одноразовых автомобилей такие двигатели на йух производителям не нужны.

В современном мире такой двигатель поставил бы раком всех конкурентов за очень короткий срок, от чего многие из них бы просто крякнули, а остальные надолго утратили бы свои позиции. Обладатель технологии собрал бы урожай, какой не дали бы никакие одноразовые железки. Проблемы с керамическими двигателями были чисто техническими, а не конспирологическими.

Аватар пользователя Trikon
Trikon(9 лет 1 неделя)

Вы верите в свободный и открытый рынок? Увы рыночные механизмы работают далеко не всегда.

Аватар пользователя BarBoss
BarBoss(6 лет 4 месяца)

Маленького буржуя пришибут изнасилованной черномазой служанкой, но большой и толстый буржуй, получив реальную возможность надёжно придушить конкурентов любым способом сегодня и сейчас, обязательно ей воспользуется. И плевать ему на всех. Примерам несть числа.

Обсуждать религиозные догматы о демократии, свободе и рыночных механизмам смысла не вижу. Развивать всякие теории про злых нефтяников, которые прячут вечные двигатели от народа - развлечение для не очень умных. Новые технологии не возникают на пустом месте и если додумался один, то додумается и другой чуть позже. Шила в мешке не утаить.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Модификации цикла Отто - циклы Аткинсона и Миллера часто используются в стационарных энергетических установках. А теперь ещё и на гибридах, на Приусах - изначально, а потом и остальные подтянулись. 

Тонкая настройка термодинамики, как бы и предполагает узкие режимы работы, что на транспорте осуществимо лишь путём гибридизации. 

Аватар пользователя Sailor
Sailor(2 года 10 месяцев)

Создатели OPOC, если мне не изменяет мой склероз, еще большую топливную эффективность заявляли. 

Я уж и вспомнить не могу, когда они начали, а реализаций как-то особо и не видно. Хотя даже Билл Гейтс из своего венчурного фонда туда вкладывался :)

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Там дополнительный коленвал и согласующий механизм решили заменить радикальным усложнением кривошипно-шатунной группы. Не могло взлететь уже по той причине, что слишком разрекламировали сложный принцип. Ни один экономный водитель не променял бы просчитываемый расход топлива на непросчитываемую сложность ремонта в неизвестных условиях. Т.е. чисто из маркетинговых соображений. Именно поэтому тойотовцы никак не выделяли особенности ДВС Приуса, пока он не завоевал некоторую популярность на рынке.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(9 лет 4 месяца)

Мультик, конечно, не совсем правильный. Поршни в таких двигателях движутся с некоторым сдвигом фазы один от другого.

А впервые эта схема была придумана в РИ в 1907 году Р.А.Корейво.

Все новое - опять оказывается старым, и даже не то что хорошо забытым, а вовсе не забытым.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Поршни в таких дви­га­те­лях дви­жут­ся с неко­то­рым сдви­гом фазы один от дру­го­го.

Да, но смею утверждать, что, например, на танковых 5ТДФ это свойство использовалось исключительно в целях конструктивного обеспечения многотопливности.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(9 лет 4 месяца)

Нет, для смещения фаз газораспределения в первую очередь.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Т.е., когда с солярки на бенз их перенастраивали, то степень сжатия не меняли?

Аватар пользователя polo
polo(5 лет 5 дней)

Нет, степень сжатия не менялась. На топливном насосе стоит маховичёк, с помощью которого меняется опережение впрыска топлива.А смещение фаз движения поршней сделано для того, чтобы первыми открывались и закрывались выпускные окна.

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 8 месяцев)

Ок! Был не прав значит здесь.

Аватар пользователя Танкист
Танкист(1 год 10 месяцев)

Х-м.

В танке Т-64 такой дизель  был 5ТДФ

Страницы