İçten yanmalı içten yanmalı motor. Hangi Stirling Motoru maksimum verimlilikle en iyi tasarıma sahiptir? Motorun bazı detayları

Bu makale, on dokuzuncu yüzyılda bir İskoç rahip olan Stirling tarafından patenti alınan bir buluşa ayrılmıştır. Tüm öncekiler gibi, bir motordu harici yanma... Diğerlerinden tek farkı benzin, fuel oil ve hatta kömür ve odunla çalışabilmesidir.

19. yüzyılda, buhar motorlarını daha güvenli bir şeyle değiştirmek gerekli hale geldi, çünkü kazanlar sıklıkla patladı. yüksek basınççift ​​ve bazı ciddi tasarım kusurları.

İyi bir seçenek, 1816'da İskoç rahip Robert Stirling tarafından patenti alınan dıştan yanmalı motordu.

Doğru, "sıcak hava motorları" daha önce, 17. yüzyılda yapıldı. Ancak Stirling, teçhizata bir temizleyici ekledi. Modern anlamda, bir rejeneratördür.

Çalışma sıvısının soğutulduğu anda makinenin sıcak bölgesinde ısıyı tutarak tesisatın verimliliğini artırdı. Bu, sistemin verimliliğini büyük ölçüde artırdı.

Buluş geniş bir pratik uygulama buldu, bir yükseliş ve gelişme aşaması vardı, ancak daha sonra Stirlings haksız yere unutuldu.

yol verdiler buharlı motorlar ve motorlar içten yanma ve yirminci yüzyılda yeniden doğdular.

Bu dıştan yanma ilkesinin kendi içinde çok ilginç olduğu gerçeği göz önüne alındığında, bugün ABD, Japonya, İsveç'teki en iyi mühendisler ve amatörler yeni modellerin oluşturulması üzerinde çalışıyorlar ...

Dıştan yanmalı motor. Çalışma prensibi

"Stirling" - daha önce de belirttiğimiz gibi, bir tür dıştan yanmalı motor. Çalışmasının ana prensibi, çalışma sıvısının kapalı bir alanda sürekli olarak ısıtılması ve soğutulması ve çalışma sıvısının hacminde meydana gelen değişiklik nedeniyle enerji elde edilmesidir.

Kural olarak, çalışma sıvısı havadır, ancak hidrojen veya helyum kullanılabilir. Prototiplerde nitrojen dioksit, freonlar, sıvılaştırılmış propan-bütan ve hatta su denediler.

Bu arada, su tüm termodinamik döngü boyunca sıvı haldedir. Ve sıvı bir çalışma sıvısı ile "şekillendirmenin" kendisi kompakt bir boyuta, yüksek güç yoğunluğuna ve yüksek çalışma basıncına sahiptir.

stil türleri

Üç klasik Stirling motoru türü vardır:

Başvuru

Stirling motoru, basit, kompakt bir termal enerji dönüştürücüsünün gerekli olduğu durumlarda veya diğer tip ısı motorlarının veriminin daha düşük olduğu durumlarda kullanılabilir: örneğin, sıcaklık farkının gaz veya gaz kullanımı için yetersiz olması durumunda.

İşte belirli kullanım örnekleri:

• Turistler için otonom jeneratörler bugün zaten üretiliyor. Gaz brülörü üzerinde çalışan modeller var;

NASA, nükleer ve radyoizotop ısı kaynaklarıyla çalışan bir stirling jeneratörünün bir versiyonunu sipariş etti. Uzay görevlerinde kullanılacak.

• Sıvı pompalamak için "Stirling", "motor pompası" kurulumundan çok daha kolaydır. Çalışan bir piston olarak pompalanan sıvıyı aynı zamanda çalışma sıvısını soğutacak şekilde kullanabilir.Böyle bir pompa ile güneş ısısını kullanarak sulama kanallarına su pompalayabilir, güneş kollektöründen eve sıcak su temin edebilirsiniz, sistem tamamen kapatıldığından kimyasal reaktifleri pompalayın;
• Ev tipi buzdolabı üreticileri, stil modellerini tanıtıyor. Daha ekonomik olacaklar ve normal havanın soğutucu olarak kullanılması gerekiyor;
• Bir ısı pompası ile kombine Stirling, evdeki ısıtma sistemini optimize eder. "Soğuk" silindirin atık ısısını yayacaktır ve ortaya çıkan mekanik enerji, ortamdan gelen ısıyı pompalamak için kullanılabilir;
• Bugün İsveç Donanmasının tüm denizaltıları Stirling motorlarıyla donatılmıştır. Daha sonra nefes almak için kullanılan sıvı oksijenle çalışırlar. Bir tekne için çok önemli bir faktör düşük gürültü seviyesidir ve denizaltı koşullarında "büyük boy", "soğutma ihtiyacı" gibi dezavantajlar önemli değildir. Soryu sınıfının en yeni Japon denizaltıları benzer tesislerle donatılmıştır;
• Stirling motoru güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bunun için parabolik aynanın odağına monte edilir. Stirling Solar Energy, ayna başına 150 kW'a kadar güneş kollektörleri üretmektedir. Güney Kaliforniya'daki dünyanın en büyük güneş enerjisi santralinde kullanılıyorlar.

Avantajlar ve dezavantajlar

Modern tasarım ve üretim teknolojisi seviyesi, katsayıyı artırmayı mümkün kılar faydalı eylem Yüzde 70'e kadar "Stirling".

• Şaşırtıcı bir şekilde, motor torku pratik olarak krank mili dönüş hızından bağımsızdır;
• Santralde ateşleme sistemi, valf sistemi ve eksantrik mili bulunmamaktadır.
• Tüm hizmet ömrü boyunca hiçbir ayar ve ayar gerekli değildir.
• Motor "durmaz" ve tasarımın sadeliği, uzun süre özerk bir modda çalışmasına izin verir;
• Yakacak odundan uranyum yakıtına kadar herhangi bir termal enerji kaynağını kullanabilirsiniz.
• Yakıtın yanması, motorun dışında meydana gelir, bu da tam yanmaya katkıda bulunur ve toksik emisyonları en aza indirir.

• Yakıt motorun dışında yandığından, ek boyutlar olan radyatörün duvarlarından ısı çıkarılır;
• Malzeme tüketimi. Bir Stirling makinesini kompakt ve güçlü yapmak için, yüksek çalışma basınçlarına dayanabilen ve düşük termal iletkenliğe sahip, pahalı, ısıya dayanıklı çelikler gereklidir;
• Özel bir yağlayıcı gereklidir, Stirlings için normal olan, yüksek sıcaklıklarda koklaştığı için uygun değildir;
• Yüksek bir güç yoğunluğu elde etmek için Stirling'lerde hidrojen ve helyum kullanılır.

Hidrojen patlayıcıdır ve yüksek sıcaklıklarda metallerde çözünerek metal hidritler oluşturabilir. Yani motor silindirlerinde tahribat meydana gelir.

Ayrıca, hidrojen ve helyum oldukça geçirgendir ve contalardan kolayca sızarak çalışma basıncını düşürür.

Makalemizi okuduktan sonra bir cihaz - harici bir yanmalı motor satın almak istiyorsanız, en yakın mağazaya koşmayın, böyle bir şey satılık değil, ne yazık ki ...

Bu makinenin geliştirilmesi ve uygulanmasıyla uğraşanların, gelişmelerini gizli tuttuğunu ve yalnızca saygın alıcılara sattığını anlıyorsunuz.

Bu videoyu izleyin ve kendiniz yapın.

Bu, konuya adanmış bir dizi makalenin giriş kısmıdır. İçten yanmalı motor, içten yanmalı motorun evriminin tarihine kısa bir gezi. Ayrıca makale ilk arabalara da değinecek.

Aşağıdaki bölümler çeşitli ICE'leri detaylandıracaktır:

Bağlantı çubuğu-piston
Döner
turbojet
reaktif

Motor, Sona Nehri'ne tırmanabilen bir tekneye kuruldu. Bir yıl sonra, testten sonra kardeşler, buluşları için Napolyon Bonopart tarafından 10 yıllık bir süre için imzalanan bir patent aldılar.

Bu motora jet motoru demek daha doğru olur, çünkü işi teknenin altındaki borudan suyu dışarı itmekten ibaretti ...

Motor, bir ateşleme odası ve bir yanma odası, hava enjeksiyonu için bir körük, bir yakıt dağıtıcısı ve bir ateşleme cihazından oluşuyordu. Kömür tozu, motor için yakıt görevi gördü.

Körükler, için için yanan bir fitilin karışımı ateşlediği ateşleme odasına kömür tozuyla karıştırılmış bir hava akımı enjekte etti. Bundan sonra, kısmen tutuşan karışım (kömür tozu nispeten yavaş yanar), tamamen yandığı ve genişlediği yanma odasına girdi.
Ayrıca, gaz basıncı suyu dışarı itti. egzoz borusu, tekneyi hareket ettirdi, bundan sonra döngü tekrarlandı.
motor çalıştı darbe modu~ 12 ve / dakika sıklıkta.

Bir süre sonra kardeşler yakıtı reçine ekleyerek iyileştirdiler ve daha sonra yağ ile değiştirdiler ve basit bir enjeksiyon sistemi tasarladılar.
Sonraki on yıl boyunca projede herhangi bir gelişme olmadı. Claude, motor fikrini tanıtmak için İngiltere'ye gitti, ancak tüm parayı çarçur etti ve hiçbir şey elde edemedi ve Joseph fotoğrafçılığa başladı ve dünyanın ilk fotoğrafı "Pencereden Görünüm" in yazarı oldu.

Fransa'da, Niepses ev müzesinde "Pyreolophore"un bir kopyası sergileniyor.

Biraz sonra, de Riva motorunu tarihçilere göre içten yanmalı motora sahip ilk araba olan dört tekerlekli bir araca monte etti.

Alessandro Volta hakkında

Volta, sürekli bir elektrik akımı üretmek için çinko ve bakır plakaları aside koyan ilk kişiydi ve dünyanın ilk kimyasal kaynak akım ("Voltaik sütun").

1776'da Volta, gazın bir elektrik kıvılcımından patladığı “Volta tabancası” olan bir gaz tabancası icat etti.

1800'de kimyasal reaksiyonlar yoluyla elektrik elde etmeyi mümkün kılan kimyasal bir pil yaptı.

Elektrik voltajını ölçmek için kullanılan birim - Volt - Volta'dan sonra adlandırılır.

A- silindir, B- "buji, C- piston, NS- hidrojenli "balon", E- mandal, F- egzoz gazı boşaltma valfi, G- valf kontrolü için kol.

Hidrojen, bir boru ile bir silindire bağlanan bir "hava" balonunda depolandı. Yakıt ve hava beslemesi, karışımın ateşlenmesi ve egzoz gazlarının serbest bırakılması, manivelalar kullanılarak manuel olarak gerçekleştirildi.

Çalışma prensibi:

Hava, egzoz gazı tahliye valfinden yanma odasına girdi.
Vana kapanıyordu.
Bilyeden hidrojen sağlamak için valf açıldı.
Musluk kapanıyordu.
Düğmeye basılarak "mum"a elektrik deşarjı uygulandı.
Karışım parladı ve pistonu yukarı kaldırdı.
Egzoz gazı tahliye valfi açılıyordu.
Piston kendi ağırlığının altına düştü (ağırdı) ve tekerlekleri bloktan döndüren ipi çekti.

Bundan sonra döngü tekrarlandı.

1813'te de Riva başka bir araba yaptı. Yaklaşık altı metre uzunluğunda, tekerlekleri iki metre çapında ve neredeyse bir ton ağırlığında bir vagondu.
Araç, bir yığın taşla 26 metre gidebildi (yaklaşık 700 lbs) ve dört adam, 3 km / s hızla.
Her döngüde araba 4-6 metre hareket etti.

Çağdaşlarından çok azı bu buluşu ciddiye aldı ve Fransız Bilimler Akademisi, içten yanmalı bir motorun asla bir buhar motoruyla performansta rekabet etmeyeceğini savundu.

1833'te, Amerikalı mucit Lemuel Wellman Wright, su soğutmalı iki zamanlı gaz içten yanmalı motor için bir patent kaydettirdi.
(aşağıya bakınız) Gaz ve Petrol Motorları adlı kitabında Wright motoru hakkında şunları yazmıştır:

“Motor çizimi çok işlevsel ve detaylar titiz. Karışımın patlaması, doğrudan krank milini biyel kolu boyunca döndüren pistona etki eder. Tarafından dış görünüş motor, gaz ve havanın ayrı tanklardan pompalandığı yüksek basınçlı bir buhar motorunu andırıyor. Küresel kaplardaki karışım, pistonun TDC'de (üst ölü nokta) yükselmesi sırasında ateşlendi ve aşağı / yukarı itildi. Strok sonunda valf açılır ve egzoz gazlarını atmosfere verirdi."

Bu motorun daha önce yapılıp yapılmadığı bilinmiyor, ancak bunun için bir plan var:

1838'deİngiliz mühendis William Barnett, üç içten yanmalı motor için bir patent aldı.

İlk motor, tek etkili iki zamanlı bir motordur. (yakıt sadece pistonun bir tarafında yanmıştır) gaz ve hava için ayrı pompalar ile. Karışım ayrı bir silindirde ateşlendi ve ardından yanan karışım çalışan silindire aktı. Giriş ve çıkış mekanik valfler aracılığıyla gerçekleştirilmiştir.

İkinci motor ilkini tekrarladı, ancak çift etkiliydi, yani yanma, pistonun her iki tarafında dönüşümlü olarak meydana geldi.

Üçüncü motor da çift etkiliydi, ancak silindir duvarlarında piston uç noktaya ulaştığı anda açılan giriş ve çıkış portlarına sahipti (modern iki zamanlı motorlarda olduğu gibi). Bu, egzoz gazlarının otomatik olarak salınmasını ve karışımın yeni bir şekilde doldurulmasını mümkün kıldı.

Barnett motorunun ayırt edici bir özelliği, taze karışımın ateşlenmeden önce piston tarafından sıkıştırılmasıydı.

Barnett'in motorlarından birinin planı:

1853-57 yıllarında, İtalyan mucitler Eugenio Barzanti ve Felice Matteucci, 5 l / s kapasiteli iki silindirli bir içten yanmalı motor geliştirdi ve patentini aldı.
Patent, İtalyan yasalarının yeterli korumayı garanti edememesi nedeniyle Londra Ofisi tarafından verildi.

Prototipin yapımı Bauer & Co.'ya emanet edildi. Milano'nun " (Helvetik) ve 1863 başlarında tamamlandı. Buhar makinesinden çok daha verimli olan motorun başarısı o kadar büyüktü ki şirket dünyanın her yerinden siparişler almaya başladı.

Erken, tek silindirli Barzanti-Matteucci motor:

Barzanti-Matteucci iki silindirli motor modeli:

Matteucci ve Barzanti, motorun üretimi için Belçikalı bir şirketle anlaşma imzaladı. Barzanti, çalışmaları bizzat denetlemek için Belçika'ya gitti ve aniden tifüsten öldü. Barzanti'nin ölümüyle birlikte motor üzerindeki tüm çalışmalar durduruldu ve Matteucci hidrolik mühendisi olarak eski işine geri döndü.

1877'de Matteucci, kendisi ve Barzanti'nin içten yanmalı motorun ana yaratıcıları olduğunu ve August Otto tarafından yapılan motorun Barzanti-Matteucci motoruna çok benzediğini iddia etti.

Barzanti ve Matteucci'nin patentlerine ilişkin belgeler, Floransa'daki Museo Galileo kütüphanesinin arşivlerinde saklanmaktadır.

Nikolaus Otto'nun en önemli icadı motordur. dört zamanlı çevrim- Otto döngüsü. Bu çevrim, bugüne kadar çoğu gazlı ve benzinli motorun kalbinde yer almaktadır.

Dört zamanlı çevrim, Otto'nun en büyük teknik başarısıydı, ancak kısa süre sonra, icadından birkaç yıl önce, aynı motor prensibinin Fransız mühendis Beau de Roche tarafından tanımlandığı keşfedildi. (yukarıyı görmek)... Bir grup Fransız sanayici mahkemede Otto'nun patentine itiraz etti, mahkeme onların argümanlarını ikna edici buldu. Otto'nun patenti altındaki hakları, dört zamanlı çevrim üzerindeki tekelinin iptali de dahil olmak üzere, önemli ölçüde kısıtlandı.

Rakiplerin dört zamanlı motorların üretimini başlatmasına rağmen, uzun yıllara dayanan deneyime sahip Otto modeli hala en iyisiydi ve buna olan talep durmadı. 1897'de bu motorlardan yaklaşık 42 bin adet üretildi. farklı güç... Bununla birlikte, yakıt olarak parlak bir gazın kullanılması, uygulama kapsamını büyük ölçüde daralttı.
Aydınlatma ve gaz fabrikalarının sayısı Avrupa'da bile önemsizken, Rusya'da sadece ikisi vardı - Moskova ve St. Petersburg'da.

1865 yılında, Fransız mucit Pierre Hugo, karışımı sağlamak için bir krank mili tarafından tahrik edilen iki kauçuk pompa kullanan dikey, tek silindirli, çift etkili bir motor olan bir makine için patent aldı.

Hugo daha sonra inşa edildi yatay motor Lenoir motoruna benzer.

Bilim Müzesi, Londra.

1870 yılında Avusturya-Macaristanlı mucit Samuel Marcus Siegfried, sıvı yakıtla çalışan içten yanmalı bir motor tasarladı ve onu dört tekerlekli bir arabaya yerleştirdi.

Bugün bu araba "İlk Marcus Arabası" olarak biliniyor.

1887'de, Bromovsky & Schulz ile işbirliği içinde Markus, ikinci bir araba olan Second Marcus Car'ı yaptı.

1872'de, Amerikalı bir mucit, gazyağı ile çalışan iki silindirli sabit basınçlı içten yanmalı bir motorun patentini aldı.
Brighton, motoruna "Hazır Motor" adını verdi.

İlk silindir, gazyağının sürekli olarak beslendiği yanma odasına havayı zorlayan bir kompresör görevi gördü. Yanma odasında karışım ateşlendi ve makara mekanizması aracılığıyla ikinci - çalışma silindirine girdi. Diğer motorlardan önemli bir fark, hava-yakıt karışımının kademeli olarak ve sabit basınçta yanmasıydı.

Motorun termodinamik yönleriyle ilgilenenler Brighton Döngüsü hakkında bilgi alabilir.

1878'de, İskoç mühendis efendim (1917'de şövalye) ilk geliştirdi iki zamanlı motor sıkıştırılmış karışımın tutuşması ile. 1881'de İngiltere'de patentini aldı.

Motor tuhaf bir şekilde çalıştı: sağ silindire hava ve yakıt verildi, orada karıştırıldı ve bu karışım, mumdan gelen karışımın ateşlendiği sol silindire itildi. Genişleme gerçekleşti, her iki piston da sol silindirden aşağı indi (sol branşman borusundan) egzoz gazları yayıldı ve yeni bir hava ve yakıt kısmı sağ silindire emildi. Eylemsizliği takiben pistonlar yükseldi ve döngü tekrarlandı.

1879'da, tamamen güvenilir bir benzin üretti iki zamanlı motor ve bunun için bir patent aldı.

Bununla birlikte, Benz'in gerçek dehası, sonraki projelerde çeşitli cihazları birleştirebilmesi gerçeğinde kendini gösterdi. (gaz kelebeği, akü kıvılcım ateşlemesi, buji, karbüratör, debriyaj, şanzıman ve radyatör)ürünlerinde, bu da tüm makine mühendisliği için standart haline geldi.

1883 yılında Benz, Benz & Cie şirketini kurdu. gaz motorları ve 1886'da patentli dört zamanlı arabalarında kullandığı motor.

Benz & Cie'nin başarısı sayesinde Benz, atsız arabalar tasarlamaya başlayabildi. Motor yapma konusundaki tecrübesini ve uzun süredir devam eden bisiklet tasarlama hobisini birleştirerek, 1886'da ilk otomobilini yaptı ve ona "Benz Patent Motorwagen" adını verdi.

Tasarım, bir üç tekerlekli bisiklete çok benziyor.

954 cm3 çalışma hacmine sahip tek silindirli dört zamanlı içten yanmalı motor. Benz Patentli Motorwagen".

Motor, büyük bir volan (sadece düzgün dönüş için değil, aynı zamanda çalıştırma için de kullanılır), 4,5 litrelik bir gaz deposu, buharlaşma tipi bir karbüratör ve yakıtın yanma odasına girdiği bir sürgülü valf ile donatıldı. Ateşleme, voltajı Rumkorf bobininden sağlanan Benz'in kendi tasarımına ait bir buji ile gerçekleştirildi.

Soğutma suydu, ancak kapalı bir döngü değil, buharlaşmaydı. Buhar atmosfere kaçtı, bu yüzden araca sadece benzinle değil, suyla da yakıt ikmali yapılması gerekiyordu.

Motor 0.9 hp geliştirdi. 400 rpm'de ve arabayı 16 km / s hıza çıkardı.

Karl Benz arabasını kullanıyor.

Biraz sonra, 1896'da Karl Benz boxer motorunu icat etti. (veya düz motor) Pistonların aynı anda üst ölü noktaya ulaştığı, böylece birbirini dengelediği.

Stuttgart'taki Mercedes-Benz Müzesi.

1882'de, İngiliz mühendis James Atkinson, Atkinson çevrimini ve Atkinson motorunu icat etti.

Atkinson motoru aslında dört zamanlı bir motordur. Otto döngüsü, ancak değiştirilmiş bir krank mekanizması ile. Aradaki fark, Atkinson motorunda dört strokun tamamının krank milinin bir devrinde gerçekleşmesiydi.

Motorda Atkinson çevriminin kullanılması, daha düşük egzoz basıncı nedeniyle çalışma sırasında yakıt tüketimini ve gürültüyü azalttı. Ek olarak, bu motor, valflerin açılması krank milini harekete geçirdiğinden, gaz dağıtım mekanizmasını çalıştırmak için bir dişli kutusu gerektirmiyordu.

Bir takım avantajlara rağmen (Otto patentlerinin aşılması dahil) motor, üretimin karmaşıklığı ve diğer bazı dezavantajlar nedeniyle yaygın olarak kullanılmadı.
Atkinson çevrimi daha iyi çevresel performans ve ekonomi sağlar, ancak yüksek devir gerektirir. Düşük devirlerde nispeten küçük bir tork verir ve stop edebilir.

Şimdi Atkinson motoru kullanılıyor hibrit araçlar « Toyota Prius"Ve" Lexus HS 250h ".

1884 yılında, İngiliz mühendis Edward Butler, Londra bisiklet fuarında "Stanley Cycle Show" ile üç tekerlekli bir arabanın çizimlerini gösterdi. benzinli içten yanmalı motor ve 1885'te onu inşa etti ve aynı sergide "Velocycle" adını verdi. Ayrıca, kelimeyi ilk kullanan Butler oldu. benzin.

Velocycle'ın patenti 1887'de alındı.

Velocycle, bir ateşleme bobini, karbüratör, jikle ve jikle ile donatılmış tek silindirli, dört zamanlı bir benzinli motorla donatıldı. sıvı soğutmalı... Motor yaklaşık 5 hp güç geliştirdi. 600 cm3 hacme sahip ve arabayı 16 km / s hıza çıkardı.

Butler, yıllar içinde aracının performansını iyileştirdi, ancak "Kızıl Bayrak Yasası" nedeniyle aracı test edemedi. (1865'te yayınlandı), Vasıtasıyla Araçlar 3 km/h üzerinde bir hızı geçmemelidir. Ayrıca, araçta biri kırmızı bayraklı arabanın önünde yürümek zorunda kalan üç kişinin bulunması gerekiyordu. (güvenlik önlemleri böyledir) .

1890 İngiliz Mekanik dergisinde Butler şöyle yazdı: "Yetkililer arabanın yolda kullanılmasını yasaklıyor, bunun sonucunda daha fazla gelişmeyi reddediyorum."

Kamuoyunun arabaya ilgi göstermemesi nedeniyle, Butler onu hurdaya ayırdı ve patent haklarını Harry J. Lawson'a sattı. (bisiklet üreticisi), teknelerde kullanılmak üzere motoru üretmeye devam etti.

Butler, sabit ve deniz motorları üretmeye devam etti.

1891'de, Herbert Aykroyd Stewart, Richard Hornsby ve Sons ile birlikte, yakıtın (gazyağı) basınç altında enjekte edildiği Hornsby-Akroyd motorunu yaptı. ek kamera (şeklinden dolayı "sıcak top" olarak adlandırıldı) silindir kafasına monte edilmiş ve yanma odasına dar bir geçitle bağlanmıştır. Yakıt, ilave bölmenin sıcak duvarları tarafından ateşlendi ve yanma odasına akın etti.

1. Ek kamera (sıcak top).
2. Silindir.
3. Piston.
4. Carter.

Motoru çalıştırmak için, ek bir haznenin ısıtıldığı bir kaynak makinesi kullanıldı. (başladıktan sonra ısındı egzoz gazları) ... Bu nedenle Hornsby-Akroyd motoru Rudolf Diesel tarafından tasarlanan dizel motorun öncüsü olan, genellikle "yarı dizel" olarak anılır. Ancak bir yıl sonra Aykroyd, sıkıştırma oranını artırarak yanma odasındaki sıcaklığı artıran bir "su ceketi" (1892 tarihli patent) ekleyerek motorunu geliştirdi ve artık ek bir ısıtma kaynağına gerek kalmadı.

1893 yılında, Rudolph Diesel, bir ısı motoru ve "Yüksek sıcaklığı işe dönüştürmek için yöntem ve aparat" adlı değiştirilmiş bir "Carnot döngüsü" için patent aldı.

1897'de Augsburg'da makine yapım tesisi» (1904'ten beri MAN), Friedrich Krupp ve Sulzer kardeşlerin şirketlerinin mali katılımıyla Rudolf Diesel'in ilk işleyen dizel motoru oluşturuldu.
Motor gücü 20 idi beygir gücü 172 rpm'de, beş tonluk bir ağırlıkla %26.2 verimlilik.
Bu, mevcut %20 verimliliğe sahip Otto motorlarını ve %12 verimliliğe sahip deniz buhar türbinlerini çok aştı ve bu da sektörde yoğun bir ilgi uyandırdı. Farklı ülkeler.

Dizel motor dört zamanlıydı. Buluş sahibi, bir içten yanmalı motorun veriminin, yanıcı karışımın sıkıştırma oranının arttırılmasıyla arttırıldığını bulmuştur. Ancak yanıcı karışımı güçlü bir şekilde sıkıştırmak imkansızdır, çünkü o zaman basınç ve sıcaklık yükselir ve kendiliğinden önceden tutuşur. Bu nedenle Diesel, yanıcı karışımı değil, temiz havayı sıkıştırmaya karar verdi ve sıkıştırmanın sonunda güçlü basınç altında silindire yakıt enjekte etti.
Basınçlı havanın sıcaklığı 600-650 °C'ye ulaştığı için yakıt kendiliğinden tutuştu ve gazlar genişleyerek pistonu hareket ettirdi. Böylece Dizel, motorun verimliliğini önemli ölçüde artırmayı, ateşleme sisteminden kurtulmayı ve karbüratör kullanımı yerine kullanmayı başardı. benzin pompası yüksek basınç
1933'te Elling, kehanet niteliğinde şunları yazdı: "1882'de gaz türbini üzerinde çalışmaya başladığımda, icadımın uçak endüstrisinde talep göreceğine kesin olarak ikna olmuştum."

Ne yazık ki, Elling, 1949'da, turbojet havacılık çağından önce hiç ölmedi.

Bulmayı başardığımız tek fotoğraf.

Belki birisi Norveç Teknoloji Müzesi'nde bu adam hakkında bir şeyler bulur.

1903 yılında, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, "Scientific Review" dergisinde "Dünya uzaylarının jet cihazlarıyla keşfi" başlıklı bir makale yayınladı ve burada ilk olarak uzay uçuşu yapabilen bir cihazın bir roket olduğunu kanıtladı. Makale ayrıca uzun menzilli bir füzenin ilk projesini önerdi. Gövdesi, uzunlamasına bir metal odaydı ve şunlarla donatılmıştı: sıvı Jet motoru (aynı zamanda içten yanmalı bir motordur)... Sırasıyla yakıt ve oksitleyici olarak sıvı hidrojen ve oksijenin kullanılmasını önerdi.

Muhtemelen bu roket-uzay notunda tarihi kısmı bitirmeye değer, çünkü 20. yüzyıl geldi ve İçten Yanmalı Motorlar her yerde üretilmeye başlandı.

Felsefi son söz...

K.E. Tsiolkovsky, öngörülebilir gelecekte insanların sonsuza kadar olmasa da en azından çok uzun bir süre yaşamayı öğreneceklerine inanıyordu. Bu bağlamda, Dünya'da çok az yer (kaynak) olacak ve gemilerin diğer gezegenlere taşınması gerekecek. Ne yazık ki, bu dünyada bir şeyler ters gitti ve ilk füzelerin yardımıyla insanlar kendi türlerini yok etmeye karar verdiler ...

Okuyan herkese teşekkürler.

Tüm hakları saklıdır © 2016
Materyallerin herhangi bir kullanımına yalnızca kaynağa aktif bir bağlantı ile izin verilir.

Yüksek performansına rağmen, modern motor içten yanma modası geçmeye başlıyor. Verimliliği belki de sınırına ulaştı. Gürültü, titreşim, havayı zehirleyen gazlar ve diğer doğal dezavantajlar, bilim adamlarının yeni çözümler aramasına, uzun süredir unutulmuş döngülerin olanaklarını yeniden gözden geçirmesine neden oluyor. Stirling, "canlandırılmış" motorlardan biridir.

1816'da İskoç rahip ve bilim adamı Robert Stirling, yanma bölgesine giren yakıt ve havanın asla silindire girmediği bir motorun patentini aldı. Yandıklarında sadece içindeki çalışma gazını ısıtırlar. Bu, Stirling'in buluşunu bir dıştan yanmalı motor olarak adlandırmak için sebep verdi.

Robert Stirling birkaç motor yaptı; sonuncusu 45 litre kapasiteye sahipti. ile birlikte. ve İngiltere'de bir madende üç yıldan fazla bir süre (1847'ye kadar) çalıştı. Bu motorlar çok ağırdı, çok yer kaplıyordu ve buharlı motorlara benziyorlardı.

Navigasyon için, dıştan yanmalı motorlar ilk olarak 1851'de İsveçli John Erickson tarafından kullanıldı. Onun tarafından inşa edilen "Erickson" gemisi, dört harici yanmalı motordan oluşan bir elektrik santrali ile Atlantik Okyanusu'nu Amerika'dan İngiltere'ye güvenli bir şekilde geçti. Buhar motorları çağında bu bir sansasyondu. ancak priz Erickson sadece 300 litre geliştirdi. c., beklendiği gibi 1000 değil. Motorlar çok büyüktü (delik 4.2 m, piston stroku 1.8 m). Kömür tüketiminin buhar motorlarından daha az olmadığı ortaya çıktı. Gemi İngiltere'ye vardığında, silindir altları yandığı için motorların daha fazla çalışmaya uygun olmadığı ortaya çıktı. Amerika'ya dönmek için motorların geleneksel bir buhar motoruyla değiştirilmesi gerekiyordu. Dönüş yolunda gemi bir kaza geçirdi ve tüm mürettebatla birlikte battı.

Geçen yüzyılın sonunda düşük güçlü dıştan yanmalı motorlar, su pompalamak için evlerde, matbaalarda, St. Petersburg Nobel fabrikası (şimdi "Rus Dizel") dahil olmak üzere endüstriyel işletmelerde kullanıldı. gemiler. Stirlingler, "sıcaklık ve güç" olarak adlandırılan Rusya da dahil olmak üzere birçok ülkede üretildi. Sessizlikleri ve iş güvenliği için takdir edildiler, bu da onları buharlı motorlarla olumlu bir şekilde karşılaştırdı.

İçten yanmalı motorların gelişmesiyle birlikte, karıştırmalar unutuldu. Brockgaue ve Efron'un ansiklopedik sözlüğü onlar hakkında şunları söylüyor: “Patlama güvenliği, kalorili makinelerin ana avantajlı yanıdır, bu sayede yapıları ve yağlamaları için daha iyi dayanacak yeni malzemeler bulunursa tekrar kullanıma girebilirler. yüksek ateş».

Bununla birlikte, mesele yalnızca ilgili materyallerin eksikliği değildi. Termodinamiğin modern ilkeleri, özellikle ısı ve işin denkliği, motorun ana elemanlarının en avantajlı oranlarını belirlemek imkansız olduğu için hala bilinmiyordu. Isı eşanjörleri, motorların makul olmayan derecede yüksek sıcaklıklarda çalışmasına ve hızlı bir şekilde arızalanmasına neden olan küçük bir yüzeyle yapılmıştır.

Stirling'i iyileştirme girişimleri II. Dünya Savaşı'ndan sonra yapıldı. Bunlardan en önemlisi, çalışma gazının 100 atm'ye kadar sıkıştırılmış olarak kullanılmaya başlanması ve hava değil, daha yüksek termal iletkenlik katsayısına, düşük viskoziteye sahip olan ve ayrıca yağlayıcıları oksitlemeyen hidrojenin kullanılmasıydı.

Harici bir yanmalı motorun cihazı, modern biçimŞekil 'de şematik olarak gösterilmiştir. 1. Bir tarafı kapalı olan bir silindirde iki adet piston bulunmaktadır. Üstteki - piston - s preste l, çalışma gazının periyodik olarak ısıtılması ve soğutulması sürecini hızlandırmaya hizmet eder. Isıyı iyi iletmeyen ve bir krank mekanizmasıyla ilişkili bir çubuğun etkisi altında hareket eden içi boş, kapalı paslanmaz çelik bir silindirdir.

Alt piston, çalışan bir pistondur (bölümdeki şekilde gösterilmiştir). Gücü, içinde yer değiştirme çubuğunun geçtiği içi boş bir çubuk aracılığıyla krank mekanizmasına aktarır. Çalışan piston, sızdırmazlık halkaları ile donatılmıştır.

Çalışma pistonunun altında, volan görevi gören bir yastık oluşturan bir tampon tankı vardır - çalışma stroku sırasında enerjinin bir kısmının seçilmesi ve motor miline geri dönüşü nedeniyle torkun eşitsizliğini düzeltmek için. sıkıştırma vuruşu. Silindirin hacmini çevreleyen alandan izole etmek için “çevresini saran çorap” contaları kullanılır. Bunlar bir ucu gövdeye diğer ucu gövdeye bağlı kauçuk borulardır.

Silindirin üst kısmı ısıtıcı ile, alt kısmı ise soğutucu ile temas halindedir. Buna göre, içinde bir rejeneratörün (ısı eşanjörü) bulunduğu bir boru hattı aracılığıyla birbirleriyle serbestçe iletişim kuran "sıcak" ve "soğuk" hacimler serbest bırakılır. Rejeneratör, küçük çaplı (0,2 mm) bir tel ile doldurulur ve yüksek bir ısı kapasitesine sahiptir (örneğin, Filipe rejeneratörlerinin verimliliği %95'i aşar).

Bir Stirling motorunun çalışma süreci, bir spool valf çalışma yükü dağıtıcısının kullanımına dayalı olarak bir yer değiştirici olmadan gerçekleştirilebilir.

Motorun alt kısmında, pistonun ileri geri hareketini milin dönme hareketine dönüştürmeye yarayan bir krank mekanizması vardır. Bu mekanizmanın bir özelliği, iki varlığın varlığıdır. krank milleri birbirine doğru dönen iki helisel dişli ile birbirine bağlanmıştır. Yer değiştirici gövdesi şuna bağlıdır: krank milleri alt külbütör ve çekilebilir bağlantı çubukları aracılığıyla. Çalışan piston kolu, üst külbütör kolu ve çekilebilir bağlantı çubukları aracılığıyla krank millerine bağlanır. Özdeş bağlantı çubukları sistemi, hareketli, deforme olabilen bir eşkenar dörtgen oluşturur, dolayısıyla bu iletimin adı - eşkenar dörtgen. Eşkenar dörtgen iletim, pistonların hareketi sırasında gerekli faz kaymasını sağlar. Tamamen dengelidir ve piston kollarına yanal kuvvet uygulamaz.

Çalışan piston tarafından sınırlanan alanda, çalışan bir gaz vardır - hidrojen veya helyum. Silindirdeki toplam gaz hacmi, yer değiştiricinin konumundan bağımsızdır. Çalışma gazının sıkıştırılması ve genleşmesi ile ilişkili hacim değişiklikleri, çalışma pistonunun hareketi nedeniyle meydana gelir.

Motor çalışırken, silindirin üst kısmı, örneğin içine sıvı yakıtın püskürtüldüğü bir yanma odasından sürekli olarak ısıtılır. Silindirin tabanı, örneğin silindiri çevreleyen bir su ceketi içinden pompalanan soğuk su ile sürekli olarak soğutulur. Kapalı Stirling çevrimi, Şekil 2'de gösterilen dört önlemden oluşur. 2.

Döngü I - soğutma... Çalışan piston en alt konumdadır, yer değiştirici yukarı hareket eder. Bu durumda, çalışma gazı, yer değiştiricinin üzerindeki "sıcak" hacimden altındaki "soğuk" hacme akar. Yol boyunca rejeneratörden geçen çalışma gazı, ısısının bir kısmını ona verir ve daha sonra "soğuk" hacimde soğur.

Tedbir II - Sıkıştırma... Yer değiştirici üst konumda kalır, çalışma pistonu yukarı doğru hareket ederek çalışma gazını düşük sıcaklıkta sıkıştırır.

Adım III - ısıtma... Çalışma pistonu üst konumdadır, yer değiştirici aşağı doğru hareket eder. Bu durumda, sıkıştırılmış soğuk çalışma gazı yer değiştiricinin altından üstündeki boş alana akar. Yolda, çalışma gazı önceden ısıtıldığı rejeneratörden geçer, silindirin "sıcak" boşluğuna girer ve daha da ısınır.

Döngü IV - genişleme (çalışma stroku)... Çalışma gazı ısındıkça genişler, yer değiştiriciyi ve onunla birlikte çalışma pistonunu aşağı doğru hareket ettirir. Yapıldı faydalı iş.

Stirling'in kapalı bir silindiri vardır. İncirde. Şekil 3, a teorik döngünün bir diyagramını göstermektedir (şema V - P). Apsis, silindirin hacimlerini gösterir ve koordinatlar, silindirdeki basıncı gösterir. İlk döngü izotermal I-II, ikincisi sabit hacim II-III, üçüncüsü izotermal III-IV ve dördüncüsü sabit hacim IV-I'dir. Sıcak gazın (III-IV) genleşmesi sırasındaki basınç, soğuk gazın (I-II) sıkıştırılması sırasındaki basınçtan daha büyük olduğundan, genleşme işi sıkıştırma işinden daha büyüktür. Döngünün faydalı çalışması, eğri bir dörtgen I-II-III-IV şeklinde grafiksel olarak gösterilebilir.

Gerçek süreçte, piston ve yer değiştirici, krank mekanizmasına bağlı oldukları için sürekli hareket eder, bu nedenle gerçek döngünün diyagramı yuvarlanır (Şekil 3, b).

Stirling motorunun teorik verimi %70'dir. Çalışmalar, pratikte %50'ye eşit bir verim elde edebileceğinizi göstermiştir. Bu, en iyi gaz türbinlerinden (%28), benzinli motorlardan (%30) ve dizellerden (%40) çok daha fazladır.

Stirling benzin, gazyağı, dizel, gaz ve hatta katı yakıtlarla çalışabilir. Diğer motorlara göre daha yumuşak ve sessiz bir sürüşe sahiptir. Bu, düşük sıkıştırma oranı (1.3 ÷ 1.5) ile açıklanır, ayrıca silindirdeki basınç bir patlama ile değil düzgün bir şekilde yükselir. Yanma sürekli meydana geldiğinden, yanma ürünleri de Gürültüsüz deşarj edilir. İçlerinde nispeten az toksik bileşen vardır, çünkü yakıt yanması sürekli ve sabit bir oksijen fazlalığı ile gerçekleşir (α = 1.3).

Eşkenar dörtgen iletim ile karıştırma tamamen dengelidir ve titreşim oluşturmaz. Bu kalite, özellikle, yapay bir Dünya uydusuna tek silindirli bir stil yerleştiren, hafif bir titreşim ve dengesizliğin bile yön kaybına yol açabileceği Amerikalı mühendisler tarafından dikkate alındı.

Soğutma sorunlu bir konu olmaya devam ediyor. Egzoz gazlarıyla karıştırmak, yakıttan alınan ısının sadece %9'unu uzaklaştırır, bu nedenle, örneğin, bir arabaya monte ederken, aynı güçte bir benzinli motor kullanırken olduğundan yaklaşık 2,5 kat daha büyük bir radyatör yapmanız gerekir. Etkin soğutmanın sınırsız miktarda deniz suyuyla sağlandığı gemi tesislerinde bu görevin çözülmesi daha kolaydır.

İncirde. Şekil 4, 115 hp Philips çift silindirli tekne motorunun bir kesitini göstermektedir. ile birlikte. yatay silindirlerle 3000 rpm'de. Her silindirin toplam çalışma hacmi 263 cm3'tür. Karşılıklı yerleştirilmiş pistonlar, gaz kuvvetlerini tamamen dengelemeyi ve tampon hacimleri olmadan yapmayı mümkün kılan iki traverse bağlanır. Isıtıcı, içinden çalışma gazının aktığı yanma odasını çevreleyen borulardan yapılmıştır. Soğutucu, içinden deniz suyunun pompalandığı boru şeklinde bir soğutucudur. Motor, sonsuz dişliler vasıtasıyla pervane miline bağlı iki krank miline sahiptir. Motor yüksekliği sadece 500 mm'dir, bu da güverte altına monte edilmesine ve böylece motor bölmesinin boyutunun küçülmesine olanak tanır.

Stirling gücü, esas olarak çalışma gazının basıncını değiştirerek düzenlenir. Aynı zamanda ısıtıcı sıcaklığını sabit tutmak için yakıt beslemesi de düzenlenir. Hemen hemen her ısı kaynağı, bir dıştan yanmalı motor için uygundur. Düşük sıcaklıktaki enerjiyi, içten yanmalı motorların yapamadığı faydalı işe dönüştürebilmesi önemlidir. Şekildeki eğriden 5, sadece 350 ° C'lik bir ısıtıcı sıcaklığında, karıştırma veriminin hala ≈ %20 olduğu görülebilir.

Stirling ekonomiktir - özgül yakıt tüketimi sadece 150 g / l'dir. ile birlikte. saat. Dünya'nın Amerikan uydularında kullanılan "Stirling motor-ısı akümülatörü" santralinde, ısı akümülatörü, "aydınlatma" döneminde ısıyı emen ve uydu gölgedeyken stirling'e veren lityum hidrittir. Dünya'nın yanı. Uyduda, motor 2400 rpm'de 3 kW'lık bir jeneratörü sürmek için kullanılır.

Stirling ve ısı akümülatörlü deneyimli bir motorlu scooter yaratıldı. Bir denizaltıda bir ısı akümülatörü ve bir karıştırma maddesinin kullanılması, onun batık bir konumda birkaç kat daha uzun süre gitmesine izin verir.

Edebiyat

• 1. Smirnov GV Dıştan yanmalı motorlar. "Bilgi", M., 1967.
• 2. Dr. Ir. R.I. Meijer. Der Philips - Stirlingmotor, MTZ, N 7, 1968.
• 3. Curtis Anthony. Sıcak hava ve değişim rüzgarı. Stirling motoru ve canlanması. Motor (İng.) 1969, (135) No. 3488.

Sadece yaklaşık yüz yıl önce içten yanmalı motorlar, şiddetli bir rekabet mücadelesi içinde modern otomotiv endüstrisinde işgal ettikleri yeri fethetmek zorunda kaldılar. O zaman üstünlükleri hiçbir şekilde bugünkü kadar açık değildi. Gerçekten de, benzinli motorun ana rakibi olan buhar motoru, onunla karşılaştırıldığında çok büyük avantajlara sahipti: gürültüsüzlük, güç düzenlemesinin basitliği, mükemmel çekiş özellikleri ve şaşırtıcı "her yerde yaşayan", odundan her türlü yakıt üzerinde çalışmasına izin veriyor. benzin. Ama sonuçta, içten yanmalı motorların verimliliği, hafifliği ve güvenilirliği galip geldi ve kaçınılmaz olarak eksiklikleriyle uzlaşmaya zorlandı.
1950'lerde, gaz türbinlerinin ve döner motorların ortaya çıkmasıyla, otomotiv endüstrisinde içten yanmalı motorların işgal ettiği tekel konumuna yönelik bir saldırı başladı, henüz başarıyla taçlandırılmamış bir saldırı. Yaklaşık aynı yıllarda sahneye çıkmak için girişimlerde bulunuldu. yeni motor Benzinli motorun verimliliğini ve güvenilirliğini, sessizlik ve "her yerde yaşayan" buhar tesisatı ile çarpıcı bir şekilde birleştiren . Bu, İskoç rahip Robert Stirling'in 27 Eylül 1816'da patentini aldığı ünlü dıştan yanmalı motordur (İngiliz patent no. 4081).

süreç fiziği

İstisnasız tüm ısı motorlarının çalışma prensibi, ısıtılmış bir gaz genleştiğinde, soğuk olanı sıkıştırmak için gerekenden daha fazla mekanik iş yapılması gerçeğine dayanır. Bunu göstermek için bir şişe ve iki kap sıcak ve soğuk su yeterlidir. Önce şişe buzlu suya daldırılır ve içindeki hava soğuyunca boynu bir mantarla tıkanır ve hızla sıcak suya aktarılır. Birkaç saniye sonra pamuk dağıtılır ve şişede ısıtılan gaz mantarı dışarı iterek mekanik iş... Şişe buzlu suya geri döndürülebilir - döngü tekrarlanır.
mucit, soğutma sırasında gazdan alınan ısının bir kısmının kısmi ısıtma için kullanılabileceğini fark edene kadar, bu süreç, ilk Stirling makinesinin silindirlerinde, pistonlarında ve karmaşık kollarında neredeyse tam olarak yeniden üretildi. Gerekli olan tek şey, soğutma sırasında gazdan alınan ısıyı depolamanın ve ısıtıldığında gaza geri vermenin mümkün olacağı bir tür kaptır.
Ama ne yazık ki, bu çok önemli gelişme bile Stirling motorunu kurtarmadı. 1885'te burada elde edilen sonuçlar çok vasattı: yüzde 5-7 verimlilik, 2 litre. ile birlikte. güç, 4 ton ağırlık ve 21 metreküp dolu alan.
Dıştan yanmalı motorlar, İsveçli mühendis Erickson tarafından geliştirilen başka bir tasarımın başarısıyla bile kurtarılamadı. Stirling'den farklı olarak, gazı sabit bir hacimde değil, sabit bir basınçta ısıtmayı ve soğutmayı önerdi. 8 1887'de birkaç bin küçük Erickson motoru matbaalarda, evlerde, madenlerde, gemilerde mükemmel bir şekilde çalıştı. Su depolarını doldurdular ve asansörleri çalıştırdılar. Erickson onları sürüş ekipleri için uyarlamaya bile çalıştı, ancak çok ağır oldukları ortaya çıktı. Rusya'da, devrimden önce, "Isı ve Güç" adı altında çok sayıda bu tür motor üretildi.
Ancak, gücü 250 hp'ye çıkarmaya çalışır. ile birlikte. tamamen başarısızlıkla sonuçlandı. 4.2 metre çapında bir silindire sahip makine, 100 litreden daha az geliştirildi. Yani, yangın odaları yandı ve motorların kurulu olduğu gemi kayboldu.
Pişman olmayan mühendisler, güçlü, kompakt ve hafif benzinli motorlar ve dizel motorlar ortaya çıkar çıkmaz bu zayıf mastodonlara veda etti. Ve aniden, 1960'larda, neredeyse 80 yıl sonra, Stirlings ve Erickson'lar (bunlara geleneksel olarak dizel motora benzeterek diyeceğiz) içten yanmalı motorların zorlu rakipleri olarak bahsetmeye başladılar. Bu konuşmalar bugün de bitmiyor. Görüşlerde bu kadar keskin bir dönüşü ne açıklar?

metodik maliyet

Modern teknolojide yeniden canlanan eski bir teknik fikri öğrendiğinizde, hemen şu soru ortaya çıkıyor: daha önce uygulanmasını ne engelledi? Çözümü olmadan hayata adım atamayacağı o sorun, o "ipucu" neydi? Ve hemen hemen her zaman, eski fikrin yeniden canlanmasını ya yeni bir teknolojik yönteme ya da öncekilerin düşünmediği yeni bir tasarıma ya da yeni bir malzemeye borçlu olduğu ortaya çıkıyor. Harici bir yanmalı motor, en nadir istisna olarak kabul edilebilir.
Teorik hesaplamalar, verimliliğin Stirlings ve Ericksons yüzde 70'e ulaşabilir - diğer tüm motorlardan daha fazla. Bu, öncüllerinin başarısızlıklarının ikincil, prensipte çıkarılabilir faktörlerle açıklandığı anlamına gelir. Parametrelerin ve uygulama alanlarının doğru seçimi, her birimin çalışmasının titiz bir şekilde incelenmesi, her ayrıntının dikkatli işlenmesi ve ince ayarının yapılması, döngünün avantajlarını gerçekleştirmeyi mümkün kıldı. Zaten ilk deneysel numuneler yüzde 39 verimlilik sağladı! (Yıllardır üzerinde çalışılan benzinli motorların ve dizellerin verimliliği sırasıyla yüzde 28-30 ve yüzde 32-35'tir.) Stirling ve Erickson zamanlarında hangi fırsatları “gözden kaçırdılar”?
ısının dönüşümlü olarak depolandığı ve daha sonra dışarı verildiği kap. O günlerde rejeneratörün hesaplanması imkansızdı: ısı transferi bilimi yoktu. Boyutları gözle alınmıştır ve hesaplamaların gösterdiği gibi, dıştan yanmalı motorların verimliliği, rejeneratörün kalitesine çok bağlıdır. Doğru, kötü performansı bir dereceye kadar basınçtaki bir artışla telafi edilebilir.
Başarısızlığın ikinci nedeni, ilk tesislerin atmosfer basıncında havada çalışmasıydı: boyutları çok büyüktü ve kapasiteleri küçüktü.
verimlilik getirmek yüzde 98'e kadar rejeneratör ve kapalı döngüyü hidrojen veya 100 atmosfere sıkıştırılmış helyum ile dolduran günümüz mühendisleri, bu formda bile verimlilik gösteren "styling" in verimliliğini ve gücünü artırdı. içten yanmalı motorlara göre daha yüksektir.
Tek başına bu, otomobillere dıştan yanmalı motorların takılmasından bahsetmek için yeterli olacaktır. Ancak unutulmaktan yeniden canlanan bu makinelerin avantajları hiçbir şekilde yalnızca yüksek verimlilikle tükenmez.

Stirling nasıl çalışır?

Dıştan yanmalı bir motorun şematik diyagramı:
1 - yakıt enjektörü;
2 - çıkış branşman borusu;
3 - hava ısıtıcısının elemanları;
4 - hava ısıtıcısı;
5 - sıcak gazlar;
6 - silindirin sıcak alanı;
7 - rejeneratör;
8 - silindir;
9 - daha soğuk kaburgalar;
10 - soğuk alan;
11 - çalışan piston;
12 - eşkenar dörtgen sürücü;
13 - çalışma pistonunun biyel kolu;
14 - vitesleri senkronize etmek;
15 - yanma odası;
16 - ısıtıcı borular;
17 - sıcak hava;
18 - yer değiştirme pistonu;
19 - hava girişi;
20 - soğutma suyu temini;
21 - mühür;
22 - arabellek hacmi;
23 - mühür;
24 - yer değiştirme pistonunun iticisi;
25 - çalışma pistonunun iticisi;
26 - çalışan pistonun boyunduruğu;
27 - çalışma pistonunun boyunduruğunun parmağı;
28 - yer değiştirme pistonunun biyel kolu;
29 - yer değiştirme pistonunun boyunduruğu;
30 - krank milleri.
Kırmızı arka plan - ısıtma devresi;
noktalı arka plan - soğutma devresi

V modern dizayn Sıvı yakıtla çalışan "Stirling", - birbirleriyle sadece termal teması olan üç devre. Bu, çalışan bir akışkan devresi (genellikle hidrojen veya helyum), bir ısıtma devresi ve bir soğutma devresidir. Isıtma devresinin temel amacı, çalışma devresinin tepesinde yüksek bir sıcaklığı korumaktır. Soğutma devresi, çalışma devresinin alt kısmında düşük bir sıcaklık sağlar. Çalışma sıvısının kendisinin konturu kapalıdır.
Çalışan vücut konturu... Silindir 8 içinde iki piston hareket eder - çalışma pistonu 11 ve yer değiştirme pistonu 18. Çalışma pistonunun yukarı doğru hareketi çalışma ortamının sıkışmasına neden olur, aşağı doğru hareketine gazın genleşmesi neden olur ve buna eşlik eden yararlı iş performansı. Yer değiştirme pistonunun yukarı doğru hareketi, gazı silindirin alt, soğutulmuş boşluğuna sıkıştırır. Aşağı doğru hareketi gazın ısınmasına karşılık gelir. Eşkenar dörtgen tahrik 12, pistonlara dört devir vuruşuna karşılık gelen bir hareket verir ((bu vuruşlar şemada gösterilmiştir).
ölçü I- çalışma sıvısının soğutulması. Yer değiştirme pistonu (18) yukarı doğru hareket eder ve çalışma sıvısını ısıtılmış gazın ısısının depolandığı rejeneratör (7) içinden silindirin alt, soğutulmuş kısmına sıkıştırır. Çalışan piston 11 BDC'dedir.
ölçü II- çalışma sıvısının sıkıştırılması. Tampon hacminin (22) sıkıştırılmış gazında depolanan enerji, soğuk işleme sıvısının sıkıştırılmasıyla birlikte çalışma pistonuna (11) yukarı doğru hareket verir.
Çubuk III- çalışma sıvısının ısıtılması. Çalışma pistonuna (11) neredeyse bitişik olan sevk pistonu (18), gazı, soğutma sırasında biriken ısının gaza geri döndürüldüğü rejeneratör (7) vasıtasıyla sıcak alana yerleştirir.
Çubuk IV- çalışma sıvısının genişlemesi - çalışma döngüsü. Sıcak bir alanda ısıtıldığında gaz genişler ve faydalı işler yapar. Bunun bir kısmı, soğuk işleme sıvısının daha sonra sıkıştırılması için tampon hacminin (22) sıkıştırılmış gazında depolanır. Gerisi motor millerinden çıkarılır.
ısıtma devresi... Hava, fan tarafından hava girişine 19 üflenir, ısıtıcının elemanlarından 3 geçer, ısınır ve yakıt enjektörlerine girer. Ortaya çıkan sıcak gazlar, çalışma akışkanı ısıtıcısının borularını (16) ısıtır, ısıtıcının elemanlarının (3) etrafından akar ve ısılarını yakıtın yanmasına giden havaya vererek, çıkış borusundan (2) atmosfere atılır.
soğutma devresi... Borulardan (20) geçen su silindirin alt kısmına verilir ve soğutucu kanatçıkların (9) etrafından akarak onları sürekli olarak soğutur.

ICE yerine "Stirlings"

Yarım yüzyıl önce yapılan ilk testler, "stil" in neredeyse tamamen sessiz olduğunu gösterdi. Karbüratörü, yüksek basınçlı enjektörleri, ateşleme sistemi, valfleri, bujileri yoktur. Silindirdeki basınç, neredeyse 200 atm'ye yükselmesine rağmen, ancak içten yanmalı bir motorda olduğu gibi bir patlama ile değil, sorunsuz. Motorun susturucuya ihtiyacı yoktur. Elmas şeklindeki kinematik piston tahriki tamamen dengelidir. Titreşim yok, tıkırtı yok.
Motorun üzerinde bir el ile bile çalışıp çalışmadığını belirlemenin her zaman mümkün olmadığını söylüyorlar. Bu nitelikler araba Motoruözellikle önemlidir, çünkü büyük şehirlerde gürültü azaltma sorunu akuttur.
Ancak başka bir kalite "omnivordur". Nitekim bir stirling tahriki için uygun olmayan hiçbir ısı kaynağı yoktur. Böyle bir motora sahip bir araba, odun üzerinde, saman üzerinde, kömür üzerinde, gazyağı üzerinde, nükleer yakıt üzerinde, hatta güneş ışığında bile çalışabilir. Bir miktar tuz veya oksitin eriyiğinde depolanan ısı üzerinde çalışabilir. Örneğin, 7 litre alüminyum oksit eriyiği 1 litre benzinin yerini alır. Böyle bir çok yönlülük, yalnızca başı dertte olan bir sürücüye her zaman yardım edemeyecek. Şehirlerdeki akut duman kirliliği sorununu çözecektir. Şehre yaklaşırken, sürücü brülörü açar ve tanktaki tuzu eritir. Yakıt şehir sınırları içinde yakılmaz: motor eriyik ile çalışır.
Peki ya yönetmelik? Gücü azaltmak için, motorun kapalı döngüsünden gerekli miktarda gazın çelik bir silindire bırakılması yeterlidir. Otomasyon, yakıt beslemesini anında azaltır, böylece gaz miktarından bağımsız olarak sıcaklık sabit kalır. Gücü arttırmak için gaz silindirden devreye geri pompalanır.
Bununla birlikte, maliyet ve ağırlık açısından, Stirling'ler hala içten yanmalı motorlardan daha düşüktür. 1 litre için. ile birlikte. benzinden çok daha fazla olan 5 kg'a sahipler ve dizel motorlar... Ama unutmamalıyız ki bunlar hala ilkler, gündeme getirilmedi. yüksek derece modelin mükemmelliği.
Teorik hesaplamalar, diğer şeylerin eşit olması durumunda, "stirlinglerin" daha düşük basınçlar gerektirdiğini göstermektedir. Bu önemli bir avantajdır. Ve eğer onlar da varsa yapıcı avantajlar Otomotiv endüstrisinde içten yanmalı motorların en zorlu rakibi olacak olanlar onlar olabilir. Ve hiç türbin değil.

GM'den Stirling

İcadından 150 yıl sonra başlayan dıştan yanmalı motorun geliştirilmesine yönelik ciddi çalışmalar şimdiden meyvelerini verdi. Stirling çevrimine göre çalışan motorun çeşitli tasarım varyantları önerilmiştir. Pistonların strokunu düzenlemek için bir eğik plakalı motor projeleri, patentli bir döner motor, döner bölümlerden birinde sıkıştırmanın meydana geldiği, diğerinde - genleşme ve ısının temini ve uzaklaştırılması gerçekleştirilir. boşlukları birbirine bağlayan kanallar. Bireysel numunelerin silindirlerindeki maksimum basınç 220 kg / cm2'ye ulaşır ve ortalama etkili basınç- 22 ve 27 kg / cm2'ye kadar ve daha fazlası. Verimlilik 150 g/hp/saate yükseltildi.
En büyük ilerleme, 1970'lerde geleneksel bir krank mekanizmasıyla V şeklinde bir "stil" oluşturan General Motors tarafından yapıldı. Silindirlerden biri çalışıyor, diğeri sıkıştırma. Çalışma pistonu sadece çalışma pistonunu içerir ve yer değiştirme pistonu sıkıştırma silindirindedir. Silindirler arasında bir ısıtıcı, bir rejeneratör ve bir soğutucu bulunur. Faz kayma açısı, başka bir deyişle, bu "karıştırma" için bir silindirin diğerinden gecikme açısı 90 ° 'ye eşittir. Bir pistonun hızı, diğerinin hızının sıfır olduğu anda (üst ve alt ölü noktada) maksimum olmalıdır. Pistonların hareketindeki faz kayması, silindirlerin 90°'lik bir açıyla konumlandırılmasıyla sağlanır. Yapısal olarak, bu en basit "stil" dir. Ancak dengede eşkenar dörtgen krank motorundan daha düşüktür. V şeklindeki bir motordaki atalet kuvvetlerini tamamen dengelemek için silindir sayısının ikiden sekize çıkarılması gerekir.

V şeklindeki bir "stirling" in şematik diyagramı:
1 - çalışma silindiri;
2 - çalışan piston;
3 - ısıtıcı;
4 - rejeneratör;
5 - ısı yalıtım manşonu;
6 - soğutucu;
7 - sıkıştırma silindiri.

Böyle bir motordaki çalışma döngüsü aşağıdaki gibi ilerler.
Çalışma silindirinde (1) gaz (hidrojen veya helyum) ısıtılır, diğerinde sıkıştırma silindirinde (7) soğutulur. Piston 7 silindirinde yukarı hareket ettiğinde gaz sıkıştırılır - sıkıştırma stroku. Bu sırada silindir 1'deki piston 2 aşağı doğru hareket etmeye başlar Soğuk silindir 7'den gelen gaz sırayla soğutucu 6, rejeneratör 4 ve ısıtıcı 3 - ısıtma döngüsünden geçerek sıcak 1'e akar. Sıcak gaz silindir 1'de genleşir, iş yapar - genleşme stroku. Piston 2, silindir 1'de yukarı doğru hareket ettiğinde, gaz rejeneratör 4 ve soğutucu 6 aracılığıyla silindir 7'ye - soğutma döngüsüne pompalanır.
Bu "karıştırma" şeması, tersine çevirmek için en uygun olanıdır. Isıtıcı, rejeneratör ve soğutucunun birleşik gövdesinde (tasarımları hakkında daha sonra konuşacağız), bunun için damperler yapılır. Onları bir uç konumdan diğerine hareket ettirirseniz, soğuk silindir ısınır ve sıcak - soğuk olur ve motor ters yönde döner.
Isıtıcı, içinden çalışma gazının aktığı bir dizi ısıya dayanıklı paslanmaz çelik borudur. Tüpler, çeşitli sıvı yakıtları yakmak için uyarlanmış bir brülörün aleviyle ısıtılır. Isıtılan gazdan gelen ısı, rejeneratörde depolanır. Bu ünite, yüksek verim elde etmek için büyük önem taşımaktadır. Isıtıcıdakinden yaklaşık üç kat daha fazla ısı aktarırsa amacını yerine getirir ve işlem 0.001 saniyeden az sürer. Kısacası hızlı etkili bir ısı akümülatörüdür ve rejeneratör ile gaz arasındaki ısı transfer hızı saniyede 30.000 derecedir. Verimliliği 0,98 birim olan rejeneratör, birkaç rondelanın seri olarak düzenlendiği, tel ipliğinden (tel çapı 0,2 mm) yapılmış silindirik bir gövdeden oluşur. Isının buzdolabına aktarılmasını önlemek için bu üniteler arasına bir ısı yalıtım manşonu yerleştirilmiştir. Son olarak, bir soğutucu var. Boru hattı üzerinde su ceketi olarak tasarlanmıştır.
Stirling gücü, çalışma gazı basıncını değiştirerek düzenlenir. Bu amaçla motor, bir gaz silindiri ve özel bir kompresör ile donatılmıştır.

Avantajlar ve dezavantajlar

Arabalarda "stirling" uygulamasının beklentilerini değerlendirmek için avantajlarını ve dezavantajlarını analiz edelim. En önemlilerinden biriyle başlayalım ısıtma motoru parametreler, sözde teorik verimlilik "Stirling" için aşağıdaki formülle belirlenir:

η = 1 - Tx / Tg

η verimlilik olduğunda, Tx “soğuk” hacmin sıcaklığıdır ve Tg “sıcak” hacmin sıcaklığıdır. Kantitatif olarak, "karıştırma" için bu parametre 0,50'dir. Bu, sırasıyla 0.28 teorik verime sahip olan en iyi gaz türbinleri, benzinli ve dizel motorlardan önemli ölçüde daha yüksektir; 0.30; 0.40.
Dıştan yanmalı motor olarak. stirling "üzerinde çalışabilir çeşitli yakıtlar: benzin, gazyağı, dizel, gaz ve hatta katı. Setan gibi yakıt özellikleri ve oktan sayısı, kül içeriği, motor silindirinin dışında yanma sırasında kaynama noktası “karıştırma” için önemli değildir. Farklı yakıtlarda çalışmasını sağlamak için büyük bir değişiklik gerekli değildir - sadece brülörü değiştirmeniz yeterlidir.
1.3'lük sabit bir fazla hava oranı ile yanmanın stabil olduğu bir dıştan yanmalı motor. içten yanmalı bir motordan önemli ölçüde daha az yayar, karbon monoksit, hidrokarbonlar ve nitrojen oksitler.
"Stirling" in düşük gürültüsü, düşük sıkıştırma oranıyla açıklanır (1,3'ten 1,5'e). Silindirdeki basınç, benzinde olduğu gibi bir patlama ile değil, düzgün bir şekilde yükselir veya dizel motor... Egzoz kanalındaki gaz sütunundaki dalgalanmaların olmaması, Phillips tarafından otobüs için Ford ile birlikte geliştirilen motorun testleriyle onaylanan egzozun gürültüsüzlüğünü belirler.
"Stirling", silindirde aktif maddelerin bulunmaması ve çalışma gazının nispeten düşük sıcaklığı nedeniyle düşük yağ tüketimi ve yüksek aşınma direnci ile ayırt edilir ve güvenilirliği, bildiğimiz içten yanmalı motorlardan daha yüksektir, çünkü karmaşık bir gaz dağıtım mekanizmasına sahip değildir.
Bir otomobil motoru olarak Stirling'in önemli bir avantajı, yük değişikliklerine artan uyarlanabilirliğidir. Örneğin, vites kutusundaki vites sayısının azaltılabilmesi nedeniyle karbüratörlü motorunkinden yüzde 50 daha yüksektir. Bununla birlikte, bir buharlı arabada olduğu gibi debriyajı ve şanzımanı tamamen terk etmek mümkün değildir.
Ancak neden bu kadar belirgin avantajlara sahip bir motor hala pratik uygulama bulamıyor? Nedeni basit - hala çözülmemiş birçok eksikliği var. Bunların başında, kontrol ve düzenlemenin büyük karmaşıklığı gelir. Hem tasarımcılar hem de üretim çalışanları için dolaşılması o kadar kolay olmayan başka "resifler" de var.Özellikle, pistonların yüksek basınçlara (200 kg/cm2'ye kadar) dayanması ve çalışma boşluğuna yağın girmesini engellemesi gereken çok etkili contalara ihtiyacı vardır. . Her halükarda, Phillips'in motorunun ince ayarını yapmak için yaptığı 25 yıllık çalışma, henüz onu otomobillerde toplu kullanıma uygun hale getiremedi. “Karıştırmanın” karakteristik özelliği - soğutma suyuyla büyük miktarda ısıyı uzaklaştırma ihtiyacı - hiç de az önemli değildir. İçten yanmalı motorlarda ısının önemli bir kısmı egzoz gazlarıyla birlikte atmosfere verilir. "Sterlin"de, yakıtın yanması sonucu oluşan ısının sadece yüzde 9'u egzoza gider. eğer benzinli motor soğutma suyu ile içten yanma, ısının yüzde 20 ila 25'ini, daha sonra "karıştırmada" - yüzde 50'ye kadar çıkarır. Bu, böyle bir motora sahip bir otomobilin, benzer bir benzinli motorunkinden yaklaşık 2-2,5 kat daha büyük bir radyatöre sahip olması gerektiği anlamına gelir. "Stirling" in dezavantajı, yaygın içten yanmalı motora kıyasla yüksek özgül ağırlığıdır. Oldukça önemli bir dezavantaj, hızı artırmanın zorluğudur: zaten 3600 rpm'de, hidrolik kayıplar önemli ölçüde artar ve ısı transferi bozulur. Ve sonunda. "Stil" daha düşük geleneksel motor gaz kelebeği tepkisinde içten yanmalı.
Dahil olmak üzere otomobil "stilinin" yaratılması ve iyileştirilmesi üzerinde çalışın. yolcu arabaları, devam et. Şu anda temel sorunların çözüldüğü düşünülebilir. Ancak, hala yapılacak çok iş var. Hafif alaşımların kullanılması motorun özgül ağırlığını azaltabilir, ancak yine de daha yüksek olacaktır. çalışma gazının daha yüksek basıncı nedeniyle içten yanmalı bir motordan daha. Muhtemelen, dıştan yanmalı motor, öncelikle uygulama bulacaktır. kamyonlar, özellikle askeriye - düşük yakıt talebi nedeniyle.

Çalışma prensibi, tüm içten yanmalı motorlar için normalden niteliksel olarak farklı olan Stirling motoru, bir zamanlar ikincisine layık bir rekabet oluşturdu. Ancak, bir süre onu unuttular. Bu motor bugün nasıl kullanılıyor, çalışma prensibi nedir (makalede ayrıca çalışmasını açıkça gösteren Stirling motorunun çizimlerini de bulabilirsiniz) ve gelecekte kullanım beklentileri nelerdir, aşağıda okuyun.

Tarih

1816'da İskoçya'da Robert Stirling, mucidinden sonra bugün adı patentledi. İlk sıcak hava motorları ondan önce icat edildi. Ancak Stirling, teknik literatürde rejeneratör veya ısı eşanjörü olarak adlandırılan cihaza bir arıtıcı ekledi. Onun sayesinde üniteyi sıcak tutarken motorun performansı arttı.

Motor, asla patlamadığı için o zamanlar mevcut olan en dayanıklı buhar motoru olarak kabul edildi. Ondan önce, diğer motorlarda bu sorun sıklıkla ortaya çıktı. Hızlı başarısına rağmen, yirminci yüzyılın başında, o zamanlar ortaya çıkan diğer içten yanmalı motorlara ve elektrik motorlarına göre daha az ekonomik hale geldiği için geliştirilmesinden vazgeçildi. Ancak, Stirling bazı endüstrilerde kullanılmaya devam etti.

Dıştan yanmalı motor

Tüm ısı motorlarının çalışma prensibi, genleşmiş halde bir gaz elde etmek için, soğuk olanı sıkıştırmaktan daha büyük mekanik kuvvetlere ihtiyaç duyulmasıdır. Bunu göstermek için, sıcak ve soğuk su dolu iki kap ve bir şişe ile bir deney yapılabilir. İkincisi soğuk suya daldırılır, tıkanır ve daha sonra sıcak suya aktarılır. Bu, şişedeki gazın mekanik iş yapmasına ve mantarı dışarı itmesine neden olacaktır. İlk dıştan yanmalı motor tamamen bu sürece dayanıyordu. Doğru, daha sonra mucit, ısının bir kısmının ısıtma için kullanılabileceğini fark etti. Böylece verimlilik önemli ölçüde arttı. Ancak bu bile motorun yaygınlaşmasına yardımcı olmadı.

Daha sonra İsveçli bir mühendis olan Erickson, gazı hacim yerine sabit basınçta soğutmayı ve ısıtmayı önererek tasarımı geliştirdi. Sonuç olarak, madenlerde, gemilerde ve matbaalarda çalışmak için birçok kopya kullanılmaya başlandı. Ancak ekipler için çok ağır oldukları ortaya çıktı.

Philips'ten dıştan yanmalı motorlar

Bu tür motorlar aşağıdaki tiplerdendir:

• buhar;
• buhar türbünü;
• Stirling.

İkinci tip, düşük güvenilirlik nedeniyle geliştirilmemiştir ve geri kalanı, ortaya çıkan diğer birim türlerine kıyasla en yüksek göstergeler değildir. Ancak, Philips 1938'de faaliyetlerine yeniden başladı. Motorlar, elektriksiz alanlarda jeneratörleri çalıştırmak için hizmet vermeye başladı. 1945'te, şirketin mühendisleri onlar için tam tersi bir kullanım buldular: mil bir elektrik motoru tarafından döndürülürse, silindir kafasının soğutulması eksi yüz doksan santigrat dereceye ulaşır. Daha sonra soğutma ünitelerinde geliştirilmiş bir Stirling motorunun kullanılmasına karar verildi.

Çalışma prensibi

Motorun hareketi, farklı sıcaklıklarda sıkıştırma ve genleşmenin meydana geldiği termodinamik döngülerde çalışmaktır. Bu durumda, değişen hacim (veya modele bağlı olarak basınç) nedeniyle çalışma sıvısının akışının düzenlenmesi gerçekleştirilir. Bu, farklı işlevlere ve tasarım şemalarına sahip olabilen bu makinelerin çoğunun çalışma prensibidir. Motorlar pistonlu veya döner olabilir. Makinalar tesisatları ile birlikte ısı pompası, buzdolabı, basınç jeneratörü vb.

Ayrıca akış kontrolünün valfler vasıtasıyla gerçekleştirildiği açık çevrim motorlar da mevcuttur. Stirling adının ortak adı dışında, bunlara Erickson motorları denir. Bir içten yanmalı motorda, ön hava sıkıştırması, yakıt enjeksiyonu, yanma ile karıştırılan karışımın ısıtılması ve genleşmeden sonra faydalı işler gerçekleştirilir.

Stirling motoru aynı çalışma prensibine sahiptir: düşük sıcaklıklarda sıkıştırma meydana gelir ve yüksek sıcaklıklarda genleşme meydana gelir. Ancak ısıtma farklı şekillerde gerçekleştirilir: silindir duvarından dışarıdan ısı sağlanır. Bu nedenle, dıştan yanmalı motorun adını aldı. Stirling, bir yer değiştirme pistonu ile periyodik bir sıcaklık değişimi kullandı. İkincisi, gazı bir silindir boşluğundan diğerine taşır. Bir yandan sıcaklık sürekli düşük, diğer yandan yüksek. Piston yukarı hareket ettiğinde, gaz sıcaktan soğuk boşluğa doğru hareket eder ve aşağı doğru sıcak olana döner. Gaz önce buzdolabına çok fazla ısı verir ve daha sonra ısıtıcıdan verdiği ısı kadar ısı alır. Isıtıcı ve buzdolabı arasına bir rejeneratör yerleştirilir - gazın ısı verdiği malzemeyle dolu bir boşluk. Ters akış durumunda, rejeneratör onu geri verir.

Yer değiştirici sistem, soğuk havada gazı sıkıştıran ve sıcaklıkta genleşmeye izin veren çalışan bir pistona bağlıdır. Yararlı iş, daha düşük bir sıcaklıkta sıkıştırma ile yapılır. Tüm sistem aralıklı hareketlerle dört döngüden geçer. Krank mekanizması böylece sürekliliği sağlar. Bu nedenle, döngünün aşamaları arasında keskin sınırlar gözlenmez ve Stirling azalmaz.

Yukarıdakilerin tümü göz önüne alındığında, sonuç, bu motorun, çalışma sıvısının kapalı alanı terk etmediği ve değiştirilmediği, harici bir ısı kaynağına sahip bir pistonlu makine olduğunu düşündürmektedir. Stirling motorunun çizimleri, cihazı ve çalışma prensibini iyi bir şekilde göstermektedir.

İş ayrıntıları

Güneş, elektrik, nükleer güç veya başka herhangi bir ısı kaynağı, bir Stirling motoruna enerji sağlayabilir. Vücudunun prensibi helyum, hidrojen veya hava kullanmaktır. İdeal bir çevrim, yüzde otuz ila kırk arasında bir termal maksimum olası verimliliğe sahiptir. Ancak etkili bir rejeneratör ile daha fazla ile çalışabilecektir. yüksek verim... Rejenerasyon, ısıtma ve soğutma, yerleşik yağsız ısı eşanjörleri tarafından sağlanır. Motorun çok az yağlamaya ihtiyaç duyduğuna dikkat edilmelidir. Ortalama silindir basıncı genellikle 10 ila 20 MPa'dır. Bu nedenle, burada mükemmel bir sızdırmazlık sistemi ve çalışma odalarına yağ alma yeteneği gereklidir.

karşılaştırmalı özellikler

Bugün kullanılan bu tür motorların çoğu sıvı yakıt kullanır. Sürekli basıncın kontrolü kolaydır, bu da emisyonların azaltılmasına yardımcı olur. Valflerin olmaması sessiz çalışmayı sağlar. Güç-ağırlık, turboşarjlı motorlarla karşılaştırılabilir ve güç-ağırlık oranı dizel ünitesi... Hız ve tork birbirinden bağımsızdır.

Bir motor üretmenin maliyeti, içten yanmalı bir motordan çok daha yüksektir. Ancak çalışma sırasında ters gösterge elde edilir.

Avantajlar

Herhangi bir Stirling motor modelinin birçok avantajı vardır:

• Modern tasarımda verimlilik yüzde yetmişe kadar ulaşabilir.
• motorda sistem yok yüksek voltajlı ateşleme, eksantrik mili ve vanalar. Tüm hizmet ömrü boyunca ayarlanması gerekmeyecektir.
• Stirlings'de krank miline, yataklara ve bağlantı çubuklarına ağır yük bindiren içten yanmalı motordaki gibi bir patlama yoktur.
• "Motor stop etti" dedikleri zaman bu etkiyi yapmıyorlar.
• Cihazın basitliği nedeniyle uzun süre çalıştırılabilir.
• Hem odun hem de nükleer ve diğer her türlü yakıtla çalışabilir.
• Yanma motorun dışında gerçekleşir.

Dezavantajları

Başvuru

Şu anda, birçok alanda jeneratörlü bir Stirling motoru kullanılmaktadır. Buzdolaplarında, pompalarda, denizaltılarda ve güneş enerjisi santrallerinde çok yönlü bir elektrik enerjisi kaynağıdır. Uygulama sayesinde çeşit çeşit yakıtın geniş kullanım olasılığı vardır.

Canlanma

Philips sayesinde bu motorlar yeniden geliştirildi. Yirminci yüzyılın ortalarında, General Motors onunla bir anlaşma yaptı. Stirlings'in uzay ve su altı cihazlarında, gemilerde ve otomobillerde uygulanmasının geliştirilmesine öncülük etti. Onları takiben, İsveç'ten başka bir şirket olan United Stirling, olası kullanımları da dahil olmak üzere geliştirmeleriyle ilgilenmeye başladı.

Bugün lineer motor Stirling, su altı, uzay ve güneş enerjisi araçlarının kurulumlarında kullanılmaktadır. Buna büyük ilgi, çevresel bozulma konularının yanı sıra gürültüye karşı mücadeleden kaynaklanmaktadır. Kanada ve ABD, Almanya ve Fransa'nın yanı sıra Japonya'da, kullanımının geliştirilmesi ve iyileştirilmesi için aktif bir araştırma var.

Gelecek

Piston ve Stirling'in uzun hizmet ömrü, farklı yakıtların kullanımı, gürültüsüzlük ve düşük toksisiteden oluşan açık avantajları, içten yanmalı bir motorun arka planına karşı çok umut verici olmasını sağlar. Bununla birlikte, içten yanmalı motorun tüm zaman boyunca iyileştirildiği gerçeği göz önüne alındığında, kolayca değiştirilemez. Öyle ya da böyle, bugün lider bir konuma sahip olan ve yakın gelecekte devretmek niyetinde olmayan tam olarak böyle bir motor.