『Περιστροφικός κινητήρας』
2021-08-27
Ο κινητήρας που βλέπουμε συχνά με τη μορφή παλινδρομικής κίνησης εμβόλου, δηλαδή το έμβολο κάνει παλινδρομική γραμμική κίνηση στον κύλινδρο και η γραμμική κίνηση του εμβόλου μετατρέπεται σε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα μέσω του στροφαλοφόρου άξονα, ενώ ο περιστροφικός ο κινητήρας δεν έχει αυτή τη διαδικασία μετατροπής, είναι μέσω του εμβόλου Η περιστροφή στον κύλινδρο οδηγεί το κύριο άξονας του κινητήρα (δηλαδή ο στρόφαλος ενός συνηθισμένου κινητήρα, επειδή δεν είναι καμπύλος, δεν λέγεται πλέον στρόφαλος), οπότε υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ των δύο.
Α. Διαδρομή εισαγωγής: Η διαδικασία κίνησης του εμβόλου από το πάνω νεκρό σημείο στο κάτω νεκρό σημείο ονομάζεται διαδρομή εισαγωγής (γωνία περιστροφής στροφαλοφόρου άξονα 0~180°). Σε αυτή τη διαδρομή, η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει, η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει και ο θάλαμος αέρα επικοινωνεί με την ατμόσφαιρα. Η ατμοσφαιρική πίεση κάνει το μείγμα λαδιού και αερίου να εισέλθει και η πίεση στον κύλινδρο είναι περίπου 0,075~0,09 MPa στο τέλος της εισαγωγής.
Β. Διαδρομή συμπίεσης: Η διαδικασία της κίνησης του εμβόλου από το κάτω νεκρό σημείο στο πάνω νεκρό σημείο ονομάζεται διαδρομή συμπίεσης (η γωνία περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα είναι 180°~360°). Σε αυτή τη διαδρομή, οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι πλήρως κλειστές και η πίεση του μείγματος λαδιού και αερίου στον θάλαμο αέρα αυξάνεται σταδιακά. Η πίεση στον θάλαμο αέρα στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης είναι περίπου 0,6 έως 1,2 MPa.
Γ. Διαδρομή ισχύος: Η διαδικασία της κίνησης του εμβόλου από το πάνω νεκρό σημείο στο κάτω νεκρό κέντρο ονομάζεται ισχύς διαδρομής (γωνία περιστροφής στροφαλοφόρου άξονα 360°~540°). Σε αυτή τη διαδρομή, οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι πλήρως κλειστές και το μπουζί πηδά όταν το έμβολο βρίσκεται στην επάνω νεκρή θέση. Η φωτιά αναφλέγει το μείγμα λαδιού και αερίου για να αυξήσει απότομα την πίεση στον κύλινδρο (έως 3~5MPa), σπρώχνει το έμβολο να κινηθεί προς τον στροφαλοφόρο άξονα, η πίεση πέφτει σταδιακά και η πίεση στον θάλαμο αέρα είναι περίπου 0,3~ 0,5 MPa στο τέλος της διαδρομής ισχύος.
Δ. Διαδρομή εξάτμισης: Η διαδικασία της κίνησης του εμβόλου από το κάτω νεκρό σημείο στο πάνω νεκρό σημείο ονομάζεται διαδρομή εξάτμισης (γωνία περιστροφής στροφαλοφόρου άξονα 540°~720°). Σε αυτή τη διαδρομή, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει, η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει και το έμβολο κινείται προς τα πάνω για να ωθήσει την καύση. Τα καυσαέρια εκκενώνονται από τον θάλαμο αέρα και η πίεση αέρα στον θάλαμο αέρα είναι περίπου 0,105~0,115 MPa στο τέλος της διαδρομής. Το τέλος της διαδρομής σηματοδοτεί επίσης το τέλος ενός κύκλου εργασίας του κινητήρα.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη σύγκριση κάθε διαδρομής ενός περιστροφικού κινητήρα και ενός παλινδρομικού κινητήρα (η αριστερή πλευρά των δύο οπών αέρα στο σχήμα είναι η εισαγωγή και η δεξιά πλευρά είναι η εξάτμιση). Ο περιστροφικός κινητήρας είναι ίδιος με τον παλινδρομικό τετράχρονο κινητήρα. Η συμπίεση, η εργασία και η εξάτμιση αποτελούνται από τέσσερις διαδρομές. Η κοιλότητα εργασίας (κοιλότητα εργασίας BC) που σχηματίζεται μεταξύ μιας καμπύλης επιφάνειας BC του τριγωνικού ρότορα και του προφίλ του κυλίνδρου λαμβάνεται ως παράδειγμα για την απεικόνιση της τετράχρονης αρχής λειτουργίας ενός περιστροφικού κινητήρα.
Διαδρομή εισαγωγής: Όταν η γωνία C του τριγωνικού ρότορα στρίβει στη δεξιά άκρη της οπής εισαγωγής, ο θάλαμος εργασίας BC αρχίζει να εισέρχεται αέρα. Στη θέση a, οι οπές εισαγωγής και εξαγωγής συνδέονται και η εισαγωγή και η εξαγωγή επικαλύπτονται. Αυτός είναι ο μικρότερος όγκος του θαλάμου εργασίας BC, ο οποίος ισοδυναμεί με την άνω νεκρή θέση του παλινδρομικού κινητήρα. Καθώς ο ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται, ο όγκος του θαλάμου εργασίας BC αυξάνεται σταδιακά και το εύφλεκτο μείγμα αναρροφάται συνεχώς στον κύλινδρο. Όταν ο ρότορας περιστρέφεται 90° (ο κύριος άξονας περιστρέφεται 270°, η αναλογία του ρότορα προς την ταχύτητα του κύριου άξονα στον περιστροφικό κινητήρα είναι 1:3, η οποία καθορίζεται από τα γρανάζια δικτύωσης) φτάνει στη θέση b, τον όγκο του BC Ο θάλαμος εργασίας φτάνει στο μέγιστο, το οποίο ισοδυναμεί με το κάτω μέρος του παλινδρομικού κινητήρα Στη θέση νεκρού κέντρου, η διαδρομή εισαγωγής τελειώνει.
Διαδρομή συμπίεσης: Καθώς ο τριγωνικός ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται, η γωνιακή κορυφή Β διασχίζει το αριστερό άκρο της οπής εισόδου και αρχίζει η διαδρομή συμπίεσης, ο όγκος του θαλάμου εργασίας BC μειώνεται σταδιακά και η πίεση γίνεται όλο και μεγαλύτερη. Όταν φτάσει στη θέση c, ο ρότορας περιστρέφεται 180° (Ο κύριος άξονας περιστρέφεται 540°), ο όγκος του θαλάμου εργασίας BC φτάνει στο ελάχιστο, το οποίο είναι ισοδύναμο με την άνω νεκρή θέση του παλινδρομικού κινητήρα και η διαδρομή συμπίεσης τελειώνει.
Διαδρομή εργασίας: Στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, το μπουζί αναβοσβήνει, το αέριο υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης ωθεί το τριγωνικό έμβολο να συνεχίσει να περιστρέφεται και ο όγκος του θαλάμου εργασίας BC αυξάνεται σταδιακά. Όταν η γωνία C φτάσει στο δεξί άκρο της οπής εξαγωγής, στη θέση d, ο ρότορας περιστρέφεται 270° (περιστροφή ατράκτου 810°), ο όγκος του θαλάμου εργασίας BC φτάνει στο μέγιστο, το οποίο είναι ισοδύναμο με τη θέση του κάτω νεκρού κέντρου του τον παλινδρομικό κινητήρα και η διαδρομή ισχύος τελειώνει.
Διαδρομή εξάτμισης: όταν η γωνία C του τριγώνου ρότορα στρίβει στη δεξιά πλευρά της οπής εξάτμισης, ξεκινά η διαδρομή της εξάτμισης και τέλος ο τριγωνικός ρότορας επιστρέφει στη θέση a, η διαδρομή εξάτμισης τελειώνει, ο ρότορας περιστρέφεται 360° (ο κύριος άξονας περιστρέφεται τρεις φορές), και ένα έργο Ο κύκλος τελειώνει. Ταυτόχρονα, η κοιλότητα εργασίας CA και η κοιλότητα εργασίας AB ολοκληρώνουν επίσης έναν κύκλο εργασίας αντίστοιχα.
● Σύγκριση σύνθεσης κινητήρα:
Περιστροφικός κινητήρας: ομάδα αμαξώματος, σύστημα βαλβίδων, σύστημα τροφοδοσίας, σύστημα ανάφλεξης, σύστημα ψύξης, σύστημα λίπανσης, σύστημα εκκίνησης
Κινητήρας παλινδρομικού εμβόλου: σετ αμαξώματος, μηχανισμός μπιέλας στροφάλου, σύστημα βαλβίδων, σύστημα τροφοδοσίας, σύστημα ανάφλεξης, σύστημα ψύξης, σύστημα λίπανσης, σύστημα εκκίνησης
● Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των δύο κινητήρων:
◆ Εμβολιοφόρος κινητήρας:
πλεονέκτημα:
1. Η τεχνολογία κατασκευής είναι ώριμη. Έχει γεννηθεί για περισσότερα από 120 χρόνια. Διάφορες τεχνολογίες βελτιώνονται συνεχώς. Είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος κινητήρας εσωτερικής καύσης στον κόσμο και έχει χαμηλό κόστος συντήρησης και επισκευής.
2. Αξιόπιστη εργασία, καλή αεροστεγανότητα και αξιοπιστία μετάδοσης ισχύος.
3. Καλή οικονομία καυσίμου.
έλλειψη:
1. Πολύπλοκη δομή, μεγάλος όγκος και μεγάλο βάρος.
2. Η παλινδρομική αδρανειακή δύναμη και η ροπή αδράνειας που προκαλούνται από την παλινδρομική κίνηση του εμβόλου στον μηχανισμό της μπιέλας του στρόφαλου δεν μπορούν να εξισορροπηθούν πλήρως. Το μέγεθος αυτής της αδρανειακής δύναμης είναι ανάλογο με το τετράγωνο της ταχύτητας, γεγονός που μειώνει την ομαλή λειτουργία του κινητήρα και περιορίζει την ανάπτυξη κινητήρων υψηλής ταχύτητας.
3. Καθώς ο τρόπος λειτουργίας του τετράχρονου κινητήρα παλινδρομικού εμβόλου είναι ότι οι τρεις από τις τέσσερις διαδρομές βασίζονται πλήρως στην περιστροφή αδράνειας του σφονδύλου, η ισχύς και η απόδοση ροπής του κινητήρα είναι πολύ άνιση, αν και οι σύγχρονοι κινητήρες χρησιμοποιούν πολυκύλινδρο και V - διαμορφωμένες ρυθμίσεις. Μειώστε αυτό το μειονέκτημα, αλλά είναι αδύνατο να το εξαλείψετε εντελώς.
◆ Περιστροφικός κινητήρας:
πλεονέκτημα:
1. Μικρό μέγεθος και μικρό βάρος, εύκολο να χαμηλώσετε το κέντρο βάρους του οχήματος. Δεδομένου ότι ο περιστροφικός κινητήρας δεν διαθέτει μηχανισμό μπιέλας στροφάλου, το ύψος του κινητήρα μειώνεται σημαντικά και το κέντρο βάρους του οχήματος χαμηλώνει ταυτόχρονα.
2. Απλή δομή. Σε σύγκριση με τον κινητήρα με παλινδρομικό έμβολο, ο περιστροφικός κινητήρας μειώνει τον μηχανισμό της μπιέλας του στρόφαλου, γεγονός που οδηγεί σε πολύ απλοποιημένο μηχανισμό κινητήρα και λιγότερα εξαρτήματα.
3. Ομοιόμορφα χαρακτηριστικά ροπής. Δεδομένου ότι ένας κύλινδρος ενός περιστροφικού κινητήρα έχει τρεις θαλάμους εργασίας ταυτόχρονα, η απόδοση της ροπής είναι πιο ομοιόμορφη από αυτή ενός κινητήρα με παλινδρομικό έμβολο.
4. Ευνοεί την ανάπτυξη κινητήρων υψηλής ταχύτητας, επειδή ο λόγος ταχύτητας του ρότορα εμβόλου και του κύριου άξονα είναι 1:3, δεν απαιτούνται υψηλές ταχύτητες εμβόλου για την επίτευξη υψηλών στροφών κινητήρα.
έλλειψη:
1. Η κατανάλωση καυσίμου είναι υψηλή και οι εκπομπές καυσαερίων είναι δύσκολο να ανταποκριθούν στο πρότυπο. Επειδή κάθε κύλινδρος έχει τρεις θαλάμους εργασίας, κάθε περιστροφή του ρότορα του εμβόλου ισοδυναμεί με τρεις διαδρομές ισχύος. Σε σύγκριση με τον κινητήρα 3000rpm και παλινδρομικού εμβόλου, ο κινητήρας με παλινδρομικό έμβολο ψεκάζει 750 φορές/min και ο περιστροφικός κινητήρας ισοδυναμεί με την ταχύτητα των 1000rpm, αλλά χρειάζεται 3000 φορές/min. Μπορεί να φανεί ότι η κατανάλωση καυσίμου του περιστροφικού κινητήρα είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή του κινητήρα με παλινδρομικό έμβολο. Ταυτόχρονα, το σχήμα του θαλάμου καύσης του περιστροφικού κινητήρα δεν ευνοεί την πλήρη καύση του εύφλεκτου μείγματος, η διαδρομή διάδοσης της φλόγας είναι μεγάλη και η κατανάλωση καυσίμου είναι μεγάλη. Ταυτόχρονα, η περιεκτικότητα σε ρύπους στα καυσαέρια είναι μεγαλύτερη.
2. Λόγω της δομής του κινητήρα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο ο τύπος ανάφλεξης αντί του τύπου ανάφλεξης με συμπίεση, δηλαδή μόνο βενζίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο αντί για ντίζελ.
3. Επειδή ο περιστροφικός κινητήρας χρησιμοποιεί έναν έκκεντρο άξονα, ο κινητήρας δονείται πολύ.
4. Η υψηλή θέση του άξονα εξόδου ισχύος (ατράκτης) δεν ευνοεί τη διάταξη ολόκληρου του οχήματος.
5. Η τεχνολογία επεξεργασίας και κατασκευής του περιστροφικού κινητήρα είναι υψηλή και το κόστος είναι σχετικά υψηλό.
