Двигатель Бурка

Четырехцилиндровый двигатель Бурка

Рисунок 2 из патента US 2172670 A

Рисунок 1 из патента US 2172670 A

Анимация четырехцилиндрового двигателя Бурк

Двигатель Бурка был попыткой Рассела Бурка в 1920-х годах усовершенствовать двухтактный двигатель. Несмотря на то, что он закончил проектирование и построил несколько рабочих двигателей, начало Второй мировой войны , отсутствие результатов испытаний ^[1] и плохое здоровье его жены усугубились, что помешало его двигателю когда-либо успешно поступить на рынок. Основные заявленные достоинства конструкции заключаются в том, 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 расположенным поршневым узлом, в котором используются два поршня, которые одновременно движутся в одном направлении, так что их действия не совпадают по фазе на 180 градусов. Эти поршни соединены с треугольным шатуном механизмом вместо более обычного коленчатого механизма, таким образом , ускорение поршня совершенно синусоидальное . Это заставляет поршни проводить больше времени в верхней мертвой точке, чем у обычных двигателей. Поступающий заряд сжимается в камере под поршнями, как в обычном двухтактном двигателе с наддувом картера. Уплотнение шатуна предотвращает загрязнение топливом нижнего смазочного масла.

Операция [ править ]

Рабочий цикл очень похож на рабочий цикл современного двухтактного двигателя с искровым зажиганием с компрессией картера, но с двумя модификациями:

1. Топливо впрыскивается непосредственно в воздух, когда оно движется через передаточное отверстие.
2. После прогрева двигатель рассчитан на работу без искрового зажигания. Это называется самовоспламенением или дизельным двигателем, и топливно-воздушная смесь начинает гореть из-за высокой температуры сжатого газа и / или присутствия горячего металла в камере сгорания.

Особенности дизайна [ править ]

Выявлены следующие конструктивные особенности:

Механические характеристики [ править ]

• Скотч-коромысло и линейно-скользящие шатуны.
• Меньшее количество движущихся частей (только 2 движущихся узла на противоположную пару цилиндров) и противоположные цилиндры могут быть объединены в 2, 4, 6, 8, 10, 12 или любое четное количество цилиндров.
• Поршень соединен с ярмом Scotch через башмак подшипник (тип гидродинамического наклона-площадка подшипника жидкости ).
• Механический впрыск топлива .
• Порты, а не клапаны .
• Простое обслуживание ( капитальный ремонт ) с помощью простых инструментов.
• Скотч-вилка не создает боковых сил на поршне, уменьшая трение и износ поршня.
• Уплотнительные кольца используются для уплотнения стыков, а не прокладок .
• Ярмо Scotch делает поршни обитать очень немного больше в верхней мертвой точке , поэтому топливные ожоги более полно в меньшем объеме.

Газовый поток и термодинамические характеристики [ править ]

• Низкая температура выхлопных газов (ниже температуры кипящей воды), поэтому металлические компоненты выхлопа не требуются; пластиковые можно использовать, если от выхлопной системы не требуется прочности.
• Степень сжатия от 15: 1 до 24: 1 для высокой эффективности, и ее можно легко изменить в соответствии с требованиями к различным видам топлива и условиям эксплуатации.
• Топливо испаряется, когда оно впрыскивается в передаточные отверстия, а турбулентность во впускных коллекторах и форма поршня над кольцами расслаивают топливно-воздушную смесь в камеру сгорания.
• Постное сжигание для повышения эффективности и снижения выбросов.

Смазка [ править ]

• В этой конструкции используются масляные уплотнения, чтобы предотвратить загрязнение камеры сгорания (создаваемое прорывом поршневого кольца в четырехтактном режиме и просто сгорание в двухтактном режиме) от загрязнения картерного масла, что продлевает срок службы масла при его медленном использовании. для наполнения колец маслом. Было показано, что масло используется медленно, но его создатель Рассел Бурк все же рекомендовал проверить количество и чистоту.
• Смазочное масло в базе защищено от загрязнения камеры сгорания с помощью сальника над шатуном.
• В поршневых кольцах поставляются с маслом из небольшого отверстия для подачи в стенке цилиндра в нижней мертвой точке.

Заявленная и измеренная производительность [ править ]

• Заявленная эффективность - 0,25 фунта / ч / л.с. - примерно такая же, как у лучшего дизельного двигателя ^[2], или примерно вдвое эффективнее, чем у лучших двухтактных двигателей . ^[3] 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 составил 1,1 л.с. / (фунт / час), ^[4] или 0,9 (фунт / час) / л.с., что эквивалентно термодинамической эффективности около 12,5%, что типично для паровой двигатель 1920-х годов. ^[5] Испытание двигателя Vaux объемом 30 кубических дюймов, построенного близким сотрудником Бурка, показало расход топлива 1,48 фунта / (л.с. / ч), или 0,7 (фунт / ч) / л.с. при максимальной мощности. ^[6]
• Мощность к весу - Silver Eagle, как утверждалось, выдавал 25 л.с. при весе 45 фунтов, или соотношение мощности к весу 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 должна была выдавать 60 л.с. при весе 95 фунтов, следовательно, удельная мощность составляла 0,63 л.с. / фунт. Сообщается, что двухцилиндровый двигатель объемом 30 кубических сантиметров выдавал 114 л.с. при 15000 об / мин при весе всего 38 фунтов, невероятные 3 л.с. / фунт ^[7]. Однако 30 куб. Дюймовая копия от Vaux Engines выдавала всего 8,8 л.с. при 4000 об / мин, даже после существенной переделки. ^[8] Другие источники утверждают, что 0,9 ^[9]до 2,5 л.с. / фунт, хотя документально подтвержденных испытаний, подтверждающих эти высокие цифры, не проводилось. Верхний диапазон , это примерно в два раза лучше , как лучший двигатель четырехтактного производства , указанный здесь, ^[10] или 0,1 л.с. / фунт лучше , чем Граупнер G58 двухтактного. ^[11] Нижняя претензия ничем не примечательна, ее легко превосходят серийные четырехтактные двигатели, не говоря уже о двухтактных. ^[12]
• Выбросы - практически не было обнаружено углеводородов (80 ppm) или окиси углерода (менее 10 ppm) в опубликованных результатах испытаний ^[13], однако для этих результатов не была указана выходная мощность, и NOx не измерялись.
• Низкие выбросы - двигатель, как утверждается, может работать на водороде или любом углеводородном топливе без каких-либо модификаций, производя только водяной пар и двуокись углерода в качестве выбросов.

Инженерная критика двигателя Бурка [ править ]

Раздел этой статьи « Критика или противоречие » может поставить под угрозу нейтральную точку зрения статьи на предмет . Пожалуйста, интегрируйте содержание раздела в статью в целом или перепишите материал. ( Май 2014 г. )

У Bourke Engine есть некоторые интересные особенности, но экстравагантные заявления ^[14] о его производительности вряд ли будут подтверждены реальными тестами ^{[ необходима цитата ]} . Многие утверждения противоречивы. ^[15]

1. Трение уплотнения от уплотнения между камерой воздушного компрессора и картером о шатун снижает эффективность. ^[16]
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. ^{[17] [18]}
3. Вес двигателя, вероятно, будет большим, потому что он должен быть очень прочным, чтобы справляться с высокими пиковыми давлениями, возникающими в результате быстрого высокотемпературного сгорания. ^[19]
4. Каждая поршневая пара сильно разбалансирована, поскольку два поршня одновременно движутся в одном направлении, в отличие от оппозитного двигателя . ^[20] 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. ^[21]
5. Высокоскоростные двухтактные двигатели обычно неэффективны по сравнению с четырехтактными, потому что часть всасываемого заряда улетучивается несгоревшим вместе с выхлопом. ^[22]
6. Использование избыточного воздуха снизит крутящий момент, доступный для данного объема двигателя. ^[23]
7. Быстрое вытеснение выхлопных газов через небольшие порты приведет к дальнейшему снижению эффективности. ^[24]
8. Работа двигателя внутреннего сгорания при детонации снижает эффективность из-за потери тепла от продуктов сгорания, которые удаляются ударными волнами о стенки камеры сгорания. ^[25]
9. Выбросы - хотя некоторые тесты 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. ^[26]
10. Увеличенное время выдержки в ВМТ позволит передать больше тепла стенкам цилиндра, что снизит эффективность. ^[27]
11. При работе в режиме самовоспламенения момент 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 снизится эффективность и увеличатся выбросы. ^[28]
12. Если КПД высокий, то температуры сгорания должны быть высокими, как того требует цикл Карно , и топливовоздушная смесь должна быть бедной. Высокие температуры сгорания и бедные смеси вызывают образование диоксида азота .

Патенты [ править ]

Рассел Бурк получил британские и канадские патенты на двигатель в 1939 году: GB514842 ^[29] и CA381959. ^[30]

Он также получил патент США 2 172 670 в 1939 году ^[31].

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме двигателя Бурка .

• Бегущий двигатель и Cad моделирование