『المحرك الدوار』
2021-08-27
المحرك الذي كثيرا ما نراه على شكل حركة المكبس الترددية، أي أن المكبس يقوم بحركة خطية ترددية في الأسطوانة، وتتحول الحركة الخطية للمكبس إلى دوران العمود المرفقي من خلال العمود المرفقي، بينما المحرك الدوار لا تتم عملية التحويل هذه في المحرك، بل تتم من خلال المكبس، حيث يقوم الدوران في الأسطوانة بتشغيل العمود الرئيسي للمحرك (أي العمود المرفقي للمحرك العادي، لأنه ليس كذلك) منحني، ولم يعد يسمى العمود المرفقي)، لذلك هناك فرق كبير بين الاثنين.
أ. شوط السحب: تسمى عملية حركة المكبس من المركز الميت العلوي إلى المركز الميت السفلي شوط السحب (زاوية دوران العمود المرفقي 0 ~ 180 درجة). في هذه السكتة الدماغية، يفتح صمام السحب، ويغلق صمام العادم، وتتواصل غرفة الهواء مع الغلاف الجوي. الضغط الجوي يجعل خليط النفط والغاز يدخل، والضغط في الاسطوانة حوالي 0.075 ~ 0.09MPa في نهاية المدخول.
ب. شوط الضغط: تسمى عملية حركة المكبس من المركز الميت السفلي إلى المركز الميت العلوي شوط الضغط (زاوية دوران العمود المرفقي هي 180 درجة ~ 360 درجة). في هذه الشوط، يتم إغلاق صمامات السحب والعادم بالكامل، ويزداد ضغط خليط الزيت والغاز في غرفة الهواء تدريجيًا. يبلغ الضغط في غرفة الهواء في نهاية شوط الانضغاط حوالي 0.6 إلى 1.2 ميجا باسكال.
ج. شوط القدرة: تسمى عملية حركة المكبس من المركز الميت العلوي إلى المركز الميت السفلي شوط القدرة (زاوية دوران العمود المرفقي 360 درجة ~ 540 درجة). في هذه الشوط، يتم إغلاق صمامات السحب والعادم بالكامل، وتقفز شمعة الإشعال عندما يكون المكبس في موضع المركز الميت العلوي. تشعل النار خليط الزيت والغاز لجعل الضغط في الأسطوانة يرتفع بشكل حاد (يصل إلى 3~5MPa)، ويدفع المكبس للتحرك نحو العمود المرفقي، وينخفض الضغط تدريجياً، ويكون الضغط في غرفة الهواء حوالي 0.3~ 0.5MPa في نهاية شوط الطاقة.
د. شوط العادم: تسمى عملية حركة المكبس من المركز الميت السفلي إلى المركز الميت العلوي شوط العادم (زاوية دوران العمود المرفقي 540 درجة ~ 720 درجة). في هذه الشوط، يتم إغلاق صمام السحب، وفتح صمام العادم، ويتحرك المكبس للأعلى لدفع الاحتراق. يتم تفريغ غاز العادم من غرفة الهواء، ويكون ضغط الهواء في غرفة الهواء حوالي 0.105 ~ 0.115 ميجا باسكال في نهاية الشوط. تمثل نهاية الشوط أيضًا نهاية دورة عمل المحرك.
يوضح الشكل أدناه مقارنة كل شوط للمحرك الدوار والمحرك الترددي (الجانب الأيسر من فتحتي الهواء في الشكل هو المدخل والجانب الأيمن هو العادم). المحرك الدوار هو نفس المحرك الترددي رباعي الأشواط. يتكون الضغط والعمل والعادم من أربع أشواط. يتم أخذ تجويف العمل (تجويف العمل BC) المتكون بين السطح المنحني BC للدوار المثلث وشكل الأسطوانة كمثال لتوضيح مبدأ العمل رباعي الأشواط للمحرك الدوار.
شوط السحب: عندما تتحول الزاوية C للدوار المثلث إلى الحافة اليمنى لفتحة السحب، تبدأ غرفة العمل BC في سحب الهواء. في الموضع أ، يتم توصيل فتحات السحب والعادم، ويتداخل مدخل الهواء والعادم. هذا هو أصغر حجم لغرفة العمل BC، وهو ما يعادل موضع المركز الميت العلوي للمحرك الترددي. مع استمرار الدوار في الدوران، يزداد حجم غرفة العمل BC تدريجيًا، ويتم امتصاص الخليط القابل للاحتراق بشكل مستمر داخل الأسطوانة. عندما يدور الدوار 90 درجة (يدور العمود الرئيسي 270 درجة، تكون نسبة الدوار إلى سرعة العمود الرئيسي في المحرك الدوار 1: 3، والتي يتم تحديدها بواسطة التروس المتشابكة) تصل إلى الموضع b، حجم BC تصل غرفة العمل إلى الحد الأقصى، وهو ما يعادل الجزء السفلي من المحرك الترددي. عند موضع المركز الميت، تنتهي شوط السحب.
شوط الضغط: مع استمرار الدوار المثلث في الدوران، تعبر الزاوية العلوية B الحافة اليسرى لفتحة المدخل، وتبدأ شوط الضغط، ويتناقص حجم غرفة العمل BC تدريجيًا، ويصبح الضغط أكبر وأكبر. عندما يصل إلى الموضع c، يدور الدوار 180 درجة (يدور العمود الرئيسي 540 درجة)، ويصل حجم غرفة العمل BC إلى الحد الأدنى، وهو ما يعادل موضع المركز الميت العلوي للمحرك الترددي، وتنتهي شوط الضغط.
شوط العمل: في نهاية شوط الانضغاط، تومض شمعة الإشعال، وتدفع درجة الحرارة المرتفعة والغاز عالي الضغط المكبس الثلاثي لمواصلة الدوران، ويزداد حجم غرفة العمل BC تدريجيًا. عندما تصل الزاوية C إلى الحافة اليمنى لفتحة العادم، في الموضع d، يدور الدوار 270 درجة (دوران المغزل 810 درجة)، يصل حجم غرفة العمل BC إلى الحد الأقصى، وهو ما يعادل موضع المركز الميت السفلي لـ المحرك الترددي، وتنتهي شوط الطاقة.
شوط العادم: عندما تتحول زاوية الدوار المثلث C إلى الجانب الأيمن من فتحة العادم، تبدأ شوط العادم، وأخيرًا يعود الدوار المثلث إلى الموضع a، وتنتهي شوط العادم، ويدور الدوار 360 درجة (يدور العمود الرئيسي ثلاثة مرات)، وعمل واحد تنتهي الدورة. في نفس الوقت، تجويف العمل CA وتجويف العمل AB يكملان أيضًا دورة العمل على التوالي.
● مقارنة تكوين المحرك:
المحرك الدوار: مجموعة الجسم، مجموعة الصمامات، نظام الإمداد، نظام الإشعال، نظام التبريد، نظام التشحيم، نظام التشغيل
محرك المكبس الترددي: مجموعة الجسم، آلية قضيب توصيل الكرنك، مجموعة الصمامات، نظام الإمداد، نظام الإشعال، نظام التبريد، نظام التشحيم، نظام البدء
● مميزات وعيوب المحركين:
◆ المحرك الترددي:
ميزة:
1. تكنولوجيا التصنيع ناضجة. لقد ولدت منذ أكثر من 120 عامًا. تم تحسين التقنيات المختلفة بشكل مستمر. إنه محرك الاحتراق الداخلي الأكثر استخدامًا في العالم وله تكاليف صيانة وإصلاح منخفضة.
2. عمل موثوق به، وضيق الهواء الجيد وموثوقية نقل الطاقة.
3. اقتصاد جيد في استهلاك الوقود.
عيب:
1. هيكل معقد، حجم كبير ووزن ثقيل.
2. لا يمكن موازنة قوة القصور الذاتي الترددية ولحظة القصور الذاتي الناتجة عن الحركة الترددية للمكبس في آلية قضيب توصيل الكرنك بشكل كامل. يتناسب حجم قوة القصور الذاتي هذه مع مربع السرعة، مما يقلل من سلاسة تشغيل المحرك ويقيد تطوير المحركات عالية السرعة.
3. نظرًا لأن وضع العمل للمحرك المكبس الترددي رباعي الأشواط هو أن ثلاثة من الأشواط الأربعة تعتمد بشكل كامل على دوران القصور الذاتي لدولاب الموازنة، فإن خرج الطاقة وعزم الدوران للمحرك غير متساوٍ للغاية، على الرغم من أن المحركات الحديثة تستخدم أسطوانات متعددة وV ترتيبات على شكل. تقليل هذا النقص، ولكن من المستحيل القضاء عليه تماما.
◆ المحرك الدوار:
ميزة:
1. حجم صغير وخفيف الوزن، يسهل خفض مركز ثقل السيارة. نظرًا لأن المحرك الدوار لا يحتوي على آلية قضيب توصيل كرنك، فإن ارتفاع المحرك ينخفض بشكل كبير، ويتم خفض مركز ثقل السيارة في نفس الوقت.
2. هيكل بسيط. بالمقارنة مع المحرك المكبس الترددي، فإن المحرك الدوار يقلل من آلية قضيب توصيل الكرنك، مما يؤدي إلى آلية محرك مبسطة إلى حد كبير وأجزاء أقل.
3. خصائص عزم الدوران موحدة. نظرًا لأن أسطوانة واحدة من المحرك الدوار تحتوي على ثلاث غرف عمل في نفس الوقت، فإن عزم الدوران الناتج يكون أكثر انتظامًا من المحرك المكبس الترددي.
4. يساعد على تطوير محركات عالية السرعة، نظرًا لأن نسبة سرعة دوار المكبس والعمود الرئيسي هي 1: 3، فإن سرعات المكبس العالية ليست مطلوبة لتحقيق سرعات عالية للمحرك.
عيب:
1. استهلاك الوقود مرتفع، وانبعاث العادم من الصعب تلبية المعايير. نظرًا لأن كل أسطوانة تحتوي على ثلاث غرف عمل، فإن كل دورة لدوار المكبس تعادل ثلاث أشواط قدرة. بالمقارنة مع محرك المكبس الترددي 3000 دورة في الدقيقة، فإن محرك المكبس الترددي يرش 750 مرة/دقيقة، والمحرك الدوار يعادل سرعة 1000 دورة في الدقيقة، ولكنه يحتاج إلى 3000 مرة/دقيقة. يمكن ملاحظة أن استهلاك الوقود للمحرك الدوار أعلى بكثير من استهلاك المحرك المكبس الترددي. وفي الوقت نفسه، فإن شكل غرفة الاحتراق للمحرك الدوار لا يفضي إلى الاحتراق الكامل للخليط القابل للاحتراق، ومسار انتشار اللهب طويل، واستهلاك زيت الوقود كبير. وفي الوقت نفسه، يكون محتوى الملوثات في غاز العادم أعلى.
2. نظرًا لهيكل المحرك، يمكن استخدام نوع الإشعال فقط بدلاً من نوع الإشعال بالضغط، أي أنه يمكن استخدام البنزين فقط كوقود بدلاً من الديزل.
3. لأن المحرك الدوار يستخدم عمود لامركزي، فإن المحرك يهتز بشكل كبير.
4. الموضع العالي لعمود إخراج الطاقة (المغزل) لا يفضي إلى تخطيط السيارة بأكملها.
5. تكنولوجيا المعالجة والتصنيع للمحرك الدوار عالية، والتكلفة مرتفعة نسبيا.
