Клуб любителей китайских скутеров

Температура газов в камере сгорания четырехтактного ДВС Отто достигает 2000˚С. Внутренние стенки цилиндра и рабочая поверхность поршня нагреваются до 1500˚С. Часть тепловой энергии уходит из камеры сгорания на четвертом такте вместе с выхлопными газами. Чтобы быстро отвести тепло и охладить камеру сгорания до оптимальной температуры, применяется мощная система охлаждения, неисправность которой грозит поломкой двигателя. Перегрев – проклятие автомехаников, работающих с высокооборотными спортивными моторами. Температура внутри кокпита гоночного болида во время заездов достигает 70˚С, а некоторые узлы двигателя раскаляются докрасна. Выходит, что автомобиль куда более эффективен в качестве калорифера, нежели в качестве транспортного средства.

Можно ли заставить избыточное тепло совершать полезную работу, вместо того чтобы отводить его от мотора и рассеивать в атмосфере? 75-летний изобретатель Брюс Кроуэр на практике доказал, что это возможно.

Брюс решил, что в концепции Отто не хватает еще двух тактов – рабочего и холостого.

Но источником энергии для них должна служить не очередная порция топливовоздушной смеси, а избыточная температура! В качестве рабочего тела он применил простую воду. При атмосферном давлении вода, превращаясь в пар, увеличивает свой объем в 1600 раз и обладает колоссальной энергией. В двигателе Кроуэра вода впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капелек под давлением около 150 атм., когда заканчивается четвертый такт цикла Отто и поршень возвращается в исходное положение. Попадая на раскаленную поверхность поршня и гильзы цилиндра, вода превращается в пар и толкает поршень вниз, совершая рабочий пятый такт. На шестом такте отработанный пар удаляется из камеры сгорания через выпускной клапан. Таким образом Кроуэр заставляет уже сгоревшее топливо еще раз совершить полезную работу, используя его «тепловой фантом». Эту концепцию изобретатель назвал Steam-o-Lene.

Цикл Кроуэра отличается от традиционного цикла Отто не только количеством тактов, но и отношением количества рабочих тактов к их общему числу. Так, у Отто это отношение составляет 1:4, а у Кроуэра – 1:3, дополнительные 40% полезной работы совершаются на неизменном количестве топлива. На четвертом такте раскаленные выхлопные газы не удаляются из камеры сгорания полностью, а сжимаются поршнем, создавая очень высокое давление. Вода в такой среде испаряется быстрее и равномернее. Далее отработанный пар поступает в конденсатор, где охлаждается и снова превращается в воду. Часть остаточного тепла используется для обогрева салона автомобиля.

Преимущества Steam-o-Lene перед традиционными четырехтактными ДВС. Во-первых, радикально решается проблема эффективного охлаждения внутренних стенок камеры сгорания и специальная система охлаждения весом более 100 кг оказывается не у дел. Отсутствие радиатора позволяет дизайнерам уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления кузова автомобиля за счет отказа от воздухозаборников и решетки радиатора. А это один из самых существенных факторов, влияющих на расход топлива при скоростях выше 60 км/ч.

Во-вторых, внутреннее охлаждение позволяет существенно, на 30–50%, форсировать двигатели по степени сжатия, избежав при этом детонации. Степень сжатия для бензиновых модификаций может быть увеличена до 14–16:1, а для дизельных – до 25–35:1. Это резко повышает эффективность сгорания топливовоздушной смеси (на 40% по сравнению с циклом Отто), тем самым улучшая экологические характеристики двигателя. Размеры и масса мотора могут быть снижены без ущерба для динамики авто.

Два рабочих такта из шести в цикле Кроуэра позволяют значительно снизить скорость вращения коленвала и получить ровную и насыщенную «полку» крутящего момента с самых низких оборотов. Steam-o-Lene может отлично работать на низкокачественном дешевом топливе без антидетонационных присадок. Топливом могут служить биоэтанол, дизель, природный газ и даже топочный мазут. Относительно низкий температурный режим в камере сгорания резко снижает образование вредной двуокиси азота. А между тем системы фильтрации и нейтрализации двуокиси азота в современных автомобилях весьма дорогостоящи. Брюс также предполагает, что горячий пар может предотвращать появление нагара на клапанах и стенках камеры сгорания, очищая их во время «парового» такта подобно пароочистителю. Но для подтверждения этого эффекта требуются длительные испытания прототипа.

Концепция 6-тактного Steam-o-Lene с «паровым» рабочим тактом может быть модифицирована и дополнена за счет углубленного исследования термодинамики процесса. Брюсу кажется перспективной установка на двигатель турбокомпаунда – системы, в которой вслед за турбиной нагнетателя в выпускном тракте следует силовая турбина, сообщающая дополнительный крутящий момент коленчатому валу двигателя посредством гидромуфты. Турбокомпаунд мог бы повысить эффективность работы двигателя еще на 10–15%. Некоторые специалисты, анализировавшие концепцию 6-тактного ДВС с впрыском воды, отмечают, что теоретически возможны даже два последовательных паровых такта. Если это подтвердится в ходе испытаний, то Steam-o-Lene может стать уже 8-тактным и еще более экономичным.

Недостатки. Основная проблема – это замерзание воды зимой. Добавление антифриза может негативно сказаться на эффективности испарения и экологических параметрах двигателя. Проблему могла бы решить термоизоляция водяного резервуара и его предварительный подогрев от аккумулятора. Но как быть, если автомобиль длительное время находится на открытом воздухе?

Другая проблема – необходимость установки на автомобиле дополнительного оборудования для хранения и конденсации воды. Правда, масса его обещает быть незначительной: в рабочем контуре пар и вода будут находиться при атмосферном давлении и максимальной температуре чуть более 100˚С, что позволяет использовать вместо металла легкие пластмассы. Не исключено, что часть воды будет попадать в моторное масло и это потребует установки специального сепаратора для ее отделения. Впрочем, давно отработанные технологии смазки паровых турбин для нужд энергетики имеют целый ряд готовых решений этой проблемы. Для изготовления клапанов, поршня и гильзы цилиндра, скорее всего, потребуются нержавеющие материалы, в частности керамика.

Steam-o-Lene не может работать полноценно сразу после запуска – ему нужно время для разогрева рабочих поверхностей камеры сгорания до 450–500˚С. Несколько минут он работает как обычный 4-тактный ДВС, а затем переходит на полный рабочий цикл. Перед остановкой мотор тоже должен некоторое время поработать в 4-тактном режиме для полного удаления пара из цилиндра. Разумеется, вода должна быть дистиллированной: при использовании обычной на седле клапана со временем образуется твердая накипь, обладающая высокими абразивными свойствами. При серийном производстве двигателей цикла Кроуэра придется наладить целую инфраструктуру производства и реализации дистиллированной воды.

Компания BMW представила свою версию парового гибрида.

Немецкие инженеры оставили на месте систему охлаждения двигателя и добавили в конструкцию ряд сложных вспомогательных компонентов, в том числе теплообменник, отбирающий тепловую энергию выхлопных газов, герметичный паровой котел и паровую турбину, связанную с коленчатым валом двигателя ременным приводом. По утверждению разработчиков, использование «парового двигателя» Turbosteamer дает прирост мощности и крутящего момента на 10% и экономию топлива около 15%. Вес дополнительных компонентов превышает 100 кг. Инженерное решение Steam-o-Lene выглядит намного изящнее немецкого: вместо усложнения системы Кроуэр предлагает ее максимальное упрощение. Шеститактный Steam-o-Lene легче своего четырехтактного аналога даже с учетом массы воды и конденсатора. Немецкая разработка, напротив, увеличивает общий вес двигателя. Наконец, заявленный прирост эффективности Turbosteamer в два с половиной раза ниже, чем у Steam-o-Lene: 15% против 40.

Очень интересная статья.....

п.с.: искал может есть такая, поиск результатов не дал.
________________________

6 тактов... получается нехилая экономия топлива. вот только появится дополнительный расходник - дистиллированная вода. можно конечно заправляться ей под дождем, как вариант боюсь, такие двигатели не войдут в массовое использование, т.к. пока их доработают и устранят все проблемы - уже будут использоваться двигатели на воде, либо солнечных батареях

Брюс Кроуэр смог на практике (рабочий макет) осуществить то, что в принципе Отто говорил в начале века моторостроения, это не его изобретение, о шести тактовом моторе говорил Отто. А вот применение дисцилированной воды и её рекурциляция в замкнутой системе с эффектом внутреннего охлаждения ДВС - это конечно заслуга Брюс Кроуэра. Но не всё так просто.Если вспомнить разработки японских инженеров ДВС с керамометалическими поршнями, цилиндрами и ГБЦ и, в связи с этим, исключением системы охлаждения, как обязательного элемента любого ДВС, то они, исключив этот злемент, столкнулись с огромными трудностями, начиная от выбора и изготовления композитных, работоспособных (я подчёркиваю-работоспособных) материалов металокерамики и заканчивая проблеммами защиты электроники от тепловых проявлений двигателя ,без обычной системы охлаждения.Здесь будет происходить аналогичные трудности. От идеи и реально построеного под идею мотора, до запуска этого мотора хотя бы в мелкую серию -огромная пропасть технологических и экономических проблем.
Поэтому, мне кажется, это один из многих экзотических двигателей, которые, я думаю никогда в серию не пойдут, но будут занимать свою нишу в истории развития моторостроения.

_________________
Танки грязи не боятся...

Предлогал такую системму ещё в конце восмидесятых, но школьников в то время, как и сейчас, никто не слушал.
Отказался от данной идеи в всязи с особенностями четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания.
А именно из за системы смазки.
Количество прорывающихся в картер паров воды, в следствии резкого охлаждения ЦПГ, будет на столько велико, что для нормальной эксплуатации такого мотора, масло нридёться менять не через 10-15 тысяч км а через 800-1000км.
К тому же невозможно применить все 6 тактов на непрогретом двигателе.
А зимняя эксплуатация становиться вообще фантастикой.

_________________
Попытка прочесть книгу, не открыв её - обречена на провал.

К тому же невозможно применить все 6 тактов на непрогретом двигателе.
А зимняя эксплуатация становиться вообще фантастикой.
Согласен ведь двигатель не с самого начала работает при такой температуре...единственное что можно придумать это в начале работы двигателя придумать как то использовать 4 такта а затем когда двигатель нагреется до нужно температуры уже переключится на 6 тактов или как вариант вначале доводить двигатель до такой температуры но это более затратно на мой взгляд чем вариант номер 1 других идей по этому поводу я не вижу.

Более простой вариант - подмешивать водяной туман в бензовоздушную смесь. Проблема прогрева решается, так как воду можно подавать по надобности. Но проблема смазки и коррозии остаётся. Зимняя же эксплуатация уверенно решается спиртом.

_________________
Мы рождены, чтоб Кафку сделать былью.
Grammatik macht frei!

Во время второй мировой войны похожая система применялась на самолетах Ил-2. Это был своего рода кратковременный форсаж двигателя в экстремальных ситуациях (в игре ИЛ-2 Штурмовик это смодулировано). Но проблемы те, которые описаны выше. Ресурс двигателя катастрофически падал. Но на это можно было закрыть глаза, учитывая обстоятельства применения самолетов) Кстати, водяной пар не охлаждался, а выбрасывался в атмосферу.

_________________
"Ты лучше будь голодным, чем что попало есть, и лучше будь один, чем вместе с кем попало."[О.Х.]

Совершенно не согласен с теми. кто ведёт речь о коррозии компонентов ЦПГ, к которой якобы может привести вода. Народ, воды там и без того достаточно. У нас мотор целый такт находиться под водой, точнее под её парами. Выхлоп мотора, в основном состоит из водяного пара. Вода образуется при горении углеводородного тполива. Будь то бензин, будь газ. От неё никуда не дется. Иное дело клапана. И вот тут встаёт вопрос- как долго вода останется дисцилированной? День, два?

_________________
Бороться и искать, найти и перепрятать!

Выхлоп мотора ещё и из углекислого газа состоит. Хотя мысль правильная - коррозия и прорыв пара в масло и так уже есть, пусть их даже в два раза больше будет (если воды в смеси больше чем бензина), всё равно не страшно.
А вот накипь таки будет. С другой стороны, если вода будет испаряться в основном не на стенках цилиндра, а в объёме, то что помешает накипи вылететь в глушитель?
В общем, надо делать и пробовать

_________________
Мы рождены, чтоб Кафку сделать былью.
Grammatik macht frei!

С водой и её парами эксперементировали энтузиасты ещё в семидесятых.
На автомобилях это выглядело фантастически.
Мизерный ресурс двигателя, обалденный расход топлива и плюс подлевай воду.
Последнего такого энтузиаста видел года четыре назад, на автомобиле Ока.
На вопрос, сколько "жрёт", он гордо ответил: мало, 5,5 литров бензина, по трассе!
При том что у товарища, такая же ока, по трассе более 3,5 литров никогда не ела!
Экономия на лицо!

_________________
Попытка прочесть книгу, не открыв её - обречена на провал.

Не знал раньше о подробностяш 6-ти тактов. Успокаивает то что китайчеку это не грозит.
Это не грузы по 6гр поставить.

_________________
Помогу кому делать нечего,пиво поглатить и синей изолентой любой тюнинг сделать
+сем920 2нол51180

Да, вот если бы заморочился кто про двухтатник системы IPAC, если мне память не изменяет.
О нём писали в девяностые в журнале МОТО.
В интернете данных по нему нет.
Но машины сэтими двигателями выпускали в Австралии.
Все остальные страны запретили ввоз этих машин из-за якобы низкой экологичности.
Но на самом деле, из-за низкого потребления топлива.

_________________
Попытка прочесть книгу, не открыв её - обречена на провал.

Применение воды в 4Т моторах - это делалось много раз и были довольно успешные рабочие экземпляры. А вот рекомендую почитать, ну очень интересную статью... http://www.turbonsk.ru/index.pl?module= ... det;p1=443

_________________
Танки грязи не боятся...

Интересная ссылочка. IPAC это двухтактник с впрыском?

_________________
Помогу кому делать нечего,пиво поглатить и синей изолентой любой тюнинг сделать
+сем920 2нол51180