„Silnik obrotowy”
2021-08-27
Silnik, który często spotykamy w postaci ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka, czyli tłok wykonuje w cylindrze ruch posuwisto-zwrotny liniowy, a ruch liniowy tłoka zamienia się na obrót wału korbowego przez wał korbowy, natomiast ruch obrotowy silnik nie ma tego procesu konwersji, odbywa się to poprzez tłok. Obrót w cylindrze napędza wał główny silnika (czyli wał korbowy zwykłego silnika, ponieważ nie jest zakrzywiony, nie nazywa się go już wałem korbowym) , więc jest duża różnica pomiędzy nimi dwoma.
A. Suw ssania: Proces ruchu tłoka od górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu nazywany jest suwem ssania (kąt obrotu wału korbowego 0 ~ 180°). W tym suwie zawór wlotowy otwiera się, zawór wydechowy zamyka się, a komora powietrzna komunikuje się z atmosferą. Ciśnienie atmosferyczne powoduje przedostanie się mieszaniny oleju i gazu, a ciśnienie w cylindrze wynosi około 0,075 ~ 0,09 MPa na końcu wlotu.
B. Suw sprężania: Proces ruchu tłoka od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu nazywany jest suwem sprężania (kąt obrotu wału korbowego wynosi 180°~360°). W tym suwie zawory dolotowe i wydechowe są całkowicie zamknięte, a ciśnienie mieszanki oleju i gazu w komorze powietrznej stopniowo wzrasta. Ciśnienie w komorze powietrznej na końcu suwu sprężania wynosi około 0,6 do 1,2 MPa.
C. Skok mocy: Proces ruchu tłoka od górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu nazywa się skokiem mocy (kąt obrotu wału korbowego 360°~540°). W tym suwie zawory dolotowe i wydechowe są całkowicie zamknięte, a świeca zapłonowa przeskakuje, gdy tłok znajduje się w górnym martwym położeniu. Ogień zapala mieszaninę oleju i gazu, powodując gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze (do 3 ~ 5 MPa), popchnij tłok, aby przesunął się w kierunku wału korbowego, ciśnienie stopniowo spada, a ciśnienie w komorze powietrznej wynosi około 0,3 ~ 0,5 MPa na końcu suwu mocy.
D. Suw wydechu: Proces ruchu tłoka od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu nazywa się suwem wydechu (kąt obrotu wału korbowego 540°~720°). W tym suwie zawór wlotowy jest zamknięty, zawór wydechowy jest otwierany, a tłok porusza się w górę, powodując spalanie. Spaliny są odprowadzane z komory powietrznej, a ciśnienie powietrza w komorze powietrznej wynosi około 0,105 ~ 0,115 MPa na końcu skoku. Koniec suwu oznacza również koniec cyklu roboczego silnika.
Poniższy rysunek przedstawia porównanie każdego skoku silnika obrotowego i silnika tłokowego (lewa strona dwóch otworów wentylacyjnych na rysunku to wlot, a prawa strona to wydech). Silnik rotacyjny jest taki sam jak czterosuwowy silnik tłokowy. Kompresja, praca i wydech składają się z czterech suwów. Wnęka robocza (wnęka robocza BC) utworzona pomiędzy zakrzywioną powierzchnią BC trójkątnego wirnika a profilem cylindra została wzięta jako przykład ilustrujący zasadę działania czterosuwowego silnika rotacyjnego.
Suw wlotowy: Gdy narożnik C trójkątnego wirnika zwróci się w stronę prawej krawędzi otworu wlotowego, komora robocza BC zaczyna zasysać powietrze. W pozycji a otwory wlotowe i wylotowe są połączone, a wlot i wylot zachodzą na siebie. Jest to najmniejsza objętość komory roboczej BC, która odpowiada górnemu martwemu położeniu silnika tłokowego. W miarę dalszego obracania się wirnika objętość komory roboczej BC stopniowo wzrasta, a palna mieszanina jest w sposób ciągły zasysana do cylindra. Kiedy wirnik obraca się o 90° (wał główny obraca się o 270°, stosunek prędkości obrotowej wirnika do prędkości obrotowej wału głównego w silniku rotacyjnym wynosi 1:3, co wyznaczają zazębione koła zębate) osiąga położenie b, objętość BC komora robocza osiąga maksimum, co odpowiada dolnej części silnika tłokowego. W martwym położeniu kończy się suw ssania.
Suw sprężania: Gdy trójkątny wirnik nadal się obraca, górny narożnik B przecina lewą krawędź otworu wlotowego i rozpoczyna się suw sprężania, objętość komory roboczej BC stopniowo maleje, a ciśnienie staje się coraz większe. Po osiągnięciu pozycji c wirnik obraca się o 180° (wał główny obraca się o 540°), objętość komory roboczej BC osiąga minimum, które odpowiada górnemu martwemu położeniu silnika tłokowego i kończy się suw sprężania.
Suw roboczy: Pod koniec suwu sprężania świeca zapłonowa miga, gaz o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem popycha trójkątny tłok, aby nadal się obracał, a objętość komory roboczej BC stopniowo wzrasta. Gdy narożnik C dotrze do prawej krawędzi otworu wylotowego, w położeniu d wirnik obraca się o 270° (obrót wrzeciona 810°), objętość komory roboczej BC osiąga maksimum, co odpowiada dolnemu martwemu położeniu silnika tłokowego i kończy się suw mocy.
Suw wydechowy: gdy trójkątny wirnik kątowy C obróci się w prawą stronę otworu wydechowego, rozpoczyna się suw wydechowy, a na koniec trójkątny wirnik powraca do pozycji a, kończy się suw wydechowy, wirnik obraca się o 360° (wał główny obraca się o trzy razy) i jedna praca. Cykl się kończy. W tym samym czasie wnęka robocza CA i wnęka robocza AB również kończą odpowiednio cykl roboczy.
● Porównanie składu silnika:
Silnik rotacyjny: grupa nadwozia, mechanizm rozrządu, układ zasilania, układ zapłonowy, układ chłodzenia, układ smarowania, układ rozruchowy
Silnik tłokowy tłokowy: zespół korpusu, mechanizm korbowodu, mechanizm rozrządu, układ zasilania, układ zapłonowy, układ chłodzenia, układ smarowania, układ rozruchowy
● Zalety i wady obu silników:
◆ Silnik tłokowy:
korzyść:
1. Technologia produkcji jest dojrzała. Rodzi się od ponad 120 lat. Różne technologie są stale udoskonalane. Jest to najczęściej używany silnik spalinowy na świecie, charakteryzujący się niskimi kosztami konserwacji i napraw.
2. Niezawodna praca, dobra szczelność i niezawodność przenoszenia mocy.
3. Dobra oszczędność paliwa.
niedociągnięcie:
1. Złożona struktura, duża objętość i duża waga.
2. Posuwisto-zwrotna siła bezwładności i moment bezwładności wywołane ruchem posuwisto-zwrotnym tłoka w mechanizmie korbowodu korby nie mogą być całkowicie zrównoważone. Wielkość tej siły bezwładności jest proporcjonalna do kwadratu prędkości, co zmniejsza płynność pracy silnika i ogranicza rozwój silników wysokoobrotowych.
3. Ponieważ tryb pracy czterosuwowego silnika tłokowego jest taki, że trzy z czterech suwów całkowicie opierają się na obrocie bezwładności koła zamachowego, moc i moment obrotowy silnika są bardzo nierówne, chociaż w nowoczesnych silnikach wykorzystuje się silniki wielocylindrowe i V -układy kształtowe. Zmniejsz tę wadę, ale nie da się jej całkowicie wyeliminować.
◆ Silnik obrotowy:
korzyść:
1. Mały rozmiar i niewielka waga, łatwo obniżyć środek ciężkości pojazdu. Ponieważ silnik rotacyjny nie posiada korbowodu, wysokość silnika jest znacznie zmniejszona, a jednocześnie obniżony jest środek ciężkości pojazdu.
2. Prosta konstrukcja. W porównaniu z silnikiem tłokowym, silnik rotacyjny zmniejsza mechanizm korbowodu, co prowadzi do znacznie uproszczonego mechanizmu silnika i mniejszej liczby części.
3. Jednolita charakterystyka momentu obrotowego. Ponieważ jeden cylinder silnika rotacyjnego ma jednocześnie trzy komory robocze, wyjściowy moment obrotowy jest bardziej równomierny niż w przypadku silnika z tłokiem posuwisto-zwrotnym.
4. Sprzyja rozwojowi silników szybkoobrotowych, ponieważ stosunek prędkości obrotowej wirnika tłokowego do wału głównego wynosi 1:3, do osiągnięcia wysokich prędkości obrotowych silnika nie są wymagane wysokie prędkości tłoków.
niedociągnięcie:
1. Zużycie paliwa jest wysokie, a emisja spalin jest trudna do spełnienia normy. Ponieważ każdy cylinder ma trzy komory robocze, każdy obrót wirnika tłokowego odpowiada trzem skokom mocy. W porównaniu z silnikiem tłokowym o prędkości 3000 obr./min, silnik tłokowy o ruchu posuwisto-zwrotnym rozpyla 750 razy/min, a silnik rotacyjny odpowiada prędkości 1000 obr./min, ale potrzebuje 3000 razy/min. Można zauważyć, że zużycie paliwa w silniku rotacyjnym jest znacznie wyższe niż w przypadku silnika tłokowego. Jednocześnie kształt komory spalania silnika rotacyjnego nie sprzyja pełnemu spalaniu mieszanki palnej, droga rozprzestrzeniania się płomienia jest długa, a zużycie oleju opałowego duże. Jednocześnie zawartość substancji zanieczyszczających w spalinach jest wyższa.
2. Ze względu na konstrukcję silnika zamiast oleju napędowego można stosować wyłącznie benzynę o zapłonie samoczynnym, czyli jako paliwo można stosować wyłącznie benzynę.
3. Ponieważ silnik obrotowy wykorzystuje wał mimośrodowy, silnik wibruje bardzo mocno.
4. Wysokie położenie wału wyjściowego (wrzeciona) nie sprzyja układowi całego pojazdu.
5. Technologia przetwarzania i produkcji silnika obrotowego jest wysoka, a koszt jest stosunkowo wysoki.
