پشتیبانی 8صبح تا 8 شب 09126191703_09356717706

موتورهای شبه توربین چگونه کار می کنند؟

متن کامل

موتورهای شبه توربین چگونه کار می کنند؟

طراحی موتور در تلاقی سه عامل است: نگرانی در مورد چگونگی تأثیر گازهای گلخانه ای در محیط زیست. افزایش قیمت گاز و نیاز به صرفه جویی در منابع سوخت فسیلی. و درک اینکه ماشین مجهز به هیدروژن - چه از طریق یک پیل سوختی هیدروژنی و چه از طریق احتراق داخلی هیدروژن تأمین شود - در آینده نزدیک قول خود را نخواهد داد. در نتیجه ، بسیاری از مهندسان بیشتر به بهبود موتور احتراق داخلی علاقه نشان می دهند..

موتورشبه دوربینی که در سال 1996 ثبت اختراع شد ، دقیقاً چنین پیشرفتی است. در این مقاله ، موتور شبه دوربینی را معرفی می کنیم و به سوالات زیر پاسخ می دهیم:

موتورهای شبه توربین چگونه کار می کنند؟

  • ایده موتور از کجا آمده است؟
  • قطعات موتور Quasiturbine کدامند؟
  • موتور Quasiturbine چگونه کار می کند؟
  • چگونه در عملکرد با سایر موتورهای احتراق داخلی مقایسه می شود؟

بیایید با بررسی برخی اصول موتور شروع کنیم.

برای دیدن نحوه کارکرد موتور Quasiturbine ، باید اصول اولیه موتور را درک کنید.

بیشتر بدانید

موتورهای استرلینگ چگونه کار می کنند

مسابقه موتور

 آیا از موتور اتومبیل خود می ترسید؟

اصل اساسی هر موتور احتراق داخلی ساده است: اگر مقدار کمی هوا و سوخت پرانرژی (مانند بنزین) را در یک فضای کوچک و محصور قرار دهید و آن را مشتعل کنید ، گاز به سرعت منبسط می شود و مقدار باورنکردنی انرژی آزاد می کند.

هدف نهایی یک موتور تبدیل انرژی این گاز در حال انبساط به یک حرکت چرخشی (چرخشی) است. در مورد موتورهای اتومبیل ، هدف خاص چرخاندن سریع میل محرک است. شافت محرک به اجزای مختلفی متصل است که حرکت چرخشی را به چرخ های خودرو منتقل می کند.

برای مهار انرژی انبساط گاز از این طریق ، یک موتور باید از طریق مجموعه ای از حوادث که باعث انفجارهای کوچک گاز می شود ، چرخه بزند. در این چرخه احتراق ، موتور باید:

  • اجازه دهید مخلوط سوخت و هوا درون محفظه ای قرار گیرد
  • سوخت و هوا را فشرده کنید
  • برای ایجاد انفجار ، سوخت را مشتعل کنید
  • اگزوز را آزاد کنید (آن را به عنوان محصول جانبی انفجار تصور کنید)
  • سپس چرخه از ابتدا دوباره شروع می شود.

نحوه کار موتورها به طور مفصل توضیح می دهد که چگونه این کار در موتور پیستونی معمولی انجام می شود. اساساً ، چرخه احتراق یک پیستون را به سمت بالا و پایین فشار می دهد ، که باعث می شود شافت درایو از طریق یک میل لنگ چرخانده شود.

موتورهای شبه توربین چگونه کار می کنند؟

 

در حالی که موتور پیستونی متداول ترین نوع موجود در اتومبیل ها است ، موتور Quasiturbine بیشتر شبیه یک موتور دوار است. به جای استفاده از پیستون مانند یک موتور اتومبیل معمولی ، یک موتور چرخشی از روتور مثلثی برای دستیابی به چرخه احتراق استفاده می کند. فشار احتراق در محفظه ای تشکیل شده است که توسط بخشی از محفظه در یک طرف و صورت روتور مثلثی در طرف دیگر تشکیل شده است.

مسیر روتور هر سه قله روتور را در تماس با محفظه نگه می دارد و سه حجم جداگانه گاز ایجاد می کند. با حرکت روتور در اطراف محفظه ، هر سه حجم گاز به طور متناوب منبسط و منقبض می شوند. این انبساط و انقباض است که هوا و سوخت را به داخل موتور می کشد ، آن را فشرده می کند ، با منبسط شدن گازها و سپس دفع اگزوز ، قدرت مفیدی ایجاد می کند. (برای اطلاعات بیشتر به نحوه کار موتورهای روتاری مراجعه کنید).

در چند بخش بعدی خواهیم دید که چگونه Quasiturbine ایده موتور دوار را حتی بیشتر جلو می برد.

مزایا و معایب موتورهای شبه توربین

خانواده Saint-Hilaire برای اولین بار در سال 1996 موتور احتراقی Quasiturbine را به ثبت رساندند. مفهوم Quasiturbine در نتیجه تحقیقاتی حاصل شد که با ارزیابی شدید تمام مفاهیم موتور آغاز شد تا مزایا ، معایب و فرصت های بهبود را یادداشت کند. در طی این روند اکتشافی ، تیم Saint-Hilaire دریافتند که یک راه حل منحصر به فرد برای موتورهایی است که باعث بهبود موتور استاندارد وانکل یا چرخشی می شود.

مانند موتورهای دوار ، موتور Quasiturbine بر اساس طراحی روتور و محفظه ساخته شده است. اما به جای سه تیغه ، روتور Quasiturbine دارای چهار عنصر است که به یکدیگر زنجیر شده اند و اتاق های احتراق بین هر عنصر و دیواره های محفظه قرار گرفته است.

طراحی ساده کوازیتوربین

روتور چهار طرفه همان چیزی است که شبه توربین را از Wankel متمایز می کند. در واقع دو روش مختلف برای پیکربندی این طرح وجود دارد - یکی با کالسکه و دیگری بدون کالسکه. همانطور که خواهیم دید ، کالسکه ، در این مورد ، فقط یک قطعه ساده ماشین است.

ابتدا اجازه دهید اجزای مدل ساده ترشبه توربین نسخه بدون کالسکه را بررسی کنیم.

مدل ساده تر شبه توربین بسیار شبیه یک موتور دوار سنتی است: یک روتور داخل یک محفظه تقریبا بیضی شکل می چرخد. توجه کنید ، ساعت

با این حال ، روتور Quasiturbine به جای سه عنصر ، چهار عنصر دارد. طرفین مهر و موم روتور در برابر دو طرف محفظه و گوشه های مهر و موم روتور در برابر محیط داخلی قرار دارد و آن را به چهار محفظه تقسیم می کند.

محفظه اصلی موتورهای شبه توربین

در یک موتور پیستونی ، یک چرخه چهار زمانه کامل ، دو دور کامل از میل لنگ ایجاد می کند (نگاه کنید به موتورهای اتومبیل چگونه کار می کنند: احتراق داخلی). این بدان معناست که توان خروجی موتور پیستونی نصف زمان حرکت در هر دور پیستون است.

از طرف دیگر ، یک موتور شبه توربین نیازی به پیستون ندارد. در عوض ، چهار حرکت یک موتور پیستونی معمولی به ترتیب در اطراف محفظه بیضی قرار گرفته است. برای انجام تبدیل چرخشی نیازی به میل لنگ نیست.

این گرافیک متحرک هر چرخه را مشخص می کند. توجه داشته باشید که در این تصویر شمع در یکی از درگاه های محفظه قرار دارد.

موتور کوازیتوربین پایه

در این مدل اساسی ، دیدن چهار چرخه احتراق داخلی بسیار آسان است:

ورودی که مخلوطی از سوخت و هوا را به خود جذب می کند

فشرده سازی ، که مخلوط سوخت و هوا را به حجم کمتری فشار می دهد

احتراق ، که از جرقه شمع برای اشتعال سوخت استفاده می کند

اگزوز ، گازهای زائد (محصولات جانبی احتراق) را از محفظه موتور خارج می کند

موتورهای Quasiturbine دارای کالسکه بر اساس همان ایده اولیه این طرح ساده کار می کنند ، با تغییراتی که در طراحی ایجاد می شود و باعث انفجار عکس می شود. انفجار عکس یک حالت احتراق برتر است که نیاز به فشرده سازی و مقاومت بیشتری نسبت به موتورهای پیستونی یا دوار دارد. حال ، بیایید ببینیم این حالت احتراق چیست.

موتورهای احتراق داخلی بر اساس چگونگی مخلوط شدن هوا و سوخت با یکدیگر در محفظه احتراق و نحوه احتراق سوخت ، به چهار دسته تقسیم می شوند. نوع I شامل موتورهایی است که در آنها هوا و سوخت کاملاً با هم مخلوط می شوند و مخلوط همگنی نامیده می شوند. وقتی جرقه ای سوخت را مشتعل می کند ، شعله داغ مخلوط را جارو می کند و سوخت را با سوختن می سوزاند. این البته موتور بنزینی است.

چهار نوع موتور داخلی

مخلوط سوخت و هوا همگن

مخلوط سوخت و هوا ناهمگن

جرقه زنی نوع I

موتور بنزینی نوع II

موتور تزریق مستقیم بنزین (GDI)

خود اشتعال تحت فشار نوع IV

عکس منفجره موتور نوع III

موتور دیزل

نوع II - یک موتور تزریق مستقیم بنزین - از سوخت و هوا تا حدی مخلوط استفاده می کند (یعنی یک مخلوط ناهمگن) که مستقیماً به داخل سیلندر تزریق می شود تا به یک درگاه ورودی. سپس یک شمع مخلوط را مشتعل کرده ، سوخت بیشتری می سوزاند و ضایعات کمتری ایجاد می کند.

در نوع III ، هوا و سوخت فقط به طور جزئی در محفظه احتراق مخلوط می شوند. سپس این مخلوط ناهمگن فشرده می شود ، که باعث می شود دما تا زمان احتراق خود افزایش یابد. یک موتور دیزلی با این روش کار می کند.

سرانجام ، در نوع IV ، بهترین ویژگی های موتورهای بنزینی و دیزلی ترکیب می شوند. یک شارژ سوخت و هوا با پیش مخلوط تحت فشار فشرده سازی فوق العاده ای قرار می گیرد تا زمانی که سوخت خود به خود روشن شود. این همان اتفاقی است که در موتور انفجار عکس می افتد و چون از یک بار همسان و اشتعال فشاری استفاده می کند ، اغلب از آن بعنوان یک موتور HCCI یاد می شود. در نتیجه احتراق HCCI (احتراق همگن شارژ با فشار) منجر به عدم انتشار و بازده سوخت بالاتر می شود. دلیل این امر آنست که موتورهای منفجر کننده عکس ، سوخت را کاملاً احتراق می کنند و هیچ هیدروکربنی را باقی نمی گذارند که توسط یک مبدل کاتالیزوری تصفیه شود یا به سادگی در هوا خارج شود.

مقایسه احتراق موتور

البته فشار زیاد مورد نیاز برای انفجار عکس میزان قابل توجهی فشار را به خود موتور وارد می کند. موتورهای پیستونی نمی توانند در برابر نیروی شدید انفجار مقاومت کنند. و موتورهای دوار سنتی مانند وانکل که دارای محفظه های احتراق طولانی تری هستند که میزان فشرده سازی قابل دستیابی را محدود می کنند ، قادر به تولید محیط فشار قوی لازم برای وقوع انفجار عکس نیستند.

با کالسکه وارد کوازیتوربین شوید. فقط این طرح به اندازه کافی قوی و فشرده است تا بتواند در برابر نیروی انفجار عکس مقاومت کند و نسبت فشرده سازی بیشتری را که برای خود اشتعال گرم شده تحت فشار لازم است ، فراهم کند.

در بخش بعدی ، اجزای اصلی این طرح را بررسی خواهیم کرد.

Quasiturbine با واگن

موتور کوازیتوربین با واگن حتی با پیچیدگی بیشتر ، از طراحی نسبتاً ساده ای برخوردار است. در زیر هر قسمت شرح داده شده است.

محفظه (استاتور) که تقریباً بیضی شکل است و به عنوان "پیست اسکیت Saint-Hilaire" شناخته می شود ، حفره ای است که روتور در آن می چرخد.

این محفظه شامل چهار پورت است:

درگاهی که شمع به طور معمول در آن قرار می گیرد (شمع را می توان در پوشش محفظه نیز قرار داد - به زیر مراجعه کنید).

  • پورتی که با دوشاخه قابل جدا شدن بسته می شود.
  • یک درگاه برای جذب هوا.
  • یک درگاه اگزوز که برای آزاد سازی گازهای زائد احتراق استفاده می شود.

quasiturbine با محفظه موتور کالسکه

محفظه در هر طرف با دو روکش محصور شده است. این کاورها دارای سه پورت مخصوص به خود هستند و حداکثر انعطاف پذیری را در چگونگی t فراهم می کنند

با این حال ، روتور شبه توربین به جای سه عنصر ، چهار عنصر دارد. طرفین مهر و موم روتور در برابر دو طرف محفظه و گوشه های مهر و موم روتور در برابر محیط داخلی قرار دارد و آن را به چهار محفظه تقسیم می کند.

محفظه اصلی موتور شبه توربین

در یک موتور پیستونی ، یک چرخه چهار زمانه کامل ، دو دور کامل از میل لنگ ایجاد می کند (نگاه کنید به موتورهای اتومبیل چگونه کار می کنند: احتراق داخلی). این بدان معناست که توان خروجی موتور پیستونی نصف زمان حرکت در هر دور پیستون است.

از طرف دیگر ، یک موتور Quasiturbine نیازی به پیستون ندارد. در عوض ، چهار حرکت یک موتور پیستونی معمولی به ترتیب در اطراف محفظه بیضی قرار گرفته است. برای انجام تبدیل چرخشی نیازی به میل لنگ نیست.

این گرافیک متحرک هر چرخه را مشخص می کند. توجه داشته باشید که در این تصویر شمع در یکی از درگاه های محفظه قرار دارد.

موتور کوازیتوربین پایه

در این مدل اساسی ، دیدن چهار چرخه احتراق داخلی بسیار آسان است:

ورودی که مخلوطی از سوخت و هوا را به خود جذب می کند

فشرده سازی ، که مخلوط سوخت و هوا را به حجم کمتری فشار می دهد

احتراق ، که از جرقه شمع برای اشتعال سوخت استفاده می کند

اگزوز ، گازهای زائد (محصولات جانبی احتراق) را از محفظه موتور خارج می کند<

تعداد بازدید: 42

نظرات

برگشت به بالا
logo-samandehi
مرورگر شما بسیار قدیمی است!
جهت مشاهده این وب سایت به صورت صحیح، بروزرسانی مرورگرتان ضروری خواهد بود. بروزرسانی مرورگر
×