Forskere så på en fungerende forbrenningsmotor ved hjelp av en nøytronakselerator

Forskere fra USA har kommet med og, viktigst, implementert i praksis en måte å studere en fungerende forbrenningsmotor bokstavelig talt på atomnivå. For å gjøre dette brukte de en kraftig nøytronkilde og en spesialtilberedt bensinmotor fra en generator.

En kjent og samtidig ukjent forbrenningsmotor

ICE (Internal Combustion Engines) skryter av en ganske rik historie, og i løpet av sin nesten hundre år gamle historie har de endret seg mye. Men til tross for den akkumulerte erfaringen, er motorutviklingen i det 21. århundre en hel hodepine for en ingeniør.

Saken er at motordelene utsettes for alle mulige typer belastning (kompresjon, spenning, vibrasjon, etc.) under drift. Så temperaturen i forbrenningsmotoren kan nå ganske store verdier på 2200 grader Celsius, og trykket kan "hoppe" opp til 25 atmosfærer med en hastighet på opptil 500 atmosfærer per sekund.

Kanskje det er vanskelig å finne et mer tilgjengelig eksempel for å gjennomføre eksperimenter innen materialvitenskap, og ingeniører fra Oak Ridge National Laboratory (ORNL) bestemte seg for å bruke det.

Ingeniører har utviklet en metode for å studere de indre belastningene på indre deler direkte under drift.

Tross alt, før det, hadde ingeniørene ikke muligheten til å analysere driften av enheten i sanntid. I de fleste tilfeller ble metoden for å ta nøkkelavlesninger brukt, og deretter videre modellering av prosessene på en spesiell datamodell.

Nytt eksperiment og dets resultater

Forskere i eksperimentet bestemte seg for å bruke Spallation Neutron Source (SNS), som er en av de mektigste i en verden av nøytronkilder, som bokstavelig talt lar opplyse praktisk talt alle materialer uten å skade deres.

Og ved å fikse avbøyningen av nøytronstrålen direkte inne i objektet som studeres, er det mulig å studere strukturen til materialet på atomnivå.

For eksperimenter ble en motor fra en Honda EU3000 bensingenerator valgt, og for å drepe to fugler i en smekk, ble det besluttet å sjekke det er ikke en standardmotor i drift, men den moderniserte versjonen der sylinderhodet er støpt av aluminium med tilsetning av cerium og magnesium.

I tillegg, for å plassere motoren i et spesielt kammer, ble de kvitt alt unødvendig, og for å minimere naturlig vibrasjon, De ble stivt festet på en spesiell ramme, og en elektrisk generator ble brukt som last, ved hjelp av hvilken belastningen på motoren ble målt jevnt.

Men siden vibrasjonen ble fullstendig eliminert, viste det seg å være umulig på selve motoren, en spesielt nøyaktig akselerometer, og i stedet for å fokusere nøytronstrålen, rettet en presisjonslasersensor "blikket" forskyvning.

Etter alle forberedende tiltak studerte forskerne hvordan motoren oppfører seg på tomgang, med en belastning på 50%, deretter på 80%, og til slutt studerte de arbeidet med 100% belastning.

Som et resultat av dette eksperimentet har forskere samlet det mest detaljerte kartet over interne vibrasjoner i en motor som er i gang.

Forskerne var fornøyde med resultatene av eksperimentet, og de planlegger å lage et nytt kamera for å studere arbeidet i reell modus. allerede større motorer, men dette vil kreve å løse et stort antall både teknisk og programvare spørsmål.

Forskere delte resultatene av dette eksperimentet på sidene i den fagfellevurderte tidsskriftet til US National Academy of Sciences (PNAS).

Hvis du likte materialet, så vurder artikkelen og ikke glem å abonnere. Takk for din oppmerksomhet!