Двигатель без коленвала принцип работы: Двигатель без коленвала — разбираемся с механизмом + видео » АвтоНоватор

Содержание

Двигатель без коленвала — разбираемся с механизмом + видео » АвтоНоватор

На протяжении многих лет инженеры старались представить, как должен работать супердвигатель без коленвала. Ведь это снизило бы расход топлива и степень негативных последствий постоянной вибрации в моторе. И это случилось, изобретение вызвало многочисленные дискуссии. Попробуем составить впечатление об этом агрегате.

Как зарождался современный ДВС?

Если сравнивать автомобиль с организмом человека, то именно движок будет выполнять роль сердца. Без него эксплуатация транспортного средства попросту невозможна. Само слово мотор в переводе с латыни означает приводить в движение. И если в двух словах, то это устройство отвечает за преобразование энергии от сгорания топлива в механическую, без которой автомобиль не заведется.

Мотор автомобиля

Впервые о подобном агрегате услышали в далеком 1801 году, а благодарить за это изобретение следует французского инженера Филиппа Лебона. А вот создателем образцов, наиболее близких по строению к современным моторам, считают немецкого инженера-самоучку Николауса Отто. О его достижениях мир узнал спустя более 70 лет, в 1877 году.

Французский инженер Филипп Лебон

За пять лет до этого Брайтон попытался воплотить в жизнь силовой агрегат, который будет работать на керосине, предыдущие устройства функционировали за счет газа. Попытка оказалась неудачной. Но в 1882 году жизнь получил новый агрегат, работающий на жидком топливе – бензине. И благодарить за его появление на свет человечество обязано немецкого конструктора, инженера и промышленника Готтлиба Даймлера.

Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала?

Более двухсот лет прошло с момента появления первого силового агрегата, и с тех пор многое изменилось. Появились различные модификации, теперь они работают на бензине, солярке, газе, но неизменной осталась функция и роль мотора в строении авто. Однако значительный скачок приходится именно на наш век. Сегодня зарождаются новые технологии, и уже есть разработки двигателей без коленвала. Но как может мотор работать без этого узла?

Двигатель без коленвала

Если разобраться, традиционный кривошипно-шатунный механизм имеет ряд недостатков. Например, во время его работы создается очень сильное боковое усилие на стенки цилиндра. Это приводит к преждевременному износу поршня. Еще подобное усилие значительно увеличивает потери на трение, а значит, страдает КПД. Чтобы исключить этот недостаток, нужен механизм, в котором шатун будет совершать только возвратно-поступательные движения. А вот угловые качения следует полностью устранить. Сейчас можно найти множество разработок подобных агрегатов. Некоторые из них имеют право на существование, другие никуда не годятся.

Кривошипно-шатунный механизм

Основой многих изобретений выступает бесшатунный двигатель Баландина. Его работа заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений благодаря специальному эксцентрическому механизму, к которому предъявляются очень высокие требования, что и мешает сделать мотор доступным.

На сегодняшний день у инженеров получилось создать рабочий и прошедший все испытания двигатель, в котором уменьшили количество подшипников коленвала. Это двухпоршневые конструкции. И скорее всего в ближайшие годы этот образец будет пущен в массовое производство. Это, конечно, не воплотило мечту миллионов в реальность, но существенно приблизило нас к ней. А пока что ДВС без коленвала остается навязчивой идеей, и поиски решений продолжаются.

Как видит работу мотора без коленвала Баландин?

Рассмотрим основные элементы и принцип работы таких чудо-агрегатов. Идеально гладкий поршень, на поверхности которого нанесена специальная волнообразная выемка, насаживается на вал. Сюда фиксируется и золотник. Его крепят посредством болтового соединения. Сверху поршня надевается гильза. Вся конструкция помещается в корпус. В его верхней части предусмотрена специальная выемка, куда и устанавливается ролик, а затем она закрывается крышкой на болтах.

Имеется головка, в которую вставляется свеча зажигания. С боковой стороны устанавливается глушитель, который тоже фиксируется посредством четырех длинных болтов. С противоположного торца от головки устанавливается система зажигания и соединяется со свечей посредством тонких трубок. А рядом сбоку крепится карбюратор.

Свечи зажигания для мотора Баландин

Если желаете более наглядно ознакомиться с принципом работы двигателя без коленвала, видео с подробной схемой мы разместили чуть ниже, а сейчас опишем этот процесс в общих чертах. Поршень делает возвратно-поступательные движения. Вал и поршень имеют сквозные отверстия, расположенные в одной плоскости. В них вставляется цилиндр, благодаря которому обеспечивается жесткое соединение. Поэтому при вращении вала вокруг своей оси такие манипуляции испытывает и прикрепленная к нему деталь.

Топливо поступает из бензобака в карбюратор, где распыляется через специальный клапан и перемешивается с воздухом. Когда поршень движется в сторону головки, открывается впускное окно и топливно-воздушная смесь поступает в подпоршневое пространство. Затем окно закрывается, а горючее сжимается вследствие изменения движения детали в противоположную сторону. В это время открывается продувочное окно, и смесь поступает в камеру сгорания, где опять происходит ее сжатие, обусловленное движением поршня.

Поршни двигателя без коленвала

Когда поршень находится в крайнем положении, в камере возникает огромное давление и горючее воспламеняется. Этот мини-взрыв толкает поршень в противоположную сторону. Пройдя немного, он открывает канал, через который отработанные газы покидают камеру сгорания. И этот процесс циклично повторяется на протяжении всей работы движка.

Технически подкованным людям при просмотре видеодемонстрации наверняка бросаются в глаза некоторые слабые места такой разработки. И конструкторы продолжают искать пути к повышению надежности и устойчивости такого механизма. Анализ крупных салонов последнего десятилетия показывает, что гиганты автопрома усердно трудятся над совершенствованием мотора. Поэтому есть надежда, что двигатели внутреннего сгорания без коленвала совсем скоро получат реализуемую и надежную конструкцию и автопарк всего мира существенно изменится.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Двигатель без коленвала: миф или реальность

Для тех, кто активно интересуется различными  изобретениями, доработками и инновациями в сфере двигателестроения, следует обратить внимание на двигатель Ибадуллаева, а также на двигатель без коленчатого вала.

Если в первом случае речь идет о значительном увеличении степени сжатия и получении большой мощности без увеличения рабочего объема, то во втором следует понимать снижение механических потерь и рост КПД, расхода горючего, степени вибраций, общего веса ДВС и т.д. Давайте остановимся на моторе без коленвала более подробно.

Содержание статьи

Мотор без коленчатого вала: преимущества и сложности реализации

Итак, главной задачей и назначением любого ДВС является преобразование энергии, полученной от сгорания топлива, в механическую работу. Если просто, топливо сгорает в закрытом объеме, газы оказывают давление на поршень, через кривошипно-шатунный механизм возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное.

В результате создается крутящий момент двигателя, который передается через трансмиссию на колеса автомобиля. Примечательно то, что хотя с момента создания первых моторов и их внедрения в широкие массы прошло уже более 100 лет, общая конструкция ДВС не изменилась.

При этом постоянно ведутся работы, чтобы мотор мог работать без коленвала. Дело в том, что привычный  кривошипно-шатунный механизм не лишен целого ряда определенных минусов. Именно по этой причине инженеры стремятся избавиться от этого узла.

Дело в том, что работа КШМ связана с неизбежным создание трения и значительных боковых усилий, которые приводят к износу стенок цилиндров. В результате зеркало цилиндра повреждается, разрушаются поршневые кольца и т.д. Что касается потерь на трение, общий КПД двигателя заметно снижается.

Также двигатель с коленвалом сложно обслуживать, так как снятие коленвала без снятия двигателя на многих авто крайне сложно реализовать. Вполне очевидно, что если исключить указанные недостатки, двигатель станет более производительным, увеличится моторесурс.

Для решения задачи конструкторы предлагают разные подходы, однако на практике качественно реализовать большинство решений попросту не удается. Наибольшего внимания в данной области сегодня заслуживает двигатель Баландина и двигатель Фролова. Давайте остановимся на механизмах без шатунов и коленвала  более подробно.

Бесшатунный двигатель Баландина

Данный мотор известен тем, что в нем отсутствуют шатуны. Преобразование возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах происходит благодаря использованию в конструкции специального эксцентрического механизма.

Общее устройство бесшатунного двигателя предполагает наличие следующих деталей:

  • специальный поршневой шток
  • коленвал особой конструкции
  • подшипник кривошипа и кривошип
  • вал для отбора мощности
  • поршень
  • ползун штока
  • цилиндр

В таком ДВС вместо шатунов были использованы поршневые штоки, которые жестко прикреплены к поршням (в обычном агрегате для соединения используется поршневой палец). Указанные штоки, как и привычные шатуны, охватывают шейки коленвала.

Также на штоках с обеих сторон подшипника изготовлены ползуны. Эти ползуны скользят по специальным направляющим в картере мотора. В результате данная конструкция позволяет избавить поршень и стенки цилиндра от бокового усилия. Фактически, в такой схеме реализации поршень можно считать обычной обоймой для поршневых колец, уплотняющих зазор между цилиндром и поршнем.

Отсутствие боковых усилий позволяет снизить допуски применительно к размерам поршня. Двигатель становится более производительным, экономичным, возрастает ресурс. Также следует отметить компактность такого ДВС и сниженный вес. Однако главным минусом всей конструкции можно считать крайне высокие требования касательно общей точности изготовления указанного эксцентрика.

Двигатель Фролова: мотор без шатунов и коленвала

Основным принципом В. Фролова, который был положен в основу его разработок, является то, что  коленчатый вал является далекой от совершенства деталью. По этой причине талантливый инженер детально изучил конструкцию двигателя Баландина, после чего предложил ряд собственных доработок.

С учетом того, что недостатком бесшатунного мотора Баландина оставались повышенные требования к точности изготовления эксцентрика, на начальном этапе Фролов существенно модернизировал данный узел преобразования. Однако далее был признан факт, что полностью избавиться от недостатков схемы мотора Баландина крайне сложно.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель FSI. Из этой статьи вы узнаете, какие особенности имеют двигатели данного типа, а также какие плюсы и минусы имеет указанный мотор.

При этом Фролов не остановился на достигнутом, а также не оставил мысль избавиться от коленвала.  Дальнейшие поиски надежных и эффективных механизмов преобразования привели к тому, что изобретатель обратил внимание на механизм ткацкого станка.

В результате был создан сегментно-роторный мотор, в основу которого были  положены как заимствованные и доработанные, так и собственные идеи. Полученный двигатель не имеет коленвала, вместо данной детали используется механизм, который по принципу действия и своему устройству похож на шарнир разных угловых скоростей. Такое устройство более известно под названием шарнир Гука.

Вращающиеся детали в таком двигателе Фролова работают благодаря использованию подшипников качения. Что касается смазочной системы, моторное масло подается под крышки клапанов, затем стекает, осуществляя смазку и отвод лишнего тепла. Чтобы масло хорошо охлаждалось, перед двигателем также отдельно установлен масляный радиатор.

Что в итоге

Как видно, даже с учетом сложности реализации, инженеры и конструкторы все равно продолжают искать способы для повышения общей надежности двигателей, увеличения их КПД, снижения расхода топлива.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель GDI. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции, а также о преимуществах и недостатках моторов данного типа.

Также следует добавить, что западные производители также вплотную занимаются данным вопросом. Например, известная японская корпопрация Toyota также предложила свой вариант двигателя без коленвала. Хотя такой агрегат больше похож на электрический генератор, все равно его можно считать одной из версий ДВС.

С учетом вышесказанного становится понятно, что еще рано говорить об окончании эволюции двигателей внутреннего сгорания. Другими словами, не следует исключать возможность появления бесшатунных моторов, а также агрегатов без коленчатого вала на серийных транспортных средствах.

Читайте также

Как работают двигатели без коленвала

Первые автомобильные двигатели были изобретены более века назад. С того времени в их конструкции мало что изменилось.

Двигатель без коленвала

Конечно, двигатели усовершенствуются, модернизируются, становятся экологичными, лёгкими и компактными, но основы конструкции остаются прежними. Сейчас всё чаще говорят про ДВС без коленвала.

Зачем нужно убирать коленчатый вал? Как работают такие агрегаты? Такие ли они совершенные или всё же некоторые отрицательные характеристики для них свойственны?

Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала

Отчего же таким ненавистным устройством является коленчатый вал, который ещё называется кривошипно-шатунным механизмом? Почему все так упорно желают избавиться от него? Главная причина скрывается в присутствии чрезмерного бокового усилия, которое приходится на стенки цилиндра. Эта особенность обуславливает наличие ряда негативных факторов:

  • сокращение долговечности поршневой системы и её ускоренный износ;
  • увеличение потерей, которые приходятся на трение;
  • снижение КПД.

Чтобы убрать все эти отрицательные моменты, необходимо создать такой агрегат, конструкция которого будет предполагать возвратно-поступательные движения без углового качения.

Свободнопоршневой двигатель машины

Такие механизмы уже существуют в большом количестве. Далеко не все из них могут применяться на практике, лишь некоторые экземпляры достойны внимания. Мы выбрали две модели двигателей без коленвала, презентация которых всколыхнула общественность.

Бесшатунный двигатель Баландина

Первый достойный двигатель без коленвала, который сейчас ложится в основу многих разработок и изобретений, носит имя Баландина. Суть функционирования такого механизма заключается в преобразовании движений возвратно-поступательного типа. Это стало возможным за счёт наличия специального эксцентрического механизма. К этой детали предъявляются высокие требования, которые делают силовой агрегат дорогим и недоступным для широкого использования.

Конструкция является особенной, для неё характерны уникальные характеристики, о которых мы как раз сейчас будем говорить:

  • шатуны заменены на поршневые штоки, они жёстко скрепляются с поршнями;
  • поршневые штоки аналогично шатунам охватывают шейки с коленвала;
  • по обе стороны от подшипника штока располагаются ползуны, которые за счёт направляющих свободно скользят;
  • поршень является обоймой для уплотнительных колец, которые располагаются между цилиндром и поршнем.

В такой конструкции отсутствуют боковые усилия, за счёт чего допустимо сокращение размеров поршня. Сам мотор демонстрирует высокую производительность, является экономичным и характеризуется ёмким ресурсом. Также конструкция становится компактной и более лёгкой. О недостатке мы уже говорили, он заключается в высоких требованиях относительно точности эксцентрика.

Многие специалисты работают над усовершенствованием этого механизма, используя его в качестве основы для своих изобретений.

Двигатель Фролова — мотор без шатунов и коленвала

Этот гениальный человек считал коленвал совершенно неидеальной деталью, которая нуждается в серьёзной доработке или, вовсе, является лишней в ДВС. Инженер долго и тщательно изучал конструкцию механизма Баландина. Эти наблюдения натолкнули его на создание другого механизма.

Бесшатунный мотор Баландина

Фролов изначально модернизировал эксцентрик, чтобы в дальнейшем его требования к точности не стали проблемой. Полностью убрать недостатки, характерные для двигателя Баландина, является крайне сложной задачей, даже для Фролова. Украинский инженер продолжил свои разработки, в надежде полностью убрать из механизма коленвал. Его внимание привлёк механизм, который используется в ткацких станках.

Результатом длительной и плодотворной работы стал сегментно-роторный механизм. В его структуре отсутствует коленвал, он заменён элементом, напоминающим шарнир с разными угловыми скоростями. Такой механизм известен, как шарнир Гука. Вращение деталей в двигателе внутреннего сгорания Фролова обеспечивается подшипниками качения.

Модель мотора без коленвала

Эра эволюции ДВС только начинается, и пока неизвестно, что нас ожидает в конце. Существующие наработки показывают хороший старт и дают повод надеяться на великие открытия. Возможно, уже не за горами момент, когда будет изобретён вечный двигатель.

Двигатель без коленвала видео

На протяжении многих лет инженеры старались представить, как должен работать супердвигатель без коленвала. Ведь это снизило бы расход топлива и степень негативных последствий постоянной вибрации в моторе. И это случилось, изобретение вызвало многочисленные дискуссии. Попробуем составить впечатление об этом агрегате.

Как зарождался современный ДВС?

Если сравнивать автомобиль с организмом человека, то именно движок будет выполнять роль сердца. Без него эксплуатация транспортного средства попросту невозможна. Само слово мотор в переводе с латыни означает приводить в движение. И если в двух словах, то это устройство отвечает за преобразование энергии от сгорания топлива в механическую, без которой автомобиль не заведется.

Впервые о подобном агрегате услышали в далеком 1801 году, а благодарить за это изобретение следует французского инженера Филиппа Лебона. А вот создателем образцов, наиболее близких по строению к современным моторам, считают немецкого инженера-самоучку Николауса Отто. О его достижениях мир узнал спустя более 70 лет, в 1877 году.

За пять лет до этого Брайтон попытался воплотить в жизнь силовой агрегат, который будет работать на керосине, предыдущие устройства функционировали за счет газа. Попытка оказалась неудачной. Но в 1882 году жизнь получил новый агрегат, работающий на жидком топливе – бензине. И благодарить за его появление на свет человечество обязано немецкого конструктора, инженера и промышленника Готтлиба Даймлера.

Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала?

Более двухсот лет прошло с момента появления первого силового агрегата, и с тех пор многое изменилось. Появились различные модификации, теперь они работают на бензине, солярке, газе, но неизменной осталась функция и роль мотора в строении авто. Однако значительный скачок приходится именно на наш век. Сегодня зарождаются новые технологии, и уже есть разработки двигателей без коленвала. Но как может мотор работать без этого узла?

Если разобраться, традиционный кривошипно-шатунный механизм имеет ряд недостатков. Например, во время его работы создается очень сильное боковое усилие на стенки цилиндра. Это приводит к преждевременному износу поршня. Еще подобное усилие значительно увеличивает потери на трение, а значит, страдает КПД. Чтобы исключить этот недостаток, нужен механизм, в котором шатун будет совершать только возвратно-поступательные движения. А вот угловые качения следует полностью устранить. Сейчас можно найти множество разработок подобных агрегатов. Некоторые из них имеют право на существование, другие никуда не годятся.

Основой многих изобретений выступает бесшатунный двигатель Баландина. Его работа заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений благодаря специальному эксцентрическому механизму, к которому предъявляются очень высокие требования, что и мешает сделать мотор доступным.
На сегодняшний день у инженеров получилось создать рабочий и прошедший все испытания двигатель, в котором уменьшили количество подшипников коленвала. Это двухпоршневые конструкции. И скорее всего в ближайшие годы этот образец будет пущен в массовое производство. Это, конечно, не воплотило мечту миллионов в реальность, но существенно приблизило нас к ней. А пока что ДВС без коленвала остается навязчивой идеей, и поиски решений продолжаются.

Как видит работу мотора без коленвала Баландин?

Рассмотрим основные элементы и принцип работы таких чудо-агрегатов. Идеально гладкий поршень, на поверхности которого нанесена специальная волнообразная выемка, насаживается на вал. Сюда фиксируется и золотник. Его крепят посредством болтового соединения. Сверху поршня надевается гильза. Вся конструкция помещается в корпус. В его верхней части предусмотрена специальная выемка, куда и устанавливается ролик, а затем она закрывается крышкой на болтах.

Имеется головка, в которую вставляется свеча зажигания. С боковой стороны устанавливается глушитель, который тоже фиксируется посредством четырех длинных болтов. С противоположного торца от головки устанавливается система зажигания и соединяется со свечей посредством тонких трубок. А рядом сбоку крепится карбюратор.

Если желаете более наглядно ознакомиться с принципом работы двигателя без коленвала, видео с подробной схемой мы разместили чуть ниже, а сейчас опишем этот процесс в общих чертах. Поршень делает возвратно-поступательные движения. Вал и поршень имеют сквозные отверстия, расположенные в одной плоскости. В них вставляется цилиндр, благодаря которому обеспечивается жесткое соединение. Поэтому при вращении вала вокруг своей оси такие манипуляции испытывает и прикрепленная к нему деталь.

Топливо поступает из бензобака в карбюратор, где распыляется через специальный клапан и перемешивается с воздухом. Когда поршень движется в сторону головки, открывается впускное окно и топливно-воздушная смесь поступает в подпоршневое пространство. Затем окно закрывается, а горючее сжимается вследствие изменения движения детали в противоположную сторону. В это время открывается продувочное окно, и смесь поступает в камеру сгорания, где опять происходит ее сжатие, обусловленное движением поршня.

Когда поршень находится в крайнем положении, в камере возникает огромное давление и горючее воспламеняется. Этот мини-взрыв толкает поршень в противоположную сторону. Пройдя немного, он открывает канал, через который отработанные газы покидают камеру сгорания. И этот процесс циклично повторяется на протяжении всей работы движка.

Технически подкованным людям при просмотре видеодемонстрации наверняка бросаются в глаза некоторые слабые места такой разработки. И конструкторы продолжают искать пути к повышению надежности и устойчивости такого механизма. Анализ крупных салонов последнего десятилетия показывает, что гиганты автопрома усердно трудятся над совершенствованием мотора. Поэтому есть надежда, что двигатели внутреннего сгорания без коленвала совсем скоро получат реализуемую и надежную конструкцию и автопарк всего мира существенно изменится.

Первые автомобильные двигатели были изобретены более века назад. С того времени в их конструкции мало что изменилось.

Конечно, двигатели усовершенствуются, модернизируются, становятся экологичными, лёгкими и компактными, но основы конструкции остаются прежними. Сейчас всё чаще говорят про ДВС без коленвала.

Зачем нужно убирать коленчатый вал? Как работают такие агрегаты? Такие ли они совершенные или всё же некоторые отрицательные характеристики для них свойственны?

Почему мы хотим избавиться от коленчатого вала

Отчего же таким ненавистным устройством является коленчатый вал, который ещё называется кривошипно-шатунным механизмом? Почему все так упорно желают избавиться от него? Главная причина скрывается в присутствии чрезмерного бокового усилия, которое приходится на стенки цилиндра. Эта особенность обуславливает наличие ряда негативных факторов:

  • сокращение долговечности поршневой системы и её ускоренный износ;
  • увеличение потерей, которые приходятся на трение;
  • снижение КПД.

Чтобы убрать все эти отрицательные моменты, необходимо создать такой агрегат, конструкция которого будет предполагать возвратно-поступательные движения без углового качения.

Свободнопоршневой двигатель машины

Такие механизмы уже существуют в большом количестве. Далеко не все из них могут применяться на практике, лишь некоторые экземпляры достойны внимания. Мы выбрали две модели двигателей без коленвала, презентация которых всколыхнула общественность.

Бесшатунный двигатель Баландина

Первый достойный двигатель без коленвала, который сейчас ложится в основу многих разработок и изобретений, носит имя Баландина. Суть функционирования такого механизма заключается в преобразовании движений возвратно-поступательного типа. Это стало возможным за счёт наличия специального эксцентрического механизма. К этой детали предъявляются высокие требования, которые делают силовой агрегат дорогим и недоступным для широкого использования.

Конструкция является особенной, для неё характерны уникальные характеристики, о которых мы как раз сейчас будем говорить:

  • шатуны заменены на поршневые штоки, они жёстко скрепляются с поршнями;
  • поршневые штоки аналогично шатунам охватывают шейки с коленвала;
  • по обе стороны от подшипника штока располагаются ползуны, которые за счёт направляющих свободно скользят;
  • поршень является обоймой для уплотнительных колец, которые располагаются между цилиндром и поршнем.

В такой конструкции отсутствуют боковые усилия, за счёт чего допустимо сокращение размеров поршня. Сам мотор демонстрирует высокую производительность, является экономичным и характеризуется ёмким ресурсом. Также конструкция становится компактной и более лёгкой. О недостатке мы уже говорили, он заключается в высоких требованиях относительно точности эксцентрика.

Многие специалисты работают над усовершенствованием этого механизма, используя его в качестве основы для своих изобретений.

Двигатель Фролова — мотор без шатунов и коленвала

Этот гениальный человек считал коленвал совершенно неидеальной деталью, которая нуждается в серьёзной доработке или, вовсе, является лишней в ДВС. Инженер долго и тщательно изучал конструкцию механизма Баландина. Эти наблюдения натолкнули его на создание другого механизма.

Бесшатунный мотор Баландина

Фролов изначально модернизировал эксцентрик, чтобы в дальнейшем его требования к точности не стали проблемой. Полностью убрать недостатки, характерные для двигателя Баландина, является крайне сложной задачей, даже для Фролова. Украинский инженер продолжил свои разработки, в надежде полностью убрать из механизма коленвал. Его внимание привлёк механизм, который используется в ткацких станках.

Результатом длительной и плодотворной работы стал сегментно-роторный механизм. В его структуре отсутствует коленвал, он заменён элементом, напоминающим шарнир с разными угловыми скоростями. Такой механизм известен, как шарнир Гука. Вращение деталей в двигателе внутреннего сгорания Фролова обеспечивается подшипниками качения.

Модель мотора без коленвала

Эра эволюции ДВС только начинается, и пока неизвестно, что нас ожидает в конце. Существующие наработки показывают хороший старт и дают повод надеяться на великие открытия. Возможно, уже не за горами момент, когда будет изобретён вечный двигатель.

Компания Koenigsegg, создавшая 1500-сильный гиперкар, которому не нужна трансмиссия, уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания – без распределительного вала и дроссельной заслонки. «Мотор» разбирается в принципе работы чудо-агрегата.

Шведская компания FreeValve, партнер шведского производителя суперкаров Koenigsegg, опубликовала видеоролик, демонстрирующий схему работы принципиально нового двигателя внутреннего сгорания, где вместо традиционного распредвала используются управляемые электроникой актуаторы клапанов.

Шведы утверждают, что такой мотор способен потреблять топливо с практически любым октановым числом, отключать любое количество цилиндров, а также работать в любом из трех основных термодинамических циклов.

####Откуда он появился?

Разработкой принципиально нового мотора в начале 2000-х занялась компания Cargine, партнером которой с 2001 года стала фирма Koenigsegg.

Цель, которую поставили перед собой шведские инженеры, заключалась в создании экономичного и экологически чистого мотора нового поколения. За основу была взята концепция двигателя Кармело Скудери, в котором цилиндры делятся на рабочие и вспомогательные. Первые отвечают за сжигание смеси и выпуск, а вторые – за впуск и сжатие рабочей смеси. Правда, в отличие от мотора Скудери, шведы хотели реализовать эту схему внутри одного цилиндра, для чего им требовался быстрый и очень точный актуатор клапанов.

В 2000 году был подготовлен первый одноцилиндровый агрегат, способный работать на метане или водороде. Уровень выбросов оксидов азота у этого мотора оказался невероятно низким, однако автоиндустрию заинтересовал даже не сам мотор, а использовавшийся в нем толкатель.

Правда, первый вариант толкателя был полностью пневматическим и имел множество недостатков: он был слишком большой, слишком шумный и вибронагруженный. Поэтому инженеры решили добавить в актуаторы гидравлический элемент для фиксации клапанов и дополнительного демпфирования.

К 2003 году был подготовлен первый прототип актуатора, размеры которого уже позволяли использовать его на обычном двигателе, однако потребовалось еще несколько лет, в течение которых инженеры несколько раз меняли его конструкцию, прежде чем первый по-настоящему рабочий вариант системы электронного управления клапанами был готов к тестам.

Первый прототип двигателя без распредвалов установили на универсал Saab 9-5. Отдача этого мотора оказалась на 30 процентов выше серийного агрегата, а расход горючего уменьшился на треть. Понятно, что технология еще требовала доработки и адаптации под массовое применение, однако воодушевленные создатели надеялись уже в обозримом будущем запустить новые моторы в серийное производство. Двигатели без распредвалов должны были появиться на новом седане Saab 9-3 и кроссовере 9-4X — Cargine входила в альянс скандинавских компаний, которые пытались выкупить марку Saab во время кризиса 2008 года. Однако эта затея в итоге закончилась ничем, а «Сааб» продали китайцам.

Единственным автомобильным партнером Cargine с тех пор является фирма Koenigsegg. Ее глава Кристиан фон Кенигсегг как-то признался, что давно мечтает использовать технические наработки, сделанные его компанией, в массовых машинах. Возможно, он имел в виду как раз экономичный и эффективный двигатель без распредвала, к разработке которого он был причастен?

####Так как этот двигатель устроен?

«Если представить, что мотор – это фортепьяно, а клапаны – его клавиши, то применять распределительный вал – все равно, что играть на инструменте шваброй, а не пальцами», – так описывает Кенигсегг преимущества своего мотора.

Своего – потому что с некоторых пор компания Cargine переименована в Freevalve и находится под контролем группы Koenigsegg. Над проектом мотора без распредвала, способного «играть любую музыку», трудятся девять инженеров.

Вместо распределительного вала открытием и закрытием клапанов управляют очень быстрые электромагнитные актуаторы по команде компьютера. В них используются пневматические пружины, способные менять собственную жесткость, и особые датчики контроля положения клапана. Последние контролируют положение клапанов сто тысяч раз в секунду с точностью до одной десятой миллиметра, а для их работы требуется примерно в сто раз меньше энергии, чем для аналогов других фирм.

Подобная конструкция позволяет бесконечно менять фазы газораспределения, а также в любой момент отключать и задействовать любое количество цилиндров в зависимости от конкретных нагрузок. Такой мотор может работать по традиционному термодинамическому циклу Отто, экономичному циклу Аткинсона, а также по более сложному циклу Миллера, обеспечивающему мотору еще более высокую эффективность и экономичность. Кроме того, этот мотор может моделировать цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия, управлять которой стало возможно именно благодаря клапанам с электронным управлением подъемом и временем открытия.

Современный агрегат, разработанный Freevalve, на 30 процентов мощнее и имеет более высокий крутящий момент при низких оборотах, по сравнению с аналогами того же объема, но при этом на 20-50 процентов экономичней и выбрасывает вдвое меньше вредных веществ в атмосферу. Наконец, он способен потреблять как бензин с различным октановым числом, так и дизельное топливо.

Кристиан фон Кенигсегг отмечает, что новые агрегаты можно сделать компактнее и легче традиционных ДВС за счет отказа от распредвалов, дроссельной заслонки и соответствующего навесного оборудования. Освободившееся пространство можно использовать для повышения безопасности или увеличения свободного пространства под капотом.

####Погодите, но моторы без дросселя и с электронным управлением подъемом клапанов уже делают BMW и даже Fiat?

Действительно, баварцы первыми отказались от дроссельной заслонки, внедрив в газораспределительный механизм систему управления впускными клапанами с электронным управлением. Однако баварцы используют достаточно сложную механическую систему с дополнительным электромотором, а в конструкции Fiat MultiAir до сих пор не решена проблема с высокими насосными потерями.

Технология Freevalve, в свою очередь, способна управлять всеми клапанами независимо друг от друга, совмещая сильные стороны всех существующих термодинамических циклов в одном силовом агрегате.

Выпуск мотора без распредвалов считается экономически оправданным уже сейчас, несмотря на необходимость решения оставшихся проблем с высоким потреблением электроэнергии, уровнем шума и вибрациями. Но его главный недостаток – это высокая стоимость производства. Которая, впрочем, может снизиться в случае массового применения новой технологии.

Весной 2015 года Кристиан фон Кенигсегг заявил о том, что агрегат с бескулачковым механизмом привода клапанов уже практически готов и в скором времени будет запущен в серию. И если Кенигсегг сдержит свое обещание, то двигатель внутреннего сгорания получит шанс на новую жизнь перед тем, как мир окончательно будет завоеван электрокарами и гибридами.

Тем более, что новые двигатели могут использоваться не только в качестве основного силового агрегата – замены традиционного ДВC, но и в составе гибридных силовых установок.

Двигатель без коленвала – бывает ли такое?

Коленчатый вал – один из важнейших узлов современного ДВС. Однако, автомобильные
конструкторы мечтают от него избавиться. Существует ли двигатель без коленвала и чем он
так не угодил – в нашей статье.

Зачем это нужно

Коленвал помогает колесам крутиться. А именно – когда пары от сгоревшего топлива
начинают давить на поршень, он передает движение коленвалу. То в свою очередь
преобразует движение поршня – делает его вращательным. Получается крутящий момент,
который через КПП передается на колеса, и автомобиль движется. Эта схема работы двигателя
существует почти сотню лет – в технологии работы двигателей изменилось многое, но не это.
По такому принципу работают все бензиновые, дизельные и газовые авто. Между тем,
коленвал имеет массу недостатков:

  • Создает огромное трение, что обеспечивает быстрый износ деталей.
  • Снижается общий КПД от двигателя (за счет потерь, возникающих от трения и износа
    деталей).
  • Ремонт коленвала невозможен без полного снятия и разбора двигателя. А это –
    большая работа, требующая и опыта, и оборудования.
  • Мотор без коленчатого вала был бы легче, проще в обслуживании и гораздо долговечнее.
  • Пока конструкторам не удается внедрить такой двигатель, но разработки в этом направлении
    ведутся.

Некоторые модели моторов без коленвала

Как правило, разработки носят имена своих создателей. К примеру, известные мотор
Баландина и мотор Фролова – это и есть попытки создать движок без коленчатого вала.

Баландин был первым – он отказался от шатунов. Вместо них работает специальный механизм
– эксцентрик. Двигатель получился компактным и легким. Но на этом разработка
застопорилась, т.к. все упиралось в высочайшую точность, с которой нужно было
изготавливать эксцентрик. Изобретать Фролов пошел немного дальше и создал сегментно-
роторный мотор, который вместо коленвала использует шарнир Гука.

Несколько лет назад свой прототип мотора без коленвала представила Toyota. Электромотор
имеет очень хитрое устройство и по сути, избавляет машину не только от коленвала, но и от
генератора. Поршень двигается в обмотке – поэтому внутри образуется электрическая энергия.

Двигатель генерирует энергию самостоятельно – это большой шаг вперед в развитии
электрокаров. На двигателе-прототипе можно ехать на автомобиле средней мощности по
междугородней трассе.

В этом двигателе нет коленвала — журнал За рулем

ЗАБЫТОЕ ГЕНИАЛЬНОЕ

В начале изобретательской карьеры, 30 лет назад, Виталий Фролов еще не замахивался на то, чтобы изменить ДВС — ограничился малым: установил на коленвал особые накладки. Когда они изнашивались, менял их вместе с вкладышами, и вал продолжал работать. Просто? Тем не менее, до этого раньше никто не додумался. Виталий получил первое авторское свидетельство, его наградили серебряной медалью Выставки достижений народного хозяйства СССР — в те времена считалось очень почетным стать лауреатом этой награды.

Так часто бывает: гениальные изобретения забываются. Чудесный коленвал так и не был внедрен…

Похоже, обида на неразумное человечество вылилась у Виталия в нелюбовь к коленчатым валам, и позже он беспощадно «уничтожал» деталь во всех своих последующих разработках. И сформулировал один из принципов: коленчатый вал — деталь несовершенная.

СТРАННЫЙ ОППОЗИТ

Однажды он получил заказ от специалистов воздушно-десантных войск: разработать двигатель — помощник суперсолдат. Мотор, сказали ему люди в мундирах, должен быть легким, экономичным, безотказным в воздухе, на земле и воде. И вскоре такой появился — 2-тактный оппозит, в основе которого лежал мотор «Иж-Юпитер 5».

Оппозит Фролова необычный — без уплотнительной перегородки между кривошипными камерами, так усложняющей конструкцию ординарных 2-цилиндровых двухтактников. Коленчатый вал (до поры до времени Фролов оставил его в покое) — с двумя опорными подшипниками (вместо трех), что снизило его вес и длину. В конструкции Фролов использовал два своих изобретения: «Демпфер крутильных колебаний коленчатого вала ДВС» и «Узел двигателя внутреннего сгорания».

Мотор получился компактным и «бодрым» — в 1,5 раза возросли мощность и крутящий момент. Он предназначался для сверхлегкой авиации, водномоторного спорта. В 1988 г. пришел заказ на изготовление 300 моторов для дельтапланов. Опытный мотор УМБ-760 устанавливался и на автомобиль ЛуАЗ, планировалось начать его серийный выпуск.

В 2001 году появился мотоцикл, который сразу привлек внимание байкеров. Еще бы: во время демонстрации работоспособности аппарата на второй передаче заднее колесо срывало в букс. Производство движка планировали развернуть на одном из харьковских заводов — для переоборудования обычных «Ижей». Но нагрянули известные события с распадом СССР, и проект так и остался невоплощенным.

УЛУЧШЕННЫЙ БАЛАНДИН

Вконец разочаровавшись в коленчатых валах, Виталий Фролов увлекся бесшатунными двигателями Баландина. У этих моторов нет не только шатуна, но и коленчатого вала: преобразование возвратно-поступательного движения поршня в них происходит посредством особого эксцентрического механизма.

Недостаток баландинского «бесшатунника» — излишне высокие требования к точности изготовления эксцентрика. Модернизировав узел преобразования, Виталий изготовил два опытных мотора: один смонтировал в картере «Минска», использовав штатные цилиндр, головку, сцепление и КП. Второй по этой же схеме был от начала до конца самоделкой.

Иногда он давал мотогонщикам свои моторы — и те выигрывали. Техкомиссия их не засекала, потому что о необычных «внутренностях» никто и не догадывался: габариты двигателя оставались прежними. Настолько не догадывались, что однажды в гонках по спидвею победившего спортсмена дисквалифицировали с формулировкой… «опасно ехал». Но никто не продолжил мысль: ведь это происходило в силу избытка мощности мотора. Никому в голову не пришло заглянуть вовнутрь.

И все равно, даже усовершенствованный «баландин» не устраивал изобретателя: механизм преобразования своей громоздкостью напоминал ненавистный коленчатый вал.

Мотор «Зеленый муравей»: уникальная разработка из России

Российские конструкторы придумали двигатель внутреннего сгорания без… коленчатого вала! В «Сколково» уже построили действующий прототип такого мотора и получили на него патент. Сейчас авторы проекта «Зеленый муравей» заняты поиском инвесторов, готовых воплотить их задумку в жизнь

5 колесо

Отечественная разработка отличается принципиально новым способом преобразования поступательной энергии движения поршней во вращательную. В теории  такой мотор должен работать на более низких оборотах, развивать больший крутящий момент и оказаться на третье экономичнее привычных ДВС. Ниже приведены расчетные характеристики «революционного» мотора и сравнение его с двигателями серийных машин: 

Чтобы разобраться в сути разработки, воспользуемся теоретическим выкладками физики процесса работы двигателя «Зеленый муравей».

Запатентованная конструкция устройства отбора мощности от двигателя внутреннего сгорания не нарушает законов природы и базовых научных принципов. Проект реализует новую конструкцию ДВС без изменения принципов его работы и, тем более, не затрагивает теоретических основ ДВС. Все условия работы двигателя по предлагаемому принципу – полностью идентичны условиям работы традиционных двигателей. Отличие состоит только в способе передачи усилия рабочего процесса. И это отличие находится в базовых законах физики, а не в теории двигателя.

Существующая теория двигателя определяет процессы, происходящие в инерционных машинах. Все конструкции двигателей – кривошипно-шатунная, Ванкеля, Баландина – являются именно такими. Направление инерционных сил конструкции везде совпадает с направлением рабочего усилия – любые движения преобразуются в одностороннее вращение. Поэтому в теории двигателя совершенно справедливо указано, что практически вся эффективность двигателя сосредоточена в цилиндре и определяется качеством рабочего процесса, а конструкция силового механизма (кривошипно-шатунного, кулачкового, кулисного, аксиального и т. д. и т. п.) не оказывает существенного влияния на КПД двигателя. Однако, данная теория не может быть применена к безынерционным машинам.

Как известно, в основе принципа действия любой машины лежат базовые законы физики, и поэтому разница объясняется с помощью законов о сложении сил. В физике существует большая разница между понятиями «тянуть» или «толкать». Почему электродвигатель развивает высокий крутящий момент, практически с самого начала? Ответ заключается в том, что электромагнитное поле «тянет» за собой ротор. Инерционные силы при этом не образуются. Образуется прямая передача усилия, как в редукторе. Почему двигатель внутреннего сгорания, который имеет значительно большее усилие рабочего процесса, не развивает высокий крутящий момент? Ответ заключается в том, что поршень «толкает» исполнительный механизм (коленчатый вал). Это сразу приводит к появлению инерционных сил, действующих в том же направлении. Именно наличие значительных собственных инерционных сил у исполнительного механизма (коленчатого вала), приводит к поглощению большой части рабочего усилия. Другими словами, усилие рабочего процесса передается на исполнительный механизм, который уже самостоятельно убегает в том же направлении.

Распределение сил в кривошипно-шатунном механизме. В процессе участвуют 2 силы: F – сила рабочего процесса и F ин – сила инерции конструкции. В связи с тем, что данные силы действуют в одном направлении, то по закону о сложении однонаправленных сил, приложенных в разных точках, только F рез может быть передана в полезную работу. Чем быстрее вращается двигатель, тем больше становится сила инерции конструкции при неизменной силе рабочего процесса. Количество тактов растет, но F рез уменьшается – эффективность двигателя остается на прежнем уровне. Увеличение нагрузки на выходном валу не даст никакого результата, кроме увеличения расхода топлива – физика процесса не меняется.

Низкий коэффициент полезного действия двигателя обусловлен только тем, что инерционные силы конструкции действуют в попутном направлении. Это многократно подтверждено на практике. Не зря в теории двигателя записано, что конструкция механизма передачи усилия не имеет значения, потому что все ранее созданные конструкции, действовали по одному принципу – любые усилия преобразовывались в одностороннее вращение. Дополнительным подтверждением также служит тот факт, что положение кривошипа никак не влияет на параметры двигателя.

Еще одним фактическим доказательством, служит опережение зажигания, применяемое в двигателях. Если его нет, то все показатели двигателя резко снижаются. Объяснение простое – передача усилия без опережения зажигания производится на поршень, который уже самостоятельно убегает из-за вращения коленчатого вала. Это приводит к тому, что значительная часть рабочего усилия поглощается собственным движением конструкции. Образуется, практически безопорная схема. Для того, чтобы преобразовать усилие в полезную работу, нужно иметь хорошую опору, т.е. нулевую инерционную точку (без собственного движения), а если такой опоры нет, то и результата тоже нет. Предлагаемый принцип действия устройства отбора мощности от двигателя внутреннего сгорания позволяет устранить инерционные силы. Для этого нужно сразу преобразовать рабочее усилие поршня в двухстороннее вращение – в противоположные стороны. Это приведет к взаимоуничтожению, возникающих инерционных сил. Именно это и происходит в предлагаемой схеме.

Физика процесса основана на простом клине, усилие рабочего хода передается в две стороны одновременно. Поэтому в запатентованной конструкции УОМ одновременно осуществляются 2 одинаковых вращения в противоположные стороны – 2-х стороннее вращение. Распределение сил в запатентованной конструкции УОМ представлено на нижеследующем рисунке. В процессе участвует только одна сила F – сила рабочего процесса (инерционная сила вращения практически = 0). Эта сила делится на 2 одинаковых составляющих, приводящих механизм в 2 противоположных вращения. Здесь результирующая сила F рез на выходном валу (в соответствии с законом о сложении сил) будет составлена из 2-х противоположных составляющих. Это означает, что выходной вал будет иметь одностороннее вращение, но его привод будет осуществлен зубчатыми передачами с разных направлений.

Даже без проведения расчетов, из простой геометрии разложения сил, совершенно очевидно, что F рез в предлагаемой конструкции в несколько раз больше, чем F рез в инерционном механизме. Увеличение оборотов в данной конструкции, т. е количества тактов, приведет к росту показателей двигателя (линия на графике станет диагональю, вместо прямой). Устранение инерционных сил позволит получить характеристики двигателя внутреннего сгорания, более близкие к электродвигателям, т.е. образовать прямую передачу усилия. Для еще более облегченного понимания можно привести простую аналогию с ударом по бильярдному шару. Если Вы ударяете своим шаром по стоящему шару — это работа безынерционного механизма. Если вы ударяете своим шаром по шару, движущемуся с высокой скоростью в попутном направлении Вашего удара — это работа инерционного механизма. Совершенно очевидно, что стоящий шар получит гораздо более сильный удар (отбор мощности) от Вашего шара, чем шар, который удаляется от Вас.

Принцип работы механизма также можно упрощенно представить в виде раскрутки детской юлы – винтовой шток с деревянной ручкой, нажимаешь на шток, и юла раскручивается. В начальный момент – производится резкое нажатие с «большим» усилием, а затем, по мере опускания штока, усилие требуется все меньше и меньше. Однако, юла вертится все быстрее и быстрее. Если все время «работать ручкой», то юла сохранит равномерное движение с постоянным моментом. Предложенная система интегрирует уже известные технологии, новации проекта касаются только усовершенствования имеющейся конструкции ДВС.

 

Редакция рекомендует:






Хочу получать самые интересные статьи
Конфигурации двигателя Стирлинга

— обновлено 30 марта 2013 г. Конфигурации двигателя Стирлинга

— обновлено 30 марта 2013 г.

Глава 2a – Двигатели Альфа Стирлинга

Механические конфигурации двигателей Стирлинга обычно делятся на три группы, известные как Alpha , Бета , и Гамма распоряжения. Двигатели Alpha имеют два поршня в отдельных цилиндры, соединенные последовательно нагревателем, регенератором и кулер. В двигателях Beta и Gamma используется поршневой вытеснитель. устройства, двигатель Beta, имеющий как вытеснитель, так и поршень в рядной системе цилиндров, в то время как двигатель Gamma использует отдельные цилиндры.

Двигатель Alpha концептуально самый простой Однако конфигурация двигателя Стирлинга имеет недостаток что как горячий, так и холодный поршень должны иметь уплотнения, чтобы сдерживать рабочий газ. Существует ряд механических механизмов, которые позволяют этот тип двигателя для правильной работы с правильной фазировкой два поршня. Отличная анимация двигателя V-type Alpha. разработан Ричардом Уилером ( Zephyris ) из Википедия показано ниже:

Энди Росс из Колумбуса, штат Огайо, занимается проектированием и создание малых авиационных двигателей с 1970-х годов, в том числе крайне инновационные разработки Alpha.Он изобретатель классического Росса. Двигатель привода бугеля, а также сбалансированный механизм «Rocker-V», оба показаны ниже.

См. восхитительную книгу Энди Росса: Making Двигатели Стирлинга (Экспериментальный Росс, 1993). Yoke D-90 приводит в движение двигатель Alpha Stirling, описанный в его Книга будет использоваться в качестве основного кейса данного веб-ресурса. В Университет Огайо у нас есть лаборатория модель двигателя привода Д-90 Бугеля, который нагревается электрически для точного определения тепла входная мощность. Мэтт Keveney сделал анимационный показ понятно принципы работы росс рычажный механизм . Этот оригинальный механизм для передачи движения двойного поршня в вращательное движение обычно минимизирует боковые силы поршня встречается на штатном коленчатом механизме.

Совсем недавно Энди Росс придумал сбалансированный Конструкция механизма Rocker-V. Он опубликовал статью о модели Локомотив Climax, который он построил с использованием небольшого (20 куб. См) Rocker-V. двигатель, и разрешил мне сохранить копию этой статьи « A Кульминационный локомотив класса А ».Число из них Rocker-V двигатель s был построен студентами для Старший Дизайн класса в Университете Огайо в 2001 г., а также будет использоваться в качестве кейса данного веб-ресурса. Один из Многочисленные видеоролики Энди Росса на YouTube демонстрируют уникальный сбалансированный двойной V Двигатель Alpha , в котором не используется секция теплообменника, проходящая поперек В.

Круто Energy, Inc , Боулдер, Колорадо, разрабатывал низкотемпературный (150°C – 400°C) Alpha Stirling системы двигателя/генератора с 2006 года (см. их продукт ). История развития) .Это включало полная система когенерации солнечного тепла и электроэнергии для домашнего использования в том числе эвакуированных трубчатые солнечные тепловые коллекторы , тепловые системы хранения, горячая вода и обогреватели, а также SolarHeart Двигатель/генератор Стирлинга. В настоящее время они сосредоточение внимания на системах рекуперации отработанного тепла (см.: Cool Обзор двигателя Energy ThermoHeart 25 кВт ) с использованием четырехцилиндрового двигателя Alpha, как описано в документе представлен на выставке 2016 Международная конференция по двигателю Стирлинга команда Cool Energy: 25кВт Низкотемпературный двигатель Стирлинга для рекуперации тепла, солнечной энергии и биомассы Заявки ).

Многоцилиндровые двигатели Стирлинга Alpha

Двигатель Alpha также может быть объединен в компактная конфигурация с несколькими цилиндрами, обеспечивающая чрезвычайно высокую удельная выходная мощность. Схематическая диаграмма этой конфигурации показано ниже. Обратите внимание, что четыре цилиндра взаимосвязаны, поэтому что расширительное пространство одного цилиндра соединено с компрессионное пространство соседнего цилиндра через последовательно соединенные нагреватель, регенератор и охладитель. Поршни обычно приводятся в движение автомат перекоса, приводящий к чистому синусоидальному возвратно-поступательному движению с разницей фаз 90 градусов между соседними поршнями.

Один из примеров 4-цилиндрового двигателя Alpha с автоматом перекоса. показано ниже. Этот двигатель был первоначально разработан Stirling . Thermal Motors (позже STM Корпорация , однако больше не является оперативный).

Во время 1970-е годы NV Philips из Голландии и Ford Motor Company разработал экспериментальный автомобильный двигатель – четырехцилиндровый двигатель с автоматом перекоса, как показано на следующей фотографии:


Это Двигатель Ford-Philips 4-215 используется в качестве примера в книга И.Уриели и Д.М.Берховиц — Двигатель с циклом Стирлинга Анализ (Адам Хилгер, 1984), стр. 25–31. Это будет один из тематические исследования этого учебного ресурса, и поскольку книга вышла из print, эти страницы добавлены сюда для удобства: Ford-Philips.pdf .

Уильям Бил из Sunpower, Inc придумал интересное конфигурация, сочетающая в себе четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель Alpha с выходным каскадом газовой турбины, как показано на следующей схеме схема:

Четыре цилиндра физически расположены под углом 90°. разность фаз в градусах с каждым поршнем, соединенным с газом компрессор.Затем газовые компрессоры используются для привода газовой турбины. расширитель, как показано. Основным преимуществом этой системы является обещание высокой удельной мощности и, самое главное, высокой надежности и срок службы из-за отсутствия тяжело нагруженных движущихся частей, так как боковые нагрузки на подшипники скольжения отсутствуют.

На эскизе показаны газовые компрессоры одностороннего действия для простота, однако в реальной машине будет использоваться двойное действие компрессоров так, чтобы на турбине было восемь газовых импульсов за каждый цикл четырехцилиндровой машины.

____________________________________________________________________________________


Анализ машины с циклом Стирлинга Израиль Уриэли находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 США Лицензия

Четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания без коленчатого вала

Четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания без коленчатого вала.

Основное ПРЕИМУЩЕСТВО механизма Scotch Yolk, используемого в двигателе внутреннего сгорания, заключается в обеспечении поршня с креплением шатуна, которое почти устраняет задиры юбки поршня и цилиндра, вызванные угловым усилием между поршнем и стенкой цилиндра.Однако, как обычно используется, этот механизм характеризуется трением скольжения и высоким контактным давлением, связанным с конструкцией желтка. В прилагаемом видео показан экспериментальный образец конструкции двигателя, исключающий такой быстрый износ.

Базовая концепция двигателя состоит из пары двухцилиндровых модулей с общей осью, включающих в себя цилиндры, головки цилиндров и поршни четырех двигателей Kawasaki 340. Используя ряд имеющихся в продаже прямозубых шестерен и подшипников, блок с 2.0-в. ход был разработан для работы с 2,36-дюймовым. расточка донорских двигателей.

Каждая из трех планетарных передач с неподвижными кольцевыми шестернями соединена двумя опорными звеньями с игольчатыми подшипниками с противоположной парой планетарных передач. Эти два звена вместе с центральной планетарной передачей функционируют как КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ двигателя, и каждое из них также имеет пару линейных подшипников с низким коэффициентом трения, которые перемещаются вдоль валов, прикрепленных к СОЕДИНИТЕЛЬНОМУ ШТОКУ. Возвратно-поступательное движение каждого шатуна дополнительно определяется четырьмя линейными подшипниками, перемещающимися на параллельных валах, закрепленных на блоке цилиндров.

Уплотнение, окружающее центральные планетарные передачи, предотвращает утечку давления картерного воздуха между двумя цилиндрами с общей осью. Эта центральная шестерня содержит два отверстия, которые позволяют потоку смеси топлива, воздуха и масла к диагонально противоположным поршням (1 и 4), перемещающимся вверх на такте сжатия. Через пол-оборота те же отверстия теперь открыты для потоков к диагонально противоположным поршням (2 и 3). Первичный и вторичный динамический баланс достигается без добавления каких-либо паразитных грузов.

Этот механизм позволяет преобразовывать чисто линейное движение поршней/шатунов во вращательное движение путем соединения одного или обоих выходных приводных валов с соответствующим водилом планетарной передачи, чтобы обеспечить один оборот выходного вала за каждый цикл поршней.

В качестве альтернативы один вал может быть соединен шпонкой с соответствующей ему солнечной шестерней для обеспечения повышающего привода в соотношении зубьев кольцевой шестерни к зубьям солнечной шестерни. В этой конфигурации вал мог управлять нагнетателем или генератором или помогать турбонагнетателю.

Northwind Engineering, Inc.
Сидарбург, Висконсин 53012
США
Майк Трост (инженер)
Рэнди Тецлафф (дизайнер)

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ: ФУНКЦИИ,… ТИПЫ И МАТЕРИАЛЫ

Коленчатый вал является движущейся частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Его основная функция заключается в преобразовании прямолинейного движения поршня во вращательное движение. Поршни соединены с коленчатым валом через шатуны.Коленчатый вал установлен в блоке цилиндров с помощью

1. Поршни
2. Шатуны
3. Маховик
4. Коленчатый вал

Вместе поршни, шатуны и коленчатый вал образуют кривошипно-шатунный механизм. Все поршни двигателя внутреннего сгорания передают свои усилия на коленчатый вал. С механической точки зрения коленчатый вал должен выдерживать высокие крутящие усилия, изгибающие усилия, давление и вибрации.

ВТОРИЧНЫЕ ФУНКЦИИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Вторичная функция коленчатого вала заключается в передаче мощности другим системам двигателя:
 фазы газораспределения
 масляный насос
 охлаждающий (водяной) насос
 компрессор кондиционера
 генератор переменного тока и т. д.

КОМПОНЕНТЫ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

1. Сторона управления или приводной конец
2. Противовесы
3. Коренная шейка подшипника
4. Шатунная шейка
5. Сторона маховика/передача усилия
6. Отверстие для смазки
7. Балансировочное отверстие/сверло

Коленчатый вал вставлен в блок двигателя через коренные шейки. Шатуны закреплены на шатунных шейках коленчатого вала. На противоположных сторонах шатунных шеек коленчатый вал имеет противовесы, которые компенсируют внешние моменты, минимизируют внутренние моменты и, таким образом, уменьшают амплитуды колебаний и напряжения в подшипниках.. На одном конце коленчатого вала соединен маховик, а на другом конце шестерня газораспределения.

Количество коренных и шатунных шеек зависит от количества цилиндров и типа двигателя (V-образный, прямой и т.д.). Как на коренных, так и на шатунных шейках коленчатого вала имеются смазочные отверстия (масляное отверстие), через которые проходит масло при работающем двигателе.

Крутящий момент двигателя непостоянен, поскольку он создается только тогда, когда каждый поршень находится в цикле расширения.Благодаря этому на коленчатый вал насаживается маховик для сглаживания крутящего момента двигателя и снижения вибраций.

На V-образных двигателях на одних шатунных шейках устанавливаются два шатуна. Благодаря такому расположению V-образный двигатель при том же числе цилиндров более компактен, чем рядный двигатель. Длина двигателя V6 короче длины рядного 6-цилиндрового двигателя (L6).

Между коленчатым валом и блоком двигателя на коренных шейках установлены подшипники коленчатого вала.Их роль заключается в уменьшении трения за счет слоя антифрикционного материала, который соприкасается с креплениями блока цилиндров.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В многоцилиндровом двигателе используется более сложный коленчатый вал двигателя, в то время как в малом двигателе достаточно простой конструкции.
Кривошипный ход или шатунный палец, к которому прикреплен большой конец шатуна, завершает преобразование между двумя движениями. Это дополнительная опорная поверхность, ось которой смещена относительно оси кривошипа.

Шкив маховика или коленчатого вала устанавливается на кривошипе для накопления вырабатываемой энергии и использования ее для дальнейшей работы.Маховик также уменьшит характеристику пульсации четырехтактного двигателя.

Для плавной работы двигателя без вибраций коленчатый вал установлен в коренном подшипнике. Количество подшипников двигателя зависит от различных факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров, конструкция коленчатого вала и т.д. используются. Если все работает нормально, замена подшипника двигателя требуется редко.

Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя обычно имеет три коренные шейки, четыре шатунных шейки, четыре противовеса и две шейки кривошипа.

Противовес снижает изгибающую нагрузку на коленчатый вал, а также помогает двигателю не трястись при вращении кривошипно-шатунного механизма. Балансировка коленчатого вала в основном зависит от противовесов.

Перемычка кривошипа двигателя представляет собой часть кривошипа между шатунной шейкой и валом или между соседними шатунными шейками. Он также известен как кривошипный рычаг.

ТИПЫ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Существует три различных типа кривошипов, которые можно использовать в двигателе»

1. Литые кривошипы
Эти типы кривошипов используются уже давно и используются во многих дизельных и бензиновых двигателях. . Как следует из названия, они изготавливаются из ковкого чугуна методом литья.

Они довольно дешевы в изготовлении и отлично работают, поэтому производители часто выбирают их.
Плоский кривошип — это кривошип, шейки которого расположены на 180 градусов друг от друга, что характерно для всех четырехцилиндровых рядных двигателей.В то время как кривошип с поперечной плоскостью, с другой стороны, нуждается в пресс-форме из нескольких частей, потому что шейки и противовесы несимметричны.
Литые кривошипы могут быть закалены пламенем для повышения износостойкости в определенных местах.

2. Кованые шатуны

Это более прочный коленчатый вал, чем литой шатун. Они чаще встречаются в двигателях с более высокими нагрузками и входят в стандартную комплектацию некоторых 16-вольтовых двигателей.
Кованая рукоятка делается совсем по другому. Набор штампов обрабатывается до приблизительной формы кривошипа.
Эти штампы для установки в очень большой гидравлический пресс с усилием зажима в несколько тонн. Горячий стержень из сплава высококачественной стали помещают на нижнюю матрицу и матрицу закрывают.
После закрытия штампов металл очень плотно сжимается. Затем материал уплотняется и выравнивается лучше, чем в процессе литья.
Шатуны этого типа также закалены, как и литые, но с использованием индукционной закалки.

3. Кривошипные шатуны

Кривошипные шатуны — лучший тип шатунов, которые вы можете использовать в своем двигателе, если вы хотите получить от него максимальную отдачу.Сталь
4340 обычно используется для изготовления кривошипов такого типа. Он содержит никель, хром, алюминий и молибден среди других элементов.

Эти кривошипы популярны из-за минимального времени обработки коленчатого вала. Они также требуют минимальной балансировки из-за однородного состава материала.

МАТЕРИАЛ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Обычно изготавливается из углеродистой стали, никель-хромовой или другой легированной стали.
Легирующими элементами в углеродистой стали являются марганец, хром, молибден, кремний, кобальт, ванадий.Иногда также используются алюминий и титан.

Поршни, цилиндры, шатуны и коленчатый вал

Мы постоянно говорим о регулярном обслуживании, но иногда трудно понять, почему так важно соблюдать этот график обслуживания. Может помочь небольшое понимание основных частей внутри вашего двигателя.

Цилиндр в двигателе — это просто трубка. Однако внутри этой трубки происходит все волшебство. Все описанное ниже происходит в плотно закрытой трубе, называемой цилиндром.Большинство автомобилей имеют по крайней мере четыре из них.

Что такое цилиндр?

Джунко Кимура / Getty Images

Цилиндр в двигателе — это просто трубка. Однако внутри этой трубки происходит все волшебство. Все описанное ниже происходит в плотно закрытой трубе, называемой цилиндром. Большинство автомобилей имеют по крайней мере четыре из них.

Объяснение автомобильного поршня

фото / Getty Images

Поршень по своей конструкции движется вверх и вниз.Автомобильному поршню предстоит гораздо более жестокая судьба. Он не только поднимается и опускается, но и должен выдерживать тысячи взрывов каждый раз, когда вы используете свой автомобиль или грузовик. У поршня есть верх и низ. Верхняя часть обычно гладкая, иногда с небольшими углублениями на поверхности, чтобы поршень не ударил ни один из клапанов. В верхней части происходят взрывы.

Когда поршень проталкивается в цилиндр, запечатанная там топливно-воздушная смесь сжимается, затем свеча зажигания заставляет все это взорваться.Вместо того, чтобы выглядеть как сцена из «Звездных войн», этот взрыв содержится внутри двигателя и служит только для того, чтобы быстро и мощно толкать поршень обратно. Когда поршень толкается вниз, шатун упирается в часть коленчатого вала и поддерживает вращение двигателя.

Соединение со стержнем

сгод / Getty Images

Шатун соединен с нижней частью поршня. Поршень куполообразный и герметичный сверху, а нижняя часть поршня полая.Внутри этой перевернутой чашки находится поршневой штифт, толстый стальной штифт, который соединяет поршень с шатуном и позволяет штоку слегка поворачиваться вперед и назад, оставаясь при этом прочно прикрепленным к нижней части поршня. Это важно, потому что, поскольку шатуны заставляют коленчатый вал вращаться, точка, в которой они прикреплены к коленчатому валу, немного смещается относительно центра поршня. Это означает, что он должен немного раскачиваться вперед и назад, чтобы он не сломался при первом повороте ключа.Наручные штифты очень прочные и почти никогда не ломаются. Я видел гораздо больше разрушенных поршней, чем шатунов.

Коленчатый вал, центр силы

школа / Getty Images

Взрыв, происходящий в цилиндре, заставляет поршень двигаться вниз, внутрь двигателя. Шатун соединяет днище поршня с определенной точкой на коленчатом валу, передавая энергию сгорания (взрыва в цилиндре) от движения поршня и шатуна вверх и вниз во вращательное движение в коленчатом валу.Каждый раз, когда в цилиндре происходит сгорание, коленчатый вал немного прокручивается. Каждый поршень имеет свой собственный шатун, и каждый шатун крепится к коленчатому валу в разных точках. Они не только разнесены вдоль длинного коленчатого вала, но и закреплены в разных точках вращения коленчатого вала. Это означает, что при вращении всегда толкается другая часть коленчатого вала. Когда это происходит тысячи раз в минуту, вы получаете мощный двигатель, способный двигать автомобиль по дороге.

*Помните, если вы забываете доливать масло в двигатель или регулярно меняете масло, вы рискуете серьезно повредить двигатель изнутри. Все эти детали нуждаются в постоянной смазке!

Заявка на патент США для ДВУХКОЛЕНЧАТОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПРОТИВОПОРОЖНЫМ ПОРШНИ С МЕХАНИЧЕСКИ НЕСОЕДИНЕННЫМИ КОЛЕНЧАТЫМИ ВАЛАМИ

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к двигателям с оппозитными поршнями и двумя коленчатыми валами, вращающимися независимо друг от друга.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель с оппозитным расположением поршней имеет по меньшей мере один цилиндр, который содержит два поршня, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях цилиндра. Каждый поршень соединен шатуном с соответствующим одним из двух отдельных коленчатых валов, и каждый коленчатый вал расположен на соответствующем конце цилиндра. Эта конфигурация называется двигателем с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями. Коленчатые валы установлены отдельно на блоке цилиндров, но соединены (соединены вместе, соединены с возможностью вращения) механическими средствами, внешними по отношению к блоку цилиндров, которые синхронизируют их вращение и передают мощность двигателя на вал отбора мощности.Эти механические средства обычно включают такие элементы, как шестерни, передаточные валы, ремни или цепи.

Из-за динамики работы двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями и любых противофазных движений противоположных поршней коленчатые валы часто испытывают пульсации крутящего момента, вызванные большими силами и реверсированием нагрузки, возникающими в рабочем диапазоне двигателя. . Это подвергает любое механическое устройство, соединяющее коленчатые валы, воздействию высоких пиковых усилий и реверсирования нагрузки. Механическое соединительное устройство также испытывает термические воздействия, а также производственные допуски, которые влияют на зазоры (люфт шестерни) и натяжение (ремень или цепь) внутри устройства.В результате такие механические соединительные устройства производят значительный шум, вибрацию и жесткость. Следовательно, они построены в соответствии с проектными спецификациями, которые делают их тяжелыми, дорогостоящими и имеют высокое трение.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является управление вращением отдельных коленчатых валов двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями без механического устройства, которое соединяет коленчатые валы с возможностью вращения.

Еще одной задачей изобретения является синхронизация вращения двух независимо вращающихся коленчатых валов двигателя с оппозитными поршнями при обеспечении мощности от двигателя.

Изобретение позволяет управлять частотой вращения коленчатого вала двухколенчатого двигателя с оппозитным расположением поршней без механического устройства, соединяющего с возможностью вращения два коленчатых вала двигателя. Согласно изобретению первое устройство датчика мощности функционально соединено с первым коленчатым валом из двух коленчатых валов, а второе устройство датчика мощности функционально связано со вторым коленчатым валом из двух коленчатых валов. Механизм управления сконфигурирован для управления устройствами преобразователя мощности таким образом, чтобы обеспечить обратную связь по угловому положению коленчатых валов, с помощью которой можно управлять их вращением.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предлагается двигатель с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями без механического устройства, которое с возможностью вращения соединяет два коленчатых вала двигателя. Вместо этого два коленчатых вала приспособлены для независимого вращения. Каждый коленчатый вал из двух коленчатых валов непосредственно соединен с соответствующим одним из двух устройств электрического двигателя/генератора. Каждое устройство электродвигателя/генератора сконфигурировано для преобразования механического крутящего момента соответствующего коленчатого вала в электрическую энергию или для преобразования электрической мощности в механический крутящий момент для соответствующего коленчатого вала.Предложен способ управления вращением каждого коленчатого вала путем обеспечения обратной связи по угловому положению отдельно для первого коленчатого вала из двух коленчатых валов через первый электрический двигатель/генератор из двух электрических двигателей/генераторов и для второго коленчатого вала из двух коленчатых валов. через второе устройство электродвигателя/генератора из двух устройств электродвигателя/генератора.

Изобретение может быть адаптировано для реализации других преимуществ. Способ управления вращением каждого коленчатого вала путем обеспечения обратной связи по угловому положению отдельно для первого и второго коленчатых валов может включать в себя процедуры для управления положением противоположных поршней в цилиндре двигателя во время работы двигателя для изменения целевого показателя двигатель, такие как степень сжатия, продувка или сгорание.

Таким образом, в конкретном аспекте изобретения, применяемом в двигателе с противоположными поршнями и двумя независимо вращающимися коленчатыми валами, два поршня движутся коаксиально в цилиндре двигателя, навстречу и от друг друга во время цикла работы двигателя. , соответствующие положения поршней могут изменяться за счет обеспечения обратной связи по угловому положению отдельно для первого коленчатого вала из двух коленчатых валов, который функционально соединен с первым поршнем из двух поршней, и/или со вторым коленчатым валом из двух коленчатых валов, который функционально соединенный со вторым поршнем из двух поршней.Изменение положения поршня за счет управления вращением коленчатого вала с обратной связью может быть выгодно применено для управления факторами производительности двигателя. Управляемый коэффициент производительности может включать степень сжатия или скорость очистки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 показан пример двигателя внутреннего сгорания с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями известного уровня техники.

РИС. 2 показан вид сбоку зубчатой ​​передачи предшествующего уровня техники, которая может быть сконфигурирована для механического соединения двух коленчатых валов двигателя с оппозитными поршнями, показанного на фиг.1.

РИС. 3 показывает устройство двигателя с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями в соответствии с изобретением.

РИС. 4 показано устройство двигателя с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями в соответствии с изобретением, сконфигурированное для использования в гибридной системе привода.

РИС. 5 показаны некоторые элементы устройства двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями, показанного на фиг. 3 более подробно, чтобы проиллюстрировать репрезентативные параметры, которые могут использоваться в процедурах управления согласно изобретению.

РИС.6А показывает расположение поршней для первой степени сжатия; ИНЖИР. 6В показано расположение поршней для второй степени сжатия, меньшей, чем первая степень сжатия.

РИС. 7А показано расположение поршня для первой скорости продувки; ИНЖИР. 7В показаны положения поршня для второй скорости продувки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель с оппозитными поршнями представляет собой двигатель внутреннего сгорания, характеризующийся расположением двух поршней, расположенных в отверстии одного цилиндра для возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль продольной оси цилиндра. родить.Двигатель внутреннего сгорания с оппозитными поршнями во многих отношениях отличается от обычного двигателя внутреннего сгорания, который имеет один поршень в каждом цилиндре. В оппозитном двигателе камера сгорания образована в цилиндре между торцевыми поверхностями двух противоположно движущихся в цилиндре поршней; в обычном двигателе камера сгорания образована между головкой блока цилиндров и торцевой поверхностью одиночного поршня, движущегося в цилиндре. В двигателе с оппозитным расположением поршней воздух поступает в цилиндр через впускное отверстие в цилиндре, рядом с одним из двух его концов, а выхлоп выходит из цилиндра через выпускное отверстие, расположенное в цилиндре рядом с другим из двух его концов.Впускное отверстие открывается и закрывается одним из двух поршней, а выпускное отверстие открывается и закрывается другим из двух поршней. Напротив, в других двигателях внутреннего сгорания воздух и выхлоп входят в цилиндр и выходят из него через впускные и выпускные отверстия, которые открываются и закрываются клапанами.

Как правило, двигатель с оппозитными поршнями завершает рабочий цикл за один полный оборот коленчатого вала и два хода поршня, соединенного с коленчатым валом. Такты обозначаются как такты сжатия и рабочие такты.Каждый поршень перемещается между соответствующей нижней центральной областью (BC) в цилиндре, где он находится ближе всего к одному концу цилиндра, и соответствующей верхней центральной областью (TC) внутри цилиндра, где он наиболее удален от одного конца. Цилиндр имеет порты рядом с соответствующими областями BC. Каждый из противоположных поршней управляет соответствующим одним из портов, открывая порт, когда он движется к своей области ВС, и закрывая порт, когда он движется от ВС к своей области ТС. Один порт служит для подачи наддувочного воздуха в канал ствола, другой порт обеспечивает выход продуктов сгорания из канала ствола; они соответственно называются «впускными» и «выпускными» портами (в некоторых описаниях впускные порты называются «воздушными» портами или «выпускными» портами).Наддувочный воздух поступает в цилиндр через впускное отверстие возле одного конца цилиндра, а выхлопные газы выходят из выпускного отверстия возле противоположного конца цилиндра; таким образом, газ проходит через цилиндр в одном направлении («прямоток») — от впускного отверстия к выпускному — и вытеснение выхлопных газов наддувочным воздухом называется «прямоточной продувкой».

РИС. 1 представляет собой схематическое изображение иллюстративного двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями и соответствующим образом помечено как «известный уровень техники». Предпочтительно двигатель представляет собой двухтактный прямоточный двигатель с оппозитным расположением поршней (далее «двигатель с оппозитным расположением поршней»), который включает по меньшей мере один цилиндр.Двигатель с оппозитным расположением поршней 8 предпочтительно работает по принципу воспламенения от сжатия, но он может работать с электронной или оптической поддержкой зажигания. Двигатель с оппозитным расположением поршней 8 может иметь один цилиндр, два цилиндра, три или более цилиндров. В любом случае цилиндр 10 представляет собой одноцилиндровую и многоцилиндровую конфигурации двигателя 8 с оппозитными поршнями. Цилиндр 10 включает отверстие 12 и разнесенные в продольном направлении впускной и выпускной каналы 14 и 16 , которые выполнены механически, отлиты или иным образом сформированы в цилиндре вблизи его соответствующих концов.Система обработки воздуха 15 двигателя с оппозитным расположением поршней 8 управляет подачей наддувочного воздуха в двигатель и выпуском из него через эти отверстия. Каждое из впускных и выпускных окон включает одно или несколько отверстий, сообщающихся между отверстием цилиндра и связанным с ним коллектором или камерой. Во многих случаях порт содержит один или несколько расположенных по окружности массивов отверстий, в которых соседние отверстия разделены сплошной частью стенки цилиндра (также называемой «перемычкой» или «перемычкой»).В некоторых описаниях каждое отверстие может упоминаться как «порт»; тем не менее, конструкция окружного массива таких «портов» ничем не отличается от конструкций портов, показанных на фиг. 1. Топливные форсунки 17 включают форсунки, закрепленные в отверстиях, выходящих в цилиндр. Топливная система 18 двигателя с оппозитным расположением поршней 8 обеспечивает непосредственный боковой впрыск топлива форсунками 17 в цилиндр. Два поршня 20 , 22 расположены в отверстии 12 так, что их торцевые поверхности 20 и , 22 , и находятся напротив друг друга.Для удобства поршень 20 называется «впускным» поршнем, поскольку он открывает и закрывает впускное отверстие 14 . Точно так же поршень 22 называется «выпускным» поршнем, поскольку он открывает и закрывает выпускное отверстие 16 . Предпочтительно, но не обязательно, впускной поршень 20 и все остальные впускные поршни соединены с коленчатым валом 30 двигателя 8 с оппозитными поршнями; и выпускной поршень 22 и все другие выпускные поршни соединены с коленчатым валом 32 двигателя 8 .Коленчатый вал 30 называется «впускным» коленчатым валом, поскольку он соединен с впускным поршнем 20 , а коленчатый вал 32 называется «выпускным» коленчатым валом, поскольку он соединен с выпускным поршнем 22. . Соединения поршень-коленвал для впускных и выпускных поршней включают шатун 40 и поршневой палец 42 .

После сгорания противоположные поршни 20 и 22 отодвигаются от своего внутреннего положения в цилиндре 10 .При перемещении к своим положениям BC поршни 20 и 22 удерживают свои соответствующие отверстия закрытыми до тех пор, пока они не пройдут самые внутренние края отверстий, после чего отверстия начинают открываться. Поскольку наддувочный воздух 34 поступает в цилиндр 10 через впускное отверстие 14 , форма отверстий впускного отверстия и особенности поверхности противоположных торцевых поверхностей поршня вызывают турбулентность наддувочного воздуха, что способствует смешиванию воздуха и топлива. эффективное сгорание и сокращение выбросов загрязняющих веществ.

РИС. 2 показана репрезентативная зубчатая передача 43 для соединения с возможностью вращения двух коленчатых валов 30 и 32 двигателя 8 с оппозитными поршнями с двумя коленчатыми валами, показанного на фиг. 1, и имеет соответствующую маркировку «Предшествующий уровень техники». Зубчатая передача 43 представляет собой механическое соединительное устройство, выполненное с возможностью соединения коленчатых валов с возможностью вращения для синхронизации их вращения и передачи мощности двигателя на вал отбора мощности. В некоторых случаях такое поворотное соединение называют «позитивным соединением» или «геометрическим соединением».Коленчатые валы 30 и 32 расположены параллельно, на расстоянии друг от друга, но из-за механического соединительного устройства они не могут вращаться независимо друг от друга. Зубчатая передача 43 может содержать систему шестерен, которые проходят между соответствующими концами коленчатых валов 30 и 32 и соединяются с возможностью вращения. Например, зубчатая передача 43 может содержать шестерни 44 , закрепленные на соответствующих концах коленчатых валов 30 и 32 для вращения с ними, и шестерню 45 , закрепленную на конце вала отбора мощности . 46 .Зубчатая передача 43 может дополнительно содержать промежуточные шестерни в сборе 47 , каждая из которых установлена ​​с возможностью вращения на неподвижном валу или стойке, которые могут быть отлиты вместе с блоком цилиндров.

Зубчатая передача в большинстве случаев является предпочтительным средством соединения коленчатых валов с возможностью вращения. Однако среда с оппозитными поршнями создает особые проблемы. Нагрузки, испытываемые зубчатой ​​передачей двигателя с оппозитными поршнями, намного выше, чем у обычного привода с клапанным механизмом. Амплитуда крутильных колебаний высока, и каждый коленчатый вал испытывает изменение крутящего момента.Часто бывает так, что зубчатая передача спроектирована так, чтобы создавать разность фаз при вращении коленчатых валов (разность фаз вращения). Например, выпускной коленчатый вал может опережать впускной коленчатый вал по фазе для получения желаемого прямоточного эффекта продувки. Опережение фаз вызывает разделение мощности между коленчатыми валами, а также разность фаз между крутящими моментами коленчатого вала на впуске и выпуске. Торсионный резонанс в редукторе может привести к потере контроля над объемом сгорания.

Очевидно, что отказ от зубчатой ​​передачи может принести пользу двигателю с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями за счет снижения массы, размера, трения, шума и вибрации. Однако устранение механической связи между коленчатыми валами создает две проблемы. Во-первых, это случай, когда механическое устройство, соединяющее коленчатые валы, включает в себя средство, с помощью которого можно обеспечить выходную мощность, вырабатываемую двигателем. Во-вторых, также имеет место случай, когда механическое соединительное устройство синхронизирует вращение коленчатых валов с целью установления и поддержания фазового соотношения между ними.Дополнительные преимущества могут быть реализованы за счет управления противоположными движениями поршней, каждый из которых соединен с соответствующим одним из двух коленчатых валов.

Устройство двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями. ИНЖИР. 3 иллюстрирует устройство двигателя с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями в соответствии с изобретением. Устройство 50 двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями включает в себя двигатель 52 с оппозитными поршнями, сконструированный и работающий так, как показано на фиг. 1, за одним исключением: двигатель с оппозитными поршнями не имеет механического устройства для соединения коленчатых валов с возможностью вращения.Двигатель 52 с оппозитными поршнями содержит блок цилиндров 54 , по меньшей мере, с одним цилиндром 56 , в канале которого два поршня 57 а и 57 b расположены противоположно для скользящего движения. Например, двигатель 52 с оппозитными поршнями может содержать один, два, три или более цилиндров. В любом случае цилиндр 56 представляет собой одноцилиндровую и многоцилиндровую конфигурации двигателя 52 с оппозитными поршнями.Цилиндр 56 расположен между двумя разнесенными коленчатыми валами 58 и 59 , которые расположены параллельно и адаптированы в соответствии с фиг. 1 вращаться поршнями 57 a и 57 b соответственно. Два коленчатых вала 58 и 59 установлены с возможностью вращения в соответствующих частях картера 60 и 61 блока цилиндров 54 , но, в отличие от двигателя 8 на фиг.1, не соединены с возможностью вращения с помощью механического соединительного устройства или системы. В связи с этим говорят, что коленчатые валы механически не связаны и, таким образом, могут свободно вращаться отдельно и независимо друг от друга. Вместо зубчатой ​​передачи, цепи, ремня или другого эквивалентного устройства для жесткого соединения коленчатых валов 58 и 59 двигатель с оппозитными поршнями 52 оснащен системой с электронным управлением, которая обеспечивает выходную мощность и контролирует вращения коленчатых валов.

С дополнительной ссылкой на фиг. 3, устройство 90 двигателя/генератора (MG) предусмотрено для коленчатого вала 58 . Двигатель/генератор 90 способен подавать питание и получать питание от линии 62 электрической шины через инвертор 91 . Вращающийся вал 93 двигателя/генератора 90 может быть непосредственно соединен с коленчатым валом 58 таким образом, чтобы устройство 90 двигателя/генератора могло получать крутящий момент или подавать крутящий момент на , коленвал 58 .Устройство двигателя/генератора (M/G) 95 предусмотрено для коленчатого вала 59 . Двигатель/генератор 95 способен подавать питание и получать питание от линии 62 электрической шины через инвертор 97 . Вращающийся вал 96 двигателя переменного тока двигателя/генератора 95 может быть непосредственно соединен с коленчатым валом 59 таким образом, чтобы получать крутящий момент от коленчатого вала 59 или передавать крутящий момент на него.

Устройство двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями 50 дополнительно включает механизацию управления, которая представляет собой компьютерную систему, включающую программируемый контроллер, множество датчиков, ряд исполнительных механизмов и другие устройства машины. Механизация управления регулирует работу различных узлов двухколенчатого, оппозитно-поршневого агрегата. Согласно фиг. 3, управление устройством 50 двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями осуществляется с помощью механизации управления, которая включает программируемый электронный блок управления двигателем (ECU) 80 .ECU 80 может состоять из одного или нескольких микропроцессоров, памяти, блоков ввода-вывода, преобразователей, драйверов и т. д. и запрограммирован на выполнение алгоритмов управления в различных условиях работы двигателя. Такие алгоритмы могут быть реализованы в модулях управления, которые являются частью программы управления системой, выполняемой ECU 80 для регулирования работы устройства двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями.

Помимо ЭБУ 80 механизация управления может также включать в себя различные датчики (физические и/или виртуальные).К ним могут относиться датчики двигателя (рабочее состояние двигателя, частота вращения двигателя, системы двигателя и т. д.) и датчики двигателя (скорость двигателя, ток генератора и т. д.). Кроме того, механизация управления может содержать различные исполнительные механизмы, такие как те, которые используются в топливной, воздушной и охлаждающей системах двигателя с оппозитным расположением поршней. В состав механизации управления могут дополнительно входить различные исполнительные механизмы двигателей, генераторов и других электрических устройств (преобразователи, инверторы и т. д.).

Согласно РИС. 3, механизация управления может содержать датчик вращения для каждого коленчатого вала , 58, , , 59, , который предназначен для определения состояния вращения коленчатого вала и генерирования сигнала, указывающего на обнаруженное состояние вращения.В связи с этим каждый такой датчик вращения может содержать датчик углового положения, который выводит информацию, включающую в себя положение вращения коленчатого вала. Соответственно, угловое положение коленчатого вала относится к угловому расстоянию, на которое коленчатый вал повернулся по часовой стрелке (или против часовой стрелки) от заданного положения. Обычно такие данные представлены в градусах вращения в диапазоне 0°-360°; желательна точность, например, по крайней мере от ½ до ¼ градуса.

Таким образом, первый коленчатый вал 58 может быть оснащен первым датчиком углового положения, таким как датчик углового положения 105 , а второй коленчатый вал 59 может быть оснащен вторым датчиком углового положения, таким как датчик углового положения 107 . Каждый коленчатый вал может быть дополнительно оснащен другими датчиками, такими как датчики крутильных колебаний. Блок ECU 80 может быть подключен для приема сигналов, указывающих данные о вращении коленчатого вала, такие как угол поворота коленчатого вала (CA 1 , CA 2 ) от датчиков углового положения 105 и 107 , с которыми блок ECU 802402 10240 может рассчитать положение вращения, скорость и ускорение каждого коленчатого вала.Используя эти и, возможно, другие параметры, ECU 80 может выполнить расчет, чтобы определить, следует ли подавать крутящий момент на каждый коленчатый вал или снимать его с него, и в какой степени, чтобы поддерживать коленчатые валы на соответствующей угловой скорости (об/мин). ) в желаемом рабочем режиме. Кроме того, ECU 80 может использовать данные о положении коленчатого вала от датчиков углового положения 105 и 107 и выполнять расчет, чтобы определить, следует ли подавать или снимать крутящий момент с одного или обоих коленчатых валов, и насколько, чтобы расположить один или оба противолежащих поршня в цилиндре двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями, при этом функция такого позиционирования заключается в регулировании коэффициента производительности двигателя, такого как степень сжатия.Для этих целей ЭБУ 80 может быть подключен для передачи сигналов (TM 1 , TM 2 ) на инверторы 91 и 97 , которые вызывают одно или оба из устройств двигателя/генератора 90 и 95 для передачи крутящего момента или поглощения крутящего момента от одного или обоих коленчатых валов 58 , 59 .

Двигатель с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями 52 представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который вырабатывает энергию за счет сжигания бензина, дизельного топлива, JP-8, Jet-A или газообразного топлива или любой их комбинации, предпочтительно за счет сжатия зажигание, в ответ на регулирование топлива и воздуха ЭБУ 80 .Например, двигатель может работать с воспламенением от сжатия бензина (GCI). Устройство двигатель/генератор 90 (обозначенное как первое устройство двигатель/генератор) представляет собой преобразователь мощности, способный работать либо как электродвигатель, либо как генератор. В этом отношении двигатель/генератор 90 при работе в качестве двигателя обеспечивает выходной крутящий момент на коленчатый вал 58 через вал 93 двигателя в ответ на подачу электроэнергии на инвертор 91 от электрические шины 62 .Двигатель/генератор 90 работает как генератор, когда он приводится в движение коленчатым валом 58 через его вал 93 двигателя. Генерируемая таким образом электроэнергия подается на электрические шины 62 через инвертор 91 . Устройство двигателя/генератора 95 (обозначенное как второе устройство двигателя/генератора) представляет собой преобразователь мощности, способный работать либо как электродвигатель, либо как генератор. В этом отношении двигатель/генератор 95 при работе в качестве двигателя обеспечивает выходной крутящий момент на коленчатый вал 59 через вал 96 двигателя в ответ на подачу электроэнергии на инвертор 97 от электрические шины 62 .Двигатель/генератор 95 работает как генератор, когда он приводится в движение коленчатым валом 59 через его вал двигателя 96 ; генерируемая таким образом электрическая мощность подается на линии 62 электрической шины через инвертор 97 .

Инверторы 91 и 97 подключены к линиям электрической шины 62 и сконструированы таким образом, чтобы каждое из устройств двигатель/генератор 90 и 95 подавало питание напрямую и получало питание от других устройств, которые также могут быть подключены к линиям электрической шины 62 .Работа каждого двигателя/генератора регулируется соответствующим инвертором. Таким образом, инвертор 91 управляет количеством мощности переменного тока, обеспечиваемой или подаваемой на первое устройство 90 двигатель/генератор, в соответствии с величиной и полярностью первой команды крутящего момента (TM 1 ), выдаваемой устройством ECU 80 , а инвертор 97 регулирует мощность переменного тока, подаваемую вторым двигателем/генератором 95 или подаваемую на него, в соответствии с величиной и полярностью второй команды крутящего момента (TM 2 ) выдается ЭБУ 80 .

Гибридное приложение. Пример применения устройства , 50, двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями в гибридной системе привода показан на фиг. 4, в котором устройство , 50, двигателя с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями обеспечивает питание гибридной системы , 155, трансмиссии электрического типа, которая может быть сконфигурирована для привода гибридного транспортного средства. В этой заявке первый и второй двигатель/генератор 90 и 95 соединены для подачи электроэнергии в систему 155 гибридной трансмиссии линиями 62 электрической шины.Гибридная силовая установка , 155, может содержать устройство , 165, аккумуляторной батареи и, по меньшей мере, один электрический двигатель, в данном случае электрический двигатель/генератор , 167, . Электрический двигатель/генератор 167 имеет связанный с ним вращающийся вал двигателя 169 , который может быть соединен для обеспечения механического крутящего момента и вращения на одно или несколько колес гибридного транспортного средства с помощью одного или нескольких приводных валов, оси, и фланец ступицы. Например, электродвигатель/генератор 167 может быть соединен через узел трансмиссии 171 с карданным валом 172 для подачи на одно или несколько колес 173 гибридного транспортного средства.Альтернативно, гибридная силовая установка , 155, может содержать один или несколько электродвигателей/генераторов для привода каждого из множества колес многоколесного гибридного транспортного средства через фланец ступицы на каждом колесе.

Система гибридного привода может управляться как последовательный гибрид (или расширитель диапазона) с помощью ЭБУ 80 , который может регулировать переключение каждого из устройств двигатель/генератор 167 , 90 , и 95 между работой в качестве двигателя и генератора с помощью соответствующих команд крутящего момента (TM).В первом режиме работы системы гибридного привода с выключенным двигателем внутреннего сгорания с оппозитными поршнями устройство 167 двигателя/генератора может работать в режиме двигателя с питанием от аккумуляторного устройства 165 . В случаях, когда система гибридного привода приводит в действие гибридное транспортное средство, когда устройство двигатель/генератор 167 , работающее от аккумуляторного устройства 165 , работает в режиме двигателя, его выходной сигнал будет связан с приводом одного или нескольких колес 173. .Если гибридное транспортное средство оснащено системой рекуперативного торможения, устройство 167 двигателя/генератора может работать в режиме генератора для зарядки устройства 165 аккумуляторной батареи. Во втором режиме работы системы гибридного привода, когда работает двигатель 52 с оппозитными поршнями, моторно-генераторное устройство 167 может работать в моторном режиме с питанием от аккумуляторного устройства 165 , в то время как устройство двигатель/генератор 90 и/или устройство двигатель/генератор 95 , работающее в режиме генератора, поддерживает, пополняет или замедляет истощение заряда аккумуляторного устройства 165 .В третьем режиме работы системы гибридного привода при работающем двигателе 52 с оппозитными поршнями устройство 167 двигателя/генератора может работать в режиме двигателя с питанием от аккумуляторного устройства 165 и либо оба устройства двигателя/генератора 90 , 95 . В случаях, когда необходимо запустить двигатель с оппозитным расположением поршней 52 , либо устройство двигатель-генератор 90 , либо устройство двигатель-генератор 95 можно использовать в режиме двигателя для запуска двигателя с противоположным расположением поршней. 52 .

Управление коленчатым валом. Когда устройство двигателя/генератора 90 , 95 устройства двигателя 50 управляется блоком управления двигателем 80 в качестве двигателя, крутящий момент, создаваемый двигателем, передается на коленчатый вал, к которому подключен двигатель/генератор. устройство подключено. Когда коленчатый вал вращается, крутящий момент, передаваемый на коленчатый вал, добавляется или вычитается из крутящего момента, создаваемого вращением коленчатого вала в ответ на движение поршней, тем самым опережая или замедляя (модулируя) вращение коленчатого вала.Преимущественно, такую ​​модуляцию можно использовать для демпфирования пиков, реверсирования крутящего момента и крутильных колебаний в каждом коленчатом валу, тем самым улучшая контроль над объемом сгорания. Другие преимущества, связанные с управлением положением поршня, также могут быть реализованы.

Устройство с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями согласно изобретению сконструировано для контроля вращения каждого из коленчатых валов 58 , 59 с целью поддержания плавной работы и синхронизации коленчатых валов.В связи с этим ЭБУ 80 может получать сигналы от одного или нескольких датчиков, связанных с каждым коленчатым валом, с помощью которых можно обнаруживать вибрации, скачки напряжения, дрейфы и другие аномалии вращения коленчатого вала. Когда ECU 80 обнаруживает аномалию в движении коленчатого вала на основе этих сигналов датчика, ECU 80 выдает команду крутящего момента (TM 1 или TM 2 ), которая вызывает срабатывание устройства двигатель/генератор . 90 или 95 для создания крутящего момента, необходимого для противодействия обнаруженной аномалии в пораженном коленчатом валу.Кроме того, ECU 80 непрерывно определяет разность фаз между коленчатыми валами на основе сигналов угла поворота коленчатого вала (CA 1 , CA 2 ) от датчиков углового положения 105 и 107 и сравнивает вычисленные разность фаз с требуемой разностью фаз, корректируя любое отклонение от требуемой разности фаз путем обеспечения обратной связи по угловому положению для обоих коленчатых валов с помощью команд крутящего момента.

Что касается фиг.5, каждый поршень 57 a , 57 b имеет неизменную взаимосвязь с шатунной шейкой Pa, Pb, с помощью которой он соединен с соответствующим ему коленчатым валом 58 , 59 . Таким образом, расположение (или положение) поршня относительно цилиндра 56 , в котором он движется в любой момент работы двигателя 52 , точно соответствует степени вращения коленчатого вала, с которым он соединен. , а управление положением поршня в цилиндре осуществляется непосредственно за счет управления вращением коленчатого вала.Опережение или замедление вращения коленчатого вала за счет приложения крутящего момента, создаваемого присоединенным к нему двигателем/генератором, вызывает соответствующее изменение движения и, следовательно, положения прикрепленного к нему поршня. Когда блок двигателя/генератора двигателя 50 работает в качестве двигателя с помощью ЭБУ 80 , крутящий момент, передаваемый на коленчатый вал, с которым соединен двигатель/генератор, образует обратную связь по угловому положению коленчатого вала, с которым ECU 80 может модулировать его вращение и, таким образом, управлять движением и/или положением поршня, соединенного с ним.Это соотношение можно использовать с пользой, так как некоторые факторы, связанные с работой двигателя с оппозитными поршнями, могут быть успешно изменены, отрегулированы или оптимизированы во время работы двигателя путем управления вращением коленчатого вала, чтобы, таким образом, управлять положением или положением поршня. поршень, соединенный с коленчатым валом. Например, управление вращением коленчатого вала для управления движением поршня (местоположение, скорость, ускорение) в ответ на условия работы двигателя с оппозитным расположением поршней может позволить управлять различными факторами производительности двигателя, такими как степень сжатия, степень продувки, и так далее.

На фиг. 5, ECU 80 может определять соответствующее положение вращения для каждого коленчатого вала 58 , 59 , используя сигналы угла поворота коленчатого вала (CA 1 , CA 2 ) от датчиков углового положения 205 105 и 10241. 107 . Каждый сигнал угла поворота коленчатого вала указывает положение соответствующего поршня , 57, , а, , , 57, , b, во время работы двигателя. Расположение поршня в цилиндре 56 можно понять относительно плоскости форсунки 110 , расположенной в промежуточной части цилиндра и обычно ориентированной перпендикулярно продольной оси 112 цилиндра.Плоскость форсунки 110 используется в качестве ориентира для впрыска топлива топливными форсунками 113 . Положение поршня может соответствовать расстоянию между плоскостью форсунки и выбранной характеристикой поршня (верхняя кромка кольца, ось поршневого пальца и т. д.). Например, положение поршня можно определить как расстояние между торцевой поверхностью поршня и плоскостью 110 форсунки. В этом отношении согласно фиг. 5 расположение впускного поршня 57 a может быть определено как расстояние в миллиметрах (MM) между торцевой поверхностью 57 ae и плоскостью форсунки 110 .

В дополнение к цилиндру 56 , поршни 57 57 A и 57 B и коленчатые коленчаты 58 и 59 двигателя 52 , фиг. 5 показаны впускные и выпускные отверстия , 108, и , 109, соответственно. Для следующих примеров и вариантов осуществления коленчатый вал 58 и поршень 57 a также называются «впускной коленчатый вал 58 » и «впускной поршень 57 a », в то время как 59 и поршень 57 b также обозначаются как «выпускной коленчатый вал 59 » и «выпускной поршень 57 b ».Во время работы двигателя два поршня 57 а и 57 b перемещаются соосно в отверстии цилиндра 56 навстречу друг другу в такте сжатия и отдаляются друг от друга с силой ( или, расширение) такта, повторяя эту последовательность один раз в каждом цикле работы двигателя.

Переменная степень сжатия. Максимальный объем определяется как объем цилиндра, заключенный между торцевыми поверхностями поршня 57 ae и 57 до , когда поршни перемещаются (одновременно или последовательно) от BC, а минимальный объем определяется как объем цилиндра, заключенный между торцевые поверхности 57 ae и 57 должны быть , когда поршни находятся ближе всего друг к другу.Коэффициент сжатия может быть основан на максимальном и минимальном объемах. Рабочая степень сжатия основана на максимальном объеме, определяемом в цилиндре в начале такта сжатия между торцевыми поверхностями поршня 57 ae и 57 be , когда поршни 57 a и 57 b находятся дальше всего друг от друга, в это время впускное отверстие 108 и выпускное отверстие 109 открыты. В качестве альтернативы захваченная степень сжатия основана на максимальном объеме, определенном между торцевыми поверхностями поршня 57 ae и 57 до , так как впускные и выпускные отверстия 108 , 109 полностью закрыты в начале такт сжатия.В некоторых случаях впускное и выпускное отверстия 108 , 109 могут быть полностью закрыты одновременно; в других случаях один порт может быть полностью закрыт раньше другого порта, и в этом случае максимальный объем возникает сразу после закрытия последнего порта. В любом случае степень сжатия определяется как максимальный объем, деленный на минимальный объем.

Желательно иметь возможность изменять степень сжатия в ответ на изменение нагрузки двигателя, чтобы максимизировать эффективность использования топлива и номинальную мощность, а также поддерживать хорошее сгорание.Эта возможность может быть достигнута в двигателе с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями путем изменения минимального объема, определяемого между торцевыми поверхностями поршня. Для этого требуется возможность управления движением по крайней мере одного поршня во время работы двигателя, чтобы изменить минимальное расстояние между торцевыми поверхностями поршня, когда поршни находятся ближе всего друг к другу. Это может быть выполнено в двигателе с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями с зубчатой ​​передачей согласно фиг. 2 добавлением устройства, которое действует между одним коленчатым валом и зубчатой ​​передачей.Эта возможность достигается за счет дополнительного веса, размера, стоимости и трения.

Однако в устройстве двигателя с двумя коленчатыми валами и противоположными поршнями в соответствии с изобретением минимальный объем может варьироваться путем обеспечения управления с обратной связью по крайней мере одним коленчатым валом, реализуемым ECU 80 , действующим через один из двигателей/ генераторные устройства. Например, в ответ на требуемое или ожидаемое изменение нагрузки двигателя блок ECU 80 может установить команду крутящего момента (TM 1 , TM 2 ) для двигателя, чтобы изменить скорость вращения коленчатого вала, до которой он подключен.Изменение скорости вращения может быть рассчитано ECU 80 как достаточное для изменения времени, за которое поршень, соединенный с коленчатым валом, проходит через положение TC. По сути, расчетное изменение изменяет фазу между двумя коленчатыми валами, а управление с обратной связью рассчитано на изменение (увеличение или уменьшение) разности фаз вращения между двумя коленчатыми валами в таком направлении и до такой степени, чтобы получить минимальное расстояние между поршни 57 a и 57 b , что позволяет достичь целевого минимального объема.Разность фаз вращения и, следовательно, целевой минимальный объем и результирующая степень сжатия могут поддерживаться до тех пор, пока не произойдет другое изменение нагрузки двигателя, указывающее на изменение степени сжатия.

На фиг. 6А и 6В. Предположим, что существует нулевая разность фаз между вращением впускного и выпускного коленчатых валов, как показано на фиг.6А. В этом случае впускной поршень (IPist) 57 a и выпускной поршень (EPist) 57 b достигают своих положений TC одновременно, при 0° CA каждого коленчатого вала. Ограниченный всплеск положительного крутящего момента, добавленный, например, к коленчатому валу выпускных клапанов 59 , вызовет его опережение по фазе относительно коленчатого вала впускных клапанов 58 (или наоборот). Опережение фазы выпускного коленчатого вала вызывает опережение положения выпускного поршня 57 b .Результат проиллюстрирован на фиг. 6B, где показано, что выпускной поршень достигает своего положения ТС (0° СА коленчатого вала выпускных клапанов) приблизительно за 8° до того, как впускной поршень 57 a достигает своего положения ТС (0° СА коленчатого вала впускных клапанов). В результате минимальное расстояние между торцевыми поверхностями поршней увеличивается, как и минимальный объем. Результатом является изменение степени сжатия; в этом случае степень сжатия снижается, что может указывать на увеличение нагрузки на двигатель.

Блок управления двигателем 80 может выполнять алгоритм для изменения разности фаз вращения между первым и вторым коленчатыми валами для изменения степени сжатия. Со ссылкой на фиг. 5, во время работы двигателя ECU 80 вычисляет, оценивает или иным образом определяет текущую разность фаз вращения между коленчатыми валами 58 и 59 на основе сигналов CA 1 и CA 2 угла поворота коленчатого вала. . Если запрошено изменение нагрузки двигателя, например, в виде запроса крутящего момента, ECU 80 вычисляет, оценивает или иным образом определяет целевое значение степени сжатия, определяет разницу между текущей и целевой разностью фаз вращения и выдает команды крутящего момента TM 1 и TM 2 , которые заставляют первый и второй двигатель/генератор 90 и 95 изменять разность фаз вращения между первым и вторым коленчатыми валами 58 и 59 .Изменение разности фаз вращения изменяет положение по крайней мере одного из поршней по мере необходимости для достижения заданной степени сжатия. Как только разность фаз вращения достигает целевого значения, разность фаз вращения может поддерживаться до тех пор, пока не будет указано другое изменение степени сжатия. Фазирование кривошипа также может изменяться в течение рабочего цикла. Например, может быть желательно обеспечить нулевую фазу кривошипа при минимальном объеме, за которой следует вывод кривошипа выхлопа для продувки.

Переменная очистка. Желательно иметь возможность адаптировать состояние и состав газа в цилиндрах для различных целей во время работы двигателя. Например, реакция на требование крутящего момента «схождения», например, когда педаль акселератора транспортного средства нажата для ускорения, может потребовать в основном свежего воздуха в цилиндре для полного сгорания увеличенного количества топлива. Или, когда двигатель запускается в холодных условиях, может быть желательно сохранить горячий газ в цилиндре.В двигателях с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями внешние по отношению к цилиндру средства обеспечивают ограниченную степень контроля над переменной продувкой. К ним относятся компоненты впускного канала, которые управляют работой нагнетателя, компрессора и рециркуляции отработавших газов, и компоненты выпускного канала, которые управляют работой турбины и потоком газа в канале. Внутри цилиндра важные факторы, влияющие на продувку, включают высоту выпускного отверстия, расположение впускного отверстия и разность фаз вращения между поршнями. Выпускное отверстие часто имеет большую высоту, чем впускное отверстие, что в сочетании с опережением фаз вращения выпускного коленчатого вала обеспечивает большую эффективную открытую площадь, чем впускное отверстие, тем самым способствуя продувке и продувке.Однако эти параметры фиксированы для двигателей с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями традиционной конфигурации.

На фиг. 5, впускное и выпускное отверстия сформированы в соответствующих концевых частях цилиндра 56 . Впускной канал 108 расположен вблизи первого конца цилиндра 56 , а выпускной канал 109 расположен вблизи второго конца цилиндра 56 . Впускной поршень 57 a скользит вперед и назад мимо впускного отверстия 108 , а выпускной поршень 57 b скользит вперед и назад мимо выпускного отверстия 109 .Положение BC впускного поршня 57 a (BCa) находится между впускным отверстием 108 и первым концом цилиндра, а расположение BC выпускного поршня 57 b (BCb) находится между выпускной порт 109 и второй конец цилиндра. Впускное отверстие 108 открывается и закрывается впускным поршнем 57 a . В связи с этим впускное отверстие 108 открывается, когда торцевая поверхность 57 ae впускного поршня 57 a скользит мимо него при приближении к его местоположению ВС.Впускной канал 108 закрывается, когда торцевая поверхность 57 ae (или кромка верхнего поршневого кольца) скользит мимо него, когда впускной поршень 57 ae перемещается от своего положения BC. Выпускное отверстие 109 открывается и закрывается выпускным поршнем 57 b аналогичным образом. Относительное время и площадь отверстий и закрытий впускного и выпускного отверстий контролируют замену выхлопных газов, выходящих из цилиндра 56 через выпускное отверстие 109 , наддувочным воздухом, поступающим в цилиндр 56 через впускное отверстие 108 во время процесс уборки.

В двигателе с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями в соответствии с изобретением управление движением и положением выпускного поршня, когда впускное и выпускное отверстия открыты, может добавить желаемую степень регулируемого управления продувкой в ​​цилиндре. Поскольку контроль над поршневым расположением предоставляется через независимый контроль со стрелками 58 и 59 и 59 и 59 , и 95 , либо поршня 57 A , 57 B May ускоряться, замедляться или удерживаться на месте на основании сигналов TM 1 , TM 2 , подаваемых на инверторы 91 и 97 блоком ECU 80 .Предпочтительно, чтобы для переменной продувки такое управление осуществлялось, когда поршень перемещается в положение ВС и через него. Например, переменная продувка может быть включена путем управления выпускным поршнем 57 b . Эффективная открытая площадь выпускного отверстия 109 может динамически изменяться путем обеспечения управления с обратной связью по меньшей мере коленчатым валом 59 выпускных клапанов на основании сигнала TM 2 , подаваемого блоком управления двигателем 80 на двигатель/генератор. устройство 95 .ФИГ. 7А и 7В показана степень изменчивости продувки, характерная для той, которая может быть получена при независимом управлении впускным и выпускным коленчатыми валами согласно изобретению. На каждом рисунке показаны два графика, каждый из которых представляет общую площадь открытого порта, когда поршень, связанный с портом, скользит в направлении и от положения НМТ, открывая и затем закрывая порт. Каждый график IP-площади представляет собой площадь открытого порта на один CA оборот впускного коленчатого вала. Каждый график EP Area представляет собой площадь открытого порта на один CA оборот выпускного коленчатого вала.ИНЖИР. 7А показана продувка, которая может быть обеспечена цилиндром, имеющим фиксированную разность высот между выпускным и впускным отверстиями и разность фаз коленчатого вала, обусловленную зубчатой ​​передачей, при этом выпускной коленчатый вал опережает впускной коленчатый вал по фазе. ИНЖИР. 7B показан экстремальный пример продувки, в котором ECU 80 управляет ускоренными изменениями положения выпускного поршня 57 b , что представлено восходящими и падающими фронтами графика площади выпускного окна, между которыми ECU 80 управляет удержанием выпускного поршня 57 b на уровне BCb или рядом с ним.

Блок управления двигателем 80 может выполнять алгоритм для изменения положения выпускного поршня 57 b для изменения продувки. Со ссылкой на фиг. 5, когда двигатель работает, ECU 80 вычисляет, оценивает или иным образом определяет текущую скорость продувки, когда впускные и выпускные каналы 108 , 109 открыты. Если текущее рабочее состояние двигателя указывает на желаемую скорость продувки, ECU 80 вычисляет, оценивает или иным образом определяет разницу между текущей и желаемой скоростью продувки и выдает команды крутящего момента TM 1 и TM 2 , которые поддерживают, ускоряйте, замедляйте и/или останавливайте движения впускных и выпускных поршней 57 a и 57 b по мере необходимости для достижения целевых положений, необходимых для создания желаемой скорости продувки.

Описан новый подход к управлению коленчатым валом двигателей с двумя коленчатыми валами и оппозитными поршнями. Этот подход позволяет отказаться от тяжелых, шумных, неэффективных и дорогих механических соединительных устройств, используемых для соединения коленчатых валов с возможностью вращения. Хотя изобретение было описано с использованием электрических двигателей/генераторов для обеспечения управления коленчатыми валами с обратной связью, концепция должна быть в равной степени применима к гидравлическим двигателям, и следует понимать, что могут быть сделаны различные другие модификации, не отступая от духа описанных принципов. .Соответственно, другие варианты осуществления входят в объем следующей формулы изобретения.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте Март 2022 г. Выполняется публикация…

Просмотр статей


IRJET Получен «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) Документы


IRJET получили «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


Компания IRJET получила сертификат регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


Теория разработки электромагнитного двигателя для автомобилей

исследовательская статья Открытый доступ

Теория развития Электромагнитный двигатель для автомобилей

Атаур Рахман 1* , Мизанур Рахман 2 , Хафиззул Карим 1

1 Факультет машиностроения, Международный исламский университет, Малайзия50728 KL, Малайзия
2 Факультет мехатроники, Международный исламский университет, Малайзия50728 KL, Малайзия

* Автор, ответственный за переписку: Атаур Рахман, факультет машиностроения, Международный исламский университет, Малайзия50728 KL, Малайзия, E-mail: @

Поступила в редакцию: 07 февраля 2017 г.; Принято: 23 февраля 2017 г.; Опубликовано: 20 марта 2017 г.

Образец цитирования: Рахман А., Рахман М., Карим Х. (2017) Теория разработки электромагнитного двигателя для использования в автомобилях.Int J Adv Robot Осень 2 (1): 1–8. DOI: 10.15226/2473-3032/2/1/001120

Аннотация

Необходимость снижения выбросов двигателей внутреннего сгорания автомобиль с двигателем имеет первостепенное значение, поскольку Малайзия обязалась сократить 40% интенсивности CO 2 к 2020 г. от уровня 2005 г. на 25% улучшение при среднем расходе топлива. Введение электромагнитного Двигатель (EE) является одной из инициатив, однако электромагнитный двигатель может столкнуться с несколькими недостатками, среди которых: запас хода, температурный контроль, зарядная инфраструктура и в целом ограниченная эффективность.В этом исследовании представлен электромагнитный двигатель система для автомобильного использования, которая имеет совершенно другую операционную последовательности по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Работает по принципу магнитное притяжение и отталкивание между электромагнитом и постоянный магнит. Прерывание электропитания, произведенное с помощью геркона, чтобы опустить поршень. Таким образом, туда и обратно движение поршня происходит без провалов. Эксперимент было проведено определение электромагнитного двигателя производительность за счет изменения нагрузки на коленчатый вал. КПД модели ЭМЭ был найден в пределах 12-20%. Тем не менее, это может быть достигнуто примерно на 40-45% за счет надлежащей герметизации. магнитный поток электромагнита и юстировка, точная подгонка поршень и цилиндр и предотвратить утечку магнитного потока и тепло поколение, и развитие поршня и цилиндра с алюминиевый сплав и металлический вкладыш.
Ключевые слова: Двигатель электромагнитный; Механизм переключения Лид; эмиссия; Двигатель

Введение

Электромагнитное движение (ЭМИ) является принципом ускорение объекта за счет использования протекающего электрического тока и магнитного поля.Электрический ток используется либо для создать противоположное магнитное поле или зарядить поле, которое может тогда отталкивайтесь. Когда ток течет по проводнику в магнитное поле, электромагнитная сила, известная как Лоренц Сила толкает проводник в направлении, перпендикулярном проводник и магнитное поле. Эта отталкивающая сила и есть то, что вызывает движение в системе, предназначенной для использования преимущества явление. Термин «электромагнитное движение» (ЭМИ) может описываться отдельными его составляющими: электромагнитным электричество для создания магнитного поля (электромагнетизм), и движение — процесс движения чего-либо.Один ключ разница между ЭМИ и тягой, достигаемой электрическим двигателей заключается в том, что электрическая энергия, используемая для ЭМИ, не используется производить вращательную энергию для движения; хотя оба используют магнитные поля и протекающий электрический ток. Наука электромагнитного движения не имеет происхождения ни с каким один человек и имеет применение во многих различных областях. мысль об использовании магнитов для движения продолжается и по сей день. мечталось [14]. В поезде на магнитной подвеске первичный магнитный Катушка в сборе находится под реактивной пластиной.Есть 1-10 см. воздушный зазор между ними устраняет трение, позволяя увеличить скорость до 500 км/ч [2]. Подается переменный электрический ток к катушкам, что создает изменение полярности магнитного поле. Это тянет поезд вперед спереди и толкает тренируйтесь вперед со спины [3]. Поезда на маглеве рекламируются их энергоэффективность, поскольку они работают на электричестве, что может производиться на угле, атомной, гидро, термоядерной, ветровой или солнечной энергии без масла [4].Линейный асинхронный двигатель состоит из две части: сборка первичной катушки и реактивная пластина. сборка первичной обмотки состоит из фазных обмоток, окруженных стальные пластины и включает в себя термодатчик в тепловом эпоксидная смола [4,5,6]. Начало работы линейного асинхронного двигателя с силой переменного тока, которая подается на обмотки катушки в пределах первичная обмотка в сборе. Это создает бегущее магнитное поле. который индуцирует ток в реакционной пластине, который затем создает собственное магнитное поле.Магнитные поля в первичной обмотке узел и реактивная пластина чередуются, что создает силу и прямолинейное движение [8,10,1].
Электромагнитный двигатель представляет собой двигательное устройство, питается от магнитных компонентов, которые помогают и поддерживают в действие возвратно-поступательного движения поршня в двигатель. Этот механизм достигается за счет индивидуального крепления устройства к поршни, дающие результат поршням для выполнения обратного и вперёд толкает движение. Реализуя эту концепцию в мобилизация двигателя, работающего без топлива, устраняет потребность в топливе, следовательно, предотвращение загрязнения окружающей среды загрязнены остатками топлива.Этот двигатель был разработан с компоненты безопасности магнитного экранирования, чтобы избежать любого вреда для люди и другие электронные устройства из сильных и редкоземельных магниты и электромагниты.
Ископаемое топливо было востребовано обществом и людьми мира, и он продолжает увеличиваться благодаря годы. Будет период времени, от которого мир будет зависеть. электричество как единственный источник «топлива» в действующих транспортных средствах и системы машин. Согласно [9], изобретение электрического автомобиль изготовлен с аккумуляторной батареей, что делает автомобиль тяжелее.Он также имеет меньшую эффективность по сравнению с ЛЕД. В то время как электромагнитные двигатели могут обещать альтернативу к этим проблемам по следующим причинам: топливо и экономия денег, отсутствие опасности для окружающей среды, экономичность, требует минимального обслуживания, снижение уровня шума, легче масса двигателя по сравнению с ДВС. Однако существуют и недостатки данного типа двигателя. Во-первых, это электромагнитное двигатель не может производить такую ​​же мощность, как двигатели внутреннего сгорания, которые производя очень высокое значение мощности.Крутящий момент на коленчатом валу также имеет меньшую однородность по сравнению с существующими ИС двигатели. Кроме того, центр перезарядки аккумулятора, используемый в этом транспортном средстве, разработан еще во всем мире. Вождение диапазон также не слишком велик, как и скорость, которая не может достичь высокая скорость. Для городов, испытывающих дефицит электроэнергии, становится еще одним ограничением реализации этого движка на общество. Развитие электромобилей (EV) и гибридов Количество электромобилей (HEV) растет из года в год, проблема все еще сохраняется.Например, батарея, необходимая для работы электромобиль стоит дорого. Производители или разработчики не коммерциализирует зарядный центр для электромобилей. Основная причина этого в том, что не так много людей могут позволить себе купить электромобиль, так как стоимость владения электромобилем автомобиль очень высок по сравнению с автомобилями с ДВС.
Целью данного исследования является разработка электромагнитного двигателя который может заменить двигатель внутреннего сгорания (ДВС). электромагнитному двигателю нужен аккумулятор для питания тяга двигателя.Тем не менее, он нуждается в меньших размерах и ниже емкость аккумулятора, что снизит стоимость автомобиля эксплуатация и нулевой выброс. Основная трудность в завершении это исследование должно развить магнитную силу, которая может дать оптимальную мощность для работы поршня на высокой скорости. В то время как размещение постоянного магнита, который будет реагировать с язычком переключатель для обеспечения бесперебойной работы также считается важный вопрос. Кроме того, задачи этого исследования, которые мог бы изучить электромагнитный двигатель или двигательную установку системы для повышения ее эффективности.

Методология

Силовая установка автомобиля

Ускорение автомобиля определяется всеми силами нанести на него и представить как, α=Ft−∑Fm/m,[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqySdeMaey ypa0JaamOramaaBaaaleaacaWG0baabeaakiabgkHiTiabggHiLlaa [email protected]@ м в целом масса транспортного средства, F t – общая тяговая сила транспортного средства, а ∑Fm=frW+0.5ραCDAfv2+Wsinθ[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeyyeIuUaam OramaaBaaaleaacaWGTbaabeaakiabg2da9iaadAgadaWgaaWcbaGa amOCaaqabaGccaWGxbGaey4kaSIaaGimaiaac6cacaaI1aGaaeyWdi abeg7aHjaadoeadaWgaaWcbaGaamiraaqabaGccaWGbbGaamOzaiaa dAhadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccqGHRaWkcaWGxbGaci4CaiaacM [email protected]@ это полная сила сопротивления. тяговое усилие F t можно оценить следующим образом:

(i) Режим уменьшения:

Ff(rm)=мкг(Lf+frh/LW1+µh/LW)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaWGMBGaaiikaiaadkhacaWGTbGaaiykaaqabaGccqGH9aqp caqG8oGaamyBaiaadEgadaqadaqaamaalaaabaGaamitamaaBaaale aacaWGMbaabeaakiabgUcaRiaadAgadaWgaaWcbaGaamOCaaqabaGc caWGObGaai4laiaadYeadaWgaaWcbaGaam4vaaqabaaakeaacaaIXa Gaey4kaSIaeqiVd0MaamiAaiaac+cacaWGmbWaaSbaaSqaaiaadEfa [email protected]@

где m a — масса транспортного средства в кг, g — сила тяжести постоянная ускорения равна 9.81 м/с 2 , мк Адгезия коэффициент дороги, L f — расстояние от переднего колеса к цт в м, f r коэффициент сопротивления движению качения, ч высота ЦТ в м, L w колесная база в м,θ g угол наклона с относительно горизонта в градусах.

(ii) Динамический режим (умеренная скорость):

Основные внешние силы, действующие на автомобиль при движении. это аэродинамическое сопротивление Ra = 0,5CDAf V2, [email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuaiaadg gacaWGGaGaamypaiaadccacaWGWaGaamOlaiaadwdacaWGdbWaaSba aSqaaiaadseaaeqaaOGaamyqamaaBaaaleaacaWGMbaabeaakiaadc [email protected]@ катящийся сопротивление, Rr = frW,[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuaiaadk [email protected]@ класс сопротивления Rg =mgsinθ,[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOuamaaBa aaleaacaWGNbGaamiiaaqabaGccaWG9aGaamyBaiaadEgacaqGZbGa [email protected]@ в сила тяги в движущемся состоянии оценивается как Ft(dm) =mα + frmg +mg sinθ+0.5ραCDAfV2          (1)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeOramaaBa aaleaacaqG0baabeaakiaadIcacaWGKbGaamyBaiaadMcacaqGGaGa aeypaiaab2gacqaHXoqycaqGGaGaae4kaiaabccacaqGMbWaaSbaaS qaaiaabkhaaeqaaOGaayBaiaabEgacaqGGaGaae4kaiaab2gacaqG NbGaaeiaiaabohacaqGPbGaaeOBaiaabI7acaqGRaGaaeimaiaab6 cacaqG1aGaaeyWdiabeg7aHnaaCaaaleqabaaaaOWaaWbaaSqabeaa caWGdbaaaOGaamiramaaCaaaleqabaGaamyqaaaakiaadAgadaahaa WcbeqaaiaadAfaaaGcdaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccaqGGaGaaeii aiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGa [email protected]@ куда, ρ[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaaeyWdmaaBa [email protected]@ – плотность воздуха в кг/м 3 , C D – коэффициент аэродинамическое сопротивление, A f – площадь лобовой части автомобиля, м 2 v — скорость движения автомобиля относительно ветра. в м/с.Тяга автомобиля на максимальном уклоне в основном обусловлена к сопротивлению качению и сопротивлению уклона. аэродинамический сопротивление, R a считается нулевым при движении автомобиля по максимальные оценки очень медленные.
На рисунках 1 и 2 показано моделирование кинематики транспортного средства. 5-ступенчатой ​​механической коробки передач с помощью MATLAB следует программе [7]. Это показывает, что чрезмерные силы тяги при точки максимальных оборотов двигателя для транспортного средства снижение скорости на 1-й передаче.Тяговое усилие тоже нужно больше для автомобиля на 2-й и 3-й передачах, что может быть оправдано для уравнения 2 и 3 в случае умеренного движения автомобиляЭто также может быть поддерживается уравнением [1] для редукционного привода. Эти точки обычно определяется кинематическими предельными точками, в которых передача должна быть сдвинутым для ручного, автоматического приспособления для автоматического и

Рисунок 1: Ускорение автомобиля.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT). На крейсерской скорости или ускорение на 5-й передаче, аэродинамическое сопротивление движению возрастает быстро из-за скорости автомобиля против воздушных сил. сила тяги транспортного средства встречает полное сопротивление движению и автомобиль достигает максимальной скорости. Точка, где транспортное средство сила тяги встречает сопротивление движению автомобиля, называется точка динамического равновесия. Сила тяги,
Vmax=2(Ft−frmg)ρα[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvamaaBa aaleaaciGGTbGaaiyyaiaacIhaaeqaaOGaeyypa0ZaaOaaaeaadaWc aaqaaiaaikdacaGGOaGaamOramaaBaaaleaacaWG0baabeaakiabgk HiTiaadAgadaWgaaWcbaGaamOCaaqabaGccaWGTbGaam4zaiaacMca aeaacaqGbpWaaSbaaSqaaiabeg7aHbqabaGccaWGdbWaaSbaaSqaai [email protected]@ где, F t – тяговое усилие для 5 й передачи и дополнительные силы, необходимые для ускорения транспортного средства для различных время, ∂V∂t=∂Ft(t)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaaSaaaeaacq GHciITcaWGwbaabaGaeyOaIyRaamiDaaaacqGH9aqpdaWcaaqaaiab gkGi2kaadAeadaWgaaWcbaGaamiDaaqabaGccaGGOaGaamiDaiaacM [email protected]@ Мощность двигателя, необходимая для движения автомобиль на максимальной скорости, Ppropulsion(rm) = Ft(rm) *Vacc ; Ppropulsion(dm) = Ft(dm) *Vm ; Ppropulsion(cr) = Ft(cr) *Vmax [email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaqGqb WaaSbaaSqaaiaabchacaqGYbGaae4BaiaabchacaqG1bGaaeiBaiaa bohacaqGPbGaae4Baiaab6gacaqGOaGaaeOCaiaab2gacaqGPaaabe aakiaabccacaqG9aGaaeiaiaabAeadaWgaaWcbaGaaeiDaiaabIca caqGYbGaaeyBaiaabMcacaqGGaaabeaakiaabQcacaWGwbGaamyyai aadogacaWGJbGaaeiaiaabUdaaeaacaqGqbWaaSbaaSqaaiaabcha caqGYbGaae4BaiaabchacaqG1bGaaeiBaiaabohacaqGPbGaae4Bai aab6gacaqGOaGaaeizaiaab2gacaqGPaGaaeiaaqabaGccaqG9aGa aeiiaiaabAeadaWgaaWcbaGaaeiDaiaabIcacaqGKbGaaeyBaaqaba GccaqGPaGaaeiaiaabQcacaqGwbWaaSbaaSqaaiaab2gaaeqaaOGa aeiiaiaabUdacaqGGaGaaeiuamaaBaaaleaacaqGWbGaaeOCaiaab+ gacaqGWbGaaeyDaiaabYgacaqGZbGaaeyAaiaab+gacaqGUbGaaeik aiaabogacaqGYbGaaeykaaqabaGccaqGGaGaaeypaiaabccacaqGgb WaaSbaaSqaaiaabshacaqGOaGaae4yaiaabkhacaqGPaGaaeiaaqa baGccaqGQaGaaeOvamaaBaaaleaacaqGTbGaaeyyaiaabIhacaqGGa [email protected]@ К учитывая тягу автомобиля при трогании с 0.5 км/ч, городской скорость 40 км/ч, а максимальная скорость 90 км/ч (25 м/с), значение коэффициента сцепления μ равно 0,4, коэффициент качения сопротивление, fr 0,02, коэффициент аэродинамического сопротивления, C D 0,24, площадь лобовой части, Af 2,86 м 2 , а плотность воздуха равна 1,2 кг/м 3 . Сила тяги электромагнитная двигательная установка должна развиваться по мере того, как Fem=1NgNdηt(Ft)                         (2)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaWGLbGaamyBaaqabaGccqGH9aqpdaWcaaqaaiaaigdaaeaa caWGobWaaSbaaSqaaiaadEgaaeqaaOGaamOtamaaBaaaleaacaWGKb aabeaakiabeE7aOnaaBaaaleaacaWG0baabeaaaaGcdaqadaqaaiaa dAeadaWgaaWcbaGaamiDaaqabaaakiaawIcacaGLPaaacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabc cacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeii [email protected]@ где, N g — передаточное отношение, N d — передаточное число привода, ηt передачи КПД, F t – тяговое усилие автомобиля, развиваемое на шине интерфейсы.Требуемая мощность двигателя может быть заявлено: для 1 ст передач, 8,6 кВт при 10 км/ч, 33 кВт при 60 км/ч; для Передаточное число 2-й передачи, 16 кВт при 40 км/ч и 27 кВт при 100 км/ч.
Электромагнитный двигатель или EME (рис. 3) был изготовлен с электромагнитными медными катушками, лид-переключателем и постоянный магнит для двухступенчатой ​​коробки передач. Сила электромагнитная система была разработана с сохранением постоянной подача напряжения и переменного тока от батареи LiFePO 4

Рисунок 2: Тяговое усилие для различных передаточных чисел.

Рисунок 3: Принципиальная схема электромагнита.

блок с номинальным напряжением 48В и емкостью 44Ач. ЕМЕ будет иметь возможность развивать тяговый момент для транспортного средства по мере необходимости для шестерни 1 st и 2 nd шестерни. EME может сделать толчок (или отталкивая) и втягивая (или притягивая) поршень с магнитное поле, как только подается питание на катушки, что соответствуют тяговой мощности, требованиям автомобиля. Обсуждение в в этом исследовании особое внимание уделялось толкающему механизму, поскольку он является более важной частью для поддержания желаемого отношения крутящего момента, чем тянет один.Соленоид привода был разработан для разработки максимальная электромагнитная сила для преодоления максимального сила тяги. На рис. 3 показан электромагнитный двигатель.
Математическое представление разработано для Механизм электромагнитного срабатывания (EMA) с учетом динамическое поведение магнитного потока, плотность, сила, электромагнитная сила и энергия по Фарадею закон, закон Ампера и закон Ленца, динамическое условие Максвелла, и модифицированные уравнения (Hayt & Buck, 2006).Дизайн Критериями электромагнитного двигателя являются электромагнитные усилие, которое удовлетворяло бы требованиям к тяговому усилию транспортного средства.
Суммарная электромагнитная сила (ЭДС), В эдс при магнитном поле токопроводящего соленоида задается общим уравнение [11], Vemf=−Nddt∫SBsinωtds                                        (3)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvamaaBa aaleaacaWGLbGaamyBaiaadAgaaeqaaOGaeyypa0JaeyOeI0IaamOt amaalaaabaGaamizaaqaaiaadsgacaWG0baaamaapefabaGaamOqai GacohacaGGPbGaaiOBaiaabM8acaWG0bGaamizaiaadohaaSqaaiaa dofaaeqaniabgUIiYdGccaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiai aabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae [email protected]@
Где, F em — электромагнитная сила для всего соленоида длина катушки LWire-a∫dϕ,[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamitamaaBa aaleaacaWGxbGaamyAaiaadkhacaWGLbaabeaakiabgkHiTiaadgga [email protected]@ плотность магнитного потока для весь соленоид, I — ток, проходящий через проводник проволока вокруг ЭМА.Отмечено, что свойства ЭМА зависят на: геометрию магнитопровода, величину воздушного зазора в магнитная цепь, материал сердечника и температура соленоида. в геометрия магнитопровода количество витков считается как круглая петля, хотя витки имеют слегка спиралевидную форму.
Таким образом, плотность магнитного потока (B) вдоль направления z для отрезок провода в одной обмотке (рисунок 4) составляет:

Рис. 4: Магнитное поле одно- и многокатушечной обмотки

→dBz=µdHcosα=(∬S(r,lsegment)jdswire)cosα4πα2dl        (4)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaWaa4alaSqaai aadQhaaeaacaWGKbGaamOqaaGccaGLsgcacqGH9aqpcqaH8oqBcaWG KbGaamisaiGacogacaGGVbGaai4Caiabeg7aHjabg2da9maalaaaba WaaeWaaeaadaWdsbqaaiaadQgacaWGKbGaam4CamaaBaaaleaacaWG 3bGaamyAaiaadkhacaWGLbaaeaaaeaacaWGtbGaaiikaiaadkhaca GGSaGaamiBamaaBaaameaacaWGZbGaamyzaiaadEgacaWGTbGaamyz aiaad6gacaWG0bGaaiykaaqabaaaleqaniabgUIiYlabgUIiYdaaki aawIcacaGLPaaaciGGJbGaai4BaiaacohacqaHXoqyaeaacaaI0aGa eqiWdaNaeqySde2aaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaakiaadsgacaWGSb GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca [email protected]@ где µ – магнитная проницаемость, dH напряженность магнитного потока вдоль направления z α — угол между равнодействующей магнитной интенсивность потока и ось z.Σa = h22H32σz = -lsolenoid2lsolenoid2 (μ (∬s (r, lsegent) Jdswire) A22.A2 + Z23) (5) MathType @ MTEF @ 5 @ 5 @ + = feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaaceWGcb GbaSaadaWgaaWcbaGaamOEaaqabaGccqGH9aqpceWG6bGbaKaadaae WbqaamaaqahabaWaaeWaaeaadaWcaaqaaiabeY7aTnaabmaabaWaa8 GuaeaacaWGkbGaamizaiaadofadaWgaaWcbaGaam4DaiaadMgacaWG YbGaamyzaaqabaaabaGaam4uaiaacIcacaWGYbGaaiilaiaadYgada WgaaadbaGaam4CaiaadwgacaWGNbGaamyBaiaadwgacaWGUbGaamiD aaqabaWccaGGPaaabeqdcqGHRII8cqGHRiI8aaGccaGLOaGaayzkaa GaamyyaaqaaiaaisdacqaHapaCdaGcbaqaaiaadggadaahaaWcbeqa aiaaikdaaaGccqGHRaWkcaWG6bWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaqaai aaiodaaaaaaOWaa8qeaeaacaWGKbGaamiBaaWcbaGaamiBaiaacIca caWGHbGaaiOlaiabek7aIjaacMcaaeqaniabgUIiYdaakiaawIcaca GLPaaaaSqaaiaadQhacqGH9aqpcqGHsisldaWccaqaaiaadYeadaWg aaadbaGaam4Caiaad+gacaWGSbGaamyzaiaad6gacaWGVbGaamyAai aadsgaaeqaaaWcbaGaaGOmaaaaaeaadaWccaqaaiaadYeadaWgaaad baGaam4Caiaad+gacaWGSbGaamyzaiaad6gacaWGVbGaamyAaiaads gaaeqaaaWcbaGaaGOmaaaaa0GaeyyeIuoaaSqaaiaadggacqGH9aqp daWccaqaaiaadIgadaWgaaadbaGaaGymaaqabaaaleaacaaIYaaaaa qaamaaliaabaGaamiAamaaBaaameaacaaIYaaabeaaaSqaaiaaikda aaaaniabggHiLdaakeaacqGH9aqpceWG6bGbaKaadaaeWbqaamaaqa habaWaaeWaaeaadaWcaaqaaiabeY7aTnaabmaabaWaa8GuaeaacaWG kbGaamizaiaadofadaWgaaWcbaGaam4DaiaadMgacaWGYbGaamyzaa qabaaabaGaam4uaiaacIcacaWGYbGaaiilaiaadYgadaWgaaadbaGa am4CaiaadwgacaWGNbGaamyBaiaadwgacaWGUbGaamiDaaqabaWcca GGPaaabeqdcqGHRII8cqGHRII8aaGccaGLOaGaayzkaaGaamyyamaa CaaaleqabaGaaGOmaaaaaOqaaiaaikdacaGGUaWaaOqaaeaacaWGHb WaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaOGaey4kaSIaamOEamaaCaaaleqabaGa aGOmaaaaaeaacaaIZaaaaaaaaOGaayjkaiaawMcaaaWcbaGaamOEai abg2da9iabgkHiTmaaliaabaGaamitamaaBaaameaacaWGZbGaam4B aiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqabaaaleaaca aIYaaaaaqaamaaliaabaGaamitamaaBaaameaacaWGZbGaam4Baiaa dYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqabaaaleaacaaIYa aaaaqdcqGHris5aaWcbaGaamyyaiabg2da9maaliaabaGaamiAamaa BaaameaacaaIXaaaaaaSqaaiaaikdaaaaabaWaaSGaaeaacaWGOb WaaSbaaWqaaiaaikdaaeqaaaWcbaGaaGOmaaaaa0GaeyyeIuoakiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabc cacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeii aiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGa GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca caqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiai aabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGOaGaaeynaiaa бМкааааа@[email protected] где h3, h2 — внешний и внутренний радиусы соленоида от центра P.Lsolenoid — длина соленоида. Отмечено, что развитие Ф эм является функцией подводимого тока Fem=fn(∬S(r,lsegment)JdSwire)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaWGLbGaamyBaaqabaGccqGH9aqpcaWGMbWaaWbaaSqabeaa caWGUbaaaOWaaeWaaeaadaWdsbqaaiaadQeacaWGKbGaam4uamaaBa aaleaacaWG3bGaamyAaiaadkhacaWGLbaabeaaaeaacaWGtbGaaiik aiaadkhacaGGSaGaamiBamaaBaaameaacaWGZbGaamyzaiaadEgaca WGTbGaamyzaiaad6gacaWG0baabeaaliaacMcaaeqaniabgUIiYlab гуиийдаакиаавикака[email protected]@ Подаваемый ток соленоида контролируется с регулированием напряжения для желаемой Fem.Основной целью управления током является предотвращение скачков температуры привода. На рис. 4 видно, что магнитный поток (В) развивается при подаче тока на каждый контур соленоида ЭМА.∑a=h22h32∑z=-Lsolenoid2Lsolenoid2(µ(∬S(r,lsegment)JdSwire)a22.NloopμNwind на lengthI2Lsolenoid(sinα2−sinα1)                                                                (6)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGcb Gaeyypa0JabmOEayaajaWaaabCaeaadaaeWbqaamaabmaabaWaaSaa aeaacqaH8oqBdaqadaqaamaapifabaGaamOsaiaadsgacaWGtbWaaS baaSqaaiaadEhacaWGPbGaamOCaiaadwgaaeqaaaqaaiaadofacaGG OaGaamOCaiaacYcacaWGSbWaaSbaaWqaaiaadohacaWGLbGaam4zai aad2gacaWGLbGaamOBaiaadshaaeqaaSGaaiykaaqab0Gaey4kIiVa ey4kIipaaOGaayjkaiaawMcaaiaadggadaahaaWcbeqaaiaaikdaaa аакеаакааIYaGaaiOlamaakeaabaGaamyyamaaCaaaleqabaGaaGOm aaaakiabgUcaRiaadQhadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaaabaGaaG4maa aaaaaakiaawIcacaGLPaaaaSqaaiaadQhacqGH9aqpcqGHsisldaWc caqaaiaadYeadaWgaaadbaGaam4Caiaad+gacaWGSbGaamyzaiaad6 gacaWGVbGaamyAaiaadsgaaeqaaaWcbaGaaGOmaaaaaeaadaWccaqa aiaadYeadaWgaaadbaGaam4Caiaad+gacaWGSbGaamyzaiaad6gaca WGVbGaamyAaiaadsgaaeqaaaWcbaGaaGOmaaaaa0GaeyyeIuoaaSqa aiaadggacqGH9aqpdaWccaqaaiaadIgadaWgaaadbaGaaGymaaqaba aaleaacaaIYaaaaaqaamaaliaabaGaamiAamaaBaaameaacaaIYaaa beaaaSqaaiaaikdaaaaaniabggHiLdaakeaacaaMc8UaaGPaVlaayk W7caaMc8UaaGPaVlabg2da9iqadQhagaqcaiaad6eadaWgaaWcbaGa amiBaiaad+gacaWGVbGaamiCaaqabaGcdaWcaaqaaiabeY7aTjaad6 eadaWgaaWcbaGaam4DaiaadMgacaWGUbGaamizaiaaykW7caWGWbGa amyzaiaadkhacaaMc8UaamiBaiaadwgacaWGUbGaam4zaiaadshaca WGObaabeaakiaadMeaaeaacaaIYaGaamitamaaBaaaleaacaWGZbGa am4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqabaaaaO WaaeWaaeaaciGGZbGaaiyAaiaac6gacqaHXoqydaWgaaWcbaGaaGOm aaqabaGccqGHsislciGGZbGaaiyAaiaac6gacqaHXoqydaWgaaWcba GaaGymaaqabaaakiaawIcacaGLPaaacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabc cacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeii aiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGa GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca caqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiai aabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa [email protected]@ Где µ — магнитная проницаемость (степень намагничивания материала под действием магнитного поля), N витков на длину, — количество витков в одиночной петле, N петля, — количество витков в корпусе соленоида, N =N ветер на длину .N петля — общее количество витков в соленоиде. I=∬S(r,lsegment)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamysaiabg2 da9maapifabaGaamOsaiaadsgacaWGtbWaaSbaaSqaaiaadEhacaWG PbGaamOCaiaadwgaaeqaaaqaaiaadofacaGGOaGaamOCaiaacYcaca WGSbWaaSbaaWqaaiaadohacaWGLbGaam4zaiaad2gacaWGLbGaamOB [email protected]@ — общий ток питания, L соленоид — длина соленоида и α=tan−1[Lsolenoid2a2][email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqySdeMaey ypa0JaciiDaiaacggacaGGUbWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaaa aOWaamWaaeaadaWcaaqaamaaliaabaGaamitamaaBaaaleaacaWGZb Gaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqabaaa keaacaaIYaaaaaqaamaaliaabaGaamyyaaqaaiaaikdaaaaaaaGaay [email protected]@ предельный угол с радиусом (a) для первого контура соленоида зависит от внутреннего размера соленоида (h2).Следовательно, электромагнитная сила: Fem=NμI2Lsolenoid(sinα2−sinα1)lsingle обмотка                             (7)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaWGLbGaamyBaaqabaGccqGH9aqpcaWGobWaaSaaaeaacqaH 8oqBcaWGjbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaGcbaGaamitamaaBaaale aacaWGZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamiz aaqabaaaaOWaaeWaaeaaciGGZbGaaiyAaiaac6gacqaHXoqydaWgaa WcbaGaaGOmaaqabaGccqGHsislciGGZbGaaiyAaiaac6gacqaHXoqy daWgaaWcbaGaaGymaaqabaaakiaawIcacaGLPaaacaWGSbWaaSbaaS qaaiGacohacaGGPbGaaiOBaiaadEgacaWGSbGaamyzaiaaykW7caWG 3bGaamyAaiaad6gacaWGKbGaamyAaiaad6gacaWGNbaabeaakiaabc cacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeii aiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGa GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca caqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGOaGaae4nai аабМкаааа@[email protected] Если длина соленоида много больше его радиуса, то α2=˜90∘[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqySde2aaS baaSqaaiaaikdaaeqaaOGafyypa0JbaGaacaaI5aGaaGimamaaCaaa [email protected]@ а также α1=˜(−)90∘[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqySde2aaS baaSqaaiaaigdaaeqaaOGafyypa0JbaGaacaGGOaGaeyOeI0Iaaiyk aiaaiMdac[email protected]@ в котором уравнение (7) сводится к: Fem=NµI2Lsolenoidlsingle обмотка=NµI2Lsolenoid2πa                            (8)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOramaaBa aaleaacaWGLbGaamyBaaqabaGccqGH9aqpcaWGobWaaSaaaeaacqaH 8oqBcaWGjbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaGcbaGaamitamaaBaaale aacaWGZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamiz aaqabaaaaOGaamiBamaaBaaaleaaciGGZbGaaiyAaiaac6gacaWGNb GaamiBaiaadwgacaaMc8Uaam4DaiaadMgacaWGUbGaamizaiaadMga caWGUbGaam4zaaqabaGccqGH9aqpcaWGobWaaSaaaeaacqaH8oqBca WGjbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaGcbaGaamitamaaBaaaleaacaWG ZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqaba aaaOGaaGOmaiabec8aWjaadggacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa [email protected]@ Граничные условия электромагнитной силы, помогающие вычислить максимум I, в то время как a — это радиус сегмента провода от центра соленоида, а L соленоида — длина соленоида, предполагаются определенными, и поиграйтесь с N для удовлетворения с желаемой магнитной силой.

Электромагнитная энергия

Электромагнитная энергия, выработанная в ЭМА благодаря движению электрических зарядов. Электромагнитная энергия, накопленная в соленоиде Eeng.Li из-за его индуктивности, может быть оценена с помощью следующего уравнения: (Рахман и др. [12]): Eeng.li = 12 мкН2соленоидЛсоленоид (Blsolenoidμn) 2 = 12B2LsolenEnoидасоленоидμ = 12bμ2VolsolenEnoidM (9) Mathtype @ MTEF @ 5 @ @ + = feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGfb WaaSbaaSqaaiaadwgacaWGUbGaam4zaiaac6cacaWGmbaabeaakmaa BaaaleaacaWGPbaabeaakiabg2da9maalaaabaGaaGymaaqaaiaaik daaaGaeqiVd02aaSaaaeaacaWGobWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaOGa amyqamaaBaaaleaacaWGZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+ gacaWGPbGaamizaaqabaaakeaacaWGmbWaaSbaaSqaaiaadohacaWG VbGaamiBaiaadwgacaWGUbGaam4BaiaadMgacaWGKbaaeaaaaGcda qadaqaamaalaaabaGaamOqaiaadYeadaWgaaWcbaGaam4Caiaad+ga caWGSbGaamyzaiaad6gacaWGVbGaamyAaiaadsgaaeqaaaGcbaGaeq iVd0MaamOtaaaaaiaawIcacaGLPaaadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGc cqGH9aqpdaWcaaqaaiaaigdaaeaacaaIYaaaamaalaaabaGaamOqam aaCaaaleqabaGaaGOmaaaakiaadYeadaWgaaWcbaGaam4Caiaad+ga caWGSbGaamyzaiaad6gacaWGVbGaamyAaiaadsgaaeqaaOGaamyqam aaBaaaleaacaWGZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWG PbGaamizaaqabaaakeaacqaH8oqBaaaabaGaaGPaVlaaykW7caaMc8 UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7 caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7cqGH9aqpdaWcaa qaaiaaigdaaeaacaaIYaaaamaalaaabaGaamOqaaqaaiabeY7aTbaa daahaaWcbeqaaiaaikdaaaGccaWGwbGaam4BaiaadYgadaqhaaWcba Gaam4Caiaad+gacaWGSbGaamyzaiaad6gacaWGVbGaamyAaiaadsga aeaacaWGTbaaaOGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGa GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca caqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiai aabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG [email protected]@ Где, [email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvaiaad+ gacaWGSbWaa0baaSqaaiaadohacaWGVbGaamiBaiaadwgacaWGUbGa [email protected]@ — объем внутренней части соленоида, с, Volsolenoidm = Lsolenoid [email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamOvaiaad+ gacaWGSbWaa0baaSqaaiaadohacaWGVbGaamiBaiaadwgacaWGUbGa am4BaiaadMgacaWGKbaabaGaamyBaaaakiaaykW7cqGH9aqpcaaMc8 UaamitamaaBaaaleaacaWGZbGaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaa d+gacaWGPbGaamizaaqabaGccaaMc8UaamyqamaaBaaaleaacaWGZb Gaam4BaiaadYgacaWGLbGaamOBaiaad+gacaWGPbGaamizaaqabaaa аа@[email protected] , L соленоид — длина соленоида, As соленоид — поверхность катушки или площадь поперечного сечения петли соленоида.

4.3 Потери электромагнитной энергии

Потери электромагнитной энергии ЭМЭ считаются потерями из-за необратимых потерь (потери на магнитный гистерезис), скачка температуры (потери на вихревые токи) и утечки магнитного потока через поверхность соленоида. Первые два различных вида потерь энергии представляют собой потери в сердечнике. Элемент медного провода рассматривается, как показано на рисунке 3, чтобы определить потери в каждом сегменте, а затем следует полное суммирование сегментов для потерь в обмотке.Умножение этого значения на общее количество обмоток представляет собой общие потери в электромагнитном приводе

.

Потери на вихревые токи

Потери на вихревые токи вызваны токами, индуцируемыми в магнитном материале из-за магнитной индукции. Действительно, изменяющийся во времени поток φ, заключенный в каждой петле в магнитном материале, индуцирует электродвижущую силу из-за электропроводности σ (5,8×10 7 См/м при 20 ◦ C для меди) магнитного материала, вихревого генерируются токи.Эта генерация ускоряется по мере удаления от центра проволочного элемента. Магнитное поле в магнитных элементах приводит к потерям на вихревые токи в течение временного интервала. Общие потери на вихревые токи можно оценить с помощью уравнения (Dupre, et al. [13]): Eeddy нынешняя потеря = n∫t1t2 (σno. Сегмент (∫y = 0lsement∫∫θs = 02π∫x = z = 02rj2σr.dr.dθ.dy)) dt = nπr2i2lsingle Windingσ (T2-T1) (10) MathType @ [email protected]@[email protected]+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGfb WaaSbaaSqaaiaadwgacaWGKbGaamizaiaadMhacaaMb8UaaGPaVlaa dogacaWG1bGaamOCaiaadkhacaWGLbGaamOBaiaadshacaaMc8Uaam iBaiaad+gacaWGZbGaam4CaaqabaGccqGH9aqpcaWGobWaa8qmaeaa daqadaqaamaaqafabaWaaeWaaeaadaWdXaqaamaapedabaWaa8qmae aadaWcaaqaaiaadQeadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaaakeaacqaHdpWC aaGaamOCaiaac6cacaWGKbGaamOCaiaac6cacaWGKbGaeqiUdeNaai ОлайаадсгакаWG5baaleaacaWG4bGaeyypa0JaamOEaiabg2da9iaa icdaaeaacaaIYaGaamOCaaqdcqGHRiI8aaWcbaGaeqiUde3aaSbaaW qaaiaadohaaeqaaSGayypa0JaaGimaaqaaiaaikdacqaHapaCa0Ga ey4kIipaaSqaaiaadMhacqGH9aqpcaaIWaaabaGaamiBamaaBaaame aacaWGZbGaamyzaiaadEgacaWGTbGaamyzaiaad6gacaWG0baabeaa a0Gaey4kIipaaOGaayjkaiaawMcaaaWcbaGaamOBaiaad+gacaGGUa GaaGPaVlaadohacaWGLbGaam4zaiaad2gacaWGLbGaamOBaiaadsha aeqaniabggHiLdaakiaawIcacaGLPaaacaWGKbGaamiDaaWcbaGaam iDamaaBaaameaacaaIXaaabeaaaSqaaiaadshadaWgaaadbaGaaGOm aaqabaaaniabgUIiYdaakeaacaaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaG PaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaM c8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaayk W7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPa VlaaykW7caaMc8Uaeyypa0JaamOtamaalaaabaGaeqiWdaNaamOCam aaCaaaleqabaGaaGOmaaaakiaadMeadaahaaWcbeqaaiaaikdaaaGc caWGSbWaaSbaaSqaaiGacohacaGGPbGaaiOBaiaadEgacaWGSbGaam yzaiaaykW7caWG3bGaamyAaiaad6gacaWGKbGaamyAaiaad6gacaWG NbaabeaaaOqaaiabeo8aZbaacaGGOaGaamiDamaaBaaaleaacaaIYa aabeaakiabgkHiTiaadshadaWgaaWcbaGaaGymaaqabaGccaGGPaGa aeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabI [email protected]@ где N — общее количество витков в соленоиде, J — плотность тока, I — ток питания, r — радиус провода, l одиночной обмотки, — длина одиночной обмотки, σ — электропроводность и (t2- t1) – временной интервал работы соленоида.Индукция вихревых токов в сердечнике вызывает выделение тепла. Ламинирование материала сердечника может уменьшить потери на вихревые токи. Кроме того, существует также движение магнитных доменов. При изменении магнитного поля одни магнитные домены растут, а другие сжимаются, поэтому можно сказать, что стенки доменов движутся. Это движение поглощает энергию. Циркуляционные вихри тока обладают индуктивностью и поэтому индуцируют магнитные поля. Эти поля оказывают противоположное действие на действующие электромагнитные силы.

Потеря гистерезиса

Гистерезис хорошо известен в ферромагнитных материалах.Когда внешнее магнитное поле прикладывается к ферромагнитному материалу, атомные диполи выравниваются с внешним полем. Даже при удалении внешнего поля часть магнитного выравнивания сохранится. Гистерезисные потери связаны с тем, что магнитная индукция B и магнитное поле H в материале зависят от истории магнитного поля. Для временного интервала от t1 до t2 гистерезисные потери можно рассчитать с помощью уравнения [Dupre, et al. 1996]: Эгистерезис потеря=N∑нет.Сегмент (∫y = 0lsement∫∫θs = 02π∫x = z = 0r (∫h (t1) h (t2) h∂b∂hdh) .r.dr.dθ.dy) = nπr2 (bt2-bt1) 2lsingle wind2μ (11)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGfb WaaSbaaSqaaiaadIgacaWG5bGaam4CaiaadshacaWGLbGaamOCaiaa dwgacaWGZbGaamyAaiaadohacaaMc8UaamiBaiaad+gacaWGZbGaam 4CaaqabaGccqGH9aqpcaWGobWaaabuaeaadaqadaqaamaapedabaWa a8qmaeaadaWdXaqaamaabmaabaWaa8qmaeaacaWGibWaaSaaaeaacq GHciITcaWGcbaabaGaeyOaIyRaamisaaaacaWGKbGaamisaaWcbaGa amisaiaacIcacaWG0bWaaSbaaWqaaiaaigdaaeqaaSGaaiykaaqaai aadIeacaGGOaGaamiDamaaBaaameaacaaIYaaabeaaliaacMcaa0Ga ey4kIipaaOGaayjkaiaawMcaaiaac6cacaWGYbGaaiOlaiaadsgaca WGYbGaaiOlaiaadsgacqah5oqCcaGGUaGaamizaiaadMhaaSqaaiaa dIhacqGH9aqpcaWG6bGaeyypa0JaaGimaaqaaiaadkhaa0Gaey4kIi paaSqaaiabeI7aXnaaBaaameaacaWGZbaabeaaliabg2da9iaaicda aeacaaIYaGaeqiWdahaniabgUIiYdaaleaacaWG5bGaeyypa0JaaG imaaqaaiaadYgadaWgaaadbaGaam4CaiaadwgacaWGNbGaamyBaiaa dwgacaWGUbGaamiDaaqabaaaniabgUIiYdaakiaawIcacaGLPaaaaS qaaiaad6gacaWGVbGaaiOlaiaaykW7caWGZbGaamyzaiaadEgacaWG TbGaamyzaiaad6gacaWG0baabeqdcqGHris5aaGcbaGaaGPaVlaayk W7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPa ВлаайкW7caaMc8UaaGPaВлаайкW7caaMc8UaaGPaВлаайкW7caaMc8 UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7 cqGH9aqpcaWGobWaaSaaaeaacqaHapaCcaWGYbWaaWbaaSqabeaaca aIYaaaaOGaaiikaiaadkeadaWgaaWcbaGaamiDamaaBaaameaacaaI YaaabeaaaSqabaGccqGHsislcaWGcbWaaSbaaSqaaiaadshadaWgaa adbaGaaGymaaqabaaaleqaaOGaaiykamaaCaaaleqabaGaaGOmaaaa kiaadYgadaWgaaWcbaGaci4CaiaacMgacaGGUbGaam4zaiaadYgaca WGLbGaaGPaVlaadEhacaWGPbGaamOBaiaadsgacaWGPbGaamOBaiaa dEgaaeqaaaGcbaGaaGOmaiabeY7aTbaacaqGGaGaaeiiaiaabccaca qGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabc cacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeii [email protected]@ где N — общее количество витков в катушке соленоида, H — напряженность магнитного поля, B — плотность магнитного потока во времени, r — радиус провода, l одиночной обмотки, — длина одиночной обмотки, а µ — магнитная проницаемость.

Потери электромагнитного потока на утечку

Утечка электромагнитного потока через поверхность соленоида приводит к значительным потерям электромагнитного поля при отсутствии экрана с поверхностью соленоида. Обмотки внешнего контура рассматриваются в этом исследовании только для определения потерь из-за утечки. Потери магнитного поля из-за утечки потока соленоида можно рассчитать с помощью упрощенного уравнения [11]: Hin=rin∬S(rin,lsegment)JdSwire2πr2            (для  rin    <_    r)                     (12)MathTyp[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamisamaaBa aaleaacaWGPbGaamOBaaqabaGccqGH9aqpdaWcaaqaaiaadkhadaWg aaWcbaGaamyAaiaad6gaaeqaaOWaa8GuaeeacaWGkbGaamizaiaado fadaWgaaWcbaGaam4DaiaadMgacaWGYbGaamyzaaqabaaabaGaam4u aiaacIcacaWGYbWaaSbaaWqaaiaadMgacaWGUbaabeaaliaacYcaca WGSbWaaSbaaWqaaiaadohacaWGLbGaam4zaiaad2gacaWGLbGaamOB aiaadshaaeqaaSGaaiykaaqab0Gaey4kIiVaey4kIipaaOqaaiaaik dacqaHapaCcaWGYbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaakiaaykW7caaM c8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaayk W7caaMc8UaaGPaVlaacIcacaWGMbGaam4BaiaadkhacaaMc8UaaGPa ВладхадаWgaaWcbaGaamyAaiaad6gaaeqaaOGaaGPaVlaaykW7ca aMc8+aaWaaaeaacqGH8aaaaGaaGPaVlaaykW7caaMc8UaamOCaiaa cMcacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGOaGaaeymaiaabk [email protected]@ Опять таки, Hout=∬S(rout,lsegment)JdSwire2πrout            (for  rout    >  r)                        (13)[email protected]@[email protected]@+= feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaamisamaaBa aaleaacaWGVbGaamyDaiaadshaaeqaaOGaeyypa0ZaaSaaaeaadaWd sbqaaiaadQeacaWGKbGaam4uamaaBaaaleaacaWG3bGaamyAaiaadk hacaWGLbaaeaaaeacaWGtbGaaiikaiaadkhadaWgaaadbaGaam4B aiaadwhacaWG0baabeaaliaacYcacaWGSbWaaSbaaWqaaiaadohaca WGLbGaam4zaiaad2gacaWGLbGaamOBaiaadshaaeqaaSGaaiykaaqa b0Gaey4kIiVaey4kIipaaOqaaiaaikdacqaHapaCcaWGYbWaaSbaaS qaaiaad+gacaWG1bGaamiDaaqabaaaaOGaaGPaVlaaykW7caaMc8Ua aGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7ca aMc8UaaiikaiaadAgacaWGVbGaamOCaiaaykW7caaMc8UaamOCamaa BaaaleaacaWGVbGaamyDaiaadshaaeqaaOGaaGPaVlaaykW7caaMc8 UaeyOpa4JaaGPaVlaaykW7caWGYbGaaiykaiaabccacaqGGaGaaeii aiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGa GaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaabcca caqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabIcacaqGXaGaae4mai аабМкаааа@[email protected] Hout является основной проблемой для обнаружения утечки потока через поверхность соленоида.Магнитное поле Hin эффективно для развития желаемой магнитной силы, приводящей в действие подвижный шкив шкива, в то время как Hout является причиной магнитных потерь. Потери энергии соленоида из-за утечки потока можно рассчитать по упрощенной формуле [11]: Утечка утечки EFLUX = NOUT (σno. Сегмент∬s (r, lsegent) j2dswire2πrout) = i (h3-h2) намотки lsolenoid4πrwireroutlsingle (14) mathtype @ mtef @ 5 @ 5 @ + = feaagGart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9 vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=x fr=xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGceaqabeaacaWGfb WaaSbaaSqaaiaadAgacaWGSbGaamyDaiaadIhacaaMc8UaamiBaiaa dwgacaWGHbGaam4AaiaadggacaWGNbGaamyzaiaaykW7caWGSbGaam 4BaiaadohacaWGZbaabeaakiabg2da9iaad6eadaWgaaWcbaGaam4B aiaadwhacaWG0baabeaakmaabmaabaWaaabuaeaadaWcaaqaamaapi fabaWaaSGaaeaacaWGkbaabaGaaGOmaaaacaWGKbGaam4uamaaBaaa leaacaWG3bGaamyAaiaadkhacaWGLbaaeaaaeaacaWGtbGaaiikai aadkhacaGGSaGaamiBamaaBaaameaacaWGZbGaamyzaiaadEgacaWG TbGaamyzaiaad6gacaWG0baabeaaliaacMcaaeqaniabgUIiYlabgU IiYdaakeaacaaIYaGaeqiWdaNaamOCamaaBaaaleaacaWGVbGaamyD aiaadshaaeqaaaaaaeaacaWGUbGaam4Baiaac6cacaaMc8Uaam4Cai aadwgacaWGNbGaamyBaiaadwgacaWGUbGaamiDaaqab0GaeyyeIuoa aOGaayjkaiaawMcaaiaaykW7aeaacaaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8 UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7 caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7caaMc8UaaGPaVl aaykW7caaMc8UaaGPaVlaaykW7cqGH9aqpcaaMc8UaaGPaVpaalaaa baGaamysaiaacIcacaWGObWaaSbaaSqaaiaaikdaaeqaaOGaeyOeI0 IaamiAamaaBaaaleaacaaIXaaabeaakiaacMcacaWGmbWaaSbaaSqa aiaadohacaWGVbGaamiBaiaadwgacaWGUbGaam4BaiaadMgacaWGKb aabeaaaOqaaiaaisdacqaHapaCcaWGYbWaaSbaaSqaaiaadEhacaWG PbGaamOCaiaadwgaaeqaaOGaamOCamaaBaaaleaacaWGVbGaamyDai aadshaaeqaaaaakiaadYgadaWgaaWcbaGaci4CaiaacMgacaGGUbGa am4zaiaadYgacaWGLbGaaGPaVlaadEhacaWGPbGaamOBaiaadsgaca WGPbGaamOBaiaadEgaaeqaaOGaaeiiaiaabccacaqGGaGaaeiiaiaa bccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaae iiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaiaabccacaqG GaGaaeiaiaabccacaqGGaGaaeiaiaabIcacaqGXaGaaeinaiaabM вааааа@[email protected] где, N из – количество витков на поверхности соленоида.J/2 – за счет полуокружности медного провода, I – ток питания. одиночная обмотка — длина одиночной обмотки r провод — радиус провода, а r out — внешний радиус, где r вых >r провод .

Разработка электромагнитного двигателя

В блоке цилиндров предусмотрено достаточно места для намотки медной проволоки, которая генерирует электромагнитную силу для создания эффективного крутящего момента на коленчатом валу при подаче тока.Он реагирует на ферромагнитные материалы, такие как сталь, железо и все типы постоянных магнитов. Тогда поршню обеспечивается прямолинейное перемещение детали за счет наличия эффекта электромагнетизма. Шатун — это часть двигателя, которая передает движение от цилиндра к коленчатому валу и функционирует как плечо рычага. Шатуны изготавливаются из литого алюминиевого сплава и предназначены для выдерживания динамических воздействий от прогорания и развития внутрицилиндровых движений. Тем не менее, в модели двигателя EME используется немагнитный и непроводящий материал, чтобы уменьшить вес модели и сделать создаваемую электромагнитную силу легкой для притягивания поршня наизнанку.Маленький конец шатуна соединяется с поршнем с помощью блокировки, известной как поршневой палец. Поршневой палец, также известный как поршневой палец, обеспечивает точку поворота между поршнем и шатуном. Для удержания поршневого пальца в установленном положении используется обычный тип замка с болтом и гайкой. Мощность от линейного движения поршня передается на коленчатый вал. Коленчатый вал — это тип вала, который получает последовательное движение и превращает его в круговое движение, которое создает движущую силу транспортного средства.На рис. 5 показана модель электромагнитного двигателя, которая сделана только для того, чтобы понять, демонстрирует ли принцип работы ЭМД тот же принцип, что и у двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Механизм переключения — самая сложная и ответственная часть этой модели двигателя (рис. 6). Правильное расположение геркона на модели двигателя, особенно при вращении маховика, подтверждает максимальную мощность, генерируемую при подаче тока. На одном конце маховика установлен постоянный неодимовый магнит, взаимодействующий с герконом.Встреча магнита и геркона обеспечивается в положении, когда коленчатый вал находится в самом нижнем положении поршня, имеющего наибольшую потенциальную энергию. Когда на маховик действует внешняя сила, магнит в конечном итоге встретится и среагирует на переключатель, который создаст искру и замкнет цепь. Таким образом, медная катушка намагничивается и поршень перемещается внутри цилиндра за секунду. Поскольку магнит находится вдали от переключателя, а цепь разомкнута (ток не подается), колесо все еще вращается за счет создаваемой им инерции.Поршень будет двигаться назад. Это движение повторяется снова и снова, и переключатель замыкается и размыкается в соответствии с положением постоянного магнита. Следовательно, вращательное движение получается, когда поршень плавно движется вперед и назад.

Результат и обсуждение

Модель двигателя не может работать плавно, если напряжение питания ниже 10В. Таким образом, при испытании двигателя используется напряжение от 10 до 20 В. Рисунок 7 показывает, что по мере увеличения тока в цепи электромагнитная сила, приводящая в движение поршень, также увеличивается.Максимальная сила составляет 2,113 Н при силе тока 0,81 А, а минимальная сила составляет 1,526 Н при силе тока 0,45 А. На рис. 8 показана зависимость между номинальным током в цепи и скоростью вращения колеса. Он имеет линейную зависимость между обеими переменными. Наибольшее число оборотов в минуту, которое он генерирует, когда в цепи протекает ток 0,81 А, составляет 517,7 оборотов в минуту. Минимальное число оборотов составляет 271,6 об/мин, что отражает силу тока 0,45 А.
Реализована скорость EME при применении нагрузок в диапазоне 0.01 кг до 0,06 кг на коленчатом валу с помощью небольшого шкива. Скорость вращения колеса уменьшается, а при увеличении нагрузки до более высокого значения скорость становится ниже. Этот эксперимент также показывает, что электромагнитная сила может преодолеть любую нагрузку, меньшую ее мощности. Мощность этого двигателя основана на его собственной конфигурации и конфигурации, которая включает в себя количество витков медной катушки и напряжение, подаваемое на катушку. Таким образом, на рисунке 9 показана производительность модели EME при различных нагрузках.Эффективность модели EME показана на рисунке 10. Результат показывает, что при увеличении входной мощности эффективность продолжает расти

Рис. 5: Модель электромагнитного двигателя.

Рис. 6: Механизм переключения.

Рис. 7: Электромагнитная сила, действующая на цилиндр

, но небольшой стоимостью. КПД, полученный в результате эксперимента, относительно ниже КПД обычных двигателей, при этом он должен быть выше, чем у двигателей.Более низкая эффективность была получена из-за слишком больших потерь, возникающих в конфигурации схемы и конфигурации компонентов. Утечка магнитного потока происходит на катушке соленоида из-за отсутствия экранирования. Тепло, выделяющееся в катушке при подаче напряжения, вызывает потерю мощности.
Тонкая и тонкая медная проволока является одним из факторов, благодаря которому катушка легко нагревается под действием тока. Кроме того, потери на трение существовали и в компонентах модели двигателя.Это имело место чрезвычайно в движении между поршнем и стенкой цилиндра. Он препятствует линейному перемещению поршня в отверстии и снижает скорость вращения коленчатого вала. Возможной причиной такой ситуации является несоосность конфигурации модели. Можно сделать вывод, что для преодоления трения использовались многие электромагнитные силы. Rahman et al., 2015, пришли к такому же выводу о разработке электромагнитного привода для работы вариатора.Ожидается

Рисунок 8: Число оборотов EME в зависимости от потребляемого тока.

Рисунок 9: Число оборотов в минуту EME в зависимости от приложенных нагрузок.

Рис. 10: Эффективность двигателя в зависимости от входной мощности.

, что эффективность ЭМИ может быть около 35-40% при правильном уплотнении магнитного потока электромагнита, правильной центровке, точной настройке поршня и цилиндра. Разработка поршня и цилиндра из алюминиевого сплава с металлическим покрытием может повысить эффективность ЭМИ примерно на 10%.В целом производительность EME может составлять около 40-45%, что выше, чем у обычного ДВС.

Заключение

Электромагнитный двигатель используемого транспортного средства имеет много преимуществ по сравнению с существующими двигателями внутреннего сгорания. У него также есть несколько дополнительных преимуществ по сравнению с двигателем, который используется в электромобиле, например, простота в обращении. Поршень расположен в ведущем отверстии обоймы, а обмотки электромагнитных соленоидов закреплены на верхнем конце отверстия цилиндра. Следовательно, при возвратно-поступательном движении намагниченный поршень удерживается в положении, направляемом ведущим отверстием.С другой стороны, переключатель Лида является основным компонентом всего. По сравнению с двигателями внутреннего сгорания функция переключателя аналогична распределителю, который контролирует правильный порядок зажигания свечи зажигания. Характеристики EME можно поддерживать в ожидаемом диапазоне, заменяя постоянный магнит через регулярные промежутки времени. Источник питания этого электромагнитного двигателя только от аккумулятора. Разработав аккумуляторную батарею с LiFePO4, можно улучшить характеристики EME. Таким образом, это делает этот тип двигателя не таким универсальным, как двигатели внутреннего сгорания, которые используются в современных транспортных средствах.

  1. Айман А.А., Эль-Шафей З., Хамед А., Салем Ф. Управление антиблокировочной системой тормозов (АБС): Технический обзор. МКА. 2011;2:186-195.
  2. Джеймс Р. Пауэлл. 2002. Доступно по адресу: http://www.fi.edu/winners/2000/powell_james.faw?winner_id=3708
  3. .
  4. Джеймс П., Дэнби ​​Г. Маглев новый вид транспорта 21 века. Журнал науки и технологий 21 века. 2005 г. Доступно по адресу: http://www.21st Centurysciencetech.com/articles/Summer03/maglev2.html
  5. Бонсор К. Как работают поезда на маглеве. 2010. Доступно по адресу: http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/maglev-train1.htm
  6. .
  7. Байерс, округ Колумбия. Программа НАСА по созданию электрических двигателей. JSASS/AIAA/DGLR 17-я Международная конференция по электродвигателям. 1984: 1-9.
  8. Пулатов В. Магнитные двигательные установки. Прогресс в аэрокосмических науках. 2001;37(3):245-261.
  9. Бехруз М., Дэвид С. Системы трансмиссии транспортных средств. 1-е издание. Джон Уайли и сыновья, ООО; 2012.
  10. Херли В.Г., Вольфи В.Х. Электромагнитная конструкция системы магнитного подвеса. Транзакции IEEE по образованию. 1997;40(2):124-130.
  11. Джаяпракаш А., Баладжи Г., Бала Субраманиам С., Навин Н. Исследования электромагнитного двигателя, факультет машиностроения, Инженерный колледж Вел-Тек, Ченнаи, Тамилнаду, Индия. 2014.
  12. Parlikar TA, Chang WS, Qiu YH, Seeman MD, Perreault DJ, Kassakian JG, Keim TA. Проектирование и экспериментальная реализация электромагнитного привода клапана двигателя, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2005;10(5):482-494.DOI: 10.1109/ТМЕЧ.2005.856221
  13. Улаби ФТ. Электромагнетизм для инженеров. Международное издание Пирсон. Pearson Education, Inc. Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси. 2005.
  14. Рахман А., Шариф С.Б., Мохиуддин А.К.М., Рашид М., Хоссейн А. Энергоэффективный электромагнитный привод для системы CVT. Журнал механических наук и технологий. 2014;28(4):1153-1160.
  15. Dupre LR, Van RK, Melkebeek JAA. О магнитодинамической модели потерь в железе в неориентированных стальных пластинах.J Phys D: Appl Phys. 1996;29(3):855-861.
  16. Манро Джон. Поездка на Венеру. Лондон: Джаррольд и сыновья; 1897. 26–28.
  17. Xiaoming Z, Wenfang X, Suong VH, Rui Z. Проектирование и анализ Совместная автоматизированная машина для укладки волокна. ИДЖАРА. 2016;1(1):1- 14. DOI: http://dx.doi.org/10.15226/2473-3032/1/1/00105
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.