『Rotary Engine』
2021-08-27
Motorn som vi ofta ser i form av kolvens fram- och återgående rörelse, det vill säga kolven gör en fram- och återgående linjär rörelse i cylindern, och kolvens linjära rörelse omvandlas till rotation av vevaxeln genom vevaxeln, medan den roterande motorn har inte denna omvandlingsprocess, den är genom kolven. Rotationen i cylindern driver motorns huvudaxel (det vill säga vevaxeln på en vanlig motor, eftersom den inte är böjd kallas den inte längre för vevaxel), så det är stor skillnad mellan de två.
A. Insugningsslag: Processen för kolvrörelse från övre dödpunkt till nedre dödpunkt kallas inloppsslag (vevaxelns rotationsvinkel 0~180°). I detta slag öppnas inloppsventilen, avgasventilen stänger och luftkammaren kommunicerar med atmosfären. Atmosfäriskt tryck gör att olje- och gasblandningen kommer in, och trycket i cylindern är cirka 0,075 ~ 0,09 MPa vid slutet av intaget.
B. Kompressionsslag: Processen för kolvrörelse från nedre dödpunkt till övre dödpunkt kallas kompressionsslag (vevaxelns rotationsvinkel är 180°~360°). I detta slag är insugnings- och avgasventilerna helt stängda, och olje- och gasblandningstrycket i luftkammaren ökar gradvis. Trycket i luftkammaren vid slutet av kompressionsslaget är cirka 0,6 till 1,2 MPa.
C. Kraftslag: Processen för kolvrörelse från övre dödpunkt till nedre dödpunkt kallas kraftslag (vevaxelns rotationsvinkel 360°~540°). I detta slag är insugnings- och avgasventilerna helt stängda och tändstiftet hoppar när kolven är i det övre dödläget. Branden antänder olje- och gasblandningen för att få trycket i cylindern att öka kraftigt (upp till 3~5MPa), tryck kolven för att röra sig mot vevaxeln, trycket sjunker gradvis och trycket i luftkammaren är ca 0,3~ 0,5 MPa vid slutet av kraftslaget.
D. Avgasslag: Processen för kolvrörelse från nedre dödpunkten till övre dödpunkten kallas avgasslag (vevaxelns rotationsvinkel 540°~720°). I detta slag stängs insugningsventilen, avgasventilen öppnas och kolven rör sig uppåt för att driva förbränningen. Avgaserna släpps ut från luftkammaren och lufttrycket i luftkammaren är cirka 0,105~0,115 MPa vid slutet av slaget. Slutet på slaget markerar också slutet på en arbetscykel för motorn.
Figuren nedan visar jämförelsen av varje slag av en roterande motor och en kolvmotor (vänster sida av de två lufthålen i figuren är insugningen och den högra sidan är avgaserna). Den roterande motorn är densamma som den fram- och återgående fyrtaktsmotorn. Kompression, arbete och avgas består av fyra slag. Arbetskaviteten (BC-arbetskaviteten) som bildas mellan en krökt yta BC på den triangulära rotorn och cylinderprofilen tas som ett exempel för att illustrera fyrtaktsarbetsprincipen för en roterande motor.
Insugningsslag: När hörnet C på den triangulära rotorn svänger till höger kant av insugningshålet, börjar BC-arbetskammaren att suga in luft. Vid position a är insugs- och avgashålen anslutna, och insug och avgas överlappar varandra. Detta är den minsta volymen i BC-arbetskammaren, vilket motsvarar den övre dödpunktspositionen för kolvmotorn. När rotorn fortsätter att rotera, ökar volymen av BC-arbetskammaren gradvis, och den brännbara blandningen sugs kontinuerligt in i cylindern. När rotorn roterar 90° (huvudaxeln roterar 270°, är förhållandet mellan rotorn och huvudaxelns hastighet i den roterande motorn 1:3, vilket bestäms av de ingripande kugghjulen) når position b, volymen av BC arbetskammaren når det maximala, vilket motsvarar den nedre delen av kolvmotorn Vid dödläge slutar insugningsslaget.
Kompressionstakt: När den triangulära rotorn fortsätter att rotera, korsar hörnet B den vänstra kanten av inloppshålet, och kompressionsslaget börjar, volymen av BC-arbetskammaren minskar gradvis och trycket blir större och större. När den når position c, roterar rotorn 180° (huvudaxeln roterar 540°), BC-arbetskammarvolymen når minimum, vilket är ekvivalent med kolvmotorns övre dödläge, och kompressionsslaget slutar.
Arbetsslag: Vid slutet av kompressionsslaget blinkar tändstiftet, gasen med hög temperatur och högt tryck trycker på den triangulära kolven för att fortsätta att rotera, och volymen på BC-arbetskammaren ökar gradvis. När hörnet C når den högra kanten av avgashålet, vid position d, roterar rotorn 270° (spindelrotation 810°), volymen av BC-arbetskammaren når maximalt, vilket motsvarar det nedre dödlägesläget på kolvmotorn, och kraftslaget slutar.
Avgasslag: när triangelrotorns vinkel C vrids till höger sida av avgashålet, startar avgasslaget, och slutligen återgår triangelrotorn till läge a, avgasslaget slutar, rotorn roterar 360° (huvudaxeln roterar tre gånger), och ett arbete. Cykeln slutar. Samtidigt genomför CA-arbetshålrummet och AB-arbetshålet också en arbetscykel respektive.
● Jämförelse av motorsammansättning:
Roterande motor: karossgrupp, ventiltåg, matningssystem, tändsystem, kylsystem, smörjsystem, startsystem
Kolvmotor: kaross, vevvevstångsmekanism, ventiltåg, matningssystem, tändsystem, kylsystem, smörjsystem, startsystem
● Fördelarna och nackdelarna med de två motorerna:
◆ Kolvmotor:
fördel:
1. Tillverkningstekniken är mogen. Den har fötts i mer än 120 år. Olika tekniker har kontinuerligt förbättrats. Det är den mest använda förbränningsmotorn i världen och har låga underhålls- och reparationskostnader.
2. Pålitligt arbete, bra lufttäthet och kraftöverföringssäkerhet.
3. Bra bränsleekonomi.
brist:
1. Komplex struktur, stor volym och tung vikt.
2. Den fram- och återgående tröghetskraften och tröghetsmomentet som orsakas av kolvens fram- och återgående rörelse i vevvevstångsmekanismen kan inte balanseras helt. Storleken på denna tröghetskraft är proportionell mot kvadraten på hastigheten, vilket minskar mjukheten hos motorn igång och begränsar utvecklingen av höghastighetsmotorer.
3. Eftersom arbetsläget för fyrtakts kolvmotorn är att tre av de fyra slagen helt förlitar sig på svänghjulets tröghetsrotation, är motorns effekt och vridmoment mycket ojämn, även om moderna motorer använder flercylindriga och V -formade arrangemang. Minska denna brist, men det är omöjligt att helt eliminera den.
◆ Roterande motor:
fördel:
1. Liten storlek och lätt vikt, lätt att sänka fordonets tyngdpunkt. Eftersom den roterande motorn inte har en vevvevstångsmekanism reduceras motorns höjd kraftigt och fordonets tyngdpunkt sänks samtidigt.
2. Enkel struktur. Jämfört med kolvmotorn minskar rotationsmotorn vevvevstångsmekanismen, vilket leder till en kraftigt förenklad motormekanism och färre delar.
3. Enhetliga vridmomentegenskaper. Eftersom en cylinder i en roterande motor har tre arbetskammare samtidigt, är vridmomentet mer enhetligt än för en kolvmotor.
4. Befrämjar utvecklingen av höghastighetsmotorer, eftersom kolvrotorn och huvudaxelns hastighetsförhållande är 1:3, krävs inte höga kolvhastigheter för att uppnå höga motorvarvtal.
brist:
1. Bränsleförbrukningen är hög, och avgasutsläppen är svåra att uppfylla standarden. Eftersom varje cylinder har tre arbetskammare, motsvarar varje varv på kolvrotorn tre kraftslag. Jämfört med 3000 rpm och kolvmotorer, sprutar kolvmotorn 750 gånger/min, och rotationsmotorn motsvarar hastigheten 1000 rpm, men den behöver 3000 gånger/min. Det kan ses att bränsleförbrukningen för den roterande motorn är betydligt högre än den för kolvmotorn. Samtidigt är formen på den roterande motorns förbränningskammare inte gynnsam för full förbränning av den brännbara blandningen, flamutbredningsvägen är lång och bränsleoljeförbrukningen är stor. Samtidigt är föroreningshalten i avgaserna högre.
2. På grund av motorns struktur kan endast tändningstypen användas istället för kompressionständningstypen, det vill säga endast bensin kan användas som bränsle istället för diesel.
3. Eftersom den roterande motorn använder en excentrisk axel vibrerar motorn mycket.
4. Det höga läget för den utgående kraftaxeln (spindeln) gynnar inte hela fordonets layout.
5. Bearbetnings- och tillverkningstekniken för den roterande motorn är hög, och kostnaden är relativt hög.
