Двигатель Бурка

Четырехцилиндровый двигатель Бурка Рисунок 2 из патента US 2172670 A Рисунок 1 из патента US 2172670 A Анимация четырехцилиндрового двигателя Бурка

Двигатель Бурка был попыткой Рассела Бурка в 1920-х годах улучшить двухтактный двигатель . Несмотря на то, что он закончил проектирование и построил несколько рабочих двигателей, начало Второй мировой войны, отсутствие результатов испытаний и слабое здоровье его жены усугубили то, что его двигатель не смог успешно поступить на рынок. Основными заявленными достоинствами конструкции являются то, что она имеет только две движущиеся части, она легкая, имеет два импульса мощности на оборот и не требует добавления масла в топливо.

Двигатель Бурка представляет собой в основном двухтактную конструкцию с одним горизонтально противоположным поршневым узлом, в котором используются два поршня, которые одновременно движутся в одном направлении, так что их действия не совпадают по фазе на 180 градусов. Поршни соединены с механизмом с кулисой вместо более обычного механизма коленчатого вала, таким образом, ускорение поршня является идеально синусоидальным. Это заставляет поршни проводить больше времени в верхней мертвой точке, чем в обычных двигателях. Поступающий заряд сжимается в камере под поршнями, как в обычном двухтактном двигателе с наддувом картера. Уплотнение шатуна предотвращает загрязнение топливом нижнего смазочного масла.

Содержание

• 1 Эксплуатация
• 2 Конструктивные особенности
  • 2.1 Механические характеристики
  • 2.2 Расход газа и термодинамические характеристики
  • 2.3 Смазка
• 3 Заявленные и измеренные характеристики
• 4 Техническая критика двигатель Бурка
• 5 Патенты
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Работа

Рабочий цикл очень похож на рабочий цикл современного производства с искровым зажиганием двухтактным с компрессией картера, с двумя модификациями:

1. Топливо впрыскивается непосредственно в воздух, когда оно движется через передаточное отверстие.
2. Двигатель спроектирован для работы без искрового зажигания после его прогрева.. Это называется самовоспламенением или дизельным двигателем, и топливно-воздушная смесь начинает гореть из-за высокой температуры сжатого газа и / или присутствия горячего металла в камера сгорания.

Конструктивные особенности

Выделены следующие конструктивные особенности:

Механические особенности

• Скотч-вилка и линейно-скользящие шатуны.
• Меньше движущихся частей (только 2 движущихся узла на противоположную пару цилиндров) и противоположные цилиндры можно комбинировать, чтобы образовать 2, 4, 6, 8, 10, 12 или любое четное количество цилиндров.
• Поршень соединен с кулисой кулисного механизма через (тип гидродинамической наклонной подушки гидравлический подшипник ).
• Механический впрыск топлива.
• , а не клапаны.
• Простое обслуживание () с помощью простых инструментов.
• Хомут не создает боковых сил на поршне, уменьшая трение и износ поршня.
• Кольца круглого сечения используются для уплотнения соединений, а не чем прокладки.
• Скотч делает поршни v Используйте немного больше времени в верхней мертвой точке, чтобы топливо сгорало более полно в меньшем объеме.

Расход газа и термодинамические характеристики

• Низкая температура выхлопных газов (ниже температуры кипящей воды), поэтому металлические компоненты выхлопных газов не требуются; пластиковые можно использовать, если от выхлопной системы не требуется прочность.
• от 15: 1 до 24: 1 степень сжатия для повышения эффективности, и ее можно легко изменить при необходимости для различных видов топлива и эксплуатационные требования.
• Топливо испаряется, когда оно впрыскивается в передаточные каналы, а турбулентность во впускных коллекторах и форма поршня над кольцами расслаивают топливно-воздушную смесь в камеру сгорания.
• Сжигание обедненной смеси для повышения эффективности и снижения выбросов.

Смазка

• В этой конструкции используются масляные уплотнения для предотвращения загрязнения из камеры сгорания (создаваемого прорывом поршневых колец в четырехтактных двигателях и просто сгоранием в двухтактных двигателях.) от загрязнения масла картера , что продлевает срок службы масла, поскольку оно медленно используется для поддержания наполнения колец маслом. Было показано, что масло используется медленно, но его создатель Рассел Бурк все же рекомендовал проверить количество и чистоту.
• смазочное масло в основе защищено от загрязнения камеры сгорания. с помощью масляного уплотнения на шатуне.
• Поршневые кольца получают масло из небольшого питающего отверстия в стенке цилиндра в нижней мертвой точке.

Заявленные и измеренные характеристики

• КПД - заявлено 0,25 (фунт / ч) / л.с. - примерно столько же, сколько у лучшего дизельного двигателя, или примерно в два раза эффективнее, чем у лучших двухтактных двигателей. Это эквивалентно термодинамической эффективности 55,4%, что является чрезвычайно высоким показателем для небольшого двигателя внутреннего сгорания. В испытании с участием третьей стороны фактический расход топлива составлял 1,1 л.с. / (фунт / час) или 0,9 (фунт / час) / л.с., что эквивалентно термодинамической эффективности около 12,5%, что типично для парового двигателя 1920-х годов. Испытание двигателя Vaux объемом 30 кубических дюймов, построенного близким сотрудником Бурка, показало расход топлива 1,48 фунта / (л.с.ч), или 0,7 (фунт / час) / л.с. при максимальной мощности.
• Соотношение веса и веса. - Silver Eagle выдавал 25 л.с. при весе 45 фунтов или удельная мощность 0,55 л.с. / фунт. Более крупный двигатель объемом 140 кубических дюймов был хорош для 120 л.с. с 125 фунтов, или примерно 1 л.с. / фунт. Модель H выдавала 60 л.с. при весе 95 фунтов, следовательно, удельная мощность составляла 0,63 л.с. / фунт. Сообщается, что двухцилиндровый двигатель объемом 30 кубических сантиметров выдает 114 л.с. при 15000 об / мин при весе всего 38 фунтов, невероятные 3 л.с. / фунт. Однако 30 куб.дюймовая копия от Vaux Engines выдавала всего 8,8 л.с. при 4000 об / мин, даже после значительной переделки. Другие источники утверждают, что от 0,9 до 2,5 л.с. / фунт, хотя никаких испытаний, подтвержденных независимыми свидетелями, подтверждающих эти высокие цифры, не зарегистрировано. Верхний диапазон этого примерно вдвое лучше, чем у лучшего четырехтактного серийного двигателя, показанного здесь, или на 0,1 л.с. / фунт лучше, чем у двухтактного G58. Нижнее требование ничем не примечательно, его легко превзойти серийные четырехтактные двигатели, не говоря уже о двухтактных.
• Выбросы - практически отсутствуют углеводороды (80 ppm) или угарный газ (менее 10 ppm) в опубликованных результатах испытаний, однако для этих результатов не была указана выходная мощность, и NOx не измерялся.
• Низкие выбросы - Двигатель заявлен как способный работать на водороде или любом углеводородном топливе без каких-либо модификаций, производя только водяной пар и диоксид углерода в качестве выбросов.

Инженерная критика двигателя Бурка

Двигатель Бурка имеет некоторые интересные особенности, но вряд ли экстравагантные претензии к его производительности подтвердятся реальными тестами. Многие утверждения противоречат друг другу.

1. Трение уплотнения от уплотнения между камерой воздушного компрессора и картером о шатун снизит КПД.
2. Эффективность будет снижена из-за насосных потерь, поскольку заряд воздуха сжимается и расширяется дважды, но энергия извлекается только для мощности в одном из расширений за один ход поршня.
3. Вес двигателя, вероятно, будет большим, потому что он должен быть очень большим прочная конструкция, позволяющая справляться с высокими пиковыми давлениями, возникающими в результате быстрого высокотемпературного сгорания.
4. Каждая поршневая пара сильно разбалансирована, поскольку два поршня движутся в одном и том же направлении одновременно, в отличие от оппозитный двигатель. Это ограничит диапазон скоростей и, следовательно, мощность двигателя, а также увеличит его вес из-за прочной конструкции, необходимой для реакции на большие силы в компонентах.
5. Высокоскоростные двухтактные двигатели обычно неэффективны по сравнению с с четырехтактным двигателем, потому что часть всасываемого заряда выходит несгоревшей вместе с выхлопом.
6. Использование избыточного воздуха снижает крутящий момент, доступный для данного объема двигателя.
7. Быстрое вытеснение выхлопных газов за счет небольших порты приведут к дальнейшему снижению эффективности.
8. Эксплуатация двигателя внутреннего сгорания при детонации снижает эффективность из-за потери тепла от продуктов сгорания, которые скребутся о стенки камеры сгорания ударными волнами.
9. Выбросы - хотя некоторые испытания показали низкие выбросы в некоторых случаях, они не обязательно были на полной мощности. По мере увеличения степени продувки (т.е. крутящего момента двигателя) будет выделяться больше углеводородов и CO.
10. Увеличение времени выдержки в ВМТ позволит передать больше тепла стенкам цилиндра, что снизит эффективность.
11. При работе в режиме самовоспламенения время начала горения контролируется рабочим состоянием двигателя, а не напрямую, как при искровом зажигании или дизельном двигателе. Таким образом, его можно оптимизировать для одного рабочего состояния, но не для широкого диапазона крутящих моментов и скоростей, который обычно наблюдается у двигателя. В результате будет снижен КПД и увеличены выбросы.
12. Если КПД высокий, то температуры сгорания должны быть высокими, как того требует цикл Карно, а топливовоздушная смесь должна быть бедной.. Высокие температуры сгорания и бедные смеси приводят к образованию диоксида азота.

Патенты

Рассел Бурк получил британские и канадские патенты на двигатель в 1939 году: GB514842 и CA381959.

Он также получил патент США в 1939 году.

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с движком Бурка.

• Запуск двигателя и моделирование CAD