Коэффициент полезного действия нового мотора в разы превышает существующие бензиновые и дизельные ДВС.
Новый супер-двигатель – творение отца и сына с фамилией Школьник. Отец Николай Школьник вскоре после окончания в 1975 году Киевского политехнического института уехал в США, где продолжил заниматься наукой, получил ученую степень и стал физиком-теоретиком, сообщает “Газета.ru“. После получения опыта работы в области ядерной физики, Николай Школьник основал в США две компании. Одна из них занималась программным обеспечением, а вторая разрабатывала шагающие роботы. Затем Николай начал давать консультации для фирм, занимающихся новыми технологиями.
Двигатель компании LiquidPiston
По словам Николая, его очень долгое время беспокоил вопрос, почему современные автомобильные моторы такие не экономичные. Зная о всех процессах, происходящих при работе бензиновых и дизельных поршневых ДВС, ученный искал пути повышения их коэффициента полезного действия (КПД). У бензиновых моторов он не превышал 25%, а у дизельных – около 40%.
Пока сын Николая Школьника Александр учился MIT, получал степень доктора в области компьютерных наук и становился специалистом в области оптимизации систем, отец разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle). Это был важный этап в реализации мечты ученого.
Термодинамический цикл работы ДВС HEHC (High-efficiency hybrid cycle)
В дальнейшем отец и сын Школьники взялись за воплощение нового термодинамического цикла в «металле». Для его реализации был использован роторный двигатель (запатентован в середине XX века немецким инженером Феликсом Ванкелем). При всех своих достоинствах – компактность, высокая удельная мощность, отсутствие вибраций, данные моторы из-за их малого ресурса, большого расхода топлива и низкой экологичности, не прижились в автопроме. Но семейный дуэт Школьников, после основания фирмы LiquidPiston, решил модернизировать этот тип мотора под термодинамический цикл HEHC. В результате этого ротор начал напоминать овальную форму, а камере сгорания предали отдаленно треугольную форму.
Новая форма камеры сгорания и ротора двигателя Школьников.
Этим исключили некоторые проблемы классического роторно-поршневого двигателя Ванкеля. Так появилась возможность делать уплотнители из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. Масло для смазки подводится непосредственно к этим уплотнениям. Ранее оно добавлялось непосредственно с всасываемым в камеру сгорания воздухом, поэтому отработавшие газы были очень токсичными, а эффективность смазки была низкой, что провоцировало интенсивный износ деталей.
Интересно, что работа двигателя Школьников происходит с процессом изохорного горения топлива, то есть горения при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора. Семейный дуэт создал подряд пять вариантов нового мотора. Последняя версия была впервые протестирована на спортивном карте в июне.
Мини-двигатель фирмы LiquidPiston
Также был создан мини-мотор с размером смартфона и массой менее 2 кг. Этот двигатель высокооборотистый – рабочие обороты 10 тыс. об./мин., а пиковые – до 14 тыс. При это мотор выдает мощность 3 л.с., а его КПД составляет 20%. Если сравнить этот моторчик с обычным поршневым такого же рабочего объема (23 см.куб.), то последний имел бы КПД всего 12%, а поршневой мотор такой же массы выдал бы всего 1 л.с. мощности. Важно и то, что КПД моторов Школьников резко возрастает при увеличении их объемов.
Следующий детищем сына и отца Школьников будет дизельный мотор, мощностью 40 л.с. КПД этого агрегата составит 45%, что заметно выше, чем у современных дизелей грузовиков. Весить дизель Школьников будет всего 13 кг, хотя поршневые аналоги с такой же мощностью в разы тяжелее – до 200 кг.
Новый тип мотора уже планируют ставить на генератор автомобиля с гибридной силовой установкой (дизель-электрического). В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется применять при создании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.
Испытания двигателя Школьников.
Пока новый мотор протестировали в ходе 15 часов работы. Для запуска в производство он должен отработать непрерывно 50 часов. Что касается автопрома, то здесь моторесурс должен составлять не менее 100 тысяч миль, что пока недоступно для агрегатов данного типа.
Несмотря на это, серьезность намерений по запуску в серийное производство моторов Школьников подтверждается инвесторами. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.