Forskare tittade in i en fungerande förbränningsmotor med hjälp av en neutronaccelerator

Forskare från USA har kommit fram till och, viktigast av allt, implementerat i praktiken ett sätt att studera en fungerande förbränningsmotor bokstavligen på atomnivå. För att göra detta använde de en kraftfull neutronkälla och en speciellt förberedd bensinmotor från en generator.

En välkänd och samtidigt okänd förbränningsmotor

ICE (Internal Combustion Engines) har en ganska rik historia, och under sin nästan hundra år gamla historia har de förändrats kraftigt. Men trots den samlade erfarenheten är det en hel huvudvärk för en ingenjör att utveckla en motor under 2000-talet.

Saken är att motordelar utsätts för alla möjliga typer av belastning (kompression, spänning, vibrationer etc.) under drift. Så temperaturen i förbränningsmotorn kan nå ganska stora värden på 2200 grader Celsius, och trycket kan "hoppa" upp till 25 atmosfärer med en hastighet på upp till 500 atmosfärer per sekund.

Kanske är det svårt att hitta ett mer tillgängligt exempel för experiment inom materialvetenskap och ingenjörer från Oak Ridge National Laboratory (ORNL) bestämde sig för att använda det.

Ingenjörer har utvecklat en metod för att studera interna påkänningar av inre delar direkt under drift.

När allt kommer omkring hade ingenjörerna ingen möjlighet att analysera enhetens funktion i realtid. I de flesta fall användes metoden för att ta nyckelavläsningar och sedan vidare modellering av processerna på en speciell datormodell.

Nytt experiment och dess resultat

Forskare i sitt experiment bestämde sig för att använda Spallation Neutron Source (SNS), som är en av de mest kraftfulla i världen av neutronkällor, som tillåter bokstavligen att belysa praktiskt taget alla material utan att skada deras.

Och genom att fixera nedböjningen av neutronstrålen direkt inuti objektet som studeras är det möjligt att studera materialets struktur på atomnivå.

För experiment valdes en motor från en Honda EU3000 bensingenerator, och för att döda två fåglar i en sten bestämdes det att kontrollera det är inte en standardmotor i drift, utan dess moderniserade version, där topplocket är gjutet av aluminium med tillsats av cerium och magnesium.

Dessutom, för att placera motorn i en speciell kammare, blev de av med allt överflödigt och för att minimera naturlig vibration, De fixerades fast på en speciell ram och en elektrisk generator användes som last, med hjälp av vilken motorbelastningen mättes smidigt.

Men eftersom vibrationerna eliminerades helt visade det sig vara omöjligt på själva motorn, ett särskilt noggrant accelerometer, och istället för att fokusera neutronstrålen riktade en precisionslasersensor "dess blick" förflyttning.

Efter alla förberedande åtgärder studerade forskarna hur motorn beter sig i tomgång, med en belastning på 50%, sedan på 80%, och i finalen studerade de arbetet med 100% belastning.

Som ett resultat av detta experiment har forskare sammanställt den mest detaljerade kartan över interna vibrationer i en igång motor.

Forskarna var nöjda med resultaten av experimentet och de planerar att skapa en ny kamera för att studera arbetet i riktigt läge. redan större motorer, men detta kommer att kräva lösning av ett stort antal både tekniska och programvara frågor.

Forskare delade resultaten av detta experiment på sidorna i den peer-reviewed journal av US National Academy of Sciences (PNAS).

Om du gillade materialet, betygsätt sedan artikeln och glöm inte att prenumerera. Tack för din uppmärksamhet!