Новые двигатели современного автомобилестроения почти достигли своего пика, улучшать вроде нечего. Добавление турбонагнетателя в систему ДВС увеличивает мощность, но снижает ресурс двигателя, что и понятно, объем двигателя небольшой и мощность выжимается из него, как из более крупного двигателя, но без турбины. Автомобильные инженеры начинают обозначать все возможные направления развития двигателестроения. Кто-то разрабатывает супер-топливо, кто-то ищет нестандартные силовые агрегаты, кто-то планирует создать современный двигатель на базе двигателя Роберта Стирлинга, созданного в 19 веке. Сувениры ICE уже в продаже; на aliexpress можно купить двигатель стирлинга.
Содержание статьи:
-
- Схема работы ДВС Стирлинга:
- Альфа Стирлинга;
- Стирлинга.
- Бета Стирлинга;
- Плюсы двигателя Стирлинга.
- Недостатки конструкции ДВС Стирлинга.
- Эффективность.
- Опыт использования двигателя.
- Видео.
- Схема работы ДВС Стирлинга:
Содержание
Схема работы двигателя Стирлинга
Двигатель Стирлинга — это устройство, преобразующее внешнюю энергию в полезную механическую энергию. Это достигается за счет изменения температуры жидкости или газа, циркулирующих в замкнутой системе двигателя.
Любой, кто разбирается в законах физики, легко поймет принцип работы любого двигателя. Что касается этого силового агрегата, то его схема выглядит так: в нижней части устройства находится газ, например, воздух, который нагревается и расширяется, толкает поршень. Затем горячий воздух поступает в верхнюю часть двигателя внутреннего сгорания и охлаждается радиатором. Избыточное давление, которое толкает поршень, уменьшается, и поршень опускается, поэтому воздух снова нагревается и заставляет поршень подниматься. Вот как циклы повторяются.
Три основных варианта двигателя Стирлинга
Модификация Альфа
Двигатель сконструирован таким образом, что имеет как горячий цилиндр-поршень, так и холодный цилиндр-поршень. Горячий поршень толкается за счет расширения воздуха, а холодный находится в системе охлаждения и перемещается за счет воздушного охлаждения.
Модификация Бета
Эта конструкция предполагает, что цилиндр и поршень нагреваются с одной стороны и охлаждаются с другой. Поршень толкает к холодной стороне, а поплавок толкает к горячей стороне. Регенератор перемещает охлажденный воздух в горячий рабочий объем цилиндра.
Модификация Гамма
Устройство данной модификации состоит из двух цилиндров и поршней. Имеет регенератор циркуляции газа. Цилиндр горячий с одной стороны и холодный с другой, он содержит поршень и вытеснитель. Второй цилиндр полностью холодный, поршень один.
Плюсы двигателя Стирлинга
Основное преимущество этого типа силового агрегата в том, что он может работать на разных видах топлива. На практике было проверено следующее: сначала во внешнюю камеру устройства вводили бензин, затем дизельное топливо, затем метан, затем нефть и растительное масло. Все это было сделано без выключения двигателя и продолжало успешно работать.
Кроме того, большим преимуществом перед традиционными двух- или четырехтактными двигателями внутреннего сгорания является то, что двигатель Стирлинга не требует дополнительных аксессуаров, таких как газораспределительный механизм, коробка передач и стартер.
Ресурс двигателя Стирлинга составляет более 100 000 безостановочных рабочих мест.
Важное преимущество — бесшумная работа. Такому двигателю не нужно удалять выхлопные газы. Детонации в двигателе быть не может, вибраций практически нет.
Бета-дизайн двигателя
Экологическим преимуществом является то, что двигатель не загрязняет окружающую среду, а значит, это гарантия здоровья.
Минусы двигателя Стирлинга
Массовое применение этого типа двигателей в настоящее время невозможно. Для этих агрегатов требуются большие радиаторы охлаждения. Теплообменник должен быть изготовлен из материалов, устойчивых к высоким температурам.
Коэффициент полезного действия
КПД от разницы температур в двигателе может достигать около 70%. Для цикла Карно на графике эффективность следующая.
На практике в автомобиле устанавливался 4-цилиндровый двигатель Стирлинга, он был установлен в начале 20 века и давал КПД 35.
Американская автомобильная компания Mechanical Technology Inc (Mecanical Technology Incorporated) создает двигатели Стирлинга. Их ДВС дают КПД 43,5%.
Примеры успешного применения двигателей Стирлинга
Во второй половине 20 века несколько компаний начали разработку двигателей Стирлинга и установку их на легковые автомобили.
Удачные модели нашли у таких компаний, как Ford Motor Company, Volkswagen Group, UNITED STIRLING (Швеция), General Motors, Philips 4-125DA Stirling model (Нидерланды).
Видео
Фильм «Роберт Стирлинг и его паровоз».
Как работает двухцилиндровый вакуумный двигатель.
