«Роторный двигатель»
2021-08-27
Двигатель, который мы часто видим в виде поршневого возвратно-поступательного движения, то есть поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре, причем линейное движение поршня через коленчатый вал преобразуется во вращение коленчатого вала, при этом вращательное В двигателе нет этого процесса преобразования, он происходит через поршень. Вращение в цилиндре приводит в движение главный вал двигателя (то есть коленчатый вал обычного двигателя, поскольку он не изогнут, его больше не называют коленчатый вал), поэтому между ними существует большая разница.
А. Такт впуска: Процесс движения поршня от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки называется тактом впуска (угол поворота коленчатого вала 0–180°). При этом такте впускной клапан открывается, выпускной закрывается, и воздушная камера сообщается с атмосферой. Атмосферное давление заставляет масляно-газовую смесь поступать, а давление в цилиндре составляет около 0,075 ~ 0,09 МПа в конце впуска.
B. Такт сжатия: Процесс перемещения поршня от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки называется тактом сжатия (угол поворота коленчатого вала составляет 180°~360°). При этом такте впускной и выпускной клапаны полностью закрыты, а давление масляно-газовой смеси в воздушной камере постепенно увеличивается. Давление в воздушной камере в конце такта сжатия составляет около 0,6-1,2 МПа.
C. Рабочий ход: Процесс перемещения поршня от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки называется рабочим ходом (угол поворота коленчатого вала 360°~540°). При этом такте впускной и выпускной клапаны полностью закрыты, а свеча зажигания подскакивает, когда поршень находится в положении верхней мертвой точки. Огонь воспламеняет масляно-газовую смесь, вызывая резкое повышение давления в цилиндре (до 3–5 МПа), толкает поршень и перемещается в сторону коленчатого вала, давление постепенно падает, а давление в воздушной камере составляет около 0,3–0. 0,5 МПа в конце рабочего хода.
D. Такт выпуска: Процесс движения поршня от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки называется тактом выпуска (угол поворота коленчатого вала 540°~720°). В этом такте впускной клапан закрыт, выпускной клапан открыт, и поршень движется вверх, ускоряя процесс сгорания. Выхлопные газы выводятся из воздушной камеры, а давление воздуха в воздушной камере составляет около 0,105–0,115 МПа в конце хода. Окончание хода также означает окончание рабочего цикла двигателя.
На рисунке ниже показано сравнение каждого такта роторного двигателя и поршневого двигателя (левая сторона двух воздушных отверстий на рисунке — это впуск, а правая сторона — выпуск). Роторный двигатель аналогичен поршневому четырехтактному двигателю. Сжатие, работа и выпуск состоят из четырех тактов. В качестве примера для иллюстрации четырехтактного принципа работы роторного двигателя взята рабочая полость (рабочая полость ВС), образованная между криволинейной поверхностью ВС треугольного ротора и профилем цилиндра.
Ход всасывания: Когда угол C треугольного ротора поворачивается к правому краю впускного отверстия, рабочая камера БЦ начинает всасывать воздух. В положении а впускное и выпускное отверстия соединены, а впускное и выпускное перекрываются. Это наименьший объём рабочей камеры БЦ, который соответствует положению верхней мёртвой точки поршневого двигателя. По мере продолжения вращения ротора объем рабочей камеры БЦ постепенно увеличивается, и горючая смесь непрерывно всасывается в цилиндр. При повороте ротора на 90° (главный вал поворачивается на 270°, соотношение скорости ротора к скорости главного вала в роторном двигателе составляет 1:3, что определяется зацеплением шестерен) достигает положения b, объем БК Рабочая камера достигает максимума, что соответствует нижней части поршневого двигателя. В положении мертвой точки такт впуска заканчивается.
Ход сжатия: поскольку треугольный ротор продолжает вращаться, угловая вершина B пересекает левый край впускного отверстия, и начинается такт сжатия, объем рабочей камеры BC постепенно уменьшается, а давление становится все больше и больше. При достижении положения с ротор поворачивается на 180° (Главный вал поворачивается на 540°), объём рабочей камеры БЦ достигает минимума, что эквивалентно положению верхней мёртвой точки поршневого двигателя, и такт сжатия заканчивается.
Рабочий ход: в конце такта сжатия свеча зажигания мигает, газ высокой температуры и высокого давления заставляет треугольный поршень продолжать вращаться, и объем рабочей камеры BC постепенно увеличивается. Когда угол С достигает правого края выпускного отверстия, в положении d ротор поворачивается на 270° (поворот шпинделя 810°), объём рабочей камеры БЦ достигает максимума, что эквивалентно положению нижней мёртвой точки поршневой двигатель, и рабочий такт заканчивается.
Ход выпуска: когда угол C треугольного ротора поворачивается к правой стороне выпускного отверстия, такт выпуска начинается, и, наконец, ротор треугольника возвращается в положение a, такт выпуска заканчивается, ротор вращается на 360 ° (главный вал вращается три раза). раз), и одна работа Цикл заканчивается. В то же время рабочая полость CA и рабочая полость AB также завершают рабочий цикл соответственно.
● Сравнение состава двигателя:
Роторный двигатель: кузовная группа, клапанный механизм, система питания, система зажигания, система охлаждения, система смазки, система запуска.
Поршневой двигатель: корпусной комплект, кривошипно-шатунный механизм, клапанный механизм, система питания, система зажигания, система охлаждения, система смазки, система запуска.
● Преимущества и недостатки двух двигателей:
◆ Поршневой двигатель:
преимущество:
1. Технология производства отработана. Оно рождалось более 120 лет. Различные технологии постоянно совершенствуются. Это наиболее широко используемый двигатель внутреннего сгорания в мире, который имеет низкие затраты на техническое обслуживание и ремонт.
2. Надежная работа, хорошая герметичность и надежность передачи мощности.
3. Хорошая экономия топлива.
недостаток:
1. Сложная конструкция, большой объем и тяжелый вес.
2. Возвратно-поступательная инерционная сила и момент инерции, вызванные возвратно-поступательным движением поршня в кривошипно-шатунном механизме, не могут быть полностью уравновешены. Величина этой силы инерции пропорциональна квадрату скорости, что снижает плавность работы двигателя и ограничивает разработку высокооборотных двигателей.
3. Поскольку рабочий режим четырехтактного поршневого поршневого двигателя заключается в том, что три из четырех тактов полностью полагаются на вращение инерции маховика, выходная мощность и крутящий момент двигателя очень неравномерны, хотя в современных двигателях используются многоцилиндровые и V-образные двигатели. -образные аранжировки. Уменьшить этот недостаток, но полностью устранить его невозможно.
◆ Роторный двигатель:
преимущество:
1. Небольшой размер и легкий вес позволяют легко снизить центр тяжести автомобиля. Поскольку роторный двигатель не имеет кривошипно-шатунного механизма, высота двигателя значительно уменьшается, а центр тяжести автомобиля при этом опускается.
2. Простая структура. По сравнению с поршневым двигателем роторный двигатель уменьшает кривошипно-шатунный механизм, что приводит к значительному упрощению механизма двигателя и меньшему количеству деталей.
3. Равномерные характеристики крутящего момента. Поскольку один цилиндр роторного двигателя имеет одновременно три рабочие камеры, выходной крутящий момент более равномерен, чем у поршневого двигателя.
4. Способствует развитию высокоскоростных двигателей, поскольку соотношение скоростей поршневого ротора и главного вала составляет 1:3, для достижения высоких оборотов двигателя не требуются высокие скорости поршня.
недостаток:
1. Расход топлива высок, а уровень выбросов выхлопных газов трудно соответствовать стандарту. Поскольку каждый цилиндр имеет три рабочие камеры, каждый оборот поршневого ротора эквивалентен трем рабочим тактам. По сравнению с поршневым двигателем со скоростью 3000 об/мин, поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением распыляет 750 раз в минуту, а роторный двигатель соответствует скорости 1000 об/мин, но для этого требуется 3000 раз в минуту. Видно, что расход топлива роторного двигателя значительно выше, чем у поршневого. В то же время форма камеры сгорания роторного двигателя не способствует полному сгоранию горючей смеси, путь распространения пламени длинный, а расход мазута велик. В то же время содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах выше.
2. Из-за конструкции двигателя вместо воспламенения от сжатия можно использовать только тип зажигания, то есть в качестве топлива вместо дизельного топлива можно использовать только бензин.
3. Поскольку в роторном двигателе используется эксцентриковый вал, двигатель сильно вибрирует.
4. Высокое расположение силового выходного вала (шпинделя) не способствует компоновке всего автомобиля.
5. Технология обработки и производства роторного двигателя высока, а стоимость относительно высока.
