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噪音,过度振动和相对低效率是基于活塞的内燃
发布时间:2019-02-25

但是现在麻省理工学院的创业公司LiquidPiston开发出了一种旋转式ICE,它比小型发动机设备中使用的ICE更小,更轻,更安静,燃油效率提高了20%。

“如果你想到手持式工具 山东11选5平台- 例如,链锯或绿篱机 - 大约半小时后你再也不想使用它了,因为你的手感觉它会脱落,”Alexander Shkolnik博士说道。 ,LiquidPiston的总裁和发动机的共同发明者。“我们的发动机根本没有振动,而且安静得多。它应该是一个更好的用户体验。“

LiquidPiston的70立方厘米发动机X Mini在10,000转/分时可产生约3.5马力的动力; 它重4磅,比它要取代的四冲程,50立方厘米活塞式ICE小约30%。完全完成后,Shkolnik说,X Mini可以以每分钟15,000转的速度冲出大约5马力,重3磅。

该发动机运行新型高效混合动力循环(HEHC) - 由Shkolnik和他的物理学家之父Nikolay开发 - 以恒定体积和过度膨胀实现燃烧,从而实现更大的能量提取。Shkolnik说,只有两个运动部件,转子和轴,以及没有提升阀 - 通常用于其他四冲程ICE来控制燃油进气 - 发动机还具有降低的噪音,振动和不平顺特性。

Shkolnik说,最初的应用将是手持草坪和园艺设备。但该发动机可以针对其他应用进行扩展和修改,包括轻便摩托车,无人机,船舶动力设备,机器人,增程器以及船舶,飞机和其他车辆的辅助动力装置。该公司还展示了发动机的高效柴油版本的概念验证,包括70马力的X1和40马力的X2,用于发电机和其他应用。该公司希望最终开发用于军事应用的小型柴油版X Mini发动机。

“如果你看一个3千瓦的军用发电机,它是一个270磅重的大猩猩,需要五个人才能四处移动,”Shkolnik说。“你可以想象,如果我们能把它变成一个重达15磅的设备,对它们来说这是非常具有革命性的。”

Shkolnik于11月19 日在意大利汽车工程师协会2014年小型发动机技术会议暨展览会上发表了关于X2和X Mini的论文。

逆汪克尔

X 山东11选5平台 Mini实际上是紧凑型Wankel旋转发动机的设计和效率的升级,发明于20世纪50年代,现在用于跑车,船只和一些飞机。

在Wankel中,圆形三角形转子在椭圆形腔室内的偏心轨道中旋转,每次旋转产生三个动力冲程 - 发动机产生力。在X Mini中,椭圆形转子在改进的圆形三角形外壳内旋转。

Shkolnik说:“我们已经颠覆了传统旋转发动机的一切,现在我们可以执行这个新的热力循环[HEHC]并解决困扰传统Wankel发动机的所有问题”。

例如,汪克尔发动机使用长燃烧室(如新月薄),这会导致燃料经济性不佳 - 因为火焰无法到达燃烧室的后缘并被燃烧室的大表面区域淬火。X Mini的燃烧室更圆,更胖,因此火焰燃烧的表面积更小。

X Mini中的空气和燃料进气以及排气通过转子中的两个端口发生,当转子旋转时打开或关闭,从而无需阀门。这些端口的不对称位置在扩展期间略微延迟了排气过程。这允许HEHC的过度膨胀过程 - 来自用于某些混合动力汽车的阿特金森热力循环 - 其中气体在腔室中膨胀直到没有压力,允许发动机有更多时间从燃料中提取能量。这种设计还适用于HEHC的“恒定体积燃烧” - 来自奥托热力循环,用于火花点火活塞发动机 - 压缩气体长时间保持在腔室中,让空气和燃料在膨胀前完全混合和点燃,导致膨胀压力增加和效率提高。

“在发动机中燃烧燃料需要很长时间,”Shkolnik说。“在大多数发动机中,当你燃烧燃料时,你正在膨胀气体,而你正在失去燃烧过程的效率。当转子位于腔室顶部时,我们保持燃烧,并在这些条件下强制燃烧。这种方式效率更高。“

此外,X Mini还重新定位了顶部密封件,从而减少了油耗。在Wankels中,顶点密封连接三角形转子的边缘,在那里它们滑动和移动。润滑它们需要向空气 - 燃料混合物供应大量燃烧和泄漏的油,增加排放和油耗。然而,在X Mini中,这些密封件位于三角形外壳中,可以放置。“现在我们可以通过固定的外壳供应少量的油,确切地说,密封需要多少油,而且你不会燃烧任何油,而且你不会丢失任何油到环境中,”Shkolnik说。

LiquidPiston的“路线图”

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对机器人技术和人工智能的兴趣促使Shkolnik于2003年成为麻省理工学院电子工程和计算机科学博士生。那一年,Nikolay Shkolnik提交了他的第一份HEHC专利,他的儿子了解了MIT $ 50K创业大赛(现在$ 100K) )在一个专注于科技创业的课程中。他们与麻省理工学院斯隆管理学院的学生合作制定了一项商业计划,并在2004年的比赛中推出了一项HEHC引擎,在那里他们获得了10,000美元的亚军奖,以推出LiquidPiston。

事实证明,竞争本身对父子企业家有帮助 - 他们在那时没有创业经验。在制定详细的商业计划并学习如何向投资者解释他们的技术时,“它确实向我们展示了如何做的路线图,我们不得不考虑我们将要面对的问题,”Shkolnik说。

在接下来的六年里,Shkolnik帮助他的父亲利用他在麻省理工学院的机器人运动小组中磨练的技能,将家山东11选5平台庭车库中的LiquidPiston发动机开发出来,该小组由电气工程和计算机科学副教授Russell Tedrake领导。“这是很多优化,控制,模拟和建模,”他说。“所有这些技术都适用于设计发动机。”

Shkolnik将LiquidPiston的大部分发展归功于扩展的麻省理工学院社区。在风险资本家Bill Frezza '76的$ 50K期间,SM '78指导了团队; 他的公司然后成为早期投资者。麻省理工学院斯隆管理团队成员Brian Roughan MBA '05,Jennifer Andrews Burke MBA '05和Vikram Sahney MBA '05进行了市场调查,撰写了商业计划,致力于业务发展,并将公司投入投资者。

来自麻省理工学院风险指导服务(VMS)的导师 - 包括创立VMS的已故Dave Staelin--也指导了LiquidPiston的发展,为产品开发,招聘和寻求风险投资提供建议。(到目前为止,该公司已经获得了超过1500万美元的资金。)

2006年,在分析了几十次发动机迭代后,LiquidPiston获得了7万美元的军事补助金,用于生产最初的柴油发动机原型。(今天,LiquidPiston已经分析并申请了大约60种不同的发动机设计专利,以体现HEHC。)

由于电力设备制造商的强烈反馈 - 要求更轻,更安静,无振动的发动机 - LiquidPiston最近转向X Mini,它是在过去六个月中开发和发布山东11选5官网平台的。该公司现已收到潜在客户的兴趣,并正在与有兴趣获得X Mini技术许可的发动机制造商交谈。

“除了改进现有的发动机应用外,”Shkolnik解释说,“X Mini可以实现当前发动机或电池技术目前无法实现的全新应用。”

明年年初,该公司计划举办一场竞赛,向公众征求有关X Mini新用途的想法。Shkolnik说:“我们希望让创造性的果汁流动,并向更广泛的社区开放,看看是否有一些有趣的东西。”




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