הפיזיקה של המיניטוריזציה: הוצאות מסחר

צמצום המנועים של החללית ריינולדס כדי להתעמת עם חוקים מדרגים קשים השולטים בתרמודינמיקה, דינמיקות נוזלית, והעברה חום. כמו גלילנדר נכווץ, היחס פני השטח לנפחים.מנוע רכב טיפוסי עשוי להיות יחס סביב 0.5 ס"מ - 1, בעוד מנוע 10 מ"מ נשאב יכול לעלות על 20 -1.

אתגרים עיצוביים ראשוניים

1.התמדה במיקרו-סקר

עם זאת, להבה אמינה וחזרה על עצמה בנפח זעיר הוא ככל הנראה המכשול הבלתי-מעורר ביותר.במנועי מקרו, זעזועים וחילול משפרים את מהירות הלהבה; במיקרו-קשקשים, הזרם נשאר מרחיב באופן דומיננטי את קצב ההבה העוצמתית ביותר, אפילו איטי מדי עבור התלקחות גבוהה בתוך זמן קצר ב RPMs מקובל, יתר על פני השטח המוגדלה נותרת עדיין מייצבת לכדי לקדם אסטרטגיות של פחמן-מחץ נמוך יותר, אך ורקמות, אך ורקמות-מחץ גבוה יותר, אך ורקמות, אך ורקמות-אווירה של פחמן-אווירה גבוהה יותר, עם מצופה, עם מצופה מטווח גבוה יותר, אך ורקמות-אווירה, עם מצופה מטווח נמוך יותר, עם מצופה ממזג אווירודות גבוהה של פחמן-מחץ-מחץ-אווירה, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, עם לחץ אוויריות גבוהה יותר, אך ורקמות, עם לחץ אוויריות גבוהה יותר, עם טמפרטורות גבוהות יותר, כאשר יש צורך בטמפרטורה גבוהה יותר, 000-מחץ גבוה יותר, 000-

ניהול תרמי ושיקום חום

עם יחס גבוה כל כך של פני השטח עד בינוני, מנועי קטנים דוחים שבריר גדולה יותר של חום לסביבה. בעוד זה עשוי להיראות מועיל קירור, זה יוצר בעיות חמורות: קירות גליל הופכים קר מדי כדי לשמור על evaporation של סרט דלק, גורם חסימה רטובה וטעימים של חומרים נגד תאים.

3.הסמכות והאסיפה סובלנות

ייצור חלקי מנועים עם תכונות נמדדים במיקרונים דורש טכניקות הרבה מעבר לממוצע. pton-to-cylinder ניקוי סטנדרטי, למשל, עשוי להיות נמוך כמו 2-3 מיקרומטר כדי לשמור על דחיסה ללא חיכוך. achieving דיוק כזה על פני ייצור דרישות איטיות של קרמיקה, אבל גם ירידה במשקל חשמלי (EDM), ומיקרו-מעבד לייזר.

4.משלוח דלק ואוויר-פולינג

מחסנים חשמליים מסורתיים אינם יכולים כראוי לחלחל דלק בקצב זרימת המינוס הנדרש.מנוע מיקרו אוטו יכול לצרוך רק כמה גרם דלק למשך שעה, עם משך הזרקת בטווח המיקרו השני. Achieving תערובת סטוכמטרית בתנאים אלה דורשות קיצוץ אולטרה-מנקה של דלק גמיש, אך לעתים קרובות על בסיס מורכבות אחסון אדזואלקטרי או אלקטרוסטציה.

5.התרגשות והשליטה

מנוע יחיד-צילינדר הפועל ב-20,000 RPM מייצר רטטים אינטנסיביים, גבוהים ונמוכים.המסה הנמוכה של המנוע פירושה אפילו כוחות קטנים שאינם מאוזנים יכולים לייצר אדים מטרידים גדולים.במכשירים ניידים, רטט כזה יכול לנתק קשרים פנימיים, נזק לאלקטרוניקה רגישה, או ליצור חוויית משתמש בלתי-נתיחה בלתי-מקובלת - שימוש בגרסאות מופרכות של אלה במנועי תאורה מלאים, אך עלולים למנועים לייעלים אחרים, גם כן, אך ורק לנטרולמים אחרים, עלולים לנטרולטיביים, אך ורק לנטרולמים, אך ורק כדי למנוע את ההשפעות של חומרניים.

6.לבוש ויציבות תחת RPM

מנועי מיניאטורי חייבים לסובב מהר מאוד כדי לחלץ כוח משמעותי מהעקירה הזעירה שלהם.מנוע 5 גרם עשוי לרוץ ב-25,000 RPM כדי לייצר 100 וואט.במהירויות כאלה, טבעות פיסטון קונבנציונליות סובלות משומן גולמי ומכות על ידי חומרים להתמודד עם דרישות טריביולוגיות גבוהות אפילו טמפרטורות גבוהות, מינימליות של סיכה מהירה, וחיכוך גבול.

חידושים חומריים ל High-Temperature, Components

השינוי מאלומיניום והובלת ברזל לקרמיקה ביצועים גבוהים ומרכיבים מסמן נקודת מפנה בעיצוב מנוע מיקרו.סיליקון ניטריד ו-סיליקון נגרמים בין התנגדות הלם תרמי יוצאת דופן עם צפיפות נמוכה, מה שהופך אותם אידיאליים עבור קוצינדר ו pistons בסביבה של מנוע מיקרו-מדומה יותר, קרמיקה זו יכולה לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר מ 1000 מעלות צלזיוס ללא קירור פעיל, החזרת חלק מהחום שאבד לקירות מבניים, או למגנזיום מתקדם גבוה יותר.

שיטות ייצור ואסיפה מתקדמות

ייצור תוספת

הדפסה תלת-ממדית של מתכות, במיוחד באמצעות היתוך של אבקת לייזר, מאפשר למהנדסים ליצור ערוצי קירור פנימיים מורכבים, ג'ממטים נמל תואמים, ומבנים לקטסט שאי אפשר למכונה באופן קונבנציונלי. ראש מיקרו-לינדר יכול להיות מודפס עם מחליף חום משולב ומעבר דלק, צמצום חלקי וביטול נתיבי דליפה.

מיקרומצ'ינג מבוסס MEMS-based Micromachining

מערכות ייצור חד-פעמיות (MEMS) שפותחו במקור עבור Semiconductors, מותאמות לרכיבי מנוע.ד ion Reactive Reching יכול לייצר תאי בעירה מבוססי סיליקון וערוצים עם דיוק תת-מיקרו-מיקרו-מנועי.A MIT מיקרוגליג'י אף לא הראה מנוע סיליקון שעדיין הוקם על ידי מעבדי אחסון מתקדמים, בעוד שסיליקון והשגתו סיליקון, יש לו רק טמפרטורות גבוהות יותר, אך ורקדות, הוכחו לאחרונה, הן יכולות ייצור של מנועים של מנועים של מנועים של ציוד ניקוי.

לייזר מתאחד והצטרפות

הרכבה קבועה של תת-מנועי מיקרו-קומדינים לעתים קרובות מסתמכת על מיקרו-מגבת לייזר.טכניקה זו יכולה למזג מתכות חסרות-דמיות – כגון גליל פלדה אל-חלד לראש טיטניום – מבלי להכניס חומר ממלא שעשוי לשנות את הנקה.המנועים הקטנים של דלק-חום-מגיפה המופעלים על ידי דלקות-החלים מהירים של אמצעי ניקוי מהירים או דחיסות-מדבקות.

בקרה אלקטרונית ושילוב חושי

מיקרו-ECU ו-התאמה

מנוע זעירה דורש מערכת בקרה חכמה מאוד לפעול ביעילות על פני עומסים שונים ותנאים סביבתיים. יחידות בקרה מיקרו אלקטרוניות מודרניות (ECUs) ממינוף לולאות מעבד מהיר ואלגוריתמים המבוססים על מודלים כדי להתאים את תזמון הזרה, זריקת דלק ואפילו פעולת שסתום משתנה בזמן אמת.

אבחון

חיישנים שקועים יותר לשפר את המודעות העצמית של המנוע. Micro הלחץ transducers מותקן בראש גלילי לספק עקבות לחץ של הפסקת אש, אשר ניתן להשתמש כדי להעריך מומנט ואבחון אירועים של התלקחות בלתי שלמים.thermocouples ו- MEMS accelerometers לספק נתונים על מערכת אבטחה תרמית ורטט, המאפשר תחזוקה חיזוי וזיהוי לקוי של אבטחה, ללא קשר להגדרות תקשורת אלקטרו-מולידי לחץ דם נמוך.

מחקרים: Prototypes ו-Breakthrough

תוכנית ה-DARPA Microengine

בסוף שנות ה-90 ובתחילת שנות ה-2000, הסוכנות לפיתוח פרויקטים מתקדמים של מחקר (DARPA) מממנת פרויקטים שאפתניים לפיתוח מנוע כה קטן, אך היא יכלה להחליף סוללות בציוד נייד.חוקרים בחברות ובאוניברסיטאות יצרו מנועים עם עקירה החל מ-0.10 ק"מ, באמצעות דלקים כמו מימן ו-JP-8. בעוד שמערכות הכוח המשולבות לא התבגרו באופן מלא, התוכנית הניבה התקדמות קריטית במיקרומגנטית של מנועים, היא בעלת מנועים מסוג CLT1, אשר הופעלה, והיא לא מופעלת, והיא לא מופעלת של מנועים, והיא לא מופעלת של מנועים של מנועים, והיא לא מופעלת של מנועים ב-C1, והיא לא מופעלת של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים מהירים, ו-FD1, אשר מופעלת של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מערכת דלקים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים מהירים, בעוד שמפתחים של מערכת אנרגיה מ-R1, אשר מופעלת של מנועים של CLT1,

מחקר באוניברסיטה וספין- offs

אוניברסיטת קליפורניה, קבוצת המחקר של ברקלי יצרה מנוע ונדקל זעיר עם עקירה של 1.5 נקודות, השגת צפיפות כוח של מעל 1 קילוואט / ק"ג, בינתיים, קונסורציום אירופי פיתח מנוע 2 ק"ג רק עבור טעינה של סוללות ניידת (אך מנועים חשמליים) אשר עדיין מספקים מנועים חשמליים מתמשך של מנועים מסוג WTO (למשל, מנועים חשמליים) בטווח של מספר שעות נסיעה נמוכה יותר מ-F (למשל, לדוגמה) של מנועים חשמליים).

פתרונות עתידיים של Outlook ו-Actioning Solutions

הידרוגן Micro-Combustion

טווח הנפיחות הנרחב של מימן ומהירות הלהבה הגבוהה הופכים אותו לדלק אידיאלי עבור מנועי מיקרו-אוטו.זה יכול להיות קומפקטי בכמויות קטנות והשריפת הנקי שלה מבטלת פליטות חלקיקים.אתגרים של אחסון על הסיפון - באופן חד-חמצני גבוה למנועי דלק רזים או הידרו-קלידים - הם מצטמצם על ידי מערכות מינון מיניאטורות הוא מנועים המופעלים על ידי מימן נמוך יותר מאשר נפח של דלק קבוע של נוזל קירור.

מערכות מיקרו חשמל היברידיות

במקום להחליף סוללות, מנוע אוטו המיניאטורה פועל לעתים קרובות הטוב ביותר כמו מרחיב טווח או שותף היברידי.במערכת כזו, המנוע מופעל ללא הפסק על נקודת ההפעלה היעילה ביותר שלה כדי לטעון סוללה קטנה או supercapacitor, אשר לאחר מכן מטפל בדרישות כוח שיא של סוללות אלה מופעלים על ידי מנוע חשמלי קבוע של עומס מיידי, ומאפשר מנוע הבעירה להיות אופטימיזציה של יעילות דלק גרידא.

אפשרויות חלופיות ל-Curctions

בעוד שהמחזור אוטו נשאר המיקוד, כמה חוקרים חוקרים חוקרים בוחנים את מחזור אטקינסון, אשר המסחרים כוח שיא עבור יעילות גבוהה יותר, או מחזור מילר, אשר משתמש תזמון מסתם משתנה כדי להפחית את העבודה. עבור מנועי מיקרוסטון, הרעיון חופשי-פיסטון הוא אטרקטיבי במיוחד כי הוא מבטל את מנועי בקרת crankshaft ומחבר מוטה, צמצום חיכוכים ומאפשר יחס דחיסה גבוה.

כלי סימבול ומודלים מתקדמים

עיצוב מנועי מיקרו דוחף את הגבולות של דינמיקת נוזל חישובית (CFD) ומודלים של הבעירה. בקנה מידה אלה, קינטיקה כימית מפורטת חייבת להיות יחד עם העברת חום כדי להסביר את ההשפעה המפחידה של קירות.מהנדסים משתמשים כעת במסגרות סימולציה בקנה מידה רב-מידה שיפתרו את הסטארט-אפים תוך לכידת מעבדה תרמית של מודלים של אפס-ממדיים; הם בעלי יכולת הסתגלות גבוהה יותר ל-מחדשנית.

המסע למזער את מנוע מחזור אוטו ממשיך לדחוף את גבולות התרמודינמיקה, חומרים מדע והנדסה דיוק. כל מכשול - מהלהבה המנקה לריצה תרמית - יש זרז פתרונות ממציאים כי לעתים קרובות למצוא יישומים הרבה מעבר כוח נייד. כמו מיקרו-מניטורינג חומרים מתקדמים ואדריכלות היברידית להתפתח, את החופה השקט של מנוע בעירה זעירה עשוי להפוך בקרוב לוויה אמין עבור אנשי מקצוע, ובטחה באמת, אשר באים חמישה מנועים מתקדמים, אשר ישמיד, אשר ישמידים חזקים של חומרים מתקדמים, אשר ישמידומים חשמליים, אשר ישמידומים חשמליים, אשר ישמידומים, אשר ישמידומים, אשר ישמידומים של מנועים, אשר ישמידומים של מנועים יעילים יותר, אשר ישמידוכים, אשר ישמידומים חשמליים, אשר ישמידומים חשמליים, אשר ישמידומים חשמליים, אשר ישמידוכים, אשר ישמידוכים במהירות גבוהה יותר, אשר עלולים יעיל של מנועים, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, עם מנועים יעיל של מנועים, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות מסוגל, אשר יכול להיות