Как сделать двигатель на воздухе
Поршневой двигатель работающий на сжатом воздухе
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Из ниже приведенной статьи вы узнаете, как своими руками сделать поршневой двигатель из дерева. Дальнейшее описание и инструкция взяты с YouTube канала «Matthias Wandel».
Один из друзей мастера является моделистом – конструктором. Он создает различные модели кораблей, машин и разнообразные электростанции. Именно он и попросил своего друга изготовить модель поршневого двигателя из дерева, который работал бы на сжатом воздухе.
Вот так выглядит примерный чертеж и детали данного двигателя.
Для изготовления данного двигателя потребовались следующие материалы и инструменты:
— небольшой кусок фанеры 10 мм.;
— деревянный брусок;
— ленточная пила;
— стамеска;
— струбцины;
— сверлильный станок;
— сверло 4 мм;
— сверло Форстнера;
— киянка;
— столярный клей ПВА;
— лак;
— рубанок;
— карандаш;
— шило;
— саморезы 38мм;
— разделочный нож;
Изготовление деталей цилиндра из фанеры.
Поэтапная сборка деталей цилиндра.
Вид с обратной стороны.
Одна из самых сложных в изготовлении деталей двигателя, это коленвал. Кривошипный механизм двигателя фактически находится в непосредственной близости от маховика, но для приведения в действие узла клапанов необходим дополнительный механизм. Этот вторичный узел состоит из 6 мм бруска. Мастер сделал его, приклеив кусок штифта к главному валу. Вторая часть штифта вырезана в виде полумесяца в поперечном сечении, что позволяет ей аккуратно прилегать к валу. После этого часть главного вала была обрезана до необходимой длины.
Первоначальный распил был сделан ленточной пилой, а остальное тщательно вырезано вручную.
Направляющая изготавливается из фанеры, в которой с краю высверливается отверстие. Затем отверстие разрезается пополам. Таким образом был сделан шаблон, чтобы выяснить, сколько еще нужно вырезать материала, чтобы детали получились заподлицо.
Плотно прижимая направляющую к вырезанной секции и поворачивая её вперед и назад, мастер видел участки вала, с которых необходимо удалить материал.
Как только мастер убедился, что средняя часть коленвала достаточно округлая, он сделал две усиливающие пластины, которые собирался приклеить по обе стороны от нее. Он просверлил в фанере два 15 мм отверстия с расстоянием между центрами 6 мм. После этого вокруг данных отверстий был вырезан прямоугольник. В итоге полученные детали были приклеены к кривошипу. Приклеивание данных кусочков было простым делом – требовалось просто надвинуть их с торцов коленвала.
Готовый коленвал (после лакировки)
Блоки подшипников коленчатого вала состоят из двух частей. Чтобы убедиться, что все отверстия были выстроены идеально, мастер зажимал обе половины подшипника вместе, а затем просверливал отверстия для винтов сквозь них.
После привинчивания верхней части блока подшипников, мастер просверлил отверстие для вала через обе части. Он использовал 15 мм сверло. Просверлив отверстия, мастер вырезал ленточной пилой весь блок подшипников и закруглил на нем углы.
Мастер использовал тот же подход для вырезания отверстий в шатуне. Сначала скрутил детали вместе, а затем просверлил отверстие в собранной штанге.
Коленвал с шатуном.
Маховик с коленвалом. Маховик вырезан из фанеры. В нем имеется отверстия для балансировки.
Для соединения маховика с коленвалом используется небольшой приклеенный кусочек фанеры, к которому с помощью самореза крепится коленвал.
В конечном итоге мастер немного подкорректировал подшипники, срезав очень тонкий слой дерева изнутри с помощью разделочного ножа. Данную процедуру пришлось повторить снова после того, как было все покрашено, так как лак добавил немного толщины.
Крепление коленвала в подшипниках на фанере – подставке с помощью саморезов.
Цилиндр и поршень сделаны прямоугольными.
Вокруг поршня нет поршневых колец или уплотнителей, поэтому имеются «продувочные отверстия». Данный двигатель не рассчитан на высокую мощность и эффективность, так что все в порядке. В идеале вокруг поршня должен быть небольшой зазор для уменьшения трения, примерно 0,1 мм. Мастер изготовил поршень, чтобы у него не было зазора, а затем немного отшлифовал его.
На снимке видны отверстия в задней части цилиндра, предназначенные для впуска воздуха. Входы воздуха для поршня должны быть направлены в сторону концов поршня, но клапан в сборе нуждается во входах вместе, так что внутренний канал образуется между двумя частями фанеры, путем вырезания слоев фанеры. Данные полости мастер сделал сверлом Форстнера. Они не видны при собранном двигателе, так что это не критично.
Все части клапанного узла покрыты лаком. Чтобы изделие выглядело равномерно пролаченным, лак между слоями мастер шлифовал. Потребовалось небольшое шлифование, чтобы клапаны легко скользили.
Весь узел скреплен 19 мм саморезами по дереву диаметром 4 мм., в общей сложности 38 винтов.
Для крепления подшипника на шатуне был использовал обрезанный саморез длиной 38 мм. Мастеру пришлось отрезать конец самореза, чтобы он не торчал с другой стороны маховика слишком далеко. Другого крепежа попросту в наличии не оказалось.
Поршневой конец шатуна соединен с поршневым штоком простым стальным пальцем, который сделан из обрубленного гвоздя. Отверстие в поршневом штоке просверлено немного меньше, чтобы палец плотно прилегал к поршневому штоку. Отверстия шатуна немного увеличены, что позволяет шатуну свободно поворачиваться на штифте.
Весь двигатель монтируется на кусок фанеры.
Для этого двигателя мастер сделал маховик, по возможности большего размера. Поэтому пришлось вырезать паз в монтажной плите, чтобы он выступал внутрь.
Мастер построил весь двигатель целиком и убедился, что он работает плавно, только потом он окрасил все детали. На фото показана сушка деталей.
Лакировка двигателя потребовала доработки, чтобы заставить двигатель снова работать нормально.
Однако сам лак не был достаточно скользким, и в итоге, чтобы коленвал не скрипел, он был смазан маслом.
Проверка работоспособности двигателя.
mcgig › Блог › Тюнинг двигателя: атмосферный и наддувный
Тюнинг двигателя эти два слова за последние несколько лет с геометрической прогрессией набирает популярность среди водителей любых возрастов. В основном, безусловно, это магическое словосочетание будоражит умы молодежи, но и среди водителей средних и даже преклонных возрастов есть поклонники данного движения. Среди читателей данной статьи вряд ли будут заматерелые спецы (они с этой информацией знакомы не понаслышке и вряд ли найдут в ней что-то новое), поэтому мы постараемся разобраться во всем, исходя из неглубоких изначальных познаний в этой области. Итак, чтобы понять, по какому принципу и за счет чего увеличивается мощность мотора, нужно для начала разобраться, а что же такое вообще, этот двигатель, и как он вообще работает?
Поршневой двигатель внутреннего сгорания, по сути, представляет собой большой насос, который закачивает в себя воздух с топливом в определенных пропорциях, сжигает его внутри себя и преобразует тепловую энергию в кинематическую. Кинематическая энергия же в свою очередь по длинной цепочке трансмиссии заставляет колеса вращаться. Мы абстрагируемся от подробностей, связанных с инерционными потерями, потерями на трение внутри мотора, от особенностей способов подачи топлива и многих других немаловажных факторов, которые, безусловно, в конечном итоге влияют на мощность, но являются сопутствующими и неизбежными, то есть изначального права выбора не предоставляющими.
Принято считать, что есть две основополагающих ветви тюнинга двигателя – атмосферный и наддувный.
Начнем с наиболее распространенного – атмосферного
Принцип атмосферного тюнинга основан на трех “китах”:
— уменьшение сопротивления газораспределительного механизма;
— увеличение насосной мощности двигателя;
— улучшение продувки цилиндров.
— увеличением диаметра впускных каналов головки блока цилиндров;
— увеличением времени открытия впускных клапанов (за счет изменения фазы распределительного вала);
— увеличением открытия впускных клапанов (за счет увеличения высоты кулачка распределительного вала);
— увеличением диаметра клапанов;
— увеличением диаметра дроссельной заслонки;
— установкой всевозможных усовершенствованных ресиверов различных объемов, исполняющих роль распределителя воздуха по цилиндрам более эффективно;
— установкой системы с индивидуальным дросселем на каждый цилиндр (многодроссельные впускные коллектора).
— Увеличив ход поршня;
— Увеличив диаметр цилиндра (а следовательно – и поршня).
Третье – улучшение продувки цилиндров. Продувка цилиндров так же влияет на наполнение двигателя топливно-воздушной смесью, ведь чем проще покинуть отработанным выхлопным газам двс – тем меньшее сопротивление они создадут для поступления воздуха и топлива. Так же сопротивление создают всевозможные катализаторы, резонаторы и непосредственно оконечные глушители. В идеале выхлопная система должна быть полностью прямоточной, с минимальными сопротивлениями и изменениями направления для движения выхлопных газов.
Но при любой доработке мотора стоит помнить о золотом правиле узкого места: уменьшив сопротивление на выпуске, вы вряд ли добьетесь ощутимого эффекта, не приложив руки к впуску, и наоборот. Система всегда должна быть согласованной и сбалансированной. Именно поэтому установка на стандартный двс таких вещей, как дроссельный патрубок увеличенного диаметра, фильтр нулевого сопротивления, прямоточного глушителя – не дают ожидаемого эффекта, ведь производительность газораспределительного механизма и объем мотора от этого ничуть не изменились. Да, безусловно, на многих современных автомобилях “душителем” производительности двигателя является соблюдение требований по нормам токсичности Евро, и для того, чтобы он получил возможность работать с максимальной отдачей без серьезных изменений, зачастую, достаточно просто убрать “рестриктор” выхлопной системы – катализатор. Но не стоит ожидать от этой процедуры грандиозной прибавки мощи, ведь двс, как мы помним, практически не изменился — ему просто убрали “душитель”.
Ох, это манящее слово “турбо”
Что такое наддув? Зачем он и как он добавляет мощности двигателю?
Так что же все-таки делать при тюнинге двигателя?
Помните: прежде, чем начинать дорабатывать двигатель, всегда нужно точно знать, что хочется получить в итоге, какая цель преследуется изначально. Из “сборной солянки” очень редко может получиться толк. Никогда не стоит проектировать двигатель из деталей, которые у кого-то когда-то ехали по отдельности. Другими словами, к примеру, распредвалы, которые хорошо себя показали на одной конфигурации – могут запросто быть абсолютно неподходящими для другой. Каждая конфигурация должна быть полностью сбалансированной и просчитанной.
Что выбрать, атмо тюнинг двигателя или турбо? Это скорее вопрос религии, и с каждой стороны приверженцев всегда найдутся веские аргументы в защиту своего направления тюнинга. Но следует помнить всегда об одном факте – атмосферное давление постоянно и практически неизменно, поэтому для любого атмосферного мотора есть предел мощности, превысить который очень сложно и дорого, а зачастую – просто невозможно.
Gopher-Max › Блог › Холодный впуск — теория и практика
Всем привет!
Решил немного написать о холодном впуске — надеюсь кому-нибудь будет полезно.
Холодный впуск или Cold Air Intake (CAI) — система подачи холодного воздуха во впускной коллектор двигателя.
Состоит из :
1. Фильтра нулевого сопротивления
2. Воздушного тракта.
Используется как на атмосферных, так и на турбо моторах.
Стандартная впускная система чаще всего обладает большим сопротивлением потоку воздуха. Это обусловлено бумажным фильтром и желанием завода изготовителя уменьшить шум. К тому же забор воздуха обычно делают из горячего двигательного отсека. Причем воздух горячий как и из-за забора из подкапотного пространства, так и из-за нагрева пластиковых элементов впускного тракта, расположенных вплотную к двигателю. Все это уменьшает мощность двигателя.
Отличие системы холодного впуска:
1. Фильтр нулевого сопротивления не душит двигатель, пропуская большее количество воздуха.
2. В двигатель поступает более холодный воздух (по отношению к воздуху, нагретому в подкапотном пространстве двигателем).
2. Большее количество кислорода в воздухе, т.к. воздух более холодный.
Основные принципы построения холодного впуска:
1. Забор воздуха из наиболее холодных мест.
2. Удаление фильтра на максимальное расстояние от двигателя.
3. Гладкий впускной тракт — не гофра, чтобы не создавать сопротивление потоку воздуха.
4. По возможности наиболее короткий и удаленный от горячих деталей подкапотного тракт от фильтра до впускного коллектора.
5. Использование жароустойчивых материалов.
Преимущества системы холодного впуска:
1. Увеличение мощности двигателя — немного лошадей и побольше момента. Для амто прирост поменьше, для турбо — существенно больше.
2. Уменьшение шанса получить детонацию.
3. В жаркую погоду двигатель не тупит.
4. Иногда отмечается улучшение реакции двигателя на нажатие педали газа и уменьшение расхода топлива.
Недостатки системы холодного впуска:
1. Характерный шум от фильтра нулевого сопротивления — надо отметить, что некоторым наоборот нравится =)
2. При экстремальных вариантах установки и эксплуатации автомобиля — вероятность гидроудара.
Способы практической реализации системы холодного впуска
Картинки взяты из гугла и фотографий наших работ.
Если кто-то найдет свою систему — прошу не обижаться =).
По способу и месту расположения фильтра
1. Открытый фильтр на штатном месте с/без термоэкраном.
+ Простота конструкции и установки
— Не сильно то и холодный воздух — система греется как и стоковая
— Фильтр довольно быстро засоряется
2. Закрытый фильтр с на штатном месте.
+ Система греется меньше из-за закрытого фильтра
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Более сложная конструкция и установка
3. Закрытый фильтр, максимально удаленный от двигателя.
+ Система греется гораздо меньше из-за закрытого фильтра и его удаления от двигателя
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Сложная конструкция и установка — обычно полный кастом, иногда требующий изменения компоновки подкапотного, например переноса аккумулятора или бачков технических жидкостей
4. Фильтр, максимально близкий к улице
— под крылом у колеса
— вместо фары
— в бампере
+ Очень холодный воздух
— Большой риск гидроудара
— Сложная конструкция и установка — надо протащить тракт через половину подкапотного и покромсать родную машину
— Фильтр очень быстро засоряется
По месту расположения забора воздуха
Рассматриваются места забора воздуха при расположении самого фильтра в подкапотном.
Варианты забора воздуха из подкапотного пространства не рассматриваются из-за высокой температуры воздуха в нем.
+ Очень холодный воздух
— Надо кромсать фару
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Небольшой шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
— Часто надо кромсать бампер
— Довольно сложная конструкция
— Фильтр быстро засоряется
— Шанс гидроудара
+ Очень холодный воздух
+ Фильтр довольно долго остается чистым
— Довольно сложная конструкция
— Минимальный шанс гидроудара
Надеюсь эта запись будет интересна и полезна моим читателям!
Всем удачи!
PS Ставить себе на машину холодный впуск или нет, есть в нем смысл или нет — решайте сами. Эта статья всего-лишь небольшое исследование таких систем, не более.