Эргэдэг поршений хөдөлгүүр (RPE), эсвэл Ванкел хөдөлгүүр. Хөдөлгүүр дотоод шаталт, Феликс Ванкел 1957 онд Уолтер Фрейдтэй хамтран боловсруулсан. RPD-д поршений үүргийг гурван орой (гурвалжин) ротор гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй хэлбэрийн хөндийн дотор эргэлтийн хөдөлгөөнийг гүйцэтгэдэг. 1960, 1970-аад оны туршилтын автомашин, мотоциклийн давалгааны дараа RPD-ийн сонирхол буурч байсан ч хэд хэдэн компаниуд Ванкелийн хөдөлгүүрийн загварыг сайжруулахаар ажиллаж байна. Одоогийн байдлаар суудлын автомашинууд RPD-ээр тоноглогдсон байдаг Мазда. Эргэдэг поршений хөдөлгүүрийг загварчлалд ашигладаг.
Үйл ажиллагааны зарчим
Шатаасан түлш-агаарын хольцоос үүссэн хийн даралтын хүч нь хазгай гол дээр холхивчоор суурилуулсан роторыг хөдөлгөдөг. Хөдөлгүүрийн орон сууц (статор) -тай харьцуулахад роторын хөдөлгөөнийг хос араагаар гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь илүү том нь роторын дотоод гадаргуу дээр бэхлэгдсэн, хоёр дахь нь тулгуур, жижиг нь бэхэлгээтэй бэхлэгдсэн байдаг. хөдөлгүүрийн хажуугийн тагны дотоод гадаргуу. Араа хоорондын харилцан үйлчлэл нь ротор нь шатаах камерын дотоод гадаргуутай ирмэгийг шүргэж, дугуй хазайсан хөдөлгөөнийг хийхэд хүргэдэг. Үүний үр дүнд ротор ба хөдөлгүүрийн биеийн хооронд хувьсах эзэлхүүнтэй гурван тусгаарлагдсан камер үүсдэг бөгөөд үүнд түлш-агаарын хольцыг шахах, түүний шаталт, роторын ажлын гадаргуу дээр даралт үүсгэдэг хийн тэлэлт, яндангийн хийнээс шаталтын камерыг цэвэршүүлэх үйл явц явагддаг. Роторын эргэлтийн хөдөлгөөнийг холхивч дээр суурилуулсан хазгай босоо тэнхлэгт дамжуулж, эргэлтийг дамжуулах механизмд дамжуулдаг. Ийнхүү RPD-д хоёр механик хос нэгэн зэрэг ажилладаг: эхнийх нь роторын хөдөлгөөнийг зохицуулж, хос араагаас бүрдэнэ; хоёр дахь нь хувиргах шинж чанартай Тойрог эргэлтротор нь хазгай голын эргэлтэнд . Ротор ба статорын арааны арааны харьцаа 2:3, тиймээс нэг бүрэн эргэлтХачирхалтай гол нь роторыг 120 градус эргүүлэх боломжийг олгодог. Хариуд нь нүүрнээсээ бүрдсэн гурван камерт роторын нэг бүтэн эргэлтийн хувьд дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн бүтэн дөрвөн шатлалт циклийг гүйцэтгэдэг.
RPD диаграм
1 - оролтын цонх; 2 гаралтын цонх; 3 - бие; 4 - шатаах камер; 5 - тогтмол араа; 6 - ротор; 7 - араа; 8 - босоо ам; 9 - оч залгуур
RPD-ийн давуу тал
Эргэдэг поршений хөдөлгүүрийн гол давуу тал нь дизайны энгийн байдал юм. RPD нь дөрвөн шатлалт поршений хөдөлгүүрээс 35-40 хувиар бага эд ангитай. RPD нь бүлүүр, холбогч саваа, тахир голгүй. RPD-ийн "сонгодог" хувилбарт хийн хуваарилах механизм байдаггүй. Түлш-агаарын хольц нь роторын ирмэгийг нээдэг оролтын цонхоор хөдөлгүүрийн ажлын хөндийд ордог. Яндангийн хий нь роторын ирмэгийг дахин огтолж буй яндангийн нүхээр гадагшилдаг (энэ нь хоёр шатлалт поршений хөдөлгүүрийн хий хуваарилах төхөөрөмжтэй төстэй).
Тосолгооны системийг онцгой дурдах нь зүйтэй бөгөөд энэ нь RPD-ийн хамгийн энгийн хувилбарт бараг байдаггүй. Шатахуунд тос нэмдэг - хоёр шатлалт мотоциклийн хөдөлгүүртэй адил. Үрэлтийн хосуудын тосолгооны материал (ялангуяа ротор ба ажлын гадаргуушаталтын камер) түлш-агаарын хольц өөрөө үйлдвэрлэгддэг.
Роторын масс нь жижиг бөгөөд хазгай голын эсрэг жингийн массаар амархан тэнцвэрждэг тул RPD нь чичиргээ багатай, үйл ажиллагааны жигд байдал сайтай байдаг. RPD-тэй автомашинуудад хөдөлгүүрийг тэнцвэржүүлэх нь хамгийн бага чичиргээний түвшинд хүрэхэд хялбар бөгөөд энэ нь бүхэлдээ машины тав тухыг хангахад сайнаар нөлөөлдөг. Хос ротортой хөдөлгүүрүүд нь ялангуяа гөлгөр бөгөөд роторууд нь чичиргээ багасгах тэнцвэржүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
RPD-ийн өөр нэг сэтгэл татам чанар бол түүний өндөр эрчим хүчний нягтрал юм өндөр хурдтайхазгай босоо ам. Энэ нь харьцангуй бага түлш зарцуулдаг RPD бүхий тээврийн хэрэгслээс маш сайн хурдны шинж чанарыг олж авах боломжтой болгодог. Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулахад роторын инерци бага, тусгай хүч нэмэгдсэн нь тээврийн хэрэгслийн динамикийг сайжруулах боломжийг олгодог.
Эцэст нь, RPD-ийн чухал давуу тал нь түүний жижиг хэмжээ юм. Эргэдэг хөдөлгүүрижил чадалтай дөрвөн шатлалт поршений хөдөлгүүрийн ойролцоогоор тал хувьтай тэнцэх хэмжээтэй. Мөн энэ нь орон зайг илүү үр ашигтай ашиглах боломжийг олгодог хөдөлгүүрийн тасалгаа, дамжуулах нэгжийн байршил, урд болон хойд тэнхлэгийн ачааллыг илүү нарийвчлалтай тооцоолох.
RPD-ийн сул талууд
Эргэдэг поршений хөдөлгүүрийн гол сул тал нь ротор ба шатаах камерын хоорондох зайг битүүмжлэх үр ашиг багатай байдаг. Нарийн төвөгтэй хэлбэртэй RPD ротор нь зөвхөн нүүрний дагуу биш (гадаргуу тус бүрд дөрөв байдаг - оройн гадаргуу дээр хоёр, хажуугийн гадаргуу дээр хоёр) найдвартай битүүмжлэл шаарддаг. хөдөлгүүрийн бүрээстэй. Энэ тохиолдолд битүүмжлэлийг ажлын гадаргуу болон төгсгөлийн аль алиныг нь нарийн боловсруулдаг өндөр хайлштай гангаар хийсэн хаврын ачаалалтай тууз хэлбэрээр хийдэг. Халаалтаас метал тэлэх зориулалттай лацын дизайнд суурилуулсан хүлцэл нь тэдгээрийн шинж чанарыг улам дордуулдаг - лацдан холболтын хавтангийн төгсгөлийн хэсгүүдэд хий гарахаас зайлсхийх нь бараг боломжгүй юм (поршений хөдөлгүүрт тэд лабиринт эффект ашигладаг, цоорхойтой битүүмжлэх цагираг суурилуулдаг. өөр өөр чиглэл).
IN өнгөрсөн жиллацын найдвартай байдал эрс нэмэгдсэн. Загвар зохион бүтээгчид лацдах шинэ материалыг олсон. Гэсэн хэдий ч одоохондоо ямар нэгэн нээлтийн талаар ярих шаардлагагүй. Лацууд хамгийн их хэвээр байна гацаа RPD.
Роторын битүүмжлэлийн нарийн төвөгтэй систем нь үрэлтийн гадаргууг үр дүнтэй тослохыг шаарддаг. RPM нь дөрвөн шатлалт поршений хөдөлгүүрээс илүү их тос зарцуулдаг (1000 км тутамд 400 граммаас 1 килограмм хүртэл). Энэ тохиолдолд тос нь түлшний хамт шатдаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн байгаль орчинд ээлтэй байдалд муу нөлөө үзүүлдэг. RPD-ийн яндангийн хий нь поршений хөдөлгүүрийн утаанаас илүү хүний эрүүл мэндэд аюултай бодис агуулдаг.
RPD-д ашигласан тосны чанарт тусгай шаардлага тавьдаг. Энэ нь нэгдүгээрт, элэгдэл ихсэх хандлагатай (холбоо барих хэсгүүдийн том талбай - ротор ба хөдөлгүүрийн дотоод тасалгааны улмаас), хоёрдугаарт, хэт халалтаас (дахин үрэлт нэмэгдэж, хөдөлгүүр өөрөө жижиг хэмжээтэй). Тосыг тогтмол бус солих нь RPD-ийн хувьд үхэлд хүргэдэг - хуучин тосонд байгаа зүлгүүрийн тоосонцор нь хөдөлгүүрийн элэгдэл болон хөдөлгүүрийн хэт хөргөлтийг эрс нэмэгдүүлдэг. Хүйтэн хөдөлгүүрийг асааж, дулаацуулж байгаа нь роторын битүүмжлэл, шатаах камерын гадаргуу болон хажуугийн бүрээстэй холбоо барих хэсэгт тосолгооны материал багатай байдаг. Хэрэв поршений хөдөлгүүр хэт халсан үед унадаг бол RPD нь ихэвчлэн хүйтэн хөдөлгүүрийг асаах үед (эсвэл хүйтэн цаг агаарт жолоодох үед, хөргөлт хэт их байх үед) тохиолддог.
Ерөнхийдөө RPM-ийн ажиллах температур нь поршений хөдөлгүүртэй харьцуулахад өндөр байдаг. Хамгийн их дулааны дарамттай газар бол шаталтын камер бөгөөд бага эзэлхүүнтэй, үүний дагуу температур нэмэгдсэн нь түлш-агаарын хольцыг асаахад хүндрэл учруулдаг (шатаах камерын өргөтгөсөн хэлбэрийн улмаас RPD нь дэлбэрэлт, энэ төрлийн хөдөлгүүрийн сул талтай холбоотой байж болно). Тиймээс RPD нь лааны чанарт тавигдах шаардлага юм. Тэдгээрийг ихэвчлэн эдгээр хөдөлгүүрт хосоор нь суулгадаг.
Эргэдэг поршений хөдөлгүүрүүд нь маш сайн хүч, хурдны шинж чанартай ч поршений хөдөлгүүрээс бага уян хатан (эсвэл бага уян хатан) болж хувирдаг. Тэд зөвхөн нэлээд өндөр хурдтайгаар оновчтой хүчийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь дизайнеруудыг олон шатлалт хурдны хайрцагтай хамт RPD ашиглахыг албадаж, дизайныг улам хүндрүүлдэг. автомат хайрцагхалдаах Эцсийн эцэст RPD нь онолын хувьд тийм ч хэмнэлттэй биш юм.
Автомашины үйлдвэрлэлийн практик хэрэглээ
RPD нь өнгөрсөн зууны 60-аад оны сүүл, 70-аад оны эхээр хамгийн өргөн тархсан бөгөөд Ванкел хөдөлгүүрийн патентыг дэлхийн тэргүүлэх 11 автомашин үйлдвэрлэгч худалдаж авсан.
1967 онд Германы NSU компани цувралаа гаргажээ машинбизнес ангиллын NSU Ro 80. Энэхүү загвар нь 10 жилийн турш үйлдвэрлэгдсэн бөгөөд дэлхий даяар 37,204 хувь зарагдсан. Энэхүү машин нь алдартай байсан ч түүнд суурилуулсан RPD-ийн дутагдал нь эцсийн эцэст энэ гайхамшигтай машины нэр хүндийг сүйтгэсэн юм. Урт хугацааны өрсөлдөгчидтэй харьцуулахад NSU Ro 80 загвар нь "цайвар" харагдаж байв - миль хүртэл их засварзарласан 100 мянган километрийн хөдөлгүүр нь 50 мянгаас хэтрээгүй.
Citroen, Mazda, VAZ нар RPD-ийг туршиж үзсэн. Хамгийн том амжилтыг 1963 онд NSU Ro 80 загвар гарч ирэхээс дөрвөн жилийн өмнө RPD-тэй суудлын автомашинаа гаргасан Мазда компани хамгийн их амжилтанд хүрсэн. Өнөөдөр Мазда концерн RX цувралын спорт машинуудыг RPD-ээр тоноглож байна. Орчин үеийн машинууд Mazda RX-8 нь Феликс Ванкел RPD-ийн олон дутагдалтай талуудаас ангижирсан. Эдгээр нь байгаль орчинд ээлтэй, найдвартай боловч автомашины эзэд болон засварын мэргэжилтнүүдийн дунд "ажигтай" гэж тооцогддог.
Мотоциклийн үйлдвэрлэлд практик хэрэглээ
70-80-аад оны үед зарим мотоциклийн үйлдвэрлэгчид RPD - Hercules, Suzuki болон бусад загваруудыг туршиж үзсэн. Одоогийн байдлаар "эргэдэг" мотоциклийн жижиг үйлдвэрлэлийг зөвхөн NRV588 загварыг үйлдвэрлэдэг Нортон компанид байгуулж, NRV700 мотоциклийг цуваа үйлдвэрлэхэд бэлтгэж байна.
Norton NRV588 бол нийт 588 шоо см эзэлхүүнтэй хос ротортой хөдөлгүүрээр тоноглогдсон спорт дугуй бөгөөд 170-ын хүчин чадалтай. Морины хүч. Хуурай мотоциклийн жин нь 130 кг жинтэй спорт дугуйны цахилгаан хангамж нь үнэхээр хориотой харагдаж байна. Энэ машины хөдөлгүүр нь хувьсах оролтын системээр тоноглогдсон ба электрон тарилгатүлш. NRV700 загварын талаар мэдэгдэж байгаа зүйл бол энэхүү спорт дугуйны эргэлтийн хурд 210 морины хүчтэй болно.
Тодорхойлолт.
Поршений хөдөлгүүр- хувиргах замаар ажилладаг дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн сонголтуудын нэг дотоод энергитүлш шатаах механик ажилпоршений орчуулгын хөдөлгөөн. Цилиндр дэх ажлын шингэн өргөжих үед поршений хөдөлдөг.
Тахир механизм нь поршений орчуулгын хөдөлгөөнийг хувиргадаг эргэлтийн хөдөлгөөн тахир гол.
Хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны мөчлөг нь поршений нэг талын хөрвүүлэх цус харвалтын дарааллаас бүрдэнэ. Хөдөлгүүрийг хоёр ба дөрвөн шатлалт хөдөлгүүр гэж хуваадаг.
Хоёр ба дөрвөн шатлалт поршений хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим.
Цилиндрийн тоо поршений хөдөлгүүрүүдзагвараас хамаарч өөр өөр байж болно (1-ээс 24 хүртэл). Хөдөлгүүрийн эзэлхүүнийг бүх цилиндрийн эзэлхүүний нийлбэртэй тэнцүү гэж үздэг бөгөөд түүний багтаамж нь хөндлөн огтлолыг поршений цохилтоор үржүүлснээр олддог.
IN поршений хөдөлгүүрүүдЯнз бүрийн загварууд нь өөр өөр түлш асаах процессуудтай байдаг:
Цахилгаан оч ялгаруулах, оч залгуур дээр үүссэн. Ийм хөдөлгүүр нь бензин болон бусад төрлийн түлшээр ажилладаг ( Байгалийн хий).
Ажлын шингэний шахалт:
IN дизель хөдөлгүүрүүд, дизель түлш эсвэл хий дээр ажилладаг (5% дизель түлш нэмсэн) агаарыг шахаж, поршений хамгийн их шахалтын цэгт хүрэхэд түлш шахаж, халсан агаартай харьцахаас гал авалцдаг.
Шахалтын загварын хөдөлгүүрүүд. Тэдгээрийн түлшний хангамж нь яг ижил байна бензин хөдөлгүүрүүд. Тиймээс тэдгээрийг ажиллуулахын тулд түлшний тусгай найрлага (агаар ба диэтил эфирийн хольцтой), түүнчлэн шахалтын харьцааг нарийн тохируулах шаардлагатай. Компрессор хөдөлгүүрүүд нь нисэх онгоц, автомашины үйлдвэрлэлд нэвтэрсэн.
Гэрэлтдэг хөдөлгүүрүүд. Тэдний үйл ажиллагааны зарчим нь шахалтын загварын хөдөлгүүртэй олон талаараа төстэй боловч дизайны онцлог шинж чанартай байдаггүй. Тэдгээрийн гал асаах үүргийг дараахь байдлаар гүйцэтгэдэг. гэрэлтүүлэгч залгуур, дулаан нь өмнөх цохилтод шатаж буй түлшний эрчим хүчээр хадгалагддаг. Түлшний найрлага нь мөн онцгой бөгөөд метанол, нитрометан, касторын тос дээр суурилдаг. Ийм хөдөлгүүрийг машин, онгоцонд хоёуланд нь ашигладаг.
Калорийн хөдөлгүүрүүд. Эдгээр хөдөлгүүрүүдэд түлш нь хөдөлгүүрийн халуун хэсгүүдэд (ихэвчлэн поршений титэм) хүрэх үед гал асаах үед үүсдэг. Ил зуухны хийг түлш болгон ашигладаг. Тэдгээрийг цувих тээрэмд хөтлөгч мотор болгон ашигладаг.
Ашигласан түлшний төрлүүд поршений хөдөлгүүрүүд:
Шингэн түлш– дизель түлш, бензин, спирт, биодизель;
Хийнүүд- байгалийн болон биологийн хий, шингэрүүлсэн хий, устөрөгч, газрын тосны крекингийн хийн бүтээгдэхүүн;
Нүүрс, хүлэр, модоор хийсэн хийжүүлэгчид үйлдвэрлэсэн нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг мөн түлш болгон ашигладаг.
Поршений хөдөлгүүрийн ажиллагаа.
Хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны мөчлөгТехникийн термодинамикийн талаар дэлгэрэнгүй тайлбарласан. Янз бүрийн циклограммуудыг өөр өөр термодинамик циклээр тайлбарладаг: Отто, Дизель, Аткинсон эсвэл Миллер, Тринклер.
Поршений хөдөлгүүрийн эвдрэлийн шалтгаан.
Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн үр ашиг.
үед олж авсан хамгийн их үр ашиг поршений хөдөлгүүр нь 60%, өөрөөр хэлбэл. Шатаасан түлшний талаас бага хувийг хөдөлгүүрийн эд ангиудыг халаахад зарцуулдаг бөгөөд дулаанаар ялгардаг яндангийн хий. Үүнтэй холбогдуулан хөдөлгүүрийг хөргөх системээр тоноглох шаардлагатай байна.
Хөргөлтийн системийн ангилал:
Air CO– цилиндрийн гадна талын хавиргатай учир дулааныг агаарт дамжуулах. Тэд өргөдөл гаргадаг уу?
тийм байна сул хөдөлгүүрүүд(хэдэн арван морины хүчтэй), эсвэл хүчтэй нисэх онгоцны хөдөлгүүрүүд, тэдгээр нь хурдан агаарын урсгалаар хөргөнө.
Шингэн CO- шингэнийг (ус, антифриз эсвэл тос) хөргөх бодис болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь хөргөлтийн хантаазаар (цилиндрийн блокийн ханан дахь суваг) шахагдаж, хөргөлтийн радиатор руу орж, агаарын урсгалаар хөргөдөг. фенүүдээс. Ховор тохиолдолд металл натри нь халааж буй хөдөлгүүрийн халуунд хайлдаг хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг.
Өргөдөл.
Поршений хөдөлгүүрүүд нь хүч чадлынхаа хүрээнд (1 ватт - 75,000 кВт) зөвхөн автомашины үйлдвэрлэлд төдийгүй нисэх онгоцны барилга, усан онгоцны үйлдвэрлэлд ихээхэн алдартай болсон. Тэд мөн байлдааны, хөдөө аж ахуйн болон жолоодлогод ашиглагддаг барилгын тоног төхөөрөмж, цахилгаан үүсгүүр, усны насос, цахилгаан хөрөө болон бусад машинууд, хөдөлгөөнт болон суурин.
Дэлхий даяар хамгийн алдартай, өргөн хэрэглэгддэг механик төхөөрөмж- Эдгээр нь дотоод шаталтат хөдөлгүүр (цаашид ICE гэх) юм. Тэдний цар хүрээ нь өргөн цар хүрээтэй бөгөөд тэдгээр нь хэд хэдэн онцлог шинж чанараараа ялгаатай байдаг, жишээлбэл, цилиндрийн тоо, тоо нь 1-ээс 24 хооронд хэлбэлзэж болно, ашигласан түлш.
Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн ажиллагаа
Нэг цилиндртэй дотоод шаталтат хөдөлгүүрЭнэ нь шинэ үеийн олон цилиндртэй хөдөлгүүрийг бий болгох эхлэлийн цэг болсон хэдий ч хамгийн анхдагч, тэнцвэргүй, жигд бус ажилладаг гэж үзэж болно. Өнөөдөр тэдгээрийг нисэх онгоцны загварчлал, хөдөө аж ахуй, гэр ахуйн болон цэцэрлэгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Автомашины үйлдвэрлэлийн хувьд дөрвөн цилиндртэй хөдөлгүүр, илүү хатуу төхөөрөмжүүд өргөн хэрэглэгддэг.
Энэ нь хэрхэн ажилладаг, юунаас бүрддэг вэ?
Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрнарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөгөөд дараахь зүйлсээс бүрдэнэ.
- Цилиндр блок, цилиндрийн толгой зэрэг орон сууц;
- Хийн хуваарилах механизм;
- бүлүүрт механизм (цаашид бүлүүрт механизм гэх);
- Олон тооны туслах системүүд.
Тахир гол нь цилиндрт түлш-агаарын хольцыг (цаашид FA гэх) шатаах үед ялгарах энерги ба тахир голын хоорондох холбоос бөгөөд тээврийн хэрэгслийн хөдөлгөөнийг хангадаг. Хийн хуваарилах систем нь нэгжийн үйл ажиллагааны явцад хийн солилцоог хариуцдаг: нэвтрэх агаар мандлын хүчилтөрөгчхөдөлгүүрт түлшний угсралт, шаталтын явцад үүссэн хийг цаг тухайд нь зайлуулах.
Энгийн поршений хөдөлгүүрийн загвар
Туслах системийг танилцуулж байна:
- Хөдөлгүүрт хүчилтөрөгчийн хангамжийг хангах;
- Түлш, түлш шахах системээр төлөөлдөг;
- Бензин дээр ажилладаг хөдөлгүүрт түлшний угсралтын оч, гал асаах боломжийг олгодог гал асаах (дизель хөдөлгүүр нь өндөр температурын улмаас хольцыг өөрөө асаах шинж чанартай байдаг);
- Машины тос ашиглан контакттай металл эд ангиудын үрэлт, элэгдлийг бууруулдаг тосолгооны систем;
- Хөдөлгүүрийн ажлын хэсгүүдийн хэт халалтаас сэргийлж, эргэлтийг хангадаг хөргөлтийн систем тусгай шингэнантифриз төрөл;
- Яндангийн хавхлагуудаас бүрдэх хийнүүдийг холбогдох механизмд зайлуулахыг баталгаажуулдаг яндангийн систем;
- Электроникийн түвшинд дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн ажиллагааг хянах хяналтын систем.
Тайлбарласан нэгжийн үндсэн ажлын элементийг авч үзсэн болно дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн поршений, энэ нь өөрөө угсармал хэсэг юм.
Хөдөлгүүрийн поршений төхөөрөмж
Алхам алхмаар үйлдлийн диаграмм
Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн үйл ажиллагаа нь өргөжиж буй хийн энерги дээр суурилдаг. Эдгээр нь механизм доторх түлшний угсралтын шаталтын үр дүн юм. Энэ физик процесс нь поршений цилиндрийг хөдөлгөхөд хүргэдэг. Энэ тохиолдолд түлш нь дараахь байж болно.
- Шингэн (бензин, дизель түлш);
- хий;
- Хатуу түлш шатаах үр дүнд үүссэн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл.
Хөдөлгүүрийн ажиллагаа нь тодорхой тооны циклээс бүрдэх тасралтгүй хаалттай мөчлөг юм. Хамгийн түгээмэл дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд нь мөчлөгийн тоогоор ялгаатай хоёр төрөлтэй.
- Хоёр цус харвалт, шахалт, цус харвалт үүсгэдэг;
- Дөрвөн цус харвалт - ижил хугацаатай дөрвөн үе шатаар тодорхойлогддог: хэрэглээ, шахалт, цахилгаан цус харвалт, эцсийн - яндан, энэ нь үндсэн ажлын элементийн байрлалыг дөрөв дахин өөрчлөхийг харуулж байна.
Цус харвалтын эхлэлийг цилиндрт шууд поршений байрлалаар тодорхойлно.
- Дээд үхлийн төв (цаашид TDC гэх);
- Доод үхлийн төв (цаашид BDC гэх).
Дөрвөн цус харвалтын дээжийн үйлдлийн алгоритмыг судалснаар та сайтар ойлгож чадна машины хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим.
Машины хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим
Ороолт нь ажлын поршений дээд үхсэн цэгээс цилиндрийн бүх хөндийгөөр дамжин түлшний угсралтыг нэгэн зэрэг татах замаар явагддаг. Үндэслэн дизайны онцлог, орж ирж буй хий холилдож болно:
- Хөдөлгүүр нь хуваарилагдсан эсвэл төвлөрсөн тарилгатай бензин бол хэрэглээний олон талт хэсэгт энэ нь хамааралтай;
- Шаталтын камерт, хэрэв бид дизель хөдөлгүүр, түүнчлэн бензинээр ажилладаг, гэхдээ шууд шахах хөдөлгүүрийн тухай ярьж байгаа бол.
Эхний хэмжүүр хийн хуваарилах механизмын хэрэглээний хавхлагууд онгорхой байхад дамждаг. Оролтын болон яндангийн хавхлагуудын тоо, хэр удаан нээлттэй байх, тэдгээрийн хэмжээ, элэгдлийн байдал нь хөдөлгүүрийн хүчин чадалд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд юм. Шахалтын эхний үе шатанд байгаа поршенийг BDC дээр байрлуулна. Дараа нь энэ нь дээшээ хөдөлж, хуримтлагдсан түлшний угсралтыг шатаах камерт тодорхойлсон хэмжээс хүртэл шахаж эхэлдэг. Шаталтын камер нь цилиндрийн дээд хэсэг ба поршений хооронд байрлах цилиндр дэх чөлөөт орон зай юм.
Хоёр дахь хэмжүүр хөдөлгүүрийн бүх хавхлагыг хаахтай холбоотой. Тэдгээрийн битүүмжлэл нь түлшний угсралтын шахалтын чанар болон түүний дараагийн гал асаахад шууд нөлөөлдөг. Түүнчлэн хөдөлгүүрийн эд ангиудын элэгдлийн түвшин нь түлшний угсралтын шахалтын чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ нь поршений болон цилиндрийн хоорондох зайны хэмжээ, хавхлагын битүүмжлэлээр илэрхийлэгддэг. Хөдөлгүүрийн шахалтын түвшин нь түүний хүчин чадалд нөлөөлдөг гол хүчин зүйл юм. Үүнийг шахалтын тоолуур гэж нэрлэгддэг тусгай төхөөрөмжөөр хэмждэг.
Ажлын цус харвалт процесст холбогдох үед эхэлнэ гал асаах систем, оч үүсгэж байна. Поршений хамгийн дээд байрлалд байна. Холимог дэлбэрч, хий ялгарч, үүсдэг цусны даралт өндөр байх, мөн поршений хөдөлгөөнд орно. Тахир механизм нь эргээд тахир голын эргэлтийг идэвхжүүлдэг бөгөөд энэ нь машины хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг. Энэ үед системийн бүх хавхлагууд хаалттай байрлалд байна.
Тархины цохилтыг суллана нь авч үзэж буй мөчлөгийн эцсийн нэг юм. Бүгд яндангийн хавхлагууднээлттэй байрлалд байгаа нь хөдөлгүүр нь шаталтын бүтээгдэхүүнийг "амьсгалах" боломжийг олгодог. Поршений эхлэл цэг рүү буцаж, шинэ мөчлөг эхлэхэд бэлэн байна. Энэ хөдөлгөөн нь яндангийн системд, дараа нь гадагшлуулахад хувь нэмэр оруулдаг орчин, яндангийн хий.
Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн ажиллагааны диаграмм, дээр дурдсанчлан, мөчлөгт суурилсан. Үүнийг нарийвчлан авч үзээд, поршений хөдөлгүүр хэрхэн ажилладаг вэ, бид ийм механизмын үр ашиг 60% -иас ихгүй байна гэж дүгнэж болно. Энэ хувь нь тухайн мөчид цахилгаан цохилтыг зөвхөн нэг цилиндрт хийдэгтэй холбоотой юм.
Энэ үед хүлээн авсан бүх энерги нь машиныг хөдөлгөхөд чиглэгддэггүй. Үүний нэг хэсэг нь нисдэг дугуйг хөдөлгөөнд байлгахад зарцуулагддаг бөгөөд энэ нь инерцийн тусламжтайгаар бусад гурван цохилтын үед машины ажиллагааг хангадаг.
Тодорхой хэмжээний дулааны энерги нь орон сууц, яндангийн хийг халаахад өөрийн эрхгүй зарцуулагддаг. Тийм ч учраас машины хөдөлгүүрийн хүчийг цилиндрийн тоогоор тодорхойлдог бөгөөд үүний үр дүнд хөдөлгүүрийн эзэлхүүнийг бүх ажлын цилиндрийн нийт эзэлхүүн гэж тодорхой томъёогоор тооцоолдог.
Түлш шатаах үед дулааны энерги ялгардаг. Ажлын цилиндр дотор түлш шууд шатаж, үүссэн хийн энерги нь цилиндрт хөдөлж буй поршений тусламжтайгаар мэдрэгддэг хөдөлгүүрийг поршений хөдөлгүүр гэж нэрлэдэг.
Өмнө дурьдсанчлан энэ төрлийн хөдөлгүүр нь орчин үеийн автомашины гол хөдөлгүүр юм.
Ийм хөдөлгүүрт шаталтын камер нь шаталтаас үүсэх дулааны энерги нь цилиндрт байрладаг. агаарын түлшний хольцнь урагш хөдөлж буй поршений механик энерги болж хувирдаг бөгөөд дараа нь бүлүүр гэж нэрлэгддэг тусгай механизмаар тахир голын эргэлтийн энерги болгон хувиргадаг.
Агаар, түлш (түлш) -ээс бүрдэх хольц үүсэх газрын дагуу поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг гадаад ба дотоод хувиргалттай хөдөлгүүрт хуваана.
Үүний зэрэгцээ, ашигласан түлшний төрлөөс хамааран гадны хольцтой хөдөлгүүрүүдийг хөнгөн шингэн түлш (бензин) дээр ажилладаг карбюратор ба тарилгын хөдөлгүүр, хий дээр ажилладаг хийн хөдөлгүүр (хийн генератор, гэрэлтүүлэг, байгалийн хий) гэж хуваадаг. , гэх мэт). Шахах гал асаах хөдөлгүүр нь дизель хөдөлгүүр (дизель) юм. Тэд хүнд шингэн түлш (дизель) дээр ажилладаг. Ерөнхийдөө хөдөлгүүрүүдийн загвар нь бараг ижил байдаг.
Тахир гол нь хоёр эргэлт хийх үед дөрвөн шатлалт поршений хөдөлгүүрийн ажлын мөчлөг дуусна. Тодорхойлолтоор энэ нь дөрвөн тусдаа процессоос (эсвэл цус харвалт) бүрдэнэ: хэрэглээ (1 цус харвалт), агаарын түлшний хольцыг шахах (2 цус харвалт), цахилгаан цохилт (3 цус харвалт), яндангийн хийн ялгаруулалт (4 цус харвалт).
Хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны мөчлөгийг өөрчлөх нь хийн хуваарилах механизмыг ашиглан хангагдсан байдаг camshaft, цилиндрийн ажлын орон зайг гадаад орчноос тусгаарлаж, хавхлагын цаг хугацааны өөрчлөлтийг голчлон баталгаажуулдаг түлхэгч ба хавхлагуудын дамжуулах систем. Хийн инерцийн улмаас (хийн динамикийн үйл явцын онцлог) хэрэглээ ба яндангийн цохилтууд. жинхэнэ хөдөлгүүрдавхцаж байгаа нь тэд хамтдаа ажилладаг гэсэн үг юм. Өндөр хурдтай үед фазын давхцал нь хөдөлгүүрийн гүйцэтгэлд эерэг нөлөө үзүүлдэг. Эсрэгээрээ, илүү их байна бага эргэлт, хөдөлгүүрийн эргэлт бага байх тусам. Ажиллаж байна орчин үеийн хөдөлгүүрүүдЭнэ үзэгдлийг харгалзан үздэг. Тэд үйл ажиллагааны явцад хавхлагын цагийг өөрчлөх боломжийг олгодог төхөөрөмжийг бий болгодог. Ийм төхөөрөмжүүдийн янз бүрийн загварууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хамгийн тохиромжтой нь хийн хуваарилах механизмын үе шатыг (BMW, Mazda) тохируулах цахилгаан соронзон төхөөрөмж юм.
Карбюраторт дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд
IN карбюраторт хөдөлгүүрүүдАгаарын түлшний хольцыг хөдөлгүүрийн цилиндрт орохоос өмнө бэлтгэдэг тусгай төхөөрөмж- карбюраторт. Ийм хөдөлгүүрт шатамхай хольц (түлш, агаарын холимог) цилиндрт орж, үлдсэн яндангийн хийтэй холилдсон (ажлын хольц) нь гадаад эрчим хүчний эх үүсвэрээс гал асаах системээс цахилгаан оч үүсгэдэг.
Тарилгын дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Ийм хөдөлгүүрт бензин цацдаг атомжуулах цорго байдаг тул хэрэглээний олон талт, агаартай холилдсон хольц үүсдэг.
Хийн дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Эдгээр хөдөлгүүрт хийн бууруулагчаас гарсны дараа хийн даралтыг их хэмжээгээр бууруулж, атмосферийн даралтад ойртуулж, дараа нь агаар-хийн холигчоор соруулж, цахилгаан форсунк ашиглан шахдаг (ижил төстэй байдлаар). шахах хөдөлгүүрүүд) хөдөлгүүрийн сорох коллектор руу.
Өмнөх төрлийн хөдөлгүүрүүдийн нэгэн адил гал асаах нь түүний электродуудын хооронд үсрэх оч залгуураас оч үүсгэдэг.
Дизель дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Дизель хөдөлгүүрт хольц үүсэх нь хөдөлгүүрийн цилиндр дотор шууд үүсдэг. Агаар, түлш нь цилиндрт тус тусад нь ордог.
Энэ тохиолдолд эхлээд цилиндрт зөвхөн агаар орж, түүнийг шахаж, хамгийн их шахах үед нарийн атомжуулсан түлшний урсгалыг тусгай цорго ашиглан цилиндрт шахдаг (ийм хөдөлгүүрүүдийн цилиндр доторх даралт өмнөх төрлийн хөдөлгүүрээс хамаагүй өндөр утгууд), үр дүнд нь гал асаах нь холимог үүсдэг.
Энэ тохиолдолд хольц нь цилиндрт хүчтэй шахагдсан үед агаарын температур нэмэгдсэний үр дүнд гал авалцдаг.
Сул талуудын дунд дизель хөдөлгүүрүүдӨмнөх төрлийн поршений хөдөлгүүрүүдтэй харьцуулахад түүний эд анги, ялангуяа бүлүүрт механизмын механик ачаалал өндөр байгааг онцлон тэмдэглэж болно, энэ нь хүч чадлын шинж чанарыг сайжруулж, үүний үр дүнд илүү том хэмжээс, жин, өртөг шаарддаг. Хөдөлгүүрийн нарийн хийц, өндөр чанартай материал ашигласны улмаас энэ нь нэмэгддэг.
Нэмж дурдахад ийм хөдөлгүүрүүд нь цилиндр доторх ажлын хольцын гетероген шаталтаас болж утааны хийн дэх азотын ислийн агууламж нэмэгдэж, зайлшгүй тортог ялгарах шинж чанартай байдаг.
Хийн дизель дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Ийм хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим нь ямар ч төрлийн хийн хөдөлгүүрийн ажиллагаатай төстэй юм.
Агаар-түлшний хольцыг ижил төстэй зарчмын дагуу, агаар-хийн холигч эсвэл хэрэглээний коллекторт хий нийлүүлэх замаар бэлтгэдэг.
Гэсэн хэдий ч энэ хольцыг дизель хөдөлгүүрийн ажиллагаатай адилтган цилиндрт шахаж буй дизель түлшний туршилтын хэсэг, цахилгаан очлуур ашиглахгүйгээр гал авалцдаг.
Эргэдэг поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Тогтсон нэрнээс гадна энэ хөдөлгүүрийг бүтээсэн эрдэмтэн зохион бүтээгчийн нэрээр нэрлэгдсэн бөгөөд Ванкел хөдөлгүүр гэж нэрлэгддэг. 20-р зууны эхээр санал болгосон. Одоогийн байдлаар ийм хөдөлгүүрийг Mazda RX-8 үйлдвэрлэгчид боловсруулж байна.
Хөдөлгүүрийн гол хэсэг нь "8" тоог санагдуулам дотоод гадаргуугийн дизайнтай, тодорхой хэлбэрийн камерт эргэлддэг гурвалжин ротор (поршений аналог) -аас бүрддэг. Энэ ротор нь тахир голын бүлүүр болон хийн хуваарилах механизмын үүргийг гүйцэтгэдэг тул поршений хөдөлгүүрт шаардагдах хийн хуваарилах системийг арилгадаг. Энэ нь нэг эргэлтэнд гурван бүрэн эргэлтийг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь нэг ийм хөдөлгүүр нь зургаан цилиндртэй поршений хөдөлгүүрийг солих боломжийг олгодог бөгөөд түүний дизайны үндсэн энгийн байдал зэрэг олон эерэг шинж чанаруудыг үл харгалзан өргөн ашиглахад саад болж байгаа сул талуудтай. Эдгээр нь камер ба роторын хооронд удаан эдэлгээтэй, найдвартай лацыг бий болгох, шаардлагатай хөдөлгүүрийн тосолгооны системийг бий болгохтой холбоотой юм. Эргэдэг поршений хөдөлгүүрийн ажиллах мөчлөг нь дөрвөн цус харвалтаас бүрдэнэ: агаарын түлшний хольцыг авах (1 цус харвалт), хольцыг шахах (2 цус харвалт), шаталтын хольцыг өргөтгөх (3 цус харвалт), яндан (4 цус харвалт).
Эргэдэг иртэй дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд
Энэ бол Yo-mobile-д хэрэглэгддэг хөдөлгүүр юм.
Хийн турбин дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Өнөөдөр эдгээр хөдөлгүүрүүд нь поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг автомашинд амжилттай сольж чаддаг. Эдгээр хөдөлгүүрүүдийн дизайн сүүлийн хэдэн жилд л ийм төгс төгөлдөрт хүрсэн ч хийн турбин хөдөлгүүрийг автомашинд ашиглах санаа нэлээд эртнээс гарч ирсэн. Бодит боломжНайдвартай хийн турбин хөдөлгүүрийг бий болгох нь одоо ирт хөдөлгүүрийн онолоор баталгаажсан бөгөөд энэ нь хөгжлийн өндөр түвшинд хүрсэн, металлурги, тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологи юм.
Хийн турбин хөдөлгүүр гэж юу вэ? Үүнийг хийхийн тулд түүний хэлхээний схемийг харцгаая.
Компрессор (9-р байр) ба хийн турбин (поз. 7) нь нэг босоо ам (8-р байр) дээр байрладаг. Хийн турбины босоо ам нь холхивч дээр эргэлддэг (поз 10). Компрессор нь агаар мандлаас агаарыг авч, шахаж, шаталтын камер руу чиглүүлдэг (3-р зүйл). Түлшний насос (1-р зүйл) нь мөн турбины босоо амаар хөдөлдөг. Энэ нь шатаах камерт суурилуулсан цорго (2-р зүйл) түлшээр хангадаг. Хийн шаталтын бүтээгдэхүүн нь хийн турбины чиглүүлэгч сэнсээр (4-р зүйл) түүний сэнсний ир (5-р зүйл) руу орж, түүнийг тодорхой чиглэлд эргүүлэхэд хүргэдэг. Яндангийн хий нь хоолойгоор дамжин агаар мандалд гардаг (6-р зүйл).
Хэдийгээр энэ хөдөлгүүр нь дутагдалтай талуудаар дүүрэн боловч дизайн хөгжихийн хэрээр тэдгээрийг аажмаар арилгаж байна. Үүний зэрэгцээ поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулахад хийн турбин дотоод шаталтат хөдөлгүүр нь хэд хэдэн чухал давуу талтай байдаг. Юуны өмнө үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй уурын турбин, хий үүсэх боломжтой өндөр хурдтай. Хүлээн авах боломжийг юу олгодог илүү их хүчжижиг хөдөлгүүр, хөнгөн жинтэй (бараг 10 дахин). Үүнээс гадна хийн турбин дахь цорын ганц төрлийн хөдөлгөөн нь эргэлт юм. Поршений хөдөлгүүр нь эргэлтийн хөдөлгөөнөөс гадна поршений эргэлтийн хөдөлгөөн, холбогч бариудын нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнтэй байдаг. Мөн хийн турбин хөдөлгүүр шаардлагагүй тусгай системүүдхөргөх, тослох. Хамгийн бага тооны холхивч бүхий мэдэгдэхүйц үрэлтийн гадаргуу байхгүй нь урт хугацааны ажиллагаа, өндөр найдвартай байдлыг хангадаг. хийн турбин хөдөлгүүр. Эцэст нь тэд керосин эсвэл дизель түлшээр тэжээгддэг гэдгийг анхаарах нь чухал юм. бензинээс хямд төрлүүд. Автомашины хийн турбин хөдөлгүүрийг хөгжүүлэхэд саад болж байгаа шалтгаан нь турбины ир рүү орж буй хийн температурыг зохиомлоор хязгаарлах шаардлагатай байгаа тул шатамхай металлууд маш үнэтэй хэвээр байна. Үүний үр дүнд энэ нь буурдаг ашигтай хэрэглээхөдөлгүүрийн (үр ашиг) болон нэмэгддэг тодорхой хэрэглээтүлш (1 морины хүчтэй түлшний хэмжээ). Зорчигч ба ачааны зориулалттай машины хөдөлгүүрүүдХийн температурыг 700 ° C хүртэл, онгоцны хөдөлгүүрт 900 ° C хүртэл хязгаарлах ёстой боловч өнөөдөр агаарт орж буй агаарыг халаахын тулд яндангийн хийн дулааныг зайлуулах замаар эдгээр хөдөлгүүрүүдийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх зарим арга замууд байдаг. шаталтын камерууд. Өндөр хэмнэлттэй автомашины хийн турбин хөдөлгүүрийг бий болгох асуудлыг шийдэх нь энэ чиглэлийн ажлын амжилтаас ихээхэн хамаардаг.
Хосолсон дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд
Хосолсон хөдөлгүүрийг бүтээх онолын тал дээр асар их хувь нэмэр оруулсан нь ЗХУ-ын инженер, профессор А.Н.
Алексей Нестерович Шелест
Эдгээр хөдөлгүүрүүд нь турбин эсвэл компрессор байж болох поршений ба ир гэсэн хоёр машины хослол юм. Эдгээр хоёр машин нь ажлын процессын чухал хэсэг юм. Хийн турбин хэт цэнэглэгчтэй ийм хөдөлгүүрийн жишээ болгон. Ердийн поршений хөдөлгүүрт турбо цэнэглэгч нь агаарыг цилиндрт оруулдаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн хүчийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь яндангийн хийн урсгалаас эрчим хүчийг ашиглахад суурилдаг. Энэ нь нэг талдаа босоо ам дээр суурилуулсан турбины сэнс дээр ажилладаг. Тэгээд тэр эргүүлдэг. Компрессорын ир нь нөгөө талдаа нэг гол дээр байрладаг. Тиймээс компрессорын тусламжтайгаар нэг талаас камер дахь вакуум, нөгөө талаас албадан агаарын нийлүүлэлтийн улмаас хөдөлгүүрийн цилиндрт агаар орж, хөдөлгүүрт их хэмжээний агаар, түлш ордог. Үүний үр дүнд шатсан түлшний хэмжээ нэмэгдэж, энэ шаталтын үр дүнд үүссэн хий нь илүү их эзэлхүүнийг эзэлдэг бөгөөд энэ нь поршенд илүү их хүч үүсгэдэг.
Хоёр шатлалт дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Энэ бол ер бусын хий түгээх систем бүхий дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн нэр юм. Энэ нь оролт ба гаралтын гэсэн хоёр хоолойгоор дамжин поршений дамжуулалт хийх, харилцан эргэх хөдөлгөөн хийх явцад хэрэгждэг. Та "RCV" гэсэн гадаад тэмдэглэгээг олж болно.
Хөдөлгүүрийн үйл ажиллагааны процессууд нь тахир голын нэг эргэлт, поршений хоёр цохилтын үед явагддаг. Үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна. Нэгдүгээрт, цилиндрийг цэвэрлэдэг бөгөөд энэ нь яндангийн хийг нэгэн зэрэг авахтай хамт шатамхай хольцыг авна гэсэн үг юм. Дараа нь TDC руу шилжих үед тахир гол нь харгалзах BDC-ийн байрлалаас 20-30 градус эргэлдэж байх үед ажлын хольцыг шахдаг. Мөн ажлын цус харвалт, урт нь тахир голын эргэлтээр 20-30 градусаар доод үхсэн цэг (BDC) хүрэхгүй дээд үхсэн цэгээс (TDC) поршений цохилт юм.
Хоёр шатлалт хөдөлгүүрт тодорхой сул талууд бий. Нэгдүгээрт, хоёр цус харвалтын мөчлөгийн сул холбоос бол хөдөлгүүрийг цэвэрлэх явдал юм (дахин хийн динамикийн үүднээс). Энэ нь нэг талаас шинэ цэнэгийг яндангийн хийнээс салгах боломжгүй байгаатай холбоотой юм. үндсэндээ руу нисэх зайлшгүй алдагдал Янданшинэ хольц (эсвэл бид дизель түлшний тухай ярьж байгаа бол агаар). Нөгөөтэйгүүр, эрчим хүчний цохилт нь хагас эргэлтээс бага хугацаанд үргэлжилдэг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн үр ашиг буурч байгааг харуулж байна. Эцэст нь үргэлжлэх хугацаа нь маш их юм чухал үйл явцдөрвөн шатлалт хөдөлгүүрт ажлын мөчлөгийн хагасыг эзэлдэг хийн солилцоог нэмэгдүүлэх боломжгүй.
Хоёр шатлалт хөдөлгүүр нь цэвэршүүлэх эсвэл хэт цэнэглэх системийг заавал ашигладаг тул илүү төвөгтэй, илүү үнэтэй байдаг. Цилиндр-поршений бүлгийн хэсгүүдийн дулааны ачаалал ихсэх нь тусдаа хэсгүүдэд илүү үнэтэй материалыг ашиглахыг шаарддаг нь эргэлзээгүй юм: поршений, цагираг, цилиндрийн доторлогоо. Мөн поршений хий хуваарилах функцийг гүйцэтгэх нь поршений цохилтын өндөр ба цэвэрлэх цонхны өндрөөс бүрдэх өндрийн хэмжээг хязгаарладаг. Мопедийн хувьд энэ нь тийм ч чухал биш боловч их хэмжээний эрчим хүч зарцуулдаг машинд суурилуулах үед поршений жинг ихээхэн хүндрүүлдэг. Тиймээс хүчийг хэдэн арван, бүр хэдэн зуун морины хүчээр хэмжихэд поршений массын өсөлт нь маш мэдэгдэхүйц юм.
Гэсэн хэдий ч ийм хөдөлгүүрийг сайжруулах чиглэлээр зарим ажил хийгдсэн. Рикардо хөдөлгүүрт босоо цус харвалт бүхий тусгай түгээлтийн ханцуйвчийг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь поршений хэмжээ, жинг багасгах боломжтой болгох оролдлого байв. Систем нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд хэрэгжүүлэхэд маш үнэтэй байсан тул ийм хөдөлгүүрийг зөвхөн нисэхэд ашигладаг байсан. Дөрвөн шатлалт хөдөлгүүрийн хавхлагуудтай харьцуулахад яндангийн хавхлагууд нь дулааны ачаалал (шууд урсгалтай хавхлагатай) хоёр дахин их байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Нэмж дурдахад суудал нь яндангийн хийтэй шууд харьцдаг тул дулаан дамжуулалт нь муу байдаг.
Зургаан шатлалт дотоод шаталтат хөдөлгүүр
Үйл ажиллагаа нь дөрвөн шатлалт хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим дээр суурилдаг. Нэмж дурдахад түүний дизайн нь нэг талаас үр ашгийг нэмэгдүүлэх, нөгөө талаас алдагдлыг бууруулах элементүүдийг агуулдаг. Хоёр байна янз бүрийн төрөлийм хөдөлгүүрүүд.
Отто болон дизель циклээр ажилладаг хөдөлгүүрүүдэд түлш шатаах үед дулааны алдагдал их байдаг. Эдгээр алдагдлыг анхны загварын хөдөлгүүрт нэмэлт хүч болгон ашигладаг. Ийм хөдөлгүүрийн загварт агаарын түлшний хольцоос гадна уур эсвэл агаарыг поршений нэмэлт цохилтын ажлын орчин болгон ашигладаг бөгөөд үүний үр дүнд хүч нэмэгддэг. Ийм хөдөлгүүрт түлш шахах бүрийн дараа поршенууд хоёр чиглэлд гурван удаа хөдөлдөг. Энэ тохиолдолд хоёр ажлын цус харвалт байдаг - нэг нь түлш, нөгөө нь уур эсвэл агаартай.
Энэ хэсэгт дараахь хөдөлгүүрүүд бүтээгдсэн.
Bajulaz хөдөлгүүр (Англи хэлнээс Bajulaz). Үүнийг Байулас (Швейцарь) бүтээсэн;
Crower хөдөлгүүр (Англи Crower-ээс). Брюс Кроуэр (АНУ) зохион бүтээсэн;
Брюс Кроуэр
Velozet хөдөлгүүр (Англи хэлнээс Velozeta) Инженерийн коллежид (Энэтхэг) баригдсан.
Хоёрдахь төрлийн хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим нь цилиндр бүр дээр нэмэлт поршений суурилуулалтанд суурилдаг бөгөөд үндсэн хөдөлгүүрийн эсрэг талд байрладаг. Нэмэлт бүлүүр нь үндсэн поршенийхтой харьцуулахад хоёр дахин бага давтамжтайгаар хөдөлдөг бөгөөд энэ нь мөчлөг бүрт зургаан поршений цохилт өгдөг. Нэмэлт поршений гол зорилго нь хөдөлгүүрийн уламжлалт хийн хуваарилах механизмыг орлуулдаг. Түүний хоёр дахь үүрэг нь шахалтын харьцааг нэмэгдүүлэх явдал юм.
Бие биенээсээ бие даан бүтээсэн ийм хөдөлгүүрийн хоёр үндсэн загвар байдаг.
Bear Head хөдөлгүүр. Малколм Беер (Австрали) зохион бүтээсэн;
"Цэнэглэх насос" (Герман цэнэглэгч насос) гэж нэрлэгддэг хөдөлгүүр. Хельмут Коттманн (Герман) зохион бүтээсэн.
Ойрын ирээдүйд дотоод шаталтат хөдөлгүүрт юу тохиолдох вэ?
Өгүүллийн эхэнд заасан зүйлсээс гадна дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн сул талДотоод шаталтат хөдөлгүүрийг тээврийн хэрэгслийн дамжуулалтаас тусад нь ашиглахыг зөвшөөрдөггүй бас нэг үндсэн сул тал бий. Эрчим хүчний нэгжТээврийн хэрэгсэл нь тээврийн хэрэгслийн хурдны хайрцагтай хамт хөдөлгүүрээс үүсдэг. Энэ нь машиныг шаардлагатай бүх хурдаар хөдөлгөх боломжийг олгодог. Гэхдээ нэг дотоод шаталтат хөдөлгүүр нь хамгийн дээд хүчийг зөвхөн нарийн хурдны хүрээнд л хөгжүүлдэг. Ийм учраас дамжуулалт хэрэгтэй байна. Зөвхөн онцгой тохиолдолд тэд дамжуулалгүйгээр хийдэг. Жишээлбэл, зарим нисэх онгоцны загварт.
Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг авто зам, төмөр зам, далайн тээвэр, хөдөө аж ахуй, барилгын үйлдвэрлэл (трактор, бульдозер), тусгай байгууламжийн яаралтай цахилгаан хангамжийн систем (эмнэлэг, холбооны шугам гэх мэт) болон бусад олон салбарт эрчим хүчний эх үүсвэр болгон өргөн ашигладаг. хүний үйл ажиллагааны чиглэлүүд. Сүүлийн жилүүдэд хийн поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрт суурилсан мини ДЦС-ууд ялангуяа өргөн тархсан бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар жижиг орон сууцны хороолол эсвэл үйлдвэрүүдийг эрчим хүчээр хангах асуудлыг үр дүнтэй шийдэж байна. Ийм дулааны цахилгаан станцуудын бие даасан байдал нь төвлөрсөн системүүд(RAO UES гэх мэт) нь тэдний үйл ажиллагааны найдвартай, тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Дизайн нь маш олон янз байдаг поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд нь маш жижиг (нисэх онгоцны загварт зориулсан хөдөлгүүр) -ээс маш том (далайн танкийн хөдөлгүүр) хүртэл маш өргөн хүрээг хангах чадвартай.
Бид сургуулийн физикийн хичээлээс эхлээд “Техникийн термодинамик” хичээлийг дуустал поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн хийц, үйл ажиллагааны зарчимтай олон удаа танилцсан. Гэсэн хэдий ч мэдлэгээ нэгтгэж, гүнзгийрүүлэхийн тулд энэ асуудлыг дахин товчхон авч үзье.
Зураг дээр. 6.1-д хөдөлгүүрийн бүтцийн диаграммыг үзүүлэв. Мэдэгдэж байгаагаар дотоод шаталтат хөдөлгүүрт түлшний шаталт нь ажлын шингэнд шууд явагддаг. Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрт ийм шаталтыг ажлын цилиндрт гүйцэтгэдэг 1 хөдөлгөөнт поршений хамт 6. Шаталтын үр дүнд үүссэн утаа нь бүлүүрийг түлхэж, улмаар поршений үйл ажиллагааг үүсгэдэг ашигтай ажил. Холбогч саваа 7 ба тахир голын 9-ийн тусламжтайгаар поршений хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь эргэлтийн хөдөлгөөнд хувирдаг бөгөөд энэ нь ашиглахад илүү тохиромжтой. Тахир гол нь crankcase-д байрладаг бөгөөд хөдөлгүүрийн цилиндрүүд нь цилиндрийн блок (эсвэл хүрэм) гэж нэрлэгддэг өөр орон сууцны хэсэгт байрладаг. 2. Цилиндрийн таг 5 нь оролтыг агуулдаг 3 болон төгсөлт 4 кинематикаар холбогдсон тусгай тэнхлэгээс албадан камертай хавхлагууд тахир голмашинууд.
Цагаан будаа. 6.1.
Хөдөлгүүрийг тасралтгүй ажиллуулахын тулд шаталтын бүтээгдэхүүнийг цилиндрээс үе үе зайлуулж, поршений хөдөлгөөн, хавхлагын үйл ажиллагааны улмаас хийгддэг түлш, исэлдүүлэгч (агаар) -ийн шинэ хэсгүүдээр дүүргэх шаардлагатай. .
Поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг ихэвчлэн янз бүрийн ерөнхий шинж чанараар ангилдаг.
- 1. Холимог үүсэх, гал асаах, дулаанаар хангах аргад үндэслэн хөдөлгүүрийг албадан асаалттай, өөрөө асаалттай (карбюратор эсвэл тарилгын ба дизель) машинд хуваана.
- 2. Ажлын үйл явцын зохион байгуулалтын дагуу - дөрвөн цус харвалт, хоёр цус харвалт болгон. Сүүлд нь ажлын процессыг дөрөв биш, харин поршений хоёр цохилтоор гүйцэтгэдэг. Хоёр шаталттай дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд нь шууд урсгалтай хавхлага-ховор цэвэрлэх, бүлүүрт камер цэвэрлэх, шууд урсгалтай цэвэрлэх, эсрэг хөдөлдөг поршений гэх мэт машинуудад хуваагддаг.
- 3. Зориулалтын дагуу - суурин, усан онгоц, дизель зүтгүүр, автомашин, автотрактор гэх мэт.
- 4. Хувьсгалын тоогоор - бага хурдтай (200 эрг / мин хүртэл) ба өндөр хурдтай.
- 5. Поршений дундаж хурдыг үндэслэн d>n = ? П/ 30 - бага хурдтай, өндөр хурдтай (th?„ > 9 м/с).
- 6. Шахалтын эхэн үеийн агаарын даралтын дагуу - хөтөч үлээгч ашиглан ердийн болон хэт цэнэглэгдсэн.
- 7. Яндангийн хийн дулааны хэрэглээний дагуу - ердийн (энэ дулааныг ашиглахгүйгээр), турбо цэнэглэгч ба хосолсон. Турбо хөдөлгүүртэй автомашинд яндангийн хавхлагууд хэвийн хэмжээнээс арай эрт нээгдэж, шаталтын хий нь хэвийн хэмжээнээс өндөр даралтаар цилиндрт агаарыг нийлүүлдэг турбо цэнэглэгчийг жолооддог импульсийн турбин руу илгээгддэг. Энэ нь цилиндрт илүү их түлш шатаах боломжийг олгодог бөгөөд үр ашгийг нь сайжруулдаг техникийн үзүүлэлтүүдмашинууд. Хосолсон дотоод шаталтат хөдөлгүүрт поршений хэсэг нь хийн генераторын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд машины хүчин чадлын ердөө ~50-60% -ийг үйлдвэрлэдэг. Үлдсэн нийт хүчийг утааны хийгээр ажилладаг хийн турбиноос авдаг. Энэ зорилгоор утааны хий at цусны даралт өндөр байх Рба температур / турбин руу илгээгдэж, түүний босоо амыг ашиглан араа дамжуулалтэсвэл шингэний холболт нь хүлээн авсан хүчийг угсралтын үндсэн босоо ам руу дамжуулдаг.
- 8. Цилиндрүүдийн тоо, зохион байгуулалтаар хөдөлгүүр нь: нэг, хоёр, олон цилиндртэй, шугаман, К хэлбэртэй, Т хэлбэртэй.
Одоо орчин үеийн дөрвөн шатлалт дизель хөдөлгүүрийн бодит үйл явцыг авч үзье. Үүнийг дөрвөн цус харвалт гэж нэрлэдэг, учир нь энд бүхэл бүтэн цикл нь поршений дөрвөн бүтэн цохилтоор явагддаг боловч одоо бидний харж байгаачлан энэ хугацаанд арай илүү бодит термодинамик процессууд явагддаг. Эдгээр үйл явцыг Зураг 6.2-т тодорхой үзүүлэв.
Цагаан будаа. 6.2.
I - сорох; II - шахалт; III - ажлын цус харвалт; IV - түлхэх
Цохилтын үеэр сорох(1) Сорох (хэрэглэх) хавхлага дээд үхлийн төвөөс (TDC) хэдхэн градус өмнө нээгддэг. Нээлтийн мөч нь цэгтэй тохирч байна Гдээр R-^-диаграм. Энэ тохиолдолд сорох процесс нь поршений доод үхсэн цэг (BDC) руу шилжиж, даралттай үед үүсдэг. r nsбага уур амьсгалтай /; a (эсвэл даралтыг нэмэгдүүлэх рн).Поршений хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгдөхөд (BDC-ээс TDC хүртэл) оролтын хавхлага тэр даруй хаагддаггүй, гэхдээ тодорхой сааталтай (цэг дээр) Т). Дараа нь хавхлагуудыг хаах үед ажлын шингэнийг шахдаг (цэг хүртэл Хамт). IN дизель машинуудцэвэр агаарыг сорж, шахаж, карбюраторт хөдөлгүүрт - агаар ба бензин уурын ажлын холимог. Поршений энэ цохилтыг ихэвчлэн цус харвалт гэж нэрлэдэг шахалт(II).
TDC-ийг инжектороор цилиндрт шахахаас өмнө тахир голын хэдэн градусын эргэлт. дизель түлш, түүний өөрөө гал асаах, шатаах, шаталтын бүтээгдэхүүний тэлэлт үүсдэг. IN карбюраторт машинуудажлын хольцыг цахилгаан оч ялгаруулах замаар хүчээр асаана.
Агаарыг шахаж, ханатай дулааны солилцоо харьцангуй бага байх үед түүний температур мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, түлшний өөрөө гал асаах температураас давж гардаг. Тиймээс тарьсан нарийн атомжуулсан түлш маш хурдан халж, ууршиж, гал авалцдаг. Түлшний шаталтын үр дүнд цилиндр дэх даралт нь эхлээд хурц бөгөөд дараа нь поршений BDC руу аялж эхлэхэд энэ нь хамгийн дээд хэмжээнд хүртэл буурч, дараа нь шахах явцад хүлээн авсан түлшний сүүлчийн хэсгүүдийн хувьд нэмэгддэг. шатсан, тэр ч байтугай буурч эхэлдэг (цилиндрийн эрчимтэй өсөлтийн улмаас). Бид үүнийг нөхцөлт байдлаар тооцох болно хамт"шаталтын процесс дуусна. Үүний дараа утааны хийн тэлэлтийн үйл явц, тэдгээрийн даралтын хүч нь бүлүүрийг BDC руу шилжүүлэх үед явагдана. Шаталтын болон тэлэлтийн процессыг багтаасан поршений гурав дахь цус харвалт гэж нэрлэдэг ажлын цус харвалт(III), учир нь зөвхөн энэ үед хөдөлгүүр ашигтай ажил хийдэг. Энэ ажлыг flywheel ашиглан хуримтлуулж, хэрэглэгчдэд өгдөг. Хуримтлагдсан ажлын нэг хэсэг нь үлдсэн гурван мөчлөгт зарцуулагддаг.
Поршений BDC-д ойртох үед яндангийн хавхлага тодорхой хэмжээгээр нээгддэг (цэг б) болон яндангийн хий нь яндангийн хоолой руу яаран орж, цилиндр дэх даралт бараг атмосферийн даралт хүртэл огцом буурдаг. Поршений TDC руу шилжих үед шаталтын хий нь цилиндрээс гарч ирдэг (IV - түлхэж гаргах).Хөдөлгүүрийн яндангийн суваг нь тодорхой гидравлик эсэргүүцэлтэй байдаг тул энэ процессын явцад цилиндр дэх даралт нь атмосферийн даралтаас дээгүүр хэвээр байна. Яндангийн хавхлага TDC-ийн дараа хаагдана (цэг P),Тиймээс, мөчлөг бүрт хэрэглээний болон яндангийн хавхлагууд нэгэн зэрэг нээлттэй байх үед нөхцөл байдал үүсдэг (тэд хавхлагын давхцлын талаар ярьдаг). Энэ нь ажлын цилиндрийг шаталтын бүтээгдэхүүнээс илүү сайн цэвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд үр дүнд нь түлшний шаталтын үр ашиг, бүрэн гүйцэд байх болно.
Цикл нь хоёр цус харвалт машинуудын хувьд өөрөөр зохион байгуулагдсан (Зураг 6.3). Эдгээр нь ихэвчлэн хэт цэнэглэгдсэн хөдөлгүүрүүд бөгөөд үүнийг хийхийн тулд ихэвчлэн хөтөч үлээгч эсвэл турбо цэнэглэгчтэй байдаг 2 , хөдөлгүүр ажиллаж байх үед агаар хүлээн авагч руу агаар шахдаг 8.
Хоёр цус харвалттай хөдөлгүүрийн ажлын цилиндр нь үргэлж цэвэрлэх цонх 9-тэй байдаг бөгөөд поршений BDC руу дамжиж, тэдгээрийг улам бүр нээж эхлэх үед хүлээн авагчаас агаар цилиндрт ордог.
Хүчний цохилт гэж нэрлэгддэг поршений эхний цохилтын үед шахагдсан түлш хөдөлгүүрийн цилиндрт шатаж, шаталтын бүтээгдэхүүн өргөсдөг. Эдгээр процессыг индикаторын диаграммд харуулав (Зураг 6.3, A)шугамаар тусгагдсан с - би - т.Яг цэг дээр Тяндангийн хавхлагууд нээгдэж, илүүдэл даралтын нөлөөн дор утааны хий нь яндангийн суваг руу орж ирдэг. 6, үр дүнд нь
Цагаан будаа. 6.3.
1 - сорох хоолой; 2 - үлээгч (эсвэл турбо цэнэглэгч); 3 - бүлүүр; 4 - яндангийн хавхлагууд; 5 - цорго; 6 - яндангийн суваг; 7 - ажилчин
цилиндр; 8 - агаарын хүлээн авагч; 9- цонх цэвэрлэх
Дараа нь цилиндр дэх даралт мэдэгдэхүйц буурдаг (цэг P).Поршен хангалттай доошилсны дараа цэвэрлэх цонх нээгдэж эхлэхэд хүлээн авагчаас шахсан агаар цилиндрт орж ирдэг. 8 , цилиндрээс үлдсэн утааны хийг шахаж гаргах. Энэ тохиолдолд ажлын хэмжээ нэмэгдсээр байгаа бөгөөд цилиндр дэх даралт нь хүлээн авагчийн даралт хүртэл бараг буурдаг.
Поршений хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх үед цэвэрлэх портууд дор хаяж хэсэгчлэн нээлттэй хэвээр байх үед цилиндрийг цэвэрлэх үйл явц үргэлжилнэ. Яг цэг дээр руу(Зураг 6.3, б)бүлүүр нь цэвэрлэх цонхыг бүрэн хааж, цилиндрт орж буй агаарын дараагийн хэсгийг шахаж эхэлдэг. TDC-ээс хэдхэн градусын өмнө (цэг дээр хамт")түлш шахах нь хушуугаар эхэлдэг бөгөөд дараа нь өмнө нь тайлбарласан процессууд явагдаж, түлшийг асаах, шатаахад хүргэдэг.
Зураг дээр. 6.4-т тайлбарласан диаграммуудыг харуулав бүтцийн төхөөрөмжбусад төрлийн хоёр шатлалт хөдөлгүүр. Ерөнхийдөө эдгээр бүх машинуудын ажлын мөчлөг нь тайлбарласантай төстэй бөгөөд дизайны онцлогзөвхөн үргэлжлэх хугацаанд ихээхэн нөлөөлдөг
Цагаан будаа. 6.4.
А- гогцооны үүр үлээх; 6 - эсрэг талын поршений шууд урсгалтай үлээлгэх; В- бүлүүрт камер цэвэрлэх
бие даасан үйл явц ба үүний үр дүнд хөдөлгүүрийн техник, эдийн засгийн шинж чанар.
Дүгнэж хэлэхэд үүнийг тэмдэглэх нь зүйтэй хоёр харвалт хөдөлгүүронолын хувьд ceteris paribus нь тэд хоёр дахин их хүчийг олж авах боломжийг олгодог боловч бодит байдал дээр цилиндр цэвэрлэх нөхцөл муу, дотоод алдагдал харьцангуй их байгаа тул энэ ашиг нь арай бага байна.
