9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое эфишный двигатель

TSI двигатель: что это такое

Разнообразие силовых агрегатов в современных автомобилях, сегодня таково, что не всегда понимаешь, о каком моторе идет речь. Одним из очень популярных вот уже достаточно давно моторов является TSI двигатель разработанный специалистами концерна Фольксваген. Двигатели TSI (Twincharged Stratified Injection) устанавливались и устанавливаются на различные модели автомобилей VW, Шкода, Сеад. А сами такие моторы получили множество призов за экономичность, экологичность, эффективность и надежность. В этой статье мы постараемся разобраться с тем, что такое TSI двигатель, каковы его особенности, сильные и слабые стороны.

Двойной турбонаддув и послойный впрыск

Пожалуй, наиболее яркой и наиболее важной особенностью описываемых моторов, а это моторы бензиновые и только они, является наличие двойной системы турбонаддува. Здесь имеется и обычная турбина, которая вращается при помощи потока отработанных газов, а так же механический компрессор, приводимый в движение механическим же приводом. Благодаря такому тандему, воздух равномерно и в достаточной мере поступает в камеру сгорания не зависимо от оборотов двигателя.

Для обычных турбомоторов характерным является такой эффект, как турбо яма. Она возникает на низких оборотах двигателя, когда поток выхлопных газов не может достаточно быстро вращать турбину и соответственно турбокомпрессор не закачивает в цилиндры нужное количество воздуха. С этим борются при помощи турбин с изменяемой геометрией лопасти, или как в двигателях Twincharged Stratified Injection при помощи механического компрессора. И такой компрессор показывает себя очень даже неплохо.

Еще одной изюминкой TSI двигателей является система послойного впрыска топлива. Она позволяет более качественно готовить топливную смесь, и достигать более полного ее сгорания. Ну а это, как вы понимаете, повышает эффективность двигателя, его экономичность и экологические показатели. Так например, если мощность обычного турбомотора объемом 1,2 литра будет составлять 90 лошадиных сил, то такой же по объему TSI двигатель выдаст уже более сотни лошадок.

Читайте также: Что такое GDI двигатель и как он устроен.

Система охлаждения и вес

Важными нововведениями в описываемых моторах стало снижение их веса, в ряде случаев, до 15 килограммов, а так же усовершенствованная система охлаждения.

Для снижения веса в частности, применяется изготовление крышки двигателя из специальных полимеров. А охлаждение разделяется на охлаждение блока и охлаждение головки. Такой инженерный ход позволяет оптимизировать температурный режим мотора при любой нагрузке.

На сегодня существуют TSI двигатели производства VW следующих объемов:

  • 1,2 литра;
  • 1,4 литра;
  • 1,8 литра;
  • 2 литра;
  • 3 литра;

Такое разнообразие объемов и как следствие мощностей способно обеспечить надежными и мощными моторами машины практически любого класса, кроме разумеется, грузовых и специальных автомобилей.

И так, на первый взгляд мы имеем надежный, экономичный, мощный и высокотехнологичный автомобильный двигатель, способный ходить достаточно долго, не создавая владельцу проблем. Но, критических отзывов на эти моторы на просторах нашей страны тоже хватает. Так в чем же дело?

Читайте также: Чем дизельный двигатель отличается от бензинового .

Проблемы TSI двигателей

В первую очередь следует отметить, что TSI двигатели очень чувствительны к качеству масла и топлива, которое вы используете. А у нас и с хорошим бензином и с действительно качественным маслом бывают сложности. Вот и получается, что двигатель, который работает в Европе как часы, попадает к нам и начинает показывать характер. Не сразу конечно, но через какое-то время, подобная ситуация вполне возможна. Поэтому, если уж вы стали счастливым обладателем автомобиля оснащенного TSI двигателем, обеспечьте ему достойное качество бензина, а так же своевременную замену масла и качество этого масла, само собой. Правильный и своевременный уход за силовым агрегатом, как и за автомобилем в целом, позволит существенно продлить срок службы вашего транспортного средства.

Если же вы покупаете автомобиль с пробегом, пригнанный из европейских стран, обратите внимание, как часто производилась замена масла. Бывает, что масло меняют примерно раз на 60 тысяч километров пробега. А по истечении гарантийного периода машину банально продают. Вот этот-то период мотор выхаживает даже при таком варварском обращении. Но потом начинаются проблемы, расхлебывать которые, придется вам, если вы приобретаете такое авто.

Так же проблемы при эксплуатации TSI двигателей могут возникнуть у людей, которые вообще мало знакомы со спецификой обращения с турбированными двигателями. Но тут уж мотор точно, ни в чем не виноват. Да и правила здесь просты и неприхотливы. После завершения поездки, дайте мотору немного поработать на холостых оборотах. Перед началом поездки сделайте то же самое. Следите за уровнем и качеством масла, а также состоянием двигателя в целом. И все будет нормально.

Иногда доводилось слышать, что полимерная крышка мотора и вообще его облегченная конструкция это, безусловно слабое звено. Тем не менее, никаких фактов, а тем более фактов подтвержденных статистикой по этому поводу нет. А ведь если бы с корпусом или крышкой двигателя действительно возникали проблемы, об этом писалось бы и говорилось, много и со вкусом.

Российские ионные двигатели — это чудо-техники или чудо-пропаганды?

Почему гонку за дальний космос выигрывают американцы и китайцы

ТАСС со ссылкой на пресс-службу Исследовательского центра им. М. В. Келдыша (входит в «Роскосмос») сообщило о планах разработчика провести в 2025—2030 годах летные испытания новых ионных двигателей (ИД) мощностью от 200 Вт до 35 кВт. Надо полагать, там, где и положено — в космосе, причем не только для коррекции полета аппаратов на низких орбитах, но и, чем черт не шутит, в тяжелых транспортных системах для путешествия к другим планетам. Правда, для этого нужно создать двигатель мощностью 100 кВт, проработка которого тоже ведется.

Читать еще:  Что отвечает за холодный запуск двигателя

На этот счет появлялась и другая информация.

Год назад РИА «Новости» выдало сенсацию, что «испытания лабораторных моделей новых, так называемых ионного и холловского двигателей для космоса, должны пройти в нынешнем году». В сообщении говорилось, что заказчиком выступило предприятие «Росатома» — Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), который организовал соответствующие конкурсы.

Таким образом, в России над ионными движками работают два мощных центра — первый в Москве, второй в Троицке. Причем, второй является лидером по физике плазмы и плазменным технологиям — как раз там, где, по мнению ряда экспертов, спрятан ключик от успеха в гонке за дальний космос.

Дело в том, что космический движок-ускоритель частиц на квазинейтральной плазме является, образно говоря, родным братцем ИД. У них, к слову, имеется общая проблема — быстрая эрозия из-за разогнанных до гигантских скоростей ионов. О сложности этой задачи говорит тот факт, что над ней в лучших научных центрах мира бьются вот уже 60 лет, пытаясь найти ответ за счет новых конструктивных материалов или хитрых инженерных решений.

В западной прессе даже можно найти скептические публикации о том, что это тупиковый путь. Дескать, речь идет о самой настоящей ахиллесовой пяте разработчиков ИД. Мол, если называть вещи своими именами, ионные движки, по факту, сегодня являются расходниками. Максимум на что они способны — на корректировку орбиты за счет нескольких импульсов, что, безусловно, востребовано в космосе.

Логично, что сегодня, как у нас, так и за рубежом, все усилия направлены на то, чтобы увеличить ресурс ИД. С практической точки зрения, овчинка стоит выделки, ведь зачастую приходится терять спутники из-за того, что нет возможности скорректировать орбиту.

Здесь нужно сказать еще об одной фундаментальной проблеме, стоящей мощной преградой в освоении дальнего космоса. Тупо нарастить тягу простым масштабированием ИД не получится, убеждены эксперты. Мало того, что скакнет скорость эрозии, так еще потребуются совершенно другие по объемам НИОКР. Иначе говоря, сделав, к примеру, удачный ионный двигатель ИД-200 КР с мощностью до 3 кВт, не удастся за счет прежних решений поднять его мощность, скажем, до 30 кВт.

Это все равно, что увеличить, к примеру, комара до человеческих размеров, после чего, как показывают расчеты, москит уже не взлетит. Здесь то же самое: одинаковый по конструктиву, но более крупный по габаритам двигатель может толкать только себя, но не космический аппарат. И что важно — не долго.

Другими словами, сегодня ионные силовые установки предлагают очень мало тяги и, по мнению ряда руководителей космических программ, не оправдывают шумихи в СМИ вокруг них. В частности, гироскопам со стороны журналистов не уделяется и сотая доля статей, посвященных ИД, хотя они имеют не меньшую ценность для космических аппаратов.

Так, мощность 3 кВт, заявленная для ИД-200 КР, обеспечит тягу в 75 мН. На Земле ее хватит только для того, чтобы приподнять тонкий бумажный лист. Но в космосе в качестве подруливающего устройства для небольших аппаратов — самое то, в том числе и за счет невероятной топливной экономичности.

Однако появились сигналы, что разработчики ИД все-таки преодолели или преодолевают фундаментальный барьер. К слову, наши ученые не просто так говорят о возможности использовать в будущем российские ионные или плазменные движки для полетов в дальний космос. Нет оснований им не верить, хотя порой можно услышать критические и даже уничижительные отзывы. Типа, страна-бензоколонка способна лишь на «путинские мультяшки». Все, что делается в «Рашке» — не чудо-техники, а чудо-пропаганды.

Иронии со стороны скептиков хватает, в том числе и потому, что любые научно-технические достижения в нашей стране гиперболизируются проправительсвенными СМИ. Причем, «сделаем» многократно преобладает над «сделали». Именно поэтому трудно в бесконечном потоке ура-патриотической информации, льющейся с экранов ТВ, отделить мух от котлет.

Вот и из новости от ТАСС (о который говорится в начале) не поймешь: что это? Обычная модернизация или все-таки технологический прорыв? Между тем, уже сформировались и конкретизировались теоретические выкладки, доказывающие реальность долгоработающих ионных двигателей.

Здесь на первый план выходит физика плазмы, поэтому неудивительно, что к разработке российских ИД подключился Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований. Например, среди европейских ученых есть мнение: если за счет особой геометрии магнитного поля удастся защитить анодные элементы разрядной камеры, то проблема будет решена.

Кстати, не так давно китайские ученые Харбинского технологического института заявили, что ими разработан новый метод ионизации и нагрева газа в ионном двигателе, который позволяет увеличить тягу примерно на 50% при том же исходном количестве топлива.

Но, похоже, лидерство теперь у американцев. Лаборатория реактивного движения НАСА заявила, что космический аппарат «Психея», запуск которого намечен на август 2022 года, отправится к своей цели в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером с помощью сверхэффективного холловского двигателя (разновидности ИД — авт.).

Читать еще:  Датчик температуры двигателя starline характеристики

По информации издания Sci Tech Daily, НАСА вырвалось вперед благодаря достижениям… в коммерческих технологиях. В движке «Психея» используются ноу-хау, разработанные для плазменной панели телевизоров, которые совсем недавно уступили место ЖК LED экранам. Вот не думали — не гадали.

Цель заявленной миссии состоит и в том, чтобы доказать всему миру, что начинается эра путешествий к другим планетам. Таким образом, технологии, связанные с ионным двигателем, продолжают развиваться, прежде всего, за счет смежных научных направлений, включая физику плазмы. Имеющиеся ранее опасения по поводу источников электроэнергии, используемой для ионизации газа, уже преодолены, как за счет эффективных солнечных батарей, так и компактных ядерных реакторов.

Все это делает полеты в глубокий космос с помощью ИД реальными уже сегодня. Однако на этот раз Россия, увы, уже не является первой в новой гонке.

Что такое роторный двигатель

Идея роторного двигателя слишком заманчива: когда и конкурент весьма далек от идеала, кажется, что вот-вот преодолеем недостатки и получим не мотор, а само совершенство… Mazda находилась в плену этих иллюзий аж до 2012 года, когда была снята с производства последняя модель с роторным двигателем — RX-8.

История создания роторного двигателя

Второе имя роторного двигателя (РПД) — ванкель (этакий аналог дизеля). Именно Феликсу Ванкелю сегодня приписываются лавры изобретателя роторно-поршневого двигателя и даже рассказывается трогательная история о том, как Ванкель шел к поставленной цели тогда же, когда Гитлер шел к своей.

На самом деле все было чуточку иначе: талантливый инженер, Феликс Ванкель действительно трудился над разработкой нового, простого двигателя внутреннего сгорания, но это был другой двигатель, основанный на совместном вращении роторов.

После войны Ванкель был привлечен немецкой фирмой NSU, занимавшейся в основном выпуском мотоциклов, в одну из рабочих групп, трудившихся над созданием роторного двигателя под руководством Вальтера Фройде.

Вклад Ванкеля — это обширные исследования уплотнений вращающихся клапанов. Базовая схема и инженерная концепция принадлежат Фройде. Хотя у Ванкеля был патент на двойственное вращение.

Первый двигатель имел вращающуюся камеру и неподвижный ротор. Неудобство конструкции навело на мысль поменять схему местами.

Первый двигатель с вращающимся ротором начал работу в середине 1958 года. Он мало отличался от своего потомка наших дней — разве что свечи пришлось перенести на корпус.

Феликс Ванкель и его первый роторный двигатель

Вскоре фирма объявила о том, что ей удалось создать новый и очень перспективный двигатель. Почти сотня компаний, занимающихся производством автомобилей, закупила лицензии на выпуск этого мотора. Треть лицензий оказалась в Японии.

РПД в СССР

А вот Советский Союз лицензию не покупал вовсе. Разработки собственного роторного двигателя начались с того, что в Союз привезли и разобрали немецкий автомобиль Ro-80, производство которого NSU начала в 1967 году.

Через семь лет после этого на заводе ВАЗ появилось конструкторское бюро, разрабатывающее исключительно роторно-поршневые двигатели. Его трудами в 1976 году возник двигатель ВАЗ-311. Но первый блин получился комом, и его дорабатывали еще шесть лет.

Первый советский серийный автомобиль с роторным двигателем — это ВАЗ-21018, представленный в 1982 году. К сожалению, уже в опытной партии у всех машин вышли из строя моторы. Дорабатывали еще год, после чего появился ВАЗ-411 и ВАЗ 413, которые были взяты на вооружение силовыми ведомствами СССР. Там не особо переживали за расход топлива и малый ресурс мотора, зато нуждались в быстрых, мощных, но неприметных авто, способных угнаться за иномаркой.

ВАЗ с роторным двигателем (ГАИ)

РПД на Западе

На Западе роторный двигатель не произвел бума, а конец его разработкам в США и Европе положил топливный кризис 1973 года, когда цены на бензин резко взлетели, и покупатели машин стали прицениваться к моделям с экономным расходованием топлива.

Если учесть, что роторный двигатель съедал до 20 литров бензина на сотню км, продажи его во время кризиса упали до предела.

Единственной страной на Востоке, не утратившей веру, стала Япония. Но и там производители довольно быстро охладели к двигателю, который никак не желал совершенствоваться. И в конце концов там остался один стойкий оловянный солдатик — компания Mazda. В СССР топливный кризис не ощущался. Производство машин с РПД продолжалось и после распада Союза. ВАЗ прекратил заниматься РПД только в 2004 году. Mazda смирилась только в 2012.

Особенности роторного мотора

В основу конструкции положен ротор треугольной формы, каждая из граней которого имеет выпуклость (треугольник Рёло). Ротор вращается по планетарному типу вокруг центральной оси — статора. Вершины треугольника при этом описывают сложную кривую, именуемую эпитрохоидой. Форма этой кривой обуславливает форму капсулы, внутри которой вращается ротор.

У роторного мотора те же четыре такта рабочего цикла, что и у его конкурента — поршневого мотора.

Камеры образуются между гранями ротора и стенками капсулы, их форма — переменная серповидная, что является причиной некоторых существенных недостатков конструкции. Для изоляции камер друг от друга используются уплотнители — радиальные и торцевые пластины.

Читать еще:  Высокие обороты двигателя м50

Если сравнивать роторный ДВС с поршневым, то первым бросается в глаза то, что за один оборот ротора рабочий ход происходит три раза, а выходной вал при этом вращается в три раза быстрее, чем сам ротор.

У РПД отсутствует система газораспределения, что весьма упрощает его конструкцию. А высокая удельная мощность при малом размере и весе агрегата являются следствием отсутствия коленвала, шатунов и других сопряжений между камерами.

Достоинства и недостатки роторных двигателей

Преимущества

Роторный двигатель хорош тем, что состоит из куда меньшего числа деталей, чем его конкурент — процентов на 35-40.

Два двигателя одинаковой мощности — роторный и поршневый — будут сильно отличаться габаритами. Поршневый в два раза больше.

Роторный мотор не испытывает большой нагрузки на высоких оборотах даже в том случае, если на низкой передаче разгонять машину до скорости более 100 км/ч.

Автомобиль, на котором стоит роторный двигатель, проще уравновесить, что дает повышенную устойчивость машины на дороге.

Даже самые легкие из транспортных средств не страдают от вибрации, потому что РПД вибрирует куда меньше, чем «поршневик». Это происходит в силу большей сбалансированности РПД.

Недостатки

Главным недостатком роторного двигателя автомобилисты назвали бы его малый ресурс, который является прямым следствием его конструкции. Уплотнители изнашиваются крайне быстро, так как их рабочий угол постоянно меняется.

Мотор испытывает перепады температур через каждый такт, что также способствует износу материала. Добавьте к этому давление, которое оказывается на трущиеся поверхности, что лечится только впрыскиванием масла непосредственно в коллектор.

Износ уплотнителей становится причиной утечки между камерами, перепады давления между которыми слишком велики. Из-за этого КПД двигателя падает, а вред экологии растет.

Серповидная форма камер не способствует полноте сгорания топлива, а скорость вращения ротора и малая длина рабочего хода — причина выталкивания еще слишком горячих, не до конца сгоревших газов на выхлоп. Помимо продуктов сгорания бензина там еще присутствует масло, что в совокупности делает выхлоп весьма токсическим. Поршневый — приносит меньше вреда экологии.

Непомерные аппетиты двигателя на бензин уже упоминались, а масло он «жрет» до 1 литр на 1000 км. Причем стоит раз забыть про масло и можно попасть на крупный ремонт, если не замену двигателя.

Высокая стоимость — из-за того, что для изготовления мотора нужно высокоточное оборудование и очень качественные материалы.

Как видите, недостатков у роторного двигателя полно, но и поршневый мотор несовершенен, поэтому состязание между ними не прекращалось так долго. Закончилось ли оно навсегда? Время покажет.

Рассказываем как устроен и работает роторный двигатель

Новейший российский сверхпроводниковый электроракетный двигатель прошёл стендовые испытания

Российская частная компания «СуперОкс», работающая в области высокотемпературной сверхпроводимости, в сотрудничестве с кафедрой физики плазмы НИЯУ МИФИ создала и завершила стендовые испытания электроракетного двигателя с эффективностью 54 %. По словам компании, он позволит снизить затраты на выведение и доставку космических аппаратов на целевые орбиты, сделав космос доступнее.

Реактивная струя плазмы ЭРД с ВТСП-магнитом, мощность 25 кВт, реактивная тяга 1 Н, КПД 54 %

В ходе трёхлетнего проекта компания впервые продемонстрировала, что сверхпроводимость может быть применена для создания космической техники с большим практическим эффектом. Такой двигатель может стать ключевым элементом аппаратов или разгонных блоков, предназначенных для исследования Луны, Марса и дальнего космоса.

Концепция выведения спутников на орбиты при помощи межорбитального буксира с ЭРД высокой мощности

Двигатель использует принцип ускорения плазмы внешним магнитным полем, создаваемым сверхпроводниками. Применение последних позволило добиться рекордных характеристик. Созданный образец сверхпроводникового ЭРД может предложить мощность в десятки киловатт. Для сравнения: ЭРД, применяемые в космической технике сегодня, крайне редко имеют мощность выше 10 кВт.

«Сопло» электроракетного двигателя на сверхпроводниках во время испытаний

Для создания тяги в двигателе используется превращённый в плазму инертный газ, который разгоняется электромагнитным полем. Он использует в 10 раз меньше топлива (по массе), чем «химические» реактивные двигатели. Это позволит дольше работать и увеличивает срок эксплуатации потенциальных космических аппаратов.

Вакуумный стенд «СуперОкс» для испытания ЭРД мощностью до 100 кВт

Применение сверхпроводимости позволило достичь существенных для применения в космосе практических результатов:

  • масса магнита снижена в 4 раза относительно медного аналога;
  • габариты магнитной системы снижены в 3 раза;
  • энергопотребление магнита снижено более чем в 20 раз по сравнению с медным аналогом;
  • достигнуто значение КПД двигателя 54 %;
  • показано, что применение магнитного поля увеличивает эффективность работы двигателя в 7 раз, а удельный импульс и тягу — в 3 раза.

Рабочая часть ЭРД мощностью 25 кВт

«За три года исследований нами достигнута эффективность работы реактивной тяги электрического ракетного двигателя 54 % и получена реактивная тяга силой 1 Ньютон при мощности двигателя 30 киловатт, — отметил заместитель главы «СуперОкс» Алексей Воронов, — Разработанная технология позволяет проектировать двигатель с реактивной тягой вплоть до 5 Ньютонов и более без потери качества преобразования энергии. Этот результат стал возможен только благодаря высокому магнитному полю в нашем двигателе, которое создаётся магнитом из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП)».

Сверхпроводниковый электромагнит с магнитным полем до 1 Тл, изготовленный «СуперОкс» для испытания модели ЭРД

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector