Закрыть
Войдите используя аккаунт ДП:
Запомнить меня
Вы можете войти как участник:

Мы вышлем его на почту:

Одноцилиндровый двигатель Grail Engine

20.06.12

Михаил Кофман

Что можно ответить на заявление о том, что автомобиль способен иметь одноцилиндровый двигатель, мощность которого составляет 100 л.с., расход топлива не превышает 2,5 литров на 100 км, а в бак можно заливать любое из ныне изобретённых видов топлива? Наверное, что–то вроде: «вы сошли с ума».

Скорее всего, обычного человека посетили бы мысли о фантастических книжных историях или невероятном сюжете киноленты, но никак не ближайшее будущее двигателестроения.

По словам Мэтью Райли (Matthew Riley), генерального директора и главного научного сотрудника компании Grail Engine Technologies, расположенной в Канзасе, это не так. Он заявляет, что двухтактный двигатель Grail Engine может появиться на серийных автомобилях через 3-5 лет. В феврале 2012 года, после трёх лет исследований, компания представила первый рабочий прототип, который вызвал интерес у таких автогигантов, как Honda и Ford.

Новый двигатель может быть на 50% дешевле в производстве, на 30% экономичнее расходовать топливо по сравнению с самыми современными моторами, а кроме того ещё и работать на разных видах горючего. Кроме того, он не имеет проблем с загрязнением воздуха и надёжностью, как многие «двухтактники».

«Grail Engine призван изменить настоящее положение вещей», - сказал инженер с более, чем двадцатилетним опытом разработок экспериментальных систем за плечами. «Идея произошла от мысли, что двухтактный двигатель должен быть лучше, потому что он более производителен чем четырёхтактный».

Любопытно, что в двигателе не используются какие-либо передовые разработки. В нём собраны все проверенные технологии моторостроения прошлого. В сущности, это очень высокотехнологичный двухтактный двигатель, имеющий принудительный наддув воздуха, непосредственный впрыск топлива и другие системы, позволяющие демонстрировать высокую мощность и эффективность. Обо всём по порядку.

Про недостатки двухтактного двигателя было сказано в прошлой статье, поэтому перейдём сразу к делу. Одна из технологий двигателя FS-HCCI (Forced Semi-Homogeneous Charged Compression Ignition) по словам Райли, станет востребованной очень скоро. FS-HCCI - это процесс сжатия топливовоздушной смеси до момента самостоятельного воспламенения (по аналогии с дизельным двигателем), причём сгорание идёт одинаково во всех точках камеры сгорания, обеспечивая лучшую экономичность и прирост мощности.

Объем двигателя всего пятьсот кубических сантиметров - Grail Engine составляет четверть от размеров силовой установки среднего компактного автомобиля.

На первый взгляд может показаться, что прототип компании  выглядит как обычный двухтактный мотор, однако это не так. В центре поршня расположен впускной клапан, через который в цилиндр подаётся воздух. Двигатель может обеспечить переменную величину степени сжатия и состоит из следующих компонентов:

- цилиндр и поршень;
- один выпускной клапан в верхней части цилиндра;
- три свечи зажигания, также расположенных в верхней части цилиндра;
- одна форсунка для впрыска топлива;
- «Камера предварительного сжатия», которая перекрывается подобием лепесткового клапана в обычном двухтактном двигателе;
- один впускной клапан, расположенный в центре поршня;
- каналов, соединяющих «поршневой клапан» и впускной трубопровод;
- небольшой картер, в котором поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленвала.

Как и любой другой двигатель внутреннего сгорания, Grail Engine использует энергию свежего заряда (топливовоздушная смесь), при сжигании которого преобразует её в механическую.

При движении поршня вверх, под ним создаётся разряжение и воздух через «лепестковый» клапан засасывается в «камеру предварительного сжатия» и подводящие к поршню каналы. Когда он достигает ВМТ (верхняя мёртвая точка), три свечи создают мощную искру, заставляющую поршень в «испуге» устремиться в НМТ (нижняя мёртвая точка), сжимая при этом воздух под собой. Когда он достигает НМТ, открывается выпускной клапан и выхлопные газы устремляются в атмосферу, вытесняемые сжатым в «камере предварительного сжатия» воздухом, который через каналы и впускной клапан на поршне поступает в цилиндр. После этого клапана закрываются, воздух смешивается с впрыснутым через форсунку топливом, и получившаяся смесь воспламеняется от трёх свечей, толкая поршень вниз к следующему циклу.

Кажется, весь процесс очень похож на цикл 2Т, однако это не так. По словам Райли, поступающий под давлением в цилиндр воздух по-особому смешивается с впрыснутым топливом, обеспечивая наилучшее перемешивание между собой, что так необходимо ДВС. Кроме того, не одна существующая компоновка не позволяет нагнетать воздух в цилиндр мотора, охлаждая при этом днище поршня для снижения выбросов отравляющих веществ.

Наконец, три свечи зажигания помогают однородно воспламенить горючую смесь во всём объёме двигателя. Это происходит очень быстро, так как горючая смесь, как упоминалось выше, сжимается до состояния самовоспламенения. Всё это приводит к увеличению мощности и лучшей экономии топлива.

Повторюсь, агрегат может вырабатывать до 100 л.с. и потреблять при этом не более 2,5 л/100км. Как известно, в двухтактном двигателе масло смешивается с топливом и частично сжигается при этом, сильно загрязняя окружающую среду. По словам Райли, масло и топливо в его двигателе никогда не смешивается, а кроме того двигатель очень устойчиво и тихо работает, подвергая всю конструкцию малым вибрациям.

Главным достоинством является система FS-HCCI, которая постоянно охлаждает внутренние элементы мотора свежим зарядом. Это способствует повышению теплового КПД и снижению выбросов NOx.

Агрегат может работать практически на любом виде топлива, в том числе на бензине, пропане, дизельном топливе и природном газе. Кроме этого он может питаться из нескольких ёмкостей с различным видом топлива. Для этого через бортовой компьютер возможно изменять степень сжатия силовой установки.

В настоящее время идут исследования, направленные на создание многоцилиндрового двигателя. Как говорит сам Райли: «Подождите – он станет ещё лучше».

Предлагаем посмотреть видео, посвященные одноциллиндровому Grail Engine:

Понравилось?

Технологии