Используя схему из первого эксперимента, устанавливаем значение тока через обмотки равным 40мА. Запускаем в полношаговом режиме с двумя фазами (так как крутящий момент будет выше):
Мини-двигатель внутреннего сгорания – так ли он функционален?
Поскольку нефтепродукты постоянно дорожают (масло ведь имеет свойство заканчиваться), желание сэкономить топливо вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.
Как известно, двигатели внутреннего сгорания делятся на бензиновые и дизельные, причем и первые, и вторые сегодня претерпевают серьезные изменения. Причиной модернизации как механизмов, так и топлива является значительное ухудшение экологии, на состояние которой также влияют выбросы от техники, работающей на жидком топливе. Так, например, появился экологически чистый бензин, разбавленный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом обновление заканчивается. Тенденции к уменьшению объема бензиновых двигателей практически нет. Самые маленькие образцы устанавливаются на модели самолетов, самые большие – на газонокосилки, подвесные моторы.
Что касается дизелей внутреннего сгорания, то сегодня сделано очень много, чтобы сделать этот двигатель поистине микроскопическим. В настоящее время Toyota создала самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel, они оснащены дизельными двигателями 1N и 1NT объемом всего 1,5 литра. Одной из проблем является то, что срок службы таких механизмов крайне мал, и причиной тому является очень быстрое исчерпание ресурса цилиндро-поршневой группы. Есть и очень маленькие дизельные двигатели внутреннего сгорания, объемом всего 0,21 литра. Устанавливаются на компактную автотехнику и строительные механизмы, но на большую мощность рассчитывать не приходится, максимум они выдают 3,25 л.с. Однако расход топлива у таких моделей небольшой, о чем свидетельствует объем топливного бака – 2,5 литра.
Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?
Обычный двигатель внутреннего сгорания, основанный на возвратно-поступательном движении поршня, теряет мощность по мере уменьшения рабочего объема. Это значительная потеря КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ, столь необходимого для колес, во вращательное. Однако еще до Второй мировой войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый рабочий образец роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, в котором все компоненты просто вращаются. Логично, что эта конструкция, очень напоминающая электродвигатель, уменьшает количество деталей на 40% по сравнению со стандартными двигателями.
Несмотря на то, что по сей день решены не все проблемы этого механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания рабочим объемом 1,3 литра позволяет развивать мощность в 220 лошадиных сил. Установка турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что весьма существенно. Ну а самый маленький двигатель внутреннего сгорания серии Ванкеля, известный как OSMG 1400, имеет объем всего 0,005 литра, но при этом выдает 1,27 л.с при собственном весе 335 грамм.
Основным преимуществом роторно-поршневых двигателей является отсутствие шума, сопровождающего работу механизмов, за счет малой массы рабочих органов и точной балансировки вала.
Какой моторесурс является нормой для современных двигателей. Почему двигателей осталось не больше миллиона. Как увеличить ресурс современного двигателя внутреннего сгорания.
Преимущества и недостатки
- Компактный размер (самый маленький помещается в спичечный коробок).
- Высокая эффективность.
- Низкий расход топлива.
Недостатки миниатюрных дизелей следующие (они относятся к самым маленьким):
- Ресурс мелких деталей.
- Сильный нагрев при работе и быстрый перегрев.
- Высокий коэффициент теплопотерь.
Однако после доработки и решения имеющихся проблем в их работе дизельные агрегаты малых размеров могут поступить в серийное производство.
Самый маленький дизель для авто
Самый компактный дизельный двигатель для легковых автомобилей разработал Минский моторный завод. У него всего 3 цилиндра. Разработка началась в 90-х годах, однако выпуск состоялся только в 2012 году. Двигатель получил наименование ММЗ-3ЛД. Выпущено сегодня.
Основной проблемой трехцилиндрового двигателя была его высокая вибрация из-за неуравновешенной работы. Проблема была решена созданием коленчатого вала со встроенными компенсаторами дисбаланса. Двигатель ММЗ-3ЛД мощностью 35 лошадей, его объем 1,6 литра, диаметр гильз 87 миллиметров, ход поршня 90 миллиметров. Максимальный крутящий момент — 100 Нм, обороты — 1700 в минуту.
В двигателе использовались топливные насосы высокого давления и форсунки от Motorpal, это известная чешская кампания. Блок цилиндров имеет «мокрые гильзы» (промываются охлаждающей жидкостью) и весит 220 килограммов. Проверено на тракторах марки Беларус-320, соответствует классу экологичности С3А. Имеет турбированные модификации (оснащенные турбокомпрессором) мощностью 42 и 49 лошадей, а также газовую модификацию ММЗ-3ЛДТГ, работающую на природном газе.
Способен конкурировать по мощности и стоимости с китайскими аналогами (миниатюрные двигатели).
Миниатюрные дизельные двигатели сейчас широко используются в мопедах, дизель-генераторах, компрессорах, насосах, газонокосилках и бензопилах. Со временем возможно расширить модельный ряд и двигателей станет еще меньше. Технологии не останавливаются, а надежность и высокий КПД дизельных двигателей, вне зависимости от их размера, предсказывают их будущее.
Однако на протяжении всего 20 века инженеры автомобилестроения предлагали достаточно компактные двигатели внутреннего сгорания, выдерживая оптимальное соотношение между размерами автомобиля и мощностью силовой установки.
Самый маленький дизель для авто
Самый компактный дизельный двигатель для легковых автомобилей разработал Минский моторный завод. У него всего 3 цилиндра. Разработка началась в 90-х годах, но выпуск состоялся только в 2012 году. Двигатель имел маркировку ММЗ-3ЛД. Сериал стартовал сегодня.
Основной проблемой трехцилиндрового двигателя была его высокая вибрация из-за неуравновешенной работы. Проблема была решена изготовлением коленчатого вала со встроенными компенсаторами дисбаланса. Двигатель ММЗ-3ЛД мощностью 35 лошадиных сил, его объем 1,6 литра, диаметр гильз 87 миллиметров, ход поршня 90 миллиметров. Максимальный крутящий момент — 100 Нм, обороты — 1700 об/мин.
В двигателе использовались топливный насос высокого давления и форсунки известной чешской фирмы Motorpal. Блок цилиндров имеет «мокрые гильзы» (омываемые охлаждающей жидкостью) и весит 220 килограммов. Прошел испытания трактора Беларус-320 и соответствует экологическому классу С3А. Имеет турбо (турбо) модификации мощностью 42 и 49 лошадиных сил, а также газовую модификацию ММЗ-3ЛДТГ, работающую на природном газе.
он способен конкурировать как по мощности, так и по стоимости со своими китайскими аналогами (миниатюрными двигателями).
Миниатюрные дизельные двигатели в настоящее время широко используются в мопедах, дизель-генераторах, компрессорах, насосах, кусторезах и бензопилах. Со временем они могут расширить модельный ряд, а моторы станут еще меньше. Технический прогресс, а также надежность и высокая эффективность дизельных двигателей, независимо от их размера, предсказывают их будущее.
В создаваемую систему коммуникаций Bosch собирается включить не только автомобили и элементы дорожной инфраструктуры, но и мотоциклы. Это станет возможным благодаря очкам дополненной реальности.
Кому нужны дизели
По данным аналитического агентства «Автостат», каждый десятый автомобиль в Москве оснащен дизельным двигателем. Но в некоторых регионах эта доля еще выше; например, на Чукотке это 26,1% всего регионального парка.
Автомобилистов в первую очередь привлекает экономия топлива. Дизельные двигатели имеют КПД около 40-45%. Это значительно больше, чем в бензине, где показатель не превышает 30 %, то есть две трети топлива сгорают без преобразования в механическую энергию.
Однако легковой автопром далеко не является основным потребителем дизельных двигателей. Они используются для большегрузных автомобилей и промышленного оборудования, железнодорожных локомотивов, кораблей. Кроме того, дизельные агрегаты используются в энергетике; например, на атомных электростанциях устанавливаются резервные дизель-генераторы.
Дизели – поршневые двигатели внутреннего сгорания. Здесь топливно-воздушная смесь подвергается сильному сжатию, в результате чего нагревается и воспламеняется. Механизм отличается от бензиновых двигателей, где электрическая искра воспламеняет сжатую смесь топлива и воздуха.
Первая новая установка была построена и описана немецким инженером Рудольфом Дизелем в конце 1890-х годов, уже тогда изобретение превосходило по эффективности существующие двигатели внутреннего сгорания, паровые машины и паровые турбины.
Разработкой заинтересовались промышленность и энергетика, и спустя почти полтора века дизельные двигатели по-прежнему востребованы в этих отраслях. Помимо экономичности, эти двигатели отличаются от бензиновых долговечностью и высоким крутящим моментом, что тесно связано с показателями мощности.
Общий объем мирового рынка дизельного топлива в 2020 году достиг 207 миллиардов долларов, по данным IMARC Group. Аналитики прогнозируют, что в ближайшие пять лет цифра вырастет почти до $265 млрд, по их мнению, ситуация определяется растущим спросом на коммерческие автомобили и большегрузные автомобили. Кроме того, рост автомобилестроения и стремительная урбанизация, особенно в развивающихся странах, стимулируют создание эффективной энергетической инфраструктуры, а для этого также необходимы дизель-генераторы.
Автомобиль, велосипед, поезд: как будет развиваться городская мобильность
В Российской Федерации существует постоянный спрос на дизельные двигатели и с каждым годом он увеличивается. Кроме того, по мнению экспертов, спрос растет как за счет развития промышленности и экономики, так и в условиях западных санкций, ограничивающих поставки иностранного оборудования в Россию.
Трансмиссия
На New Mini сцепление и опоры двигателя изнашиваются довольно быстро. Если вовремя не заменить эти элементы, ремонт коробки неизбежен. Особенно подвержена выходу из строя коробка Midland Gears, используемая на автомобилях 2001-2004 гг. С 2004 года коробка заменена на более надежную Getrag. В качестве автоматической трансмиссии использовался бесступенчатый вариатор. Практика показывает, что срок службы привода продлевается при регулярном обслуживании. В случае выхода из строя вариатора нужно готовиться к большим затратам. Иногда ремонт просто не стоит того. Но если принято решение восстановить накопитель, лучше обращаться только в проверенные сервисы.
Назначение и функции форкамеры в устройстве форкамер бензиновых и дизельных двигателей. Внедрение форкамеры для увеличения мощности и экономии топлива.
Эксперимент №3. ATtiny44-драйвер
Ненадолго вернемся к первому эксперименту и вспомним, что входы EN1 и EN2 микросхемы контроллера подключены к выводам OC0A и OC0B микроконтроллера. Это означает, что мы можем подать туда ШИМ-сигнал, генерируемый таймером TIMER0, и, таким образом, изменить напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, и, следовательно, регулировать ток, который будет протекать через них.
Согласно техническому описанию микроконтроллера ATtiny44, максимальный ток, который может обеспечить контакт, составляет всего 40 мА. Кроме того, не указано, для какого вида тока (импульсного или постоянного) данная характеристика. Просто есть и так…
Должен сказать, что с микроконтроллерами ATMEL знаком более 7 лет. И у меня никогда не возникало желания проверить эту строчку даташита.
Возможно производитель только себя успокаивает и реально может дать больше, а может это действительно максимум что может дать булавка.
Давайте разберемся. Но сначала нужно узнать, при каком минимальном токе обычно может крутиться двигатель.
Используя схему из первого эксперимента, устанавливаем значение тока через обмотки равным 40мА. Запускаем в полношаговом режиме с двумя фазами (так как крутящий момент будет выше):
Штраф! При 40 мА двигатель успешно запустился!
Также выявлено минимальное значение тока обмотки, необходимое для стабильной работы двигателя, равное 30 мА.
Читайте также: Android / Программное обеспечение для Android / Туризм, Карты, GPS / Sygic Truck Navigation 13.7.1 + доп. Контент+ Карты (для грузовиков) (Android)
Конечно, крутящий момент будет намного меньше, но для нас важен сам факт того, что удалось запустить двигатель с такой малой потребляемой мощностью.
Схема подключения шагового двигателя к микроконтроллеру будет следующей:
Так как каждый вывод микроконтроллера работает как полумост (может переключать вывод микросхемы на Vcc или GND), то для управления биполярным шаговым двигателем нам потребуется 4 вывода микроконтроллера.
Позвольте мне немного объяснить, как работает эта программа. Это модифицированный код из первого эксперимента. Как я уже говорил, 8-битный TIMER0 будет использоваться для генерации ШИМ-сигнала на выходах OC0A и OC0B. Таймер настроен в режиме FastPWM с предделителем 8 (частота сигнала на 8 МГц такта микроконтроллера 3906 Гц).
Для изменения полярности сигналов на обмотках пин микроконтроллера меняют с Vcc на GND изменением соответствующего бита в регистре PORTx и изменением скважности ШИМ записью значений в регистры OCR0A и OCR0B (значения были отобраны экспериментальным путем).
Курс схемотехники, пройденный на первом курсе средней школы, предполагает, что мультиметр отображает среднеквадратичное значение напряжения и тока в двигателе.
Шаговый двигатель вращается от выводов микроконтроллера без драйверов!
Но здесь мы не выходим за рамки возможностей микроконтроллера, по крайней мере, согласно тому, что пишут в документации. В таком режиме микроконтроллер и двигатель могут работать длительное время. На самом деле эксперимент длился 20 минут. За это время не было ни скачков ступеней, ни сброса контроллера, ни перегрева (ни в двигателе, ни в контроллере).
Трехцилиндровый двигатель Mitsubishi 1.2L
Этот 1,2-литровый двигатель мощностью 78 л.с установлен на автомобиль Mitsubishi Mirage, что позволяет ему потреблять около 5,2 литров на 100 км пути в смешанном режиме.
Этот расход топлива можно сравнить с расходом топлива некоторых гибридных автомобилей. Мощность машины составляет менее 100 л.с., а максимальный крутящий момент составляет 100 Нм.
Курс схемотехники, пройденный на первом курсе средней школы, предполагает, что мультиметр отображает среднеквадратичное значение напряжения и тока в двигателе.
Чем богаты?
В последние годы революционные разработки встречаются все реже. Инженеры и программисты «допиливают» существующие системы, обогащая их новыми возможностями. Так, у Bosch появилась система экстренного торможения и распознавания препятствий, которая теперь отслеживает велосипедистов. Ведь скоро для получения наивысшего балла в краш-тестах по методике EuroNCAP будет недостаточно узнавать только автомобили и пешеходов.
Стандартная мультимедийная система достигает ужасающего уровня осведомленности. Автоматически синхронизируясь со смартфоном владельца, он напоминает ему о встречах в календаре, прокладывает путь к ним и даже анализирует предпочтения владельца в плане музыки, развлечений и выбранных маршрутов. Я думаю, что не только водителям, но и детективам нужно беспокоиться о будущем своей профессии — с такими помощниками любое расследование займет не более часа.
В создаваемую систему коммуникаций Bosch собирается включить не только автомобили и элементы дорожной инфраструктуры, но и мотоциклы. Это станет возможным благодаря очкам дополненной реальности.
Немцы также представили концепцию поиска свободных парковочных мест через облачный сервис. Суть в том, что Bosch заставит датчики парковки автомобилей работать постоянно, которые смогут следить за обочинами даже на скорости 50 км/ч и выше. Найдя достаточный интервал, они отправят свои координаты в облако, откуда они будут разосланы всем подключенным автомобилям в районе, и каждый водитель сможет узнать о доступных местах поблизости и построить к ним маршрут касанием экрана. Хотя в центре мегаполиса, где карман остается незанятым не более нескольких минут, эта функция вряд ли будет действительно полезной.
АЛЬТЕРНАТИВА
На одном стенде я увидел очень актуальную для России разработку — комплекс eCall (аналог нашего ЭРА-ГЛОНАСС) для старинных автомобилей. Компактное устройство вставляется в гнездо прикуривателя, внутри спрятан акселерометр, измеряющий продольные и поперечные ускорения, и Bluetooth-модуль для синхронизации со смартфоном. При первом включении устройства необходимо зарегистрироваться в системе, указав свои данные и данные автомобиля, а также номер привязанного телефона.
На основе алгоритма, используемого в системе подушек безопасности, устройство понимает, что произошла авария, и подает сигнал тревоги. Звонить никуда не будет, позвонит смартфон водителя. Конечно, есть риск, что смартфон может не пережить столкновение или основной блок может не удержаться в гнезде прикуривателя. Но бюджетная альтернатива по определению имеет ряд оговорок. И это лучше, чем вообще никакой защиты.
Гаджет выдается бесплатно, абонентская плата составляет всего 10 евро (700 рублей) в год. Напомните, сколько стоит установка терминала ЭРА-ГЛОНАСС на б/у автомобиль под ключ? Тридцать тысяч рублей и больше! Также в нем нет акселерометра, а для вызова экстренных служб нужно нажать кнопку. Возможно, шансы выжить в серьезной аварии с европейской системой выше.
Что спасет дизель от вымирания?
Европейские страны одна за другой анонсируют полный запрет двигателей внутреннего сгорания. Ехать в такой атмосфере на день технических новинок грустно, но у компании Bosch нашлось чем удивить.
Еще пару лет назад никто и не думал о запрете бензиновых и дизельных моторов, но после дизелгейта экологи расправили крылья и производители подхватили новый тренд. Например, Volvo объявила убыточной разработку новых дизельных двигателей.
Но в Bosch уверены, что дизеля еще рано хоронить! Дальнейшая оптимизация систем электроснабжения и очистки выхлопных газов позволит соответствовать перспективным экологическим стандартам. Больше электрификации: большие перспективы у «мягких» гибридов с дополнительной бортовой сетью 48 В; например, такая система установлена в новом Audi A8. Оптимизм, с которым инженеры говорили о будущем развитии турбодизелей, внушает уверенность, что радикальные декларации политиков и экологов пока не сбудутся.
Обеспокоенность Bosch понятна: это один из крупнейших производителей автокомпонентов, и решительный отказ от дизелей или двигателей внутреннего сгорания вообще потребует корпоративной реструктуризации и крупных инвестиций. Поэтому немцы намерены всеми силами отстаивать существующий порядок вещей и предлагать варианты его оптимизации.
Какой моторесурс является нормой для современных двигателей. Почему двигателей осталось не больше миллиона. Как увеличить ресурс современного двигателя внутреннего сгорания.
Четырехцилиндровый двигатель Toyota 1.5L
Этот 1,5-литровый четырехцилиндровый двигатель, в отличие от двигателя автомобиля Honda, не оснащен турбиной. Мощность этого двигателя составляет 106 л.с., а максимальный крутящий момент всего 139 Нм. Но и этого достаточно, так как данный силовой агрегат устанавливается в основном на автомобиль Тойота Ярис. Расход топлива – 7,1 литра на 100 км.
Кстати, двигатели автомобилей Хонда и Тойота очень похожи друг на друга по своей конструкции. Единственным существенным отличием автомобилей является наличие в двигателе Honda турбокомпрессора. Сравнивая мощность двух японских двигателей, можно отметить и заметить преимущества турбины, которая дает автомобилю Хонда значительное преимущество.
Маленький дизель: 1,3-литровый CDTi от Opel (Z13DT), он же Multijet
1.3 MultiJet — один из самых маленьких автомобильных дизельных двигателей в мире. Его разработали инженеры General Motors совместно с коллегами из Fiat. Выпускается с 2003 года. Диапазон мощностей: от 75 до 105 л.с
Рабочий объем менее 1,3 литра, распределенный по четырем цилиндрам, требует очень точного управления впрыском топлива. Для этого порции топлива в каждом цилиндре делятся на более мелкие части. У первых экземпляров они были разделены на 5 частей, а с 2009 года (после модернизации) – на 8. Это позволило сгладить работу двигателя и снизить количество вредных выбросов в выхлопных газах.
Базовый дизель компаний Fiat и Opel был собран в польском Бельско-Бяле. Это первый агрегат, произведенный совместным предприятием Fiat-GM Powertrain в Польше. Сегодня сотрудничество между двумя компаниями уже не столь тесное, но производство двигателей продолжается.
Большинство модификаций двигателя оснащены турбокомпрессором с фиксированной геометрией, самые мощные — с турбокомпрессором с изменяемой геометрией. Дизельные двигатели рабочим объемом 1,3 литра предназначались для широкого спектра автомобилей, от сити-каров до микровэнов. Поскольку силовой агрегат выступал под эмблемой нескольких автомобильных марок, в каждом случае он получил свое имя. В основном это MultiJet и CDTI, а также JTDM, DDiS, TDCi.
Общие проблемы
Учитывая довольно сложную конструкцию и зачастую довольно грубую эксплуатацию (двигатель в основном использовался в служебных автомобилях и небольших фургонах), надежность двигателей следует оценить как высокую. Меня также устраивает низкий расход топлива. Городские автомобили в реальных условиях иногда потребляют лишь немногим более 4 л/100 км.
Двигатели 1.3 Multijet/CDTI с большим пробегом склонны к повышенному расходу масла и потерям компрессии, в основном при использовании в больших и тяжелых моделях. Длительный интервал замены особенно губителен для масел класса Long Life. Opel поставил для этого сумасшедшие 50 000 км, в то время как Fiat ограничился «всего» 30 000 км. Но это слишком много для миниатюрного дизеля, с запасом смазки на 3 литра. Также при больших нагрузках увеличивается расход отработанного масла. Необходимо часто проверять уровень масла, так как его недостаток может вызвать скачок в цепи трансмиссии распредвала.
Натяжитель цепи ГРМ
Двигатель очень чувствителен даже к незначительному падению уровня моторного масла. При частых передвижениях в городских условиях уровень масла резко падает. Если этого вовремя не заметить, то давление в системе начинает снижаться, а соответственно и натяжение цепи. Недостаток масла приведет к неисправности натяжителя цепи. Цепь может перескочить. По этой же причине не стоит экономить, покупая дешевое некачественное масло или затягивая его замену. Последствия будут слишком болезненными и дорогими для устранения. Натяжитель цепи на двигателе 1.3 CDTI/Multijet необходимо периодически проверять на работоспособность и при необходимости заменять на новый. Как правило, он служит не более 70 000 км. Кроме того, двигатели 1.
Существует много противоречивой информации о надежности цепи ГРМ на двигателе 1.3 CDTI/Multjet. Кто-то называет эту цепь «велосипедной», отмечая ее хрупкость и склонность к растяжению. Кто-то сообщает, что эта цепь способна без растяжения пережить несколько изношенных натяжителей.
