Результат исследований
Зміст
Назва проекту
Учебный проект."Куда бежит "Железный конь?"
Автори проекту
Группа "Конструкторы": Галыкин Даниил, Макарчук Виталий, Пониматченко Петр, Селин Евгений, Шустиков Дмитрий, Подгода Александр.
Тема дослідження
Исследуются новые направления в развитии конструкции двигателей, проводится их сравнение и анализ.
Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
Энергия из ничего. Возможно ли это?
Гипотеза исследования
Развитие автомобильных двигателей на современном этапе приблизилось к изобретению конструкций двигателей, выгодных как с экономической, так и экологической точки зрения.
Цели исследования
Выяснить, на сколько хватит человечеству природных запасов нефти.
Исследовать новые направления развития автомобильных двигателей.
Сделать вывод о перспективе их применения в автомобильной промышленности.
Результаты исследования
Презентация: Оценка природных запасов нефти
Презентация: Новые направления в развитиии автомобильных двигателей
Проведя исследования мы узнали, что количество запасов нефти на Земле ограничено и при нынешнем уровне развития автотранспорта хватит человечеству на ограниченный срок. Кроме того, автомобили, работающие на нефтяном топливе загрязняют окружающее пространство и наносят вред здоровью людей. С целью сохранения природных ресурсов и защиты окружающей среды конструкторы решают эти проблемы двумя способами: совершенствованием существующих бензиновых двигателей внутреннего сгорания и изобретением конструктивно новых двигателей, использующих другие виды получения энергии: сжатого воздуха, водорода, ветра, солнца, электрических, магнитных двигателей и двигателей внешнего сгорания.
Совершенствование бензиновых двигателей, конструкция которых практически не изменилась за 140 лет, производится в следующих направлениях: послойного распределения заряда в камере сгорания (позволяющего использовать обедненные смеси), использование электронного управления дозирования подачи топлива и зажиганием (инжекторы), применение турбонаддува. Это позволяет эффективно снизить расход топлива до 20%. Разрабатываются вопросы применения в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания водорода, запасы которого практически неограниченны. При работе на водородном топливе может быть решена проблема токсичности отработавших газов, т.к. в результате сгорания водорода образуется вода.
Недостатки двигателей внутреннего сгорания малая удельная мощность, невысокий КПД и токсичность отработавших газов последние 100 лет продвигали инженеров думать над созданием альтернативных видов двигателя, который был бы лучше по всем параметрам поршневого ДВС. Одно из направлений развития – создание роторных двигателей (двигатели Ванкеля, Исаева, Дочкина) с простым равномерным вращением главного рабочего элемента. Главным преимуществом роторных двигателей является отсутствие возвратно-поступательных движений, и соответственно разных инерционных нагрузок на детали двигателя, которые не дают поршневым ДВС увеличивать обороты вращения.
Огромный потенциал есть у двигателей, работающих на сжатом воздухе, в которых энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую работу. Опытные образцы пока дают небольшую мощность и скорость, но перспективы у них есть: они могут применяться в качестве движущей силы для муниципального и промышленного транспорта, а также в гибридных системах.
В последнее время многие изобретатели вновь задумались об использовании паровой машины в средствах передвижения. В автомобиле возможно применение нескольких вариантов паросиловых установок: с прямоточным парогенератором непосредственного факельного обогрева, с внутрицилиндровым парообразованием при непосредственном факельном обогреве, с тепловыми аккумуляторами и комбинированных.
Двигатель Стирлинга (двигатель внешнего сгорания)
Еще одним направлением в развитии нетрадиционных видов двигателей является двигатель внешнего сгорания (адиабатный двигатель) с внешним подводом теплоты, идея которого была разработана Стирлингом еще в начале 19 века. Основной принцип работы этого двигателя заключается в постоянно чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре. В роли рабочего тела можно использовать воздух, водород, гелий, воду. Особенность двигателей этого типа: малые размеры, высокие удельная мощность и рабочее давление. Рабочая модель двигателя Стирлинга (видео).
Совершенствуя двигатель Стирлинга современные конструкторы приблизились к разработке двигателя внешнего сгорания, применение которого возможно на автотранспорте. Его называют "Двигателем будущего" (видео).
В настоящее время увеличилось количество автомобилей, использующих в качестве движущей силы электричество, энергию солнца, а также гибридных автомобилей, работающих на нескольких видах энергии.
Ё-моби́ль — российский гибридный автомобиль, работающий на электричестве, получаемом от генератора с газовым (бензиновым, дизельным) роторно-лопастным двигателем и ёмкостного накопителя энергии. Принцип работы и применение двигателя Ё-мобиля (видео)
Введутся работы по использованию на автомобилях ветрогенераторов, и даже магнитных двигателей.
Магнитный двигатель. Электромобиль.
Вывод
Использование двигателей работающих на нефтяном топливе наносит ущерб окружающей среде и истощает природные ресурсы. Проведя исследования новых разработок двигателей, мы выяснили, что такие разработки как двигатели внешнего сгорания, роторные двигатели, двигатели, работающие на энергии солнца, сжатого воздуха, пара, ветра после совершенствования и доработки способны заменить в будущем традиционные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Их применение будет выгодно как с экологической, так и с экономической точки зрения.
Полезные ресурсы
Двигатели на сжатом воздухе (воздухомобили)
Вечный двигатель! (Магнитный двигатель, видео)
Паровой двигатель на автомобилях (Парогенераторы)
