Vedci skúmali funkčný spaľovací motor pomocou neutrónového urýchľovača

Vedci z USA prišli a hlavne prakticky implementovali spôsob, ako študovať fungujúci spaľovací motor doslova na atómovej úrovni. K tomu použili výkonný zdroj neutrónov a špeciálne pripravený benzínový motor z generátora.

Známy a zároveň neznámy spaľovací motor

ICE (Internal Combustion Engines) sa môžu pochváliť pomerne bohatou históriou a počas svojej takmer storočnej histórie sa veľmi zmenili. Ale napriek nahromadeným skúsenostiam je vývoj motora v 21. storočí pre inžiniera bolesťou hlavy.

Ide o to, že časti motora sú počas prevádzky vystavené všetkým možným typom zaťaženia (kompresia, napätie, vibrácie atď.). Takže teplota v spaľovacom motore môže dosiahnuť pomerne veľké hodnoty 2 400 stupňov Celzia a tlak môže „vyskočiť“ až na 25 atmosfér pri rýchlosti až 500 atmosfér za sekundu.

Možno je ťažké nájsť prístupnejší príklad na uskutočňovanie experimentov v oblasti materiálovej vedy a inžinieri z Národného laboratória v Oak Ridge (ORNL) sa ho rozhodli využiť.

Inžinieri vyvinuli metodiku pre štúdium vnútorných napätí vnútorných častí priamo počas prevádzky.

Koniec koncov, predtým nemali inžinieri možnosť analyzovať fungovanie jednotky v reálnom čase. Vo väčšine prípadov sa použila metóda získavania kľúčových údajov a ďalšie modelovanie procesov na špeciálnom počítačovom modeli.

Nový experiment a jeho výsledky

Vedci sa vo svojom experimente rozhodli použiť zdroj spallačného neutrónu (SNS), ktorý je jedným z najsilnejších v Európe svet neutrónových zdrojov, ktorý umožňuje doslova osvetliť prakticky akýkoľvek materiál bez poškodenia ich.

A fixovaním vychýlenia neutrónového lúča priamo vo vnútri študovaného objektu je možné študovať štruktúru materiálu na atómovej úrovni.

Pre experimenty bol zvolený motor z benzínového generátora Honda EU3000 a za účelom zabitia dvoch vtákov jedným kameňom bolo rozhodnuté skontrolovať nejde o štandardný motor v prevádzke, ale o jeho modernizovanú verziu, v ktorej je hlava valca odliata z hliníka s prídavkom céru a horčíka.

Navyše, aby sa motor umiestnil do špeciálnej komory, zbavili sa všetkého nadbytočného a aby sa minimalizovali prirodzené vibrácie, Boli pevne pripevnené na špeciálnom ráme a ako záťaž sa použil elektrický generátor, pomocou ktorého sa plynulo meralo zaťaženie motora.

Ale pretože vibrácie boli úplne eliminované, ukázalo sa, že je to nemožné pre samotný motor, obzvlášť presný akcelerometer a namiesto zamerania neutrónového lúča presný laserový senzor nasmeroval „svoj pohľad“ vysídlenie.

Po všetkých prípravných opatreniach vedci skúmali, ako sa motor chová na voľnobežných otáčkach, pri zaťažení 50%, potom pri 80%, a vo finále študovali prácu pri 100% zaťažení.

Výsledkom tohto experimentu bolo, že vedci zostavili najpodrobnejšiu mapu vnútorných vibrácií bežiaceho motora.

Vedcov výsledky experimentu potešili a plánujú vytvoriť novú kameru na štúdium práce v reálnom režime. už väčšie motory, ale bude to vyžadovať vyriešenie veľkého množstva technického aj softvérového vybavenia otázky.

Vedci zdieľali výsledky tohto experimentu na stránkach recenzovaného časopisu Americkej národnej akadémie vied (PNAS).

Ak sa vám materiál páčil, potom Ohodnoťte článok a nezabudnite sa prihlásiť na odber. Ďakujem za tvoju pozornosť!