В данном разделе речь пойдет о карбюраторных и дизельных двигателях, работающих на жидком топливе.
Для работы карбюраторных двигателей необходим бензин, для работы дизельных – дизельное топливо. КПД этих двигателей составляет 20%.
Рассмотрим подробнее устройство каждого из двигателей.
Карбюраторные поршневые двигатели.
К составляющим карбюраторного поршневого двигателя относятся:
Рис. 1.1 Одноцилиндровый карбюраторный двигатель внутреннего сгорания:а) «стакан» в «стакане»; б) поперечный разрез1 — головка цилиндра; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поршневые кольца; 5 — поршневой палец; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — маховик; 9 — кривошип; 10 — распределительный вал; 11 — кулачок распределительного вала; 12 — рычаг; 13 — клапан; 14 — свеча зажиганияВ цилиндре (2) со съемной головкой (1) находится поршень (3), в специальные канавки справа и слева помещены поршневые кольца (4). Кольца скользят по поверхности цилиндра, не давая образующимся газам вырваться вниз и препятствуя попаданию наверх масла.
Поршневой палец (5) и шатун (6) соединяют поршень с кривошипом коленчатого вала (9). Он вращается в подшипниках, которые расположены в картере двигателя. На конце коленчатого вала (7) укреплен маховик (8).
Когда кулачки распределительного вала (11) находят на рычаги (12), клапаны (13) открываются. При этом, через впускной клапан проходит горючая смесь (бензин и воздух), а через выпускной выходят отработанные газы. Закрываются клапаны под воздействием пружин, когда кулачки сбегают с рычагов. В движении коленчатый вал и кулачки приводятся с помощью коленчатого вала.
Свеча зажигания (14) расположена в резьбовом отверстии головки цилиндра (1). Между ее электродами проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь (см. выше).
Вот основные принципы работы одноцилиндрового карбюраторного двигателя.Также существуют показатели, которые используются для оценки двигателей (рисунок 1.2).
Рис. 1.2 Ход поршня и объемы цилиндра двигателяа) поршень в нижней мертвой точкеб) поршень в верхней мертвой точке
ВМТ и НМТ – верхняя и нижняя «мертвая» точка, соответственно. Эти показатели характеризуют положение поршня, при котором он удален от оси коленчатого вала.S – ход поршня. Путь от одной «мертвой» точки до другой.Vс — объемом камеры сгорания. Это объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.Vр — рабочий объем цилиндра. Тот объем, который освобождает поршень, перемещаясь от верхней «мертвой» точке к нижней.Vп – полный объем цилиндра. Показатель, который исчисляется суммированием объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра.При сложении рабочих объемов всех цилиндров мы получаем рабочий объем двигателя. Мы рассмотрели работу двигателя с одним цилиндром, но современные машиностроительные заводы выпускают двигатели с количеством цилиндров 4, 6, 8, 12.
^
Чтобы заставить вращаться ведущие колеса автомобиля двигатель должен пройти так называемый рабочий цикл. Двигатель автомобиля совершает этот цикл за четыре такта (схема представлена на рисунке 1.3):
Рис. 1.3 Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпускПервый такт – впуск горючей смеси (рис. 1.3а). Клапан открывается, горючая смесь заполняет цилиндр, смешивается с остатками газов и превращается в рабочую смесь.
Второй такт — сжатие рабочей смеси (рис. 1.3б). Клапаны закрыты, следовательно, рабочая смесь сжимается, температура газов повышается. Если оценить это в цифрах, то мы получим следующие величины: давлении в цилиндре составит 9-10 кг/см2, температура газов – 400оС.
Третий такт — рабочий ход (рис. 1.3в). На этом этапе сгорает рабочая смесь, в результате происходит выделение энергии, которая превращается в механическую работу. Расширяющиеся газы создают давление на поршень, далее через шатун и кривошип на коленчатый вал. Под силой давления коленчатый вал и ведущие колеса автомобиля начинают вращаться.
Четвертый такт — выпуск отработавших газов (рис. 1.3г). Поршень совершает движение от ВМТ к НМТ, при этом открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят из цилиндра.
Мы рассмотрели четыре такта работы двигателя. Только в ходе третьего такта (рабочего хода) совершается полезная механическая работа. А первый, второй и четвертый – это подготовительные процессы. Этим процессам способствует кинестетическая энергия маховика (рисунок 1.4), который вращается по инерции
Рис. 1.4 Коленчатый вал двигателя с маховиком1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная (опорная) шейка; 5 — противовес
Металлический диск, закрепленный на коленчатом валу, и называется маховик. Во время третьего такта, коленчатый вал, раскрученный поршнем через шатун и кривошип, передает запас инерции маховику. В свою очередь, под действием энергии, отдаваемой маховиком, поршень движется вверх (выпуск и сжатие) и вниз (впуск). Т.е. подготовительные такты в обратном порядке осуществляются только за счет запасов инерции в массе маховика через коленчатый вал, шатун и поршень.
Теперь перейдем к рассмотрению дизельных двигателей.
^
Главным отличием дизельных двигателей от карбюраторных является отсутствие свечей и системы зажигания. Это связано с высоким давлением, под которым подается топливо непосредственно в цилиндр при помощи форсунки, и высокой температурой. Поэтому топливо воспламеняется само. Таким образом система зажигания не нужна..
Главной особенностью работы дизельного двигателя является то, что топливо подается форсункой или насос-форсункой непосредственно в цилиндр двигателя под большим давлением в конце такта сжатия. Необходимость подачи топлива под большим давлением обусловлена тем, что степень сжатия у таких двигателей в несколько раз больше, чем у карбюраторных. И так как давление и температура в цилиндре дизельного двигателя очень высоки, то происходит самовоспламенение топлива. А это означает, что искусственно поджигать смесь не надо. Поэтому у дизельных двигателей отсутствуют не только свечи, но и вся система зажигания.
^
Первый такт – впуск. Цилиндр двигателя наполняется через впускной клапан воздухом.
Второй такт – сжатие. Здесь идет подготовка к воспламенению топлива. Поршень при движении от ВМТ к НМТ сжимает воздух, давление над поршнем становится равным 40 кг/см2, температура – более 500оС.
Третий такт — рабочий ход. Дизельное топливо через форсунку под давлением поступает в камеру сгорания, где и происходит его воспламенение за счет высокой температуры сжатого воздуха. Во время третьего такта давление в цилиндре 100 кг/см2, а температура свыше 2000оС.
Четвертый такт – выпуск отработавших газов, Поршень от НМТ совершает движение к ВМТ, выпускной клапан открывается, отработанные газы выходят из цилиндра.
Размеры, масса и стоимость дизельного двигателя значительно больше бензинового за счет высоких нагрузок на рабочие механизмы. Но есть неоспоримый плюс таких двигателей:
^
Одной из его составляющих одноцилиндрового двигателя является кривошипно-шатунный механизм. Он необходим для того, чтобы происходило преобразование возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала.
Рассмотрим устройство этого механизма подробнее на примере четырехцилиндрового двигателя автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 2.1).
Рис. 2.1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя на примере автомобиля ВАЗ 2106а) продольный разрез; б) поперечный разрез1 — блок цилиндров; 2 — головка блока цилиндров; 3 — поддон картера двигателя; 4 — поршни с кольцами и пальцами; 5 — шатуны; 6 — коленчатый вал; 7 — маховик; 8 — распределительный вал; 9 — рычаги; 10 — впускные клапаны; 11 — выпускные клапаны; 12 — пружины клапанов; 13 — впускные и выпускные каналы
Деталями кривошипно-шатунного механизма являются:
Далее по схеме — головка блока цилиндров (2), которая крепится непосредственно к самому блоку цилиндров. Головка является местом расположения свечей, клапанов и камеры сгорания. Здесь же происходит вращение распределительного вала с кулачками. В головке блока, в свою очередь, тоже имеются полости, водяные и масляные каналы.
Что касается шатунно-поршневой группы, то принцип ее работы был рассмотрен в первой части, так что не будем останавливаться на этом еще раз.Как и любой другой механизм кривошипно-шатунный в процессе эксплуатации имеет свойство ломаться. Любая неисправность имеет свою причину. Приведем примеры:
Существуют причины, в результате которых рабочий ресурс двигателя может уменьшиться.
Во-первых, это перегрузка. Не нагружайте багажник автомобиля или салон «под завязку», иначе срок эксплуатации двигателя может сократиться.
Во-вторых, двигаясь на максимальной скорости, которую только может развить автомобиль, вы также способствуете сокращению срока службы двигателя. Одно дело проехать со скоростью 150 км/ч пару километров подряд, другое – десятки.
В-третьих, чистота двигателя. Двигатель необходимо регулярно (хотя бы 2 раза в год) мыть специальными средствами, заправлять автомобиль качественным бензином и маслом, вовремя менять фильтры.
^
Следующий механизм в устройстве автомобиля, который мы будем рассматривать — газораспределительный механизм. При помощи него происходит своевременный впуск горючей смеси и выпуск отработанных газов. Составляющие механизма:
Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 3.1).
а) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2106 1 — звездочка привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — звездочка привода маслянного насоса; 5 — звездочка коленчатого вала; 6 — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи б) на примере двигателя автомобиля ВАЗ 2108 1 — зубчатый шкив распределительного вала; 2 — зубчатый ремень; 3 — зубчатый шкив коленчатого вала; 4 — зубчатый шкив водяного насоса; 5 — натяжной ролик Рис. 3.1 Звездочка привода распределительного вала. Зубчатый шкив распределительного вала
Схема работы газораспределительного механизма представлена на рисунке 3.2. Если упрощенно описать работу механизма, то это будет выглядеть так: распределительный вал вращается, на рычаг набегает кулачок, рычаг жмет на стержень впускного (выпускного) клапана, открывая его. А далее происходит выполнение всех тактов работы двигателя.
Рис. 3.2 Схема взаимодействия деталей газораспределительного механизмаа) кулачок «набежал» б) кулачок «сбежал»
Приведем примеры неисправностей газораспределительного механизма:
^
Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.
На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.
Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания
Механизмы системы питания это:
Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.
С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. 
Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива
Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108). Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.
При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.
Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник
Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.
Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка
К составляющим механизмам карбюратора относятся:
gendocs.ru
The internal combustion engine. Powerful eight-cylinder engine. Pencil drawing.
ID изображения : 39542998
Тип носителя : Векторная Иллюстрация
Использовать это изображение в элементе для перепродажи или шаблоне?
Расширенная лицензия только для печати + EPS Расширенная лицензия только для электронных материалов + EPS Полная расширенная лицензия + EPS
8000 x 6724 px | 67.7 cm x 56.9 cm | 300dpi | JPG
Любой масштаб • EPS
Для этого изображения требуется
1 квоты скаиваний из Вашего Пакета кредитов
План подпискиПакета кредитовПакеты
Ключевые слова стокового изображения
Похожие изображения
ru.123rf.com
The internal combustion engine. Powerful eight-cylinder engine. Pencil drawing.
ID изображения : 39542998
Тип носителя : Векторная Иллюстрация
Использовать это изображение в элементе для перепродажи или шаблоне?
Расширенная лицензия только для печати + EPS Расширенная лицензия только для электронных материалов + EPS Полная расширенная лицензия + EPS
8000 x 6724 px | 67.7 cm x 56.9 cm | 300dpi | JPG
Любой масштаб • EPS
Для этого изображения требуется
1 квоты скаиваний из Вашего Пакета кредитов
План подпискиПакета кредитовПакеты
Ключевые слова стокового изображения
Похожие изображения
ru.123rf.com
БНБ- Научно-Технический словарь
|         Рисунок Двигатель Внутреннего Сгорания в Научно-Техническом словаре 4-х цилиндровый рядный бензиновый двигатель (смотри рисунки: Двигатель; ) - самый обычный двигатель (смотри рисунки: Двигатель; ) внутреннего сгорания, который используется в автомобилях. Через фильтр (1) воздух всасывается в карбюратор (смотри рисунки: Карбюратор; ) (2), где смешивается с бензином. Затем смесь поступает в цилиндры через двойные впускные клапаны (смотри рисунки: Клапан; ) (3), расположенные на каждом из цилиндров (4). Свеча зажигания (5) воспламеняет смесь, заставляя поршень быстро двигаться вниз Выхлопные газы (смотри рисунки: Газ; ) выбрасываются через выпускные клапаны (смотри рисунки: Клапан; ) (6) Коленчатый вал (7) изменяет возвратно-поступательное движение поршней на вращательное, а также вращает зубчатый ремень привода (8), контролирующего открытие клапанов, (смотри рисунки: Клапан; ) через кулачки (9), расположенные на распредвале (10). Зубчатый ремень привода контролирует воспламенение свечей зажигания. Рядом со рисунком Двигатель Внутреннего Сгорания в Научно-Техническом словаре
|
nts.sci-lib.com
Чтобы сразу не смущать сложными терминами и громоздкими определениями, сначала рассмотрим простейший одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на бензине, устройство которого представлено на рисунке 4.1.
Состоит этот двигатель из блока с цилиндрическим отверстием внутри – гильзой цилиндра. В гильзе находится поршень, соединенный через шатун с коленчатым валом. Коленчатый вал, в свою очередь, связан с распределительным валом через цепь (эта связь постоянна и передаточное отношение (О том, что такое «передаточное отношение», будет рассказано в главе 5 «Трансмиссия») составляет 1 к 2, то есть распределительный вал делает один оборот за два оборота коленчатого вала).
Рисунок 4.1 Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания.
Рисунок 4.2 Разрез бензинового двигателя внутреннего сгорания.
Рисунок 4.4 Двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
Распределительный вал вместе с клапанами расположен в головке блока цилиндров, которая установлена соответственно на блок цилиндров.
Теперь разложим все по частям.
Блок цилиндра — литая деталь из чугуна или из алюминиевого сплава. Блок цилиндров образует картер. По сути, это корпус, внутри которого находятся основные элементы кривошипно-шатунного механизма (о котором речь пойдет ниже). Этот корпус имеет двойные стенки (именуемые рубашкой блока). В полостях между стенками течет охлаждающая жидкость, если двигатель с жидкостным охлаждением. Если двигатель с воздушным охлаждением, то блок имеет одну стенку с многочисленными ребрами для отвода тепла, как показано на рисунке 4.3.
В блоке имеются гильза и масляные каналы для подвода смазки к трущимся деталям. Рабочая поверхность гильзы, с которой соприкасается поршень, называется зеркалом цилиндра.
Поршень имеет вид перевернутого стакана, обычно отлит из алюминиевого сплава. В цилиндр поршень устанавливается с очень небольшим зазором (обычно сотые доли миллиметра). Чтобы газы, образовавшиеся при сгорании топлива, через этот зазор не прорвались в картер блока цилиндров, поршень уплотнен кольцами. Обычно устанавливают два компрессионных кольца (они воспринимают основную нагрузку при перемещении поршня) и одно маслосъемное (оно состоит из нескольких элементов), необходимое для снятия со стенок цилиндра моторного масла. Поршень, шарнирно, то есть через палец соединен с верхней головкой шатуна, а шатун, в свою очередь, шарнирно соединен с коленчатым валом. Шатун вместе с коленчатым валом и называют кривошипно-шатунным механизмом. Благодаря шатуну поступательное движение поршня вверх и вниз преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.
ПримечаниеУважаемый читатель может подумать, что пропустил целый раздел, ведь на рисунке 4.1 отсутствует и палец, и верхняя головка шатуна, но это не так — вышеприведенное описание дано для общего представления о двигателе внутреннего сгорания, а вот устройство каждого из элементов подробно рассмотрено в разделе 4.7 «Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм».
Головка блока цилиндра — по сути, это корпус (обычно из алюминиевого сплава), в котором, в зависимости от конструкции (Слова «в зависимости от конструкции» означают, что не всегда распределительный вал или валы располагают в головке блока. Об этом подробнее будет рассказано в главе 4.6 «Головка блока цилиндров»), находится распределительный вал (или валы), а также клапаны – впускной и выпускной. Распределительный вал и клапаны называют газораспределительным механизмом (ГРМ). Распределительный вал необходим для своевременного открытия впускных и выпускных клапанов. Клапаны плотно прилегают к головке блока цилиндра и прижимаются с помощью клапанных пружин.
Вот и весь четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Сложного ничего нет.
Четырехтактным двигатель называется потому, что полный рабочий процесс разбит на четыре промежутка – такта. Из этих тактов только один рабочий, то есть тот, во время которого происходит перемещение поршня под действием газов, выделяющихся при сгорании топливовоздушной смеси. Каждый такт приходится (приблизительно) на один полуоборот коленчатого вала.
ПримечаниеВерхняя мертвая точка (ВМТ) — крайнее положение поршня в верхней части цилиндра.Нижняя мертвая точка (НМТ) — крайнее положение поршня в нижней части цилиндра.Расстояние от ВМТ до НМТ называется ходом поршня.
Наверняка, у каждого в детстве был велосипед. И, если спускала шина, то ее необходимо было подкачать насосом. Так вот, хотя и отдаленно, но этот насос для накачивания шин напоминает нам наш одноцилиндровый двигатель. Внутри цилиндрического корпуса насоса тоже есть клапаны и так же двигается поршень. Когда вы тяните ручку поршня на себя, через клапан в корпусе всасывается воздух, когда двигаете поршень вниз — клапан на впуске закрывается и воздух выходит через клапан на выпуске в трубку, попадая в шину колеса велосипеда. Теперь мысленно представим перевернутый насос, у которого мы начали перемещать поршень вниз, набирая при этом внутрь корпуса воздух, так же мысленно закрываем выпускное отверстие, например, пальцем, и начинаем перемещать поршень насоса вверх – воздух при этом начнет сжиматься, так как деваться ему некуда. Доведя поршень насоса до упора, мы возьми и подожги засыпанный до начала этого действа порох в корпусе. Сгорая, этот порох будет выделять большое количество газа, который, в свою очередь, повысит давление внутри корпуса и начнет перемещать поршень, только уже без нашего участия – самостоятельно. Когда порох полностью выгорит, а поршень дойдет до самой нижней точки, мы откроем выпускное отверстие, и начнем снова перемещать поршень вверх, выталкивая из корпуса насоса уже отработавшие свое газы. Вытолкнув продукты горения наружу, мы снова закрываем пальцем выпускное отверстие насоса и начинаем повторять все вышеперечисленное в той же последовательности. Вот так же приблизительно работает любой четырехтактный бензиновый двигатель. Поместите корпус насоса в блок, клапаны установите в головку, которую в свою очередь смонтируйте на блок, а поршень соедините через шатун с коленвалом и получите наш простейший одноцилиндровый двигатель.
Есть такое понятие, как «рабочий цикл». Это совокупность процессов, происходящих последовательно в цилиндре двигателя при вращении коленчатого вала на два полных оборота (720o). Рабочий цикл состоит из тактов.
ПримечаниеЧитая далее описание процессов, вспомните о насосе, который был описан перед этим.
Собственно, ничего сложного. Практически все четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, использующие в качестве топлива бензин, работают по такому принципу.
Первый такт. Впуск воздуха, смешанного с топливом
Коленвал, вращаясь, перемещает поршень вниз из ВМТ. В этот момент открыт впускной клапан, через него в цилиндр всасывается воздух вперемешку с распыленным топливом (в виде очень мелких капелек). Далее поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается
Второй такт. Сжатие
Коленвал продолжает вращаться, а поршень начинает от НМТ перемещаться вверх, сжимая при этом топливовоздушную смесь, дополнительно более тщательно смешивая топливо с воздухом, чтобы смесь была максимально однородная. Оба клапана закрыты
Третий такт. Рабочий ход
Поршень в ВМТ, в камере сгорания сжатая и нагретая до высокой температуры смесь, в этот момент возникает разряд между электродами свечи, который поджигает топливо. Сгорая, топливовоздушная смесь выделяет газы, которые, к слову, разогреты до 800 градусов Цельсия, создается высокое давление, под действием которого поршень перемещается вниз, толкая коленчатый вал. Весь процесс протекает до НМТ
Четвертый такт. Выпуск
Газы свое дело сделали, теперь от них необходимо избавиться, чтобы подготовить цилиндр для следующей порции топливовоздушной смеси. После НМТ, открывается выпускной клапан, поршень под действием силы инерции поднимается вверх, выталкивая отработанные газы. После того, как поршень достигнет ВМТ и будут удалены все отработанные газы, весь процесс повторится заново.
monolith.in.ua
Ниже представлен краткий экскурс в историю эволюции инженерной мысли "ролико-лопастного" машиностроения с XVI по наше время.
С незапамятных времен и по сей день большинство изобретательских умов были заняты проблемой облегчения человеческого труда. Идея всевозможного и повсеместного замещения человека машинами подстегивает инженеров к активной деятельности и в наше время (в т.ч. Скайнет и Джона с Сарой Конноров). На рассвете технического прогресса умы были сориентированы на механизацию наиболее жизненно важных процессов - переремещения воды и грузов.
А в качестве источника энергии рассматривались доступные в то время силы ветра, воды и пара. Ниже будут рассмотрены конструкции использовавшие последние два источника, а именно насосы, гидромоторы, паровые машины(паровые двигатели). За трехсотлетнюю историю развития индустриального общества были предложены десятки тысяч различных воплощений инженерной мысли о преобразовании обуздании энергии, в данном обзоре мы рассмотри наиболее близкие к ролико-лопастной тематике. Однако, все перечисленные ниже схемы роторных сегодня сменили предначертанную создателями судьбу и используются в наше в ремя в качестве расходомеров.
Паровая машина(Паровой двигатель) представляет собой тепловую машину, которая выполняет механическую работу использованием пара в качестве рабочего тела .
Паровые двигатели, как правило, являются двигателями внутреннего сгорания , где тепло подводится к рабочему телу от сжигаемого топлива вне двигателя.
Насос представляет собой устройство для перемещения жидкости, например, жидкостей, газов или суспензий.
Насос вытесняет объем физического или механического воздействия. Насосы делятся на три основные группы: прямые лифта , перемещение и тяжести насосы.
Расходомер - это устройство предназначенное для измерения количество вещества проходящего через единицу площади в единице времени
1588
1636
Шестеренчатый насос Паппенхейма
Самые ранние источники ссылаются на Рамелли (Ramelli), (1588) который предложил роторный насос для перекачки воды лопастного типа, и Паппенхейм (Pappenheim), пердложившего шестеренчатый насос, (1636) как те что используются сегодня для подачи смазочного масла в автомобильных двигателях. Хотя ни кто из них не предложил использовать свою конструкцию в качестве паровой машины, эти схемы всплывают вновь и вновь в истории строения паровых машин.
Внутри рабочей камеры расположен вращающийся ротор с одной лопастью, впускное, выпускное отверстия и клапан выполненный в виде перемычки связанной с внешним цилиндром или другим отодвигающим механизмом, которая может бать отодвинута в нужное время для прохождения лопасти. Клапан должен двигаться очень быстро и с определенным запасом чтобы избежать аварии. Кроме того он должен иметь определенный запас прочности чтобы выдержать перепад давления и не допустить утечку между впускным и выпускным отверстием. Данная конструкция предлагалась к использованию в качесте паровой машины либо водяного насоса. Брама был универсальным инженером, который запатентовал ряд изобретений от винта пропеллера до туалета.
В 1797 году господин Эдмунд Картрайт запатентовал свой роторный паравой двигатель стремя лопастями на роторе и двумя откидными клапанами. Рабочее тело попадает в паровой двигатель через отверстие E и давлением на лопасти приводит ротор во вращение. Лопасти сами овобождали себе путь поочередно открывая клапана. Рабочее тело совершив работу покидает паровую машину через отверстие F, назначение отверстия С точно не известно, возможно оно служило для слива конденсата.
Катрайт также занимался разраработкой обычных поршневых двигателей, которые работали от спиртового пара.
Эндрю Флинт получил патент на свой роторный паровой двигатель в 1805 году. Ротор имеет одну лопасть которая приводит его в движение под действием давления пара. Для предотвращения холостого сброса пара в паровой машине установлены два поворотных клапана в форме полумесяцев i и k, Они выполнены таким образом, что имеют два положения в одном из которых которых обеспечивают проход лопасти и не пропускают пар - в другом. Эти клапана приводятся в движение от внешних связей, рисунок 3. Пар попадает в рабочую камеру паровой машины через отверстие h и через отверстие g(рис 2) покидает машину.
Как видно из второго рисунка ротор паровой машины разделен на две части, пар подается через нижнюю, совершает работу и покидает машину через верхнюю и полый вал. Обратите внимание на простое уплотнение вала y и z.
На рисунке три представлена оригинальная и замысловатая система рычагов обеспечивающая синхронизацию клапонов с ротором
Данный двигатель был запатентован Джоном Троттером в Лондоне в 1805 году. Как и многие другие двигатели эта конструкция использовалась и в качестве насоса как и показано на рисунке - насос с тремя удобными монтажными выступами.
Внутренний и внешний цилиндры не подвижные, а внутренний подвижен. Лопасть была изготовлена из прямоугольного куска латуни или другого металла установленная между двума неподвижными цилиндрами.
В 1825 году господин Джозеф Эва, гражданин США, запатентовал роторный двигатель в Лондоне. Здесь показан ввиде водяного насоса. Рабочая камера пневмодвигателя состоит из ротора с тремя лопастями и вращающегося клапана геометрическая форма которого обеспечивает прохождение лопости в нужный момент и разделение рабочей камеры на впускную и выпускную полости. Как вы видите при прохождении лопасти через ролик возникает серьезный путь утечки, который имеет тяжелые последствия для эффективности данной конструкции. Ниже представлены оригинальные рисунки предположительно взятые из того же патента
Этот двигатель был запатентован в 1842 году, он был предназначен для работы с воздухом или паром как в качестве пневмомотора ток и в качестве насоса. Был ли он когда-либо построен или нет в настоящее время неизвестно. Однако эта схема является сегодня одной из самых популярных у современных изготовителей расходомеров. Рабочая камера образована двумя неподвижными цилиндрами - внешним и внутренним, разделена на две части: неподвижной перегородкой с одной стороны и подвижным кольцевым ротором (поршнем) с прорезью ля перегородки - с другой. Ротор работает попеременно то внейней то внутренней поверхностью кольца. К центру ротора прикреплен вал с кривошипом который совершает вращательные движения.
Ниже приведена схема двухкамерной расширительной машины. Эта машина имеет две рабочие камеры и два кольцевых поршня, котрые связаны с общим валом. Вторая и последующие внешние камеры нужны для более эффективного использования пара.
Эта паровая машина была запатентована в США в 1866 году. Данная машина является обратимой.
Эта машина была выставлена на Международной Выставке d'Electricit в русской и немецкой секциях. В кой секции она была на стенде компании Siemens & Halske, где работала в качестве динамо машины которая была предназничена для железной дороги (Пригородные линии Берлина).
Массивный маховик свидетельствует о том что данный двигатель не мог похвастаться постоянным моментом.
На вход данного парового двигателя подавался пар под давлением то 58 до 72 фунтов на квадратный дюйм (от 4 до 5 атм) и развивал мощность от 5 до 6 лошадиных сил (от 3,7 до 4,5 кВт) при 900..1000 оборотов/минуту на. Это гораздо быстрее чем поршневой паровой двигатель, что гораздо лучше подходит для непосредственного привода динамо машины. Генератор мог выдавать электрический ток до 20 Ампер (напряжение неизвестно, но можно предположить по мощности, что гдето в районе 220 Вольт).
Машина состоит из двух пар С-образных роторов, которые синхронизируются шестернями вне рабочей камеры в середине корпуса паровой машины. Было отмечено что у парового двигателя нет мертвой точки. Паровая машина была оснащена центробежным регулятором на входной трубе (верхний левый угол на фото).
Рычаг спереди предназначался для управления скоростью.
1883
Доклад Н.Н. Тверского. О результатах сравнительного испытания коловратных и прямолинейных машин.
– Милостивые государи! В 1883 году я докладывал вам о моей машине в 4 номинальные силы, предполагавшейся к постройке на Балтийском заводе для катера Государя Императора. Теперь я уже имею возможность сообщить о результате испытаний моих машин. Но для лучшего уяснения дела необходимо ознакомиться с коловратными машинами; а потому, не входя в подробности устройства оных, постараюсь вкратце восстановить в вашей памяти сказанное мною в 1883 г.
Паровой двигатель Берренберга. Корпус представляет собой две пересекающиеся цилиндрические поверхности. На противоположных сторонах ротора размещены лопасти. Лопасти выполнены в виде вращающихся цилиндров, которые катятся по внутренней поверхности корпуса. Импульс пара поступает в рабочую камеру паровой машины из вращающегося клапана.
Паровой двигатель Риттера. Имеет схожую идею подачи пара в рабочую камеру с предыдущей паровой машиной, однако, имеет три вращающихся клапана, что гораздо сложнее.
Эта паровая машина (турбина) была запатентована Генри Беренсом в США в 1866 году. Этот паровой двигатель имеет массивный маховик, также есть центробежный регулятор пара на входе. Эта паровая турбина имела два С-образных ротора, которые синхронизированы между собой зубчатой передачей расположенной вне рабочей камеры. Достоинством парового двигателя собранного по данной схеме, несомненно, является минимум торцевых уплотняющих зазоров, необходимых при торцах роторов. Все остальные уплотнения цилиндрические, что их делает весьма простыми для технической реализации.
Для уменьшения дисбаланса С-образных роторов Генри Беренс 10 апреля 1866 года запатентовал противовес на задних торцах роторов, а за тем в 1868 году предложил схему с симметричными роторами не требующими применения балансира.
Сегодня ма можем встретить данную конструкцию в качестве высокоточного камерного ротационного расходомера с трапециедальными лопастями.
1898
Этот паровой двигатель был запатентован Яковом Юнбехендом в июне 1898 года в США.
Двигатель имеет центральный семилопастной ротор и два вращающихся клапана по обе стороны от него. Синхронизация между ротором и вращающимися клапанами выполнена с использованием зубчатой передачи. Кроме того имеется еще два поворотных клапана обеспечивающих простой реверс.
1903
 |
 |
sampi 1930
where there is no connecting rod between the piston and the torque arm(disk), and the piston moves in a circular path or toroidal path that forms both the combustion chamber and presure chamber.
This lack of connecting Rod leaps the thermal efficiency of the internal combustion engine system from 45% (large & heavey Compund engines for electrical power Generation not modile) power of the Diesel Reciprocating engine to a staggering 60% for Circular engines with much less with .
The Name Taken Jonova is taken from one of the inventors of this type of circular engines namedJohn NOWAKOWSKI.
click here to download the patent 1176990- Jonova Patent – Canadian
I have like 200 Patents that are just like the Jonova, if you are interested you can email me.
The Jonova Engine isn’t new design at all , there are hundreds of the “Jonova” like engine designs , it is only because of the The Arizona Arizona University’s work that it is becoming popular . click on the follwoing pics to go to web site
You can go to the UA site with the original artical by clicking on any of these two pics.
This engin desige goes back a hundred years (many patents exist) i have done a great deal of servey + internet.
Here isText from one of the Jonova Websites.
“Submitted By: Russell MitchellTeam Members: Fahad Al-Maskari, Jumaa Al-Maskari, Keith Brewer, Josh LudekeSpring 2003Search Wordsjonova engine, Jonova engine, Jonova Motor , Jonoova engine, Joonova engine, joonoova engine, joonnoova engine.The project led to the development of four possible project phases. Phase I involves developing an animated CAD drawing illustrating the motion of the engine while providing enhanced visualization for thos unfamiliar with the project. Phase II consists of developing a stereo lithography model for dynamic design validation. The completion of Phase III is a working metal model run on compressed air. Finally, Phase IV is a hot, fuel-burning engine. This was an optional stage, to be completed if time premitted. The current design predicts an ideal engine capable of producing nineteen horsepower at 3000 rpm. This design incorporated internal compression, which ultimately results in a more enviromentally friendly engine, since less fuel is required to produce the same power. The original aim of the team was to build q hydrogen burning engine. Time, safely and sealing limitations made accomplishing this highly improbable. The hardware for the final prototype, an aluminum engine, has recently been completed due to the generous donation of machine time and material from the University Research Instumentation Center. This final prototype includes bearings, cooling channels, spark plugs, coil, distributor, carburetor and other equipment necessary to reach a fuel-burning state. Phases I, II and III were completed that resulted in a successful design project.”"
Search wordsJonova engine animation – jonova motor animation -Complete torque – full torque – Continuous torque – torque engine p- Toroidal engine – Toroidal motor- Pistonless Engine – Pistonless Motor – Camless Engine – Cam less Motor-
________________________________
Исаев Игорь
разработка 19?? года воплощение 2011
Отечественным инженером и изобретателем И. Ю. Исаевым в 2009 году была предложена схема реализации циклов ДВС в конструктивной компоновке данного типа роторных машин, которая значительно отличалась от всего предложенного ранее. Главным отличием этого изобретения является вынесение в отдельные конструктивно обособленные камеры технологического цикла «горение рабочей смеси- образование газов горения высокого давления». Т.е впервые в конструкции ДВС привычный для всех типов двигателей внутреннего сгорания такт «горение-расширение», разделен на два технологических процесса «горение» и «расширение», которые реализуются в разных рабочих камерах двигателя. Именно поэтому изобретатель называется свой двигатель 5-ти тактным, так как в нем в различных конструктивных объемных камерах последовательно реализуются следующие технологические такты:
npopramen.ru
