『Roterende motor』
2021-08-27
Motoren, som vi ofte ser i form af stemplet frem- og tilbagegående bevægelse, det vil sige, at stemplet laver en frem- og tilbagegående lineær bevægelse i cylinderen, og stemplets lineære bevægelse omdannes til krumtapakslens rotation gennem krumtapakslen, mens den roterende motoren har ikke denne konverteringsproces, den er gennem stemplet. Rotationen i cylinderen driver motorens hovedaksel (det vil sige krumtapakslen på en almindelig motor, fordi den ikke er buet, kaldes den ikke længere en krumtapaksel), så der er stor forskel på de to.
A. Indsugningsslag: Processen med stempelbevægelse fra øverste dødpunkt til nederste dødpunkt kaldes indsugningsslag (krumtapakslens rotationsvinkel 0~180°). I dette slag åbner indsugningsventilen, udstødningsventilen lukker, og luftkammeret kommunikerer med atmosfæren. Atmosfærisk tryk får olie- og gasblandingen til at komme ind, og trykket i cylinderen er omkring 0,075 ~ 0,09 MPa ved slutningen af indsugningen.
B. Kompressionsslag: Processen med stempelbevægelse fra nederste dødpunkt til øverste dødpunkt kaldes kompressionsslag (krumtapakselens rotationsvinkel er 180°~360°). I dette slag er indsugnings- og udstødningsventilerne helt lukkede, og olie- og gasblandingstrykket i luftkammeret stiger gradvist. Trykket i luftkammeret ved slutningen af kompressionsslaget er omkring 0,6 til 1,2 MPa.
C. Kraftslag: Processen med stempelbevægelse fra øverste dødpunkt til nederste dødpunkt kaldes kraftslag (krumtapakslens rotationsvinkel 360°~540°). I dette slag er indsugnings- og udstødningsventilerne helt lukkede, og tændrøret springer, når stemplet er i den øverste dødpunktsposition. Ilden antænder olie- og gasblandingen for at få trykket i cylinderen til at stige kraftigt (op til 3~5MPa), skub stemplet for at bevæge sig mod krumtapakslen, trykket falder gradvist, og trykket i luftkammeret er omkring 0,3~ 0,5 MPa ved slutningen af kraftslaget.
D. Udstødningsslag: Processen med stempelbevægelse fra nederste dødpunkt til øverste dødpunkt kaldes udstødningsslag (krumtapakslens rotationsvinkel 540°~720°). I dette slag lukkes indsugningsventilen, udstødningsventilen åbnes, og stemplet bevæger sig opad for at skubbe forbrændingen. Udstødningsgassen udledes fra luftkammeret, og lufttrykket i luftkammeret er omkring 0,105 ~ 0,115 MPa ved slutningen af slaget. Slutningen af slaget markerer også afslutningen på en arbejdscyklus for motoren.
Figuren nedenfor viser sammenligningen af hvert slag af en roterende motor og en stempelmotor (venstre side af de to lufthuller i figuren er indsugningen og højre side er udstødningen). Rotationsmotoren er den samme som den frem- og tilbagegående firetaktsmotor. Kompression, arbejde og udstødning er sammensat af fire slag. Arbejdshulrummet (BC working cavity) dannet mellem en buet overflade BC af den trekantede rotor og cylinderprofilen tages som et eksempel for at illustrere firetakts arbejdsprincippet for en roterende motor.
Indsugningsslag: Når hjørnet C af den trekantede rotor drejer til højre kant af indsugningshullet, begynder BC-arbejdskammeret at suge luft ind. I position a er indsugnings- og udstødningshullerne forbundet, og indsugningen og udstødningen overlapper hinanden. Dette er det mindste volumen af BC-arbejdskammeret, hvilket svarer til den øverste dødpunktsposition for stempelmotoren. Når rotoren fortsætter med at rotere, øges volumenet af BC-arbejdskammeret gradvist, og den brændbare blanding suges kontinuerligt ind i cylinderen. Når rotoren roterer 90° (hovedakslen roterer 270°, er forholdet mellem rotoren og hovedakslens hastighed i den roterende motor 1:3, hvilket bestemmes af de indgribende tandhjul) når position b, volumenet af BC arbejdskammer når maksimum, hvilket svarer til den nederste del af stempelmotoren I dødpunktspositionen slutter indsugningsslaget.
Kompressionsslag: Når den trekantede rotor fortsætter med at rotere, krydser hjørnetoppen B den venstre kant af indløbshullet, og kompressionsslaget begynder, volumenet af BC-arbejdskammeret falder gradvist, og trykket bliver større og større. Når den når position c, roterer rotoren 180° (hovedakslen roterer 540°), BC-arbejdskammervolumenet når minimum, hvilket svarer til den øverste dødpunktsposition for stempelmotoren, og kompressionsslaget slutter.
Arbejdsslag: Ved slutningen af kompressionsslaget blinker tændrøret, højtemperatur- og højtryksgas skubber det trekantede stempel for at fortsætte med at rotere, og volumenet af BC-arbejdskammeret øges gradvist. Når hjørnet C når højre kant af udstødningshullet, i position d, roterer rotoren 270° (spindelrotation 810°), når volumen af BC arbejdskammeret det maksimale, hvilket svarer til den nederste dødpunktsposition på stempelmotoren, og kraftslaget slutter.
Udstødningsslag: når trekantens rotorvinkel C drejer til højre side af udstødningshullet, starter udstødningsslaget, og til sidst vender trekantsrotoren tilbage til position a, udstødningsslaget slutter, rotoren roterer 360° (hovedakslen roterer tre gange), og et arbejde Cyklussen slutter. Samtidig fuldfører CA arbejdshulrum og AB arbejdshulrum også en arbejdscyklus hhv.
● Sammenligning af motorsammensætning:
Roterende motor: karrosserigruppe, ventiltog, forsyningssystem, tændingssystem, kølesystem, smøresystem, startsystem
Stempelmotor: karrosserisæt, krumtap-plejlstangsmekanisme, ventiltog, forsyningssystem, tændingssystem, kølesystem, smøresystem, startsystem
● Fordele og ulemper ved de to motorer:
◆ Stempelmotor:
fordel:
1. Fremstillingsteknologien er moden. Den er blevet født i mere end 120 år. Forskellige teknologier er løbende blevet forbedret. Det er den mest udbredte forbrændingsmotor i verden og har lave vedligeholdelses- og reparationsomkostninger.
2. Pålideligt arbejde, god lufttæthed og kraftoverførselssikkerhed.
3. God brændstoføkonomi.
mangel:
1. Kompleks struktur, stor volumen og tung vægt.
2. Den frem- og tilbagegående inertikraft og inertimoment forårsaget af stemplets frem- og tilbagegående bevægelse i krumtap-plejlstangsmekanismen kan ikke afbalanceres fuldstændigt. Størrelsen af denne inertikraft er proportional med kvadratet af hastigheden, hvilket reducerer jævnheden af motorens kørende og begrænser udviklingen af højhastighedsmotorer.
3. Da arbejdstilstanden for firetakts frem- og tilbagegående stempelmotor er, at tre af de fire slag helt er afhængige af svinghjulets inertierotation, er motorens effekt og drejningsmoment meget ujævn, selvom moderne motorer bruger multicylindrede og V -formede arrangementer. Reducer denne mangel, men det er umuligt helt at fjerne det.
◆ Roterende motor:
fordel:
1. Lille størrelse og let vægt, let at sænke køretøjets tyngdepunkt. Da den roterende motor ikke har en krumtap-plejlstangsmekanisme, reduceres motorens højde kraftigt, og køretøjets tyngdepunkt sænkes samtidig.
2. Enkel struktur. Sammenlignet med frem- og tilbagegående stempelmotoren reducerer rotationsmotoren krumtap-plejlstangsmekanismen, hvilket fører til en meget forenklet motormekanisme og færre dele.
3. Ensartede momentegenskaber. Da en cylinder i en roterende motor har tre arbejdskamre på samme tid, er drejningsmomentydelsen mere ensartet end for en frem- og tilbagegående stempelmotor.
4. Befordrende for udviklingen af højhastighedsmotorer, fordi stempelrotoren og hovedakslens hastighedsforhold er 1:3, er høje stempelhastigheder ikke nødvendige for at opnå høje motorhastigheder.
mangel:
1. Brændstofforbruget er højt, og udstødningsemissionen er svær at opfylde standarden. Fordi hver cylinder har tre arbejdskamre, svarer hver omdrejning af stempelrotoren til tre kraftslag. Sammenlignet med 3000 rpm og frem- og tilbagegående stempelmotor sprøjter den frem- og tilbagegående stempelmotor 750 gange/min, og rotationsmotoren svarer til hastigheden på 1000 rpm, men den har brug for 3000 gange/min. Det kan ses, at brændstofforbruget for rotationsmotoren er væsentligt højere end for stempelmotoren. Samtidig er formen af forbrændingskammeret i den roterende motor ikke befordrende for den fulde forbrænding af den brændbare blanding, flammeudbredelsesvejen er lang, og brændselsolieforbruget er stort. Samtidig er indholdet af forurenende stoffer i udstødningsgassen højere.
2. På grund af motorens struktur kan kun tændingstypen bruges i stedet for kompressionstændingstypen, det vil sige, at kun benzin kan bruges som brændstof i stedet for diesel.
3. Fordi rotationsmotoren bruger en excentrisk aksel, vibrerer motoren meget.
4. Den høje position af kraftudgangsakslen (spindelen) er ikke befordrende for hele køretøjets layout.
5. Bearbejdnings- og fremstillingsteknologien for den roterende motor er høj, og omkostningerne er relativt høje.
