У нашій попередній статті ми вже розповідали про найбільшому двигуні внутрішнього згоряння . При цьому ні для кого не секрет, що постійне зростання цін на нафтопродукти і складна екологічна ситуація є основними факторами, які сильно впливають на ДВС . Зазначений вплив фактично зводиться до одного - максимальне зниження витрати палива і ефективне очищення відпрацьованих газів.
При цьому важливо розуміти, що найбільш якісно знизити споживання пального вдається за рахунок зменшення робочого об'єму двигуна . Однак таке зменшення закономірно призводить до того, що двигун стає менш потужним і надійним, втрачається прийнятна динаміка розгону ТС і т.д.
Якщо говорити про бензинові двигуни, виготовлення занадто маленьких агрегатів по робочому об'єму для авто і широкого списку іншої техніки в наші дні просто недоцільно через цілу низку причин. При цьому маленькі дизельні двигуни цілком мають право на життя і активно розробляються. Давайте зупинимося на цьому більш детально.
Найменші дизельні мотори, бензинові та роторно-поршневі ДВС
Як вже було сказано вище, рішення задачі по зниженню токсичності вихлопу і загальної кількості шкідливих викидів в атмосферу зажадало всебічних змін. Певні доробки торкнулися як самі ДВС, так і паливо для них.
Бензинові мотори стали використовувати пальне, в якому допускається наявність великої кількості спирту (в окремих випадках до 75-80%), в дизельні ДВС заливається біодизель .
- Що ж стосується мініатюрних версій, найменші бензинові двигуни сьогодні використовуються в авіамоделювання (ставляться на авіамоделі), а також на маленьких моделях радіокерованих машин, судів і т.п.
Аналоги побільше можна зазвичай зустріти на бензопилах, газонокосарках, моторних човнах і інший різній техніці. При цьому тенденції до створення мікромоторів на бензині не спостерігається. Справа в тому, що загальний принцип роботи в основі має зворотно-поступальний рух поршня, а сам агрегат сильно втрачає в плані продуктивності при значному зменшенні робочого об'єму.
Якщо просто, необхідний ККД в процесі перетворення зворотно-поступального руху в обертальний значно знижується в агрегатах на бензині, чого стає недостатньо для прокручування коліс автомобіля або виконання іншої корисної роботи.
Повернемося до мікромотора. Ще відзначимо, що деякі помилково вважають відомі мікродвигуни інженера Йесуса Уайлдера V12 і V16 наочним зразком самого маленького бензинового двигуна. Однак на практиці такий мотор швидше іграшка, ніж практичний ДВС. Справа в тому, що агрегат працює не на рідкому паливі. В дію двигун приводить стиснене повітря, а ККД знаходиться на досить низькій позначці.
- Якщо ж говорити про дизелях, цей тип двигуна має сьогодні всі шанси стати не просто маленьким, а фактично мікроскопічним. Почнемо з того, що сьогодні часто зустрічаються маленькі дизельні двигуни, які мають робочий об'єм трохи більше 0.2 л. і видають, в середньому, 3.2 к.с.
Такі субкомпактнтие дизелі прижилися на невеликій мототехніки, а також приводять в дію різні механізми. Місткість паливного бака для такого мотора зазвичай становить близько 2.5 л. солярки.
Якщо торкатися найменший дизельний двигун, такий мотор був створений тільки Англії (Кембридж). Єдине, для його роботи використовується не звичне для обивателя дизпаливо, а спеціальна суміш метанолу і водню. Ця суміш здатна ефективно самозайматися під тиском. Загальний же принцип схожий на звичайний дизель, тобто при стисненні поршнем пальне запалюється, передаючи корисну енергію через поршень і шатун на колінвал .
Примітно те, що робочий об'єм циліндра становить всього лише 1 міліметр кубічний. Таких малих розмірів вдалося домогтися за допомогою виготовлення ультратонких плоских елементів. Поршні більше нагадують міцні тонкі пластинки, а загальні габарити ДВС складають 5 * 15 * 3 мм. Для порівняння, такий двигун можна розмістити на нігті великого пальця людської руки. При цьому колінвал розкручується до 50 тис. Об / хв, а потужність установки становить трохи більше 11 Ватт.
- Ще додамо, що на окрему увагу заслуговує і роторно-поршневий двигун Ванкеля (роторний двигун). Особливістю такого мотора є те, що в ньому немає звичних поршнів, циліндрів, елементів КШМ і т.д.
Деталі всередині нього роблять тільки обертальний рух, а сам агрегат більше схожий на електродвигун. У роторному агрегаті майже в половину менше деталей в порівнянні з дизельним або бензиновим поршневим ДВС, тобто дана силова установка компактніше за розміром і легше по вазі.
Однак і це не головне. Такий тип двигуна має дуже високий ККД. Наприклад, роторно-поршневий мотор, обсяг якого становить всього 1.3 літра, при цьому видає цілих 220 к.с. Якщо ж оснастити цей агрегат турбонаддувом, тоді потужність можна підняти до 350 к.с. Головний недолік - висока витрата пального.
Що стосується субкомпактних версій, найменший роторний двигун важить всього 335 м і є мотором з індексом OSMG 1400. Його робочий об'єм складає 0.005 літра, при цьому потужність майже 1.3 к.с.
Що в підсумку
Як видно, якщо врахувати значну втрату ККД при зменшенні обсягу бензинового двигуна, а також специфічні особливості у вигляді підвищеної витрати палива і зниженої надійності роторно-поршневого двигуна, компактний дизельний двигун є найбільш перспективним варіантом у всіх відносинах.
Іншими словами, найменший дизельний двигун цілком може виступати джерелом енергії і використовуватися в різних цілях. Якщо в найближчому майбутньому інженери та конструктори вирішать ряд наявних сьогодні проблем (втрати тепла через малу товщини стінок камер згоряння мікродвигуна, знижений ресурс невеликих деталей в умовах високого нагріву і т.д.), тоді дизельні сверхмалого розміру цілком можуть стати серійними.
При цьому такі агрегати будуть споживати вже не літри, а грами палива, показник ККД цілком може виявитися на позначці близько 7-10%. Це означає, що такий двигун як джерело енергії виявиться більш ефективним і набагато більш довговічним рішенням в порівнянні з різними акумуляторними батареями, які можуть бути схожі за габаритами.