"Детонационный" двигатель внутреннего сгорания Николая Тоскина Опции

[a54]

Ежели баян, то прошу не пинать...


"Детонационный" двигатель внутреннего сгорания Николая Тоскина
Каждый водитель знает это явление, когда двигатель автомобиля при глушении дергается. Зажигание выключено, на свечах искры нет, а движок работает - стукотит хаотично. Это детонация. Она, как пишут ученые, происходит, когда пламя, возникавшее от свечи зажигания, не выжгло всю смесь в цилиндре, и невыгоревшая остаточная смесь затем спонтанно взрывается, вызывая ударную волну в стенках цилиндра и поршне. Явление сие присуще как бензиновым двигателям, так и дизелям. Зависит детонация от температуры двигателя и состава самой смеси. Обедненная смесь начинает детонировать быстрее, чем обогащенная.

Это явление тридцать лет назад молодой автоинженер Николай Павлович Тоскин захотел сделать управляемым.


Бывая на Севере, Тоскин видел не раз, как пытаются в большой мороз запустить дизель. Мучаются долго, а толку нет. И тогда какой-нибудь умелец достает пузырек с эфиром и капает 5-6 капель в «воздухан». Раздается сильнейший хлопок, и валит черный дым, если дизель запустился. Получается, что несколько капель эфира выделяют огромную энергию. Если эту энергию уменьшить, то получится слабее толчок при взрыве, а в работе расходуется топлива намного меньше.... Так Николай Тоскин пришел к концепции нового двигателя, который назвал «детонационным».

На Западе такой двигатель окрестили двигателем XXI века. Только в США над программой его создания работают даже ядерные центры с 70-х годов, и он там получил название HCCI - двигатель с самовоспламенением однородной топливной смеси. А у нас ахтырский самородок с помощниками уже переделал серийный дизельный двигатель Д-21 в этот самый HCCI мотор и ездит на нем по Абинскому району.

В 1995 году он подал во ВНИИГПЭ заявку на детонационный поршневой ДВС, а через два года получил патент на его изобретение за № 2095597. После публикации его разработок в бюллетене «Изобретения» к Тоскину приезжали представители BMW с предложением передачи его разработок в монопольное право фирме. Он ничего не дал немцам, предложил свои услуги Горьковскому автозаводу и Ярославскому моторному. Но там ему ответили отказом. А Тоскину хочется, чтобы первые детонационные двигатели были не только запатентованы, но и выпущены серийно в России.

А в 1973 году Николай Тоскин создал экспериментальный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с плавающей головкой. В роли головки был верхний поршень. Мощность такого двигателя была на 30% больше, чем у обычного. Этой разработке в НАМИ (Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте) была дана положительная оценка.

В 1980 году Тоскин начал эксперименты по созданию поршневого ДВС, работающего на всех видах жидкого топлива. Тоскин хотел на дизеле вместо топливной аппаратуры поставить устройство для приготовления обедненной топливно-воздушной смеси вне цилиндров (типа карбюратора), а также регулятор степени сжатия, который бы мог выполнять функции системы зажигания, то есть управлять процессом самовоспламенения. - В моем изобретении все просто, -говорит Николай Павлович. - В обычном дизеле в цилиндр топливным насосом через форсунки подается распыленная солярка и там соединяется с воздухом, образуя рабочую смесь. На нашем Д-21 обедненная топливо-воздушная смесь создается вне цилиндров, а подается в цилиндр готовая, где вспыхивает от сжимания поршнем.

Но если в обычном дизеле соотношение воздуха и топлива 15 к одному, то в нашем детонационном двигателе соотношение получается другое: 50 к одному. Это и есть суперобедненная топливная смесь для детонационного двигателя. Вот откуда экономия.

Мы ее пытались сначала получить за счет автомобильного карбюратора, который установили на воздушном коллекторе, но потом от него отказались, потому что под разные виды топлива нужно подбирать свои жеклеры, а это непрактично. На одном виде топлива, той же солярке, это возможно, но наш двигатель прекрасно работает, кроме солярки, на газолине, керосине, бензине, отработке автотракторных масел, ацетоне, самогонке (даже самой слабой), спирте, подсолнечном или рапсовом масле, сырой нефти, краске - в общем, на всем, что способно в суперобедненной смеси взорваться в цилиндре.

Но лучше всего двигатель Тоскина работает на подсолнечном масле и потому, как считает изобретатель, что в нем присутствует вода. Она помогает горению и обеспечивает мягкость работы мотора. Рапсовое масло чуть хуже, но тоже хорошо подходит. А вообще для этих двигателей надо добавлять 15-20% воды к топливу. Будет ли «тянуть» трактор на такой смеси, где мизер топлива? Тянет, да еще как! Ибо при детонации топлива расходуется именно «мизер», оно в самой верхней точке сжимается до разрыва молекулярных связей и выделяет такую энергию (взрыв!), которую не дает обычный дизельный двигатель. (Помните 5-6 капель эфира в воздухан?).

Какой КПД мы точно не знаем ,-говорит Тоскин, потому что это двигатель фактически новой конструкции, тепло в нем не используется. Зимой мы его заводили, так на коллекторе снег даже не растаял. Холостые обороты настолько малы - 60-80 в минуту, и он совсем не греется. Но при форсаже обороты бешеные, однако максимальный нагрев 70-80 градусов. При 16 лошадях двигателя «дэвэшенка» можно развить мощность в 320 лошадей. Обороты увеличить в 50 раз! Но делать этого нельзя на серийном двигателе - разлетится. Поэтому ахтырцы отрегулировали такие обороты своему двигателю - как на обычном тракторе, чтоб нормально тянул.

«Бешеные» обороты будут на разработанном Тоскиным детонационном дисковом двигателе (вот там не будет коленвала), но патент он на него еще не получил, и потому о нем пока распространяться не будем...

Итак, в двигателе Тоскина отсутствуют форсунки, топливный насос, система охлаждения. Что же есть?
1. Пневмогидравлический регулятор степени сжатия, или как его называют сами создатели - перепускной клапан, который позволяет одновременно регулировать зажигание - раньше или позже взрываться топливной смеси. Некий маленький рычажок - ноу-хау тоскинцев, он очень прост по конструкции и потому от посторонних глаз заварен в коробок.
2. Пневмораспылитель топлива, который распыляет любое топливо в нужном соотношении с воздухом до получения суперобедненной смеси. Это тоже ноу-хау. Получается так: заливается любое топливо в бак, который выше двигателя, стартер крутит маховик, натягивается рычажок перепускного клапана, изменяющий его хитроумную длину, готовая смесь поступает в цилиндры, и поршень сам подбирает себе необходимый «столб» смеси для сжатия. Момент запуска является подобранным самим двигателем для данного топлива зажиганием. Лишнюю смесь клапан перепустит назад в бак. Двигатель начинает работать и работает, как обычный. На холостых оборотах их Д-21 почти не слышен. О нагреве уже сказано: 70-80 градусов - полный нагрев двигателя без турбины.

Когда же в поле? Действительно, раз Т-16 работает, то может работать на детонационном взрыве любой другой трактор. Его легко переделать в обычной мастерской, где есть фрезеровщик - выточить перепускной клапан и пневмораспылитель, стоимость которых уложится в десять тысяч рублей, переоборудовать, и работай, колхозный трактор, на горючем, выращенном на собственном поле. С экономией этого горючего в разы! Я понимаю, что могут быть возражения по поводу изобретения Николая Тоскина разного рода «технарей». И будут говорить, что в домашнем гараже невозможно все точно рассчитать и проверить. Но рассчитывайте, господа, проверяйте, флаг вам в руки! Однако не забывайте, что трактор Т-16 с движком Д-21, переделанный Тоскиным и группой сподвижников в детонационный, работает. На любом жидком горючем или его смесях Ра-бо-та-ет!!!


Источник информации: ссылка доступна только зарегистрированным

[Ruiner]

Англоязычный инет по поводу HCCI говорит всякую интересную информацию, которая расходится со статьёй. Хм.

ссылка доступна только зарегистрированным
"HCCI engines have a long history, even though HCCI has not been as widely implemented as spark ignition or diesel injection. It is essentially an Otto combustion cycle."

ссылка доступна только зарегистрированным
"General Motors first showed off its prototype Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engines last summer in an Opel Vectra and a Saturn Aura."

ссылка доступна только зарегистрированным
Disadvantages of HCCI
High cylinder pressures require stronger (and more expensive) engine construction.
More limited power range than a conventional spark engine.
The many phases of combustion characteristics are difficult (and more expensive) to control.

[Доктор Франкеншт...]

Молодец мужик!Только толку...
Сколько всего уже придумано было,но ...

[a54]

ссылка доступна только зарегистрированным

GM создала бензиновый двигатель без свечей зажигания auto.mail.ru
Дата: 28.08.07 - 13:49 6 комментариев
3294 просмотра


Инженеры General Motors сообщили, что они закончили разработку новой системы впрыска топлива для бензиновых двигателей без свечей зажигания за счет сжатия (примерно как на дизелях). Сейчас идут испытания нового поколения моторов.

Новая система получила название «Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI)» (Компрессионное воспламенение однородной смеси). Система HCCI внедрена на двух действующих концепт-карах: Saturn Aura 2007-го года и Opel Vectra. В сочетании с такими технологиями, как система непосредственного впрыска топлива, регулирование фаз газораспределения и степени подъема клапанов, а также система измерения давлений в цилиндрах, система HCCI обеспечивает снижение расхода топлива на 15 % и соответствие наиболее строгим экологическим стандартам, которые станут обязательными в будущем.

«Я помню споры об осуществимости данной технологии процесса сгорания еще со времен обучения в колледже», - вспоминает Том Стефенс (Tom Stephens), вице-президент, возглавляющий группу корпорации GM по повышению качества силовых агрегатов. «Тогда это казалось несбыточной мечтой. Но сегодня, используя математические методы прогностического анализа и другие средства разработки, мы, наконец, поняли, как превратить нашу мечту в реальность. Применяя технологию HCCI совместно с другими современными технологиями для бензиновых двигателей, а также совершенствуя управление рабочими процессами, мы добились внушительной экономии топлива»

Принцип действия системы HCCI
Технология HCCI предусматривает воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре путем ее сжатия. В отличие от искрового зажигания, а также от процесса сгорания в дизельном двигателе, технология HCCI позволяет реализовать высвобождение энергии топлива при низкотемпературном сгорании смеси сразу во всем объеме камеры сгорания - без факела пламени. Все топливо, находящееся в цилиндре, сгорает одновременно. Данный процесс позволяет получить такую же мощность, как у обычного бензинового двигателя, но при меньшем расходе топлива.

Для рабочего процесса системы HCCI необходима относительно высокая температура двигателя. Поэтому в период прогрева холодного двигателя используется обычное искровое зажигание. В этот период двигатель быстро нагревается до температуры, обеспечивающей как функционирование системы HCCI, так и работу каталитического нейтрализатора. В режиме HCCI используется обедненная смесь (топливовоздушная смесь с повышенным процентным содержанием воздуха). При работе на обедненной смеси коэффициент полезного действия бензинового двигателя близок к КПД дизеля, при этом, в отличие от дизеля, для очистки отработавших газов требуются только традиционно применяемые устройства. Напомним, что дизели требуют использования сложных и дорогостоящих систем снижения токсичности отработавших газов.

Система HCCI интегрируется с другими высокотехнологичными системами. Некоторые из них уже производятся и могут быть адаптированы к существующим бензиновым двигателям. Степень сжатия двигателя, использующего технологию HCCI, - такая же, как у обычных бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Система HCCI совместима со всеми имеющимися в продаже сортами бензина, а также с топливом Е85 на базе этанола.

[x34]

это прям фантастика!наверна внуки наши будут ездить на таких чудо мобилях с движкам под 500 сил и расходом 10литров..

[Доктор Франкеншт...]

Не будут,а то баррель и полцента стоить не будет...Нафиг эта нефть будет не нужна...

[KAMAZ]

"Детонационный" двигатель внутреннего сгорания Николая Тоскина
Каждый водитель знает это явление, когда двигатель автомобиля при глушении дергается. Зажигание выключено, на свечах искры нет, а движок работает - стукотит хаотично. Это детонация. Она, как пишут ученые, происходит, когда пламя, возникавшее от свечи зажигания, не выжгло всю смесь в цилиндре, и невыгоревшая остаточная смесь затем спонтанно взрывается, вызывая ударную волну в стенках цилиндра и поршне. Явление сие присуще как бензиновым двигателям, так и дизелям. Зависит детонация от температуры двигателя и состава самой смеси. Обедненная смесь начинает детонировать быстрее, чем обогащенная.

я смог осилить только это. Уже в шоке. Это называется калильное зажигание.... нет, не калильное... забыл название. Самовоспламенение кажется. Блин, вся учеба из головы вылетела. В общем такое возможно в трех случаях:
1. После выключения зажигания двигатель продолжает вращаться некоторое время... неправильно выбранная свеча зажигания, а точнее калильное число... вот. Короче свеча раскаляется так, что поджигает топливо, поступающее в двигател "по инерции".
2. Закоксованный загрязненный двигатель... Твердые отложения поджигают топливо-воздушную смесь. Данное возможно и в дизельном двигателе
3. Из-за износа поршневых колец двигатель продолжает питаться маслом и картерными газами.

[Cruella]

Это называется калильное зажигание....

Ага это оно, если Ниву вместо 92-го кормить 76-м (в 2000-2001 годах приходилось делать периодически ибо 92-ой в Магадане кончался постоянно, глушишь а машина не глохнет, смотришь на нее аж глючить начинает, иногда секунд 20 колмотит еще, и это при практически идеальном состоянии двигателя (насколько оно вообще на Нивах может быть идеально)

[owl]

под нагрузкой в двигателе слыщится звон какой-то, "пальцы стучат"
насколько я знаю, это и есть детонация!

от которой мне так никто и не помог избавиться

[KAMAZ]

звон пальцев не из-за детонации, а из-за неправильного угла зажигания. Вспышка происходит раньше, чем поршень пройдет верхнюю мертвую точку, из-за чего идет ударная нагрузка на поршневую. Итог - "звон пальцев". Энергия теряется, износ растет.

[dissector]

технология реальная ! правда долго вьезжал но смысл офигенный! в за рулем читал у jmc -уже опытные образцы .
свечи используются только для запуска. экономия -15-20% . проблемы - моторесурс , прямой впрыск и невысокая рабочая зона двига (1600-3400 об) зато крутящий момент ровней чем у зажигалки.

[KAMAZ]

подобную экономию уже сделали реальной моторы с непосредственным впрыском GDI. Свеча там есть. Экономия - есть, динамика остается прежней... и даже лучше

[dissector]

подобную экономию уже сделали реальной моторы с непосредственным впрыском GDI. Свеча там есть. Экономия - есть, динамика остается прежней... и даже лучше

15% - это экономия на уровне гибридов . приемистость не страдает . реально это выглядит так.

[KAMAZ]

лично мне непонятно, как сделать гомогенную смесь... без факела.

[Джам]

"Но если в обычном дизеле соотношение воздуха и топлива 15 к одному, то в нашем детонационном двигателе соотношение получается другое: 50 к одному. Это и есть суперобедненная топливная смесь для детонационного двигателя. Вот откуда экономия."

Д4 на тоете дает тоже самое состав смеси 47:1, однако реальной экономии или прибавки к мошности не выявленно, за то выбросы сократились в разы!



тьфу блин Радик уже об этом написал.

Сообщение отредактировал Джамал - 6.1.2009, 14:08

[KAMAZ]

экономия там есть, не путай. Просто если давить тапку в пол, то толку от экономичных Д4 и джедаев нету.

[Джам]

так в букваре было написано

[KAMAZ]

на то и называется "букварем". Экономичный режим подразумевает сверхбедную смесь. То есть при плавной езде на 50 литров воздуха нужно в 3 раза меньше бензина. При однаковом рабочем объеме двигателя в них умещается практически одинаковое количество воздуха (в джедаи за счет усовершеннствованного впускного коллектора... что называется динамический наддув влетает несколько больше воздуха, чем в цилиндры обычного мотора).. при этом обороты у моторов совпадают. Почему не быть экономии?

видимо как в дизелях. из огнемета когда стреляешь термобарическим- распыляется смесь - потом поджег- за доли секунды - взрыв и разлет смеси так как она не полностью сгорает - воняет если ветер в сторону стрелка . если смесь взорвать под давлением
то все сгорит. ну почти

распыляем топливо ... от форсунки оно идет в разные стороны. То есть даже школьнику понятно, что к месту распыла плотность топлива всегда будет выше.
К тому же, факел всегда являлся главным стремлением автоконструкторов! Раз уж тема пошла за джедаи, так там вообще все концентрируется в центре камеры сгорания.

[Гидр]

Прочитал первый абзац, далее читать желания нет. То, что там описано, называется калильное зажигание. Происходит из-за установки слишком "горячих" свечей.

Детонация - это очень быстрое сгорание горючей смеси, т.е. взрыв. Взрывная волна, многократно отражаясь от стенок цилиндров, создаёт знакомый всем звон. Про который ещё с довоенной эпохи говорят "пальцы стучат".

[Добавлено.] Текст статьи неудобопонятен. Если цель в сжигании обеднённой смеси, то решение давно есть - это форкамерно-факельное зажигание. Которое, насколько я знаю, особо в массы так и не пошло. Читал очень давно в За рулём об экспериментальном ГАЗе на эту тему.

Сообщение отредактировал Гидр - 6.1.2009, 15:24

[PUPS_SV]

Ребята, моделисты калилки юзают уже не один десяток лет. Они так и называются ДВС с калильным зажиганием. Свеча в таких представляет собой тоненькую спиральку из платино-иридиевого сплава. Работают такие движки на смеси метанола с маслом и ещё несколькими присадками. Свеча подключается только на время запуска и выхода на режим. Движки бывают как двух, так и четырёх тактные. Я с такими в своё время навозился дай бог. В СССР выпускалось достаточно много моделей калилок: серия МД от 2,5 до 15 см 3, серия "Талка" от 2,5 до10 см 3. На западе производилось и производится до сих пор просто огромное количество. Но школьникам давали в руки только компрессионные движки, всему виной метанол в топливе. А компрессионки на смеси эфира, керосина и масла работали, дёшево и сердито. Самый надёжный из масссовых это КМД 2,5 в просторечье "Камод". Запороть такой нужно было постараться, работал как та глупая батарейка. Хороши были "Талки" высокие удельные мощности, до 150-200 лс/литр и высокие рабочие обороты до 15-20 тыс об/мин. Имели так называемую "цветную" поршневую пару (Латунная хромированная гильза, аллюминиевый поршень и кольца из высокопрочного мелкозернистого чугуна или хромированные стальные. А умельцы в Союзе вобще делали шедевры. Один моделист забабахал движки по 10 кубиков мощностью в 3.5 лс, т.е 350 лс/литр и рабочие обороты 25-30 тыс. Мало того выходной вал двигателя был соосен с осью цилиндра и приводил во вращение воздушный винт через планетарный редуктор. И этого ещё мало. Карбюраторы двух двигателей были каким-то образом синхронизированы, модель самолёта АН26 -то двух моторная.

Сообщение отредактировал PUPS_SV - 6.1.2009, 23:00

[camry-club]

надо было ему патент в японию продать,сейчас бы давно все на таких двигах гоняли

[KAMAZ]

PUPS_SV, да, но как бы модель и авто - небо и земля. Автомобиль чаще работает на холостых. Стоит в пробках...

[МАН49]

Прочитал первый абзац, далее читать желания нет. То, что там описано, называется калильное зажигание. Происходит из-за установки слишком "горячих" свечей.

Детонация - это очень быстрое сгорание горючей смеси, т.е. взрыв. Взрывная волна, многократно отражаясь от стенок цилиндров, создаёт знакомый всем звон. Про который ещё с довоенной эпохи говорят "пальцы стучат".

 +1. Судя по используемой терминологии первого абзаца дальше читать не интересно.

Сообщение отредактировал МАН49 - 7.1.2009, 4:40

[Гидр]

Пальцы на самом деле не стучат. Это древнее неправильное выражение.
Избавиться от детонации можно 1. используя правильный бензин 2. регулировкой зажигания. И лично моё имхо - даже если японцы не могут сконструировать трамблёр так, чтобы детонации не было, а ставят датчик детонации, который подправляет работу в качестве обратной связи для управляющего компа - значит, без датчика детонации не обойтись, хоть расшибись.