Vědci zkoumali fungující spalovací motor pomocí neutronového urychlovače

Vědci ze Spojených států přišli s a hlavně provedli v praxi způsob, jak studovat fungující spalovací motor doslova na atomové úrovni. K tomu použili silný zdroj neutronů a speciálně připravený benzínový motor z generátoru.

Známý a zároveň neznámý spalovací motor

ICE (Internal Combustion Engines) se mohou pochlubit poměrně bohatou historií a během své téměř stoleté historie se hodně změnily. Navzdory nashromážděným zkušenostem je však vývoj motoru v 21. století pro inženýra celou bolestí hlavy.

Jde o to, že části motoru jsou během provozu vystaveny všem možným druhům zatížení (komprese, napětí, vibrace atd.). Takže teplota ve spalovacím motoru může dosáhnout poměrně velkých hodnot 2 200 stupňů Celsia a tlak může „vyskočit“ až na 25 atmosfér rychlostí až 500 atmosfér za sekundu.

Možná je obtížné najít přístupnější příklad pro provádění experimentů ve vědě o materiálech a inženýři z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) se rozhodli jej použít.

Inženýři vyvinuli metodiku pro studium vnitřních napětí vnitřních dílů přímo během provozu.

Koneckonců, předtím neměli inženýři možnost analyzovat provoz jednotky v reálném čase. Ve většině případů byla použita metoda odečítání klíčových hodnot a poté další modelování procesů na speciálním počítačovém modelu.

Nový experiment a jeho výsledky

Vědci se ve svém experimentu rozhodli použít Spallation Neutron Source (SNS), který je jedním z nejsilnějších v České republice svět neutronových zdrojů, který umožňuje doslova osvětlit prakticky jakýkoli materiál bez poškození jejich.

A fixováním vychýlení neutronového paprsku přímo uvnitř studovaného objektu je možné studovat strukturu materiálu na atomové úrovni.

Pro experimenty byl vybrán motor z benzínového generátoru Honda EU3000 a za účelem zabití dvou ptáků jedním kamenem bylo rozhodnuto zkontrolovat nejde o standardní motor v provozu, ale o jeho modernizovanou verzi, ve které je hlava válce odlitá z hliníku s přídavkem ceru a hořčíku.

Aby se motor umístil do speciální komory, zbavili se všeho zbytečného a aby se minimalizovaly přirozené vibrace, Byly pevně připevněny na speciální rám a jako zátěž byl použit elektrický generátor, pomocí kterého bylo plynule měřeno zatížení motoru.

Ale protože vibrace byly zcela eliminovány, ukázalo se, že je to nemožné na samotném motoru, obzvláště přesné akcelerometr a namísto zaostření neutronového paprsku namířil „jeho pohled“ přesný laserový senzor přemístění.

Po všech přípravných opatřeních vědci studovali, jak se motor chová při volnoběhu, při zatížení 50%, poté při 80%, a ve finále studovali práci při 100% zatížení.

Výsledkem tohoto experimentu bylo, že vědci sestavili nejpodrobnější mapu vnitřních vibrací běžícího motoru.

Vědci byli s výsledky experimentu spokojeni a plánují vytvořit novou kameru pro studium práce v reálném režimu. již větší motory, ale to bude vyžadovat řešení velkého množství technického i softwarového vybavení otázky.

Vědci sdíleli výsledky tohoto experimentu na stránkách recenzovaného časopisu Americké národní akademie věd (PNAS).

Pokud se vám materiál líbil, pak ohodnoťte článek a nezapomeňte se přihlásit k odběru. Děkuji za pozornost!