『Ротационен двигател』
2021-08-27
Двигателят, който често виждаме под формата на възвратно-постъпателно движение на буталото, т.е. буталото прави възвратно-постъпателно линейно движение в цилиндъра, а линейното движение на буталото се преобразува във въртене на коляновия вал през коляновия вал, докато въртеливото двигателят няма този процес на преобразуване, той е чрез буталото. Въртенето в цилиндъра задвижва главния вал на двигателя (т.е. колянов вал на обикновен двигател, тъй като не е извит, вече не се нарича колянов вал), така че има голяма разлика между двете.
А. Такт на всмукване: Процесът на движение на буталото от горна мъртва точка до долна мъртва точка се нарича такт на всмукване (ъгъл на въртене на коляновия вал 0~180°). При този ход всмукателният клапан се отваря, изпускателният клапан се затваря и въздушната камера комуникира с атмосферата. Атмосферното налягане кара сместа от масло и газ да влезе, а налягането в цилиндъра е около 0,075 ~ 0,09MPa в края на приема.
B. Компресионен ход: Процесът на движение на буталото от долната мъртва точка до горната мъртва точка се нарича компресионен ход (ъгълът на въртене на коляновия вал е 180°~360°). При този такт всмукателните и изпускателните клапани са напълно затворени и налягането на маслената и газовата смес във въздушната камера постепенно се увеличава. Налягането във въздушната камера в края на такта на компресия е около 0,6 до 1,2 MPa.
C. Силов ход: Процесът на движение на буталото от горна мъртва точка до долна мъртва точка се нарича силов ход (ъгъл на въртене на коляновия вал 360°~540°). При този ход всмукателният и изпускателният клапан са напълно затворени и запалителната свещ прескача, когато буталото е в горна мъртва точка. Огънят запалва сместа от масло и газ, за да накара налягането в цилиндъра да се повиши рязко (до 3 ~ 5MPa), натиснете буталото да се придвижи към коляновия вал, налягането постепенно пада и налягането във въздушната камера е около 0,3 ~ 0,5MPa в края на силовия ход.
D. Изпускателен ход: Процесът на движение на буталото от долната мъртва точка до горната мъртва точка се нарича изпускателен ход (ъгъл на въртене на коляновия вал 540°~720°). При този ход всмукателният клапан е затворен, изпускателният клапан е отворен и буталото се движи нагоре, за да стимулира горенето. Отработеният газ се изпуска от въздушната камера, а налягането на въздуха във въздушната камера е около 0,105 ~ 0,115 MPa в края на хода. Краят на такта бележи и края на работния цикъл на двигателя.
Фигурата по-долу показва сравнението на всеки такт на ротационен и бутален двигател (лявата страна на двата въздушни отвора на фигурата е всмукателният, а дясната страна е изпускателният). Ротационният двигател е същият като буталния четиритактов двигател. Компресията, работата и изпускането са съставени от четири такта. Работната кухина (BC работна кухина), образувана между извита повърхност BC на триъгълния ротор и профила на цилиндъра, е взета като пример за илюстриране на четиритактовия принцип на работа на ротационен двигател.
Ход на засмукване: Когато ъгълът C на триъгълния ротор се завърти към десния ръб на всмукателния отвор, работната камера на BC започва да засмуква въздух. В позиция a всмукателният и изпускателният отвор са свързани, а всмукателният и изпускателният се припокриват. Това е най-малкият обем на работната камера на BC, който е еквивалентен на позицията на горната мъртва точка на буталния двигател. Докато роторът продължава да се върти, обемът на работната камера на BC постепенно се увеличава и горимата смес непрекъснато се засмуква в цилиндъра. Когато роторът се завърти на 90° (основният вал се завърти на 270°, съотношението на скоростта на ротора към главния вал в ротационния двигател е 1:3, което се определя от зацепващите зъбни колела) достига позиция b, обемът на BC работната камера достига максимума, който е еквивалентен на долната част на буталния двигател В мъртвата централна позиция всмукателният ход завършва.
Компресионен ход: Тъй като триъгълният ротор продължава да се върти, горната част на ъгъла B пресича левия ръб на входния отвор и започва компресионният ход, обемът на работната камера на BC постепенно намалява и налягането става все по-голямо и по-голямо. Когато достигне позиция c, роторът се завърта на 180° (главният вал се завърта на 540°), обемът на работната камера на BC достига минимума, който е еквивалентен на положението на горната мъртва точка на буталния двигател, и тактът на компресия завършва.
Работен ход: В края на такта на компресия запалителната свещ мига, газът с висока температура и високо налягане тласка триъгълното бутало да продължи да се върти и обемът на работната камера на BC постепенно се увеличава. Когато ъгъл C достигне десния ръб на изпускателния отвор, в позиция d, роторът се завърта на 270° (въртене на шпиндела 810°), обемът на работната камера на BC достига максимума, който е еквивалентен на позицията на долната мъртва точка на буталния двигател и силовият ход приключва.
Изпускателен ход: когато ъгълът на триъгълния ротор C се завърти към дясната страна на изпускателния отвор, започва изпускателният ход и накрая триъгълният ротор се връща в позиция a, изпускателният ход завършва, роторът се завърта на 360° (основният вал се завърта три пъти) и една работа Цикълът завършва. В същото време работната кухина CA и работната кухина AB също завършват съответно работен цикъл.
● Сравнение на състава на двигателя:
Ротационен двигател: каросерия, клапанен механизъм, захранваща система, запалителна система, охладителна система, система за смазване, система за стартиране
Бутално-бутален двигател: комплект корпуси, манивела, мотовилен механизъм, клапанен механизъм, захранваща система, запалителна система, охладителна система, система за смазване, система за стартиране
● Предимствата и недостатъците на двата двигателя:
◆ Бутален двигател:
предимство:
1. Производствената технология е зряла. Ражда се повече от 120 години. Различни технологии непрекъснато се подобряват. Това е най-широко използваният двигател с вътрешно горене в света и има ниски разходи за поддръжка и ремонт.
2. Надеждна работа, добра херметичност и надеждност на предаване на енергия.
3. Добра икономия на гориво.
недостатък:
1. Сложна структура, голям обем и голямо тегло.
2. Възвратно-постъпателната инерционна сила и инерционният момент, причинени от възвратно-постъпателното движение на буталото в манивела, не могат да бъдат напълно балансирани. Големината на тази инерционна сила е пропорционална на квадрата на скоростта, което намалява плавността на двигателя и ограничава развитието на високоскоростни двигатели.
3. Тъй като режимът на работа на четиритактовия бутален двигател с възвратно-постъпателно движение е, че три от четирите такта напълно разчитат на въртенето на инерцията на маховика, мощността и въртящият момент на двигателя са много неравномерни, въпреки че съвременните двигатели използват многоцилиндър и V -образни аранжировки. Намалете този недостатък, но е невъзможно да го премахнете напълно.
◆ Ротационен двигател:
предимство:
1. Малък размер и леко тегло, лесен за понижаване на центъра на тежестта на превозното средство. Тъй като ротационният двигател няма колянов механизъм, височината на двигателя е значително намалена и в същото време центърът на тежестта на превозното средство се понижава.
2. Проста структура. В сравнение с буталния двигател с възвратно-постъпателно движение, ротационният двигател намалява коляновия механизъм на свързващия прът, което води до значително опростен механизъм на двигателя и по-малко части.
3. Еднакви характеристики на въртящия момент. Тъй като един цилиндър на ротационен двигател има три работни камери едновременно, изходящият въртящ момент е по-равномерен от този на бутален двигател с възвратно-постъпателно движение.
4. Благоприятства развитието на високоскоростни двигатели, тъй като съотношението на скоростта на буталния ротор и главния вал е 1:3, високите скорости на буталото не са необходими за постигане на високи скорости на двигателя.
недостатък:
1. Разходът на гориво е висок и емисиите на отработени газове трудно отговарят на стандарта. Тъй като всеки цилиндър има три работни камери, всеки оборот на буталния ротор е еквивалентен на три удара на мощност. В сравнение с 3000rpm и бутален двигател с възвратно-постъпателно постъпателно движение, буталният двигател с възвратно-постъпателно движение пръска 750 пъти/min, а ротационният двигател е еквивалентен на скорост от 1000rpm, но се нуждае от 3000 пъти/min. Вижда се, че разходът на гориво на ротационния двигател е значително по-висок от този на буталния двигател с възвратно-постъпателно движение. В същото време формата на горивната камера на ротационния двигател не благоприятства пълното изгаряне на горимата смес, пътят на разпространение на пламъка е дълъг и разходът на мазут е голям. В същото време съдържанието на замърсители в отработените газове е по-високо.
2. Поради структурата на двигателя може да се използва само тип запалване вместо тип запалване чрез компресия, тоест само бензин може да се използва като гориво вместо дизел.
3. Тъй като ротационният двигател използва ексцентричен вал, двигателят вибрира силно.
4. Високото положение на изходния вал (шпиндела) не е благоприятно за оформлението на цялото превозно средство.
5. Технологията на обработка и производство на ротационния двигател е висока и цената е сравнително висока.
