Роторно-поршневые двс заменяют батареи мобильных устройств. Двс для радиоуправляемых моделей

Микродвигатель МАРЗ-2.5Д предназначен для ус­тановки на самодвижущиеся модели самолетов, глиссеров, автомобилей, аэросаней и т. п.

МАРЗ-2,5Д является одноцилинд­ровым двухтактным двигателем внутреннего сго­рания.

Топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндре двигателя без постороннего источника зажигания, от возникновения большой темпера­туры при ее сжатии. Энергия сгорающего топли­ва в цилиндре при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется в кине­тическую энергию на его валу.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Диаметр цилиндра - 15,5 мм.
2. Ход поршня - 13 мм.
3. Объем цилиндра - 2,48 см 3 .
4. Мощность микродвигателя

не менее - 0,25 кВт.

1. Частота вращения с воздушным винтом 200 X 100 не менее 15 500 об/мин.
2. Состав топлива, применяемого (по объему): 50% эфира (техничес­кого), 30 - керосина, 10 - масла мине­рального МС-20; 10% масла касторового.
3. Охлаждение микродвигателя - воздушное.

1. Смазка микродвигателя осуществляется за счет масла, содержащегося в топливе.
2. Габариты: высота - 71 мм; длина - 98 мм; ширина - 39 мм.

1. Масса микродвигателя не более 155 г.
2. Моторесурс не менее 6 ч.
3. Степень сжатия - 10 … 16.
4. Продувка - шестиканальная.
5. Направление вращения со стороны винта - против часовой стрелки.

РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ

При поворачивании коленчатого вала 6 (рис. 1) против часовой стрелки и движении поршня 1 в цилиндре от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) в карте­ре 8 двигателя образуется разрежение. Благода­ря открытию золотником 11 канала от карбюра­тора через последний будет проходить воздух, который вызывает разрежение в его диффузоре и поступление в него топлива. Топливо, истекая через регулируемый жиклер 2 и смешиваясь с воздухом, образует топливовоздушную смесь, которая поступает в картер двигателя (всасы­вание смеси).

В это время топливовоздушная смесь, посту­пившая в цилиндр через продувочные окна (за период продувки), будет сжиматься. При поло­жении поршня, близком к ВМТ, в результате сильного нагрева топливовоздушная смесь вос­пламенится, и поршень пойдет вниз из-за воз­росшего давления сгоревших газов в цилиндре, вращая при помощи шатуна коленчатый вал двигателя, совершая рабочий ход.

При дальнейшем движении поршня к НМТ он верхней кромкой днища откроет продувочные окна в стенках цилиндра, и продукты сгорания будут через них выходить в атмосферу (выпуск продуктов сгорания). При своем движении к НМТ поршень откроет шесть продувочных каналов в стенке юбки цилиндра. Подготовленная и сжа-

Рис.1 МАРЗ-2.5

Рис.2 Диаграмма газораспределения

тая рабочая смесь из картера двигателя, омывая днище поршня и стенки цилиндра как бы фон­таном, поступит в цилиндр (продувка цилиндра). При возвратном движении поршня к ВМТ он перекроет как каналы, по которым топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр, так и каналы выпуска продуктов сгорания. Начнется сжатие топливной смеси. Таким образом, цикл в двигателе будет повторяться, как указано выше.

На рис. 2 дана диаграмма газораспределения двигателя МАРЗ-2.5Д, на которой показаны про­цессы, происходящие в цилиндре двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала (положения поршня).

ЗАПУСК И РЕГУЛИРОВКА ДВИГАТЕЛЯ

1. С нового двигателя удалить консервационную смазку промывкой в бензине или керосине. Затем через выхлопные окна и футорку 13 (см. рис. 1) залить по 8… 10 капель касторово­го масла и провернуть 2 … 3 раза коленчатый вал 6 для равномерного распределения смазки б цилиндре и под золотником, что важно при первом запуске двигателя.
2. Топливо для двигателя тщательно про­фильтровать.
3. Закрепить двигатель на прочно укреплен­ной доске (установке), поставить на коленчатый вал двигателя воздушный винт, подвести к жик­леру 2 карбюратора шланг от топливного бачка и прочно закрепить его на штуцере карбюратора. Уровень топлива в топливном бачке перед за­пуском должен находиться на уровне отверстия жиклера или немного выше его.
4. Завернуть до отказа иглу 23 жиклера кар­бюратора и отвернуть ее на три полных оборота.
5. Установить контрпоршень в положение, со­ответствующее положению поршня в ВМТ, и за­тем отвернуть винт 3 контрпоршня на 1,5… 2 оборота.
6. Закрыть пальцем впускной канал футорки 13 и повернуть воздушный винт 2 … 3 раза для всасывания топлива в картер двигателя. Открыть впускной канал и снова повернуть ко­ленчатый вал двигателя на 2… 3 оборота.
7. Резкими ударами пальца по лопасти вин­та и одновременно подбирая наивыгоднейшую степень сжатия топливовоздушной смеси враще­нием регулировочного винта контрпоршня, при­вести коленчатый вал двигателя во вращение против часовой стрелки (при виде на винт см. рис. 1). После нескольких вспышек двигатель должен заработать.

Предупреждение. Во время работы двигателя нельзя находиться в плоскости вращения винта.

На работающем двигателе отрегулировать максимальные обороты винтом контрпоршня и иглой карбюратора.

Примечания: а) Если двигатель после нес­кольких вспышек не заработал (что указывает на большую или малую компрессию в цилинд­ре), следует произвести регулировку винтом контрпоршня или отрегулировать подачу топ­лива.

б) Если при увеличении компрессии работа­ющий двигатель уменьшает обороты, то регулировочный винт контрпоршня следует отвернуть или уменьшить подачу топлива.

1. Дать проработать двигателю на средних оборотах 20 мин для приработки трущихся его частей и получения навыков в его регулировке.
2. Снять двигатель с доски (установки) и протереть его насухо, причем необходимо смот­реть за тем, чтобы в отверстия выпускных окон цилиндра и в канал карбюратора не попала грязь и другие посторонние частицы.

После этого двигатель готов для установки на модель. Запуск двигателя на модели произ­водить, как указано выше.

Более подробно с микродвигателем МАРЗ-2.5Д можно ознакомиться в инструкции PDF и на чертеже DWG

Вконтакте

Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике .

Что же касается , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel , в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2.5 литра.

Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил . Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400 , имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrar i и Lamborghini . Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Параметры аккумуляторов для бытовой электроники постоянно улучшаются, но потребителям этого мало. Давай, мол, революцию, хотим работать на своих ноутбуках целые сутки без подзарядки. Учёные дают оригинальный ответ на эти требования — создают ДВС для компьютера.

Промышленно-университетская исследовательская организация «Центр сенсоров и актуаторов в Беркли» (Berkeley Sensor & Actuator Center), университет Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley), исследовательское агентство Пентагона DARPA и ряд компаний США работают над любопытным проектом — двигателями Ванкеля размером в считанные миллиметры.

Руководит программой MEMS Rotary Engine Power System профессор Альберт Пизано (Albert P. Pisano) из университета Калифорнии.

Уже построен целый ряд роторно-поршневых ДВС с поперечником ротора всего в десяток-другой миллиметров и даже — один-три миллиметра с выходной мощностью, соответственно, 4-100 Ватт и 0,026-0,03 Ватта.

Какие же «автомобильчики» исследователи намерены приводить в движение этими микро-ДВС? Тут пора пояснить, что MEMS в названии программы означает «микро-электро-механические системы».

Эти необычные ванкели призваны крутить генераторы и давать ток для электронных приборов, различных датчиков (в том числе, работающих «в поле» с военными, скажем, целями), ноутбуков, сотовых телефонов, микророботов и тому подобных электронных устройств.

А этот ротор и вовсе имеет диаметр 3 миллиметра (фото с сайта me.berkeley.edu).

Казалось бы, чего огород городить с ДВС, имеющим подвижные части?

Есть же прекрасные литиево-ионные батареи, совершенствование которых ещё, заметим, продолжается.

По мнению профессора Пизано, резон есть. Микроскопические ванкели обладают плотностью энергии примерно 2300 Ватт-часов на килограмм (в случае использования жидкого водорода, как топлива, и с учётом КПД движка 20%), что раз в 7 больше, чем у литиевых аккумуляторов и раз в 14, чем у щелочных батареек.

Конечная цель — создание миниатюрных устройств в габаритах и дизайне привычных аккумуляторов (для сотовых телефонов, например), включающих в себя и запас топлива, и ДВС, и генератор.

Рассматриваются при этом модели под разные виды топлива (водород, углеводороды, спирты).

Россыпь 1-миллиметровых роторов и корпусов для них экспериментаторы «печатают» словно пирожки — из единой заготовки (фото с сайта me.berkeley.edu).

Интересно, что для самых маленьких своих движков исследователи предусмотрели оригинальный способ массового производства роторов и корпусов из кремния, способа, чем-то похожего на производство микросхем.

Исследование, начатое несколько лет назад, породило массу субпроектов.

Целый ряд организаций занимается созданием наилучших технологий, материалов и устройств для формирования топливной смеси, поджига её в столь миниатюрных ДВС, интегрирования генератора прямо в ротор и других подобных задач.

Упорству исследователей можно позавидовать. Но сторонникам идеи микроскопических ДВС противостоит другой сильный лагерь — создатели топливных элементов.

Схема «роторной» батарейки (иллюстрация с сайта darpa.mil).

Миниатюризация и повышение технических характеристик последних идёт полным ходом. Предлагаются как варианты под водород, так и установки, в составе которых есть реформер, преобразующий в водород исходное топливо — чаще всего алкоголь.

Вот, к примеру японская фирма Casio в 2002 году создала сверхминиатюрные топливные элементы для ноутбуков и фотокамер по габаритам и соединительным деталям точно соответствующие стандартным аккумуляторам.

Элементы дополнены сверхминиатюрными реформерами, вырабатывающими водород из метанола.

По заявлениям фирмы, эти элементы легче аналогов по размерам литиево-ионных батарей при значительно большей ёмкости: типичный ноутбук проработает на них 16-20 часов.

Casio намеревалась вывести на рынок свои топливные элементы в 2004 году. Пока тихо.

Топливные элементы от Casio, выполненные в форме аккумуляторов для ноутбуков и фотоаппаратов (фото с сайта world.casio.com).

Было ещё несколько сходных проектов у других компаний (и сроки начала продаж также называли — где-то в 2004-м), но об их массовом распространении также что-то не слышно. И про миниатюрные ванкели свежих и обнадёживающих (в смысле внедрения) новостей, увы, нет.