Bourkeův motor - Bourke engine




The Bourkeův motor byl pokusem Russella Bourkeho ve dvacátých letech zlepšit dvoudobý motor. Navzdory dokončení svého návrhu a vybudování několika funkčních motorů, nástup druhá světová válka, nedostatek výsledků zkoušek,[1] a špatný zdravotní stav jeho manželky se zhoršil, aby zabránil tomu, aby jeho motor někdy úspěšně přišel na trh. Hlavní přednosti designu spočívají v tom, že má pouze dva pohyblivé části, je lehký, má dva výkonové impulsy na otáčku a nepotřebuje olej přimíchaný do paliva.
Bourkeho motor je v podstatě dvoutaktní konstrukce, s jednou vodorovně protilehlou sestavou pístu pomocí dvou pístů, které se pohybují ve stejném směru současně, takže jejich operace jsou 180 stupňů mimo fázi. The písty jsou připojeni k a Skotské jho místo obvyklejšího mechanismu klikového hřídele, takže zrychlení pístu je perfektní sinusový. To způsobí, že písty stráví více času horní úvrať než běžné motory. Příchozí náboj je stlačen v komoře pod písty, jako u běžného dvoutaktního motoru s klikovou skříní. Těsnění ojnice zabraňuje tomu, aby palivo kontaminovalo mazací olej spodní části.
Úkon
Pracovní cyklus je velmi podobný jako u stávajícího zapalovacího zapalování dvoudobý s kompresí klikové skříně, se dvěma úpravami:
- Palivo je vstřikováno přímo do vzduchu při jeho pohybu přes přepravní otvor.
- Po zahřátí je motor zkonstruován tak, aby běžel bez zapalování. Toto se nazývá automatické zapalování nebo nafta a směs vzduchu a paliva začne hořet v důsledku vysoká teplota stlačeného plynu a / nebo přítomnost horký kov ve spalovací komoře.
Designové vlastnosti
Byly identifikovány následující konstrukční prvky:
Mechanické vlastnosti
- Skotské jho a lineárně posuvné ojnice.
- Méně pohyblivé části (pouze 2 pohyblivé sestavy na protilehlý pár válců) a protilehlé válce lze kombinovat, aby se vyrobily 2, 4, 6, 8, 10, 12 nebo libovolný sudý počet válců.
- The píst je spojen se skotským třmenem přes a kluzné ložisko (typ hydrodynamické naklápěcí podložky tekuté ložisko ).
- Mechanické vstřikování paliva.
- Přístavy spíše než ventily.
- Snadná údržba (generální oprava ) s jednoduchými nástroji.
- Skotský třmen nevytváří boční síly na píst, což snižuje tření a opotřebení pístu.
- O-kroužky se používají spíše k utěsnění spojů než těsnění.
- Skotské jho vyrábí písty přebývat velmi mírně delší v horní úvrati, takže palivo hoří dokonaleji v menším objemu.
Průtok plynu a termodynamické vlastnosti
- Nízká teplota výfukových plynů (pod teplotou vroucí vody), takže nejsou nutné kovové výfukové komponenty; pokud není požadována pevnost výfukového systému, lze použít plastové.
- 15: 1 až 24: 1 kompresní poměr pro vysokou účinnost a lze ji snadno změnit podle potřeby pro různá paliva a provozní požadavky.
- Palivo se při vstřikování do přenosových portů odpařuje a turbulence v sacím potrubí a tvar pístu nad kroužky stratifikují směs paliva a vzduchu do spalovací komory.
- Štíhlé spalování zvyšuje účinnost a snižuje emise.
Mazání
- Tato konstrukce využívá olejová těsnění, aby zabránila znečištění spalovací komory (způsobené vyfukováním pístního kroužku čtyřtaktem a pouhým spalováním dvěma tahy) před znečištěním Kliková skříň olej, což prodlužuje životnost oleje, protože se pomalu používá k udržení plných kroužků oleje. Ukázalo se, že se olej používá pomalu, ale jeho množství a čistotu stále doporučoval jeho tvůrce Russell Bourke.
- The mazací olej v základně je chráněn před znečištěním spalovací komory olejovým těsněním nad ojnicí.
- The pístní kroužky jsou zásobovány olejem z malého přívodního otvoru ve stěně válce ve spodní úvrati.
Deklarovaný a měřený výkon
- Účinnost - tvrdí se 0,25 (lb / h) / hp - přibližně stejné jako u nejlepšího vznětového motoru,[2] nebo zhruba dvakrát účinnější než nejlepší dva údery.[3] To odpovídá termodynamické účinnosti 55,4%, což je pro malé číslo mimořádně vysoké spalovací motor. V testu, jehož svědkem byla třetí strana, aktuální spotřeba paliva byla 1,1 hp / (lb / h),[4] nebo 0,9 (lb / h) / hp, což odpovídá termodynamické účinnosti přibližně 12,5%, což je typické pro parní stroj 20. let.[5] Test motoru Vaux o objemu 30 palců, vyrobeného blízkým spolupracovníkem společnosti Bourke, ukázal spotřebu paliva 1,48 lb / (bhp hr) nebo 0,7 (lb / h) / hp při maximálním výkonu.[6]
- Síla na váhu - Tvrdilo se, že Silver Eagle produkuje 25 hp od 45 lb, nebo poměr výkonu k hmotnosti 0,55 hp / lb. Větší 140 kubický palec motor byl dobrý pro 120 hp od 125 lb, nebo přibližně 1 hp / lb. Tvrdilo se, že model H produkuje 60 koní s hmotností 95 lb, čímž dává poměr výkonu k hmotnosti 0,63 hp / lb. 30 cu v twin údajně produkovat 114 hp při 15000 ot / min při hmotnosti pouze 38 lb, neuvěřitelné 3 hp / lb [7] Avšak replika 30 cu od Vaux Engines vyprodukovala pouhých 8,8 hp při 4000 ot / min, a to i po podstatném přepracování.[8] Jiné zdroje tvrdí 0,9[9] na 2,5 hp / lb, přestože nebyl zdokumentován žádný nezávislý test podporující tyto vysoké hodnoty. Horní rozsah je zhruba dvakrát tak dobrý jako zde uvedený nejlepší čtyřtaktní sériový motor,[10] nebo 0,1 hp / lb lepší než a Graupner G58 dvoutaktní.[11] Nižší nárok je pozoruhodný, snadno překonatelný sériovými čtyřtaktními motory, bez ohledu na dva údery.[12]
- Emise - Dosaženo prakticky ne uhlovodíky (80 ppm) nebo kysličník uhelnatý (méně než 10 ppm) ve zveřejněných výsledcích testu,[13] pro tyto výsledky však nebyl uveden žádný výstupní výkon a NOx nebyl změřen.
- Nízké emise - Tvrdí se, že motor je schopen pracovat na vodíku nebo na jakémkoli uhlovodíkovém palivu bez jakýchkoli modifikací, přičemž produkuje pouze vodní páru a oxid uhličitý jako emise.
Inženýrská kritika motoru Bourke
![]() | Tento článek je Kritika nebo Kontroverze sekce může ohrozit článek neutrální hledisko subjektu.Květen 2014) ( |
Bourke Engine má několik zajímavých funkcí, ale extravagantní tvrdí[14] protože jeho výkon nebude pravděpodobně potvrzen skutečnými testy[Citace je zapotřebí ]. Mnoho z tvrzení si odporuje.[15]
- Těsnění utěsněte od těsnění mezi komorou vzduchového kompresoru a klikovou skříní proti ojnice, sníží účinnost.[16]
- Účinnost bude snížena kvůli čerpacím ztrátám, protože vzduchový náboj je dvakrát stlačen a expandován, ale energie se získává pouze pro výkon v jedné z expanzí na jeden zdvih pístu.[17][18]
- Hmotnost motoru bude pravděpodobně vysoká, protože bude muset být konstruována velmi pevně, aby zvládla vysoké vrcholové tlaky, které jsou výsledkem rychlého spalování při vysoké teplotě.[19]
- Každý pár pístů je vysoce nevyvážený, protože dva písty se pohybují ve stejném směru současně, na rozdíl od motor boxer.[20] Tím se omezí rozsah otáček, a tím i výkon motoru, a zvýší se jeho hmotnost díky silné konstrukci potřebné k reakci vysokých sil v součástech.[21]
- Vysokorychlostní dvoutaktní motory mají tendenci být neúčinné ve srovnání se čtyřtaktními, protože část sací náplně uniká nespálená výfukem.[22]
- Použití přebytečného vzduchu sníží točivý moment dostupný pro danou velikost motoru.[23]
- Rychlé vytlačování výfuku malými porty způsobí další ztrátu účinnosti.[24]
- Provozování spalovacího motoru v detonaci snižuje účinnost v důsledku tepla ztraceného ze spalin, které jsou nárazovými vlnami drhnuty o stěny spalovací komory.[25]
- Emise - i když některé testy prokázaly za určitých okolností nízké emise, nebyly nutně při plném výkonu. Jak se zvyšuje úklidový poměr (tj. Točivý moment motoru), bude emitováno více HC a CO.[26]
- Prodloužená doba prodlevy při TDC umožní, aby se více tepla přeneslo na stěny válců, což sníží účinnost.[27]
- Při provozu v režimu automatického zapalování je časování začátku hoření řízeno provozním stavem motoru, nikoli přímo jako u zážehového nebo vznětového motoru. Jako takové je možné jej optimalizovat pro jeden provozní stav, ale ne pro široký rozsah krouticích momentů a rychlostí, které motor obvykle vidí. Výsledkem bude snížená účinnost a vyšší emise.[28]
- Pokud je účinnost vysoká, pak musí být vysoké teploty spalování, jak to vyžaduje Carnotův cyklus a směs vzduchu a paliva musí být chudá. Způsobují vysoké teploty spalování a chudé směsi oxid dusičitý být vytvořen.
Patenty
Russell Bourke získal Brity a Kanaďany patenty pro motor v roce 1939: GB514842[29] a CA381959.[30]
V roce 1939 také získal americký patent.[31]
Reference
- ^ „Ministerstvo války“. Archivovány od originál dne 30. 12. 2007. Citováno 2008-01-13.
- ^ Nejvýkonnější vznětový motor na světě Archivováno 16. července 2010, v Wayback Machine
- ^ nejlepší dva údery
- ^ Paul Niquette. „Bourkeův motor“. Niquette.com. Citováno 2011-12-06.
- ^ GS Baker „Forma lodi, odpor a šroubový pohon“ str.215
- ^ Sport Aviation, březen 1980, str
- ^ Sport Aviation, březen 1980, str
- ^ Sport Aviation, březen 1980, str
- ^ „Bourke Engine Com“. Bourke-engine.com. Citováno 2011-12-06.
- ^ http://www.sportscardesigner.com/hp_per_lb.jpg
- ^ „Unbenannt-1“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 02.10.2011. Citováno 2011-12-06.
- ^ "vývoj leteckých motorů". Pilotfriend.com. Citováno 2011-12-06.
- ^ Projekt Bourke Engine L.L.C. - Potvrzené výsledky testu Archivováno 28. Září 2007, na Wayback Machine
- ^ Bourke Engine # Nárokovaný a měřený výkon
- ^ JB Heywood „Základy spalovacího motoru“ISBN 0-07-100499-8 pp240-245 | Kompromis mezi účinností, emisemi a výkonem
- ^ "Třecí síly v těsnění O-kroužkem" (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 29. 06. 2010. Citováno 2007-12-16.| Tření těsnění
- ^ JB Heywood „Základy spalovacího motoru“ ISBN 0-07-100499-8 p723 | Čerpací ztráty
- ^ C Feyette Taylor „The Internal Combustion Engine“ 4. vydání, p194 odst. 2-3, p205 obr. 124b, p258 | Čerpací ztráty dvěma zdvihy
- ^ C Feyette Taylor „The Internal Combustion Engine“ 4. vydání, str. 119 | zdůrazňuje kvůli detonaci
- ^ Vyvážení motoru # Jednoválcové motory Vyvážení jednoválcových motorů
- ^ JB Heywood „Základy spalovacího motoru“ISBN 0-07-100499-8 p20 | Význam primárního zůstatku
- ^ JB Heywood „Internal Combustion Engine Fundamentals“ ISBN0-07-100499-8 pp240-245, p881 | Poměr úklidu a nízká účinnost
- ^ JB Heywood „Základy spalovacího motoru“ISBN 0-07-100499-8 pp240-245 | Účinek úklidového poměru na výstup točivého momentu
- ^ C Feyette Taylor „The Internal Combustion Engine“ 4. vydání, str. 194, para5 | Čerpací ztráty dvěma zdvihy
- ^ JB Heywood „Základy spalovacího motoru“ ISBN 0-07-100499-8p452-3 | Zvýšené tepelné ztráty v důsledku detonace
- ^ JB Heywood „Internal Combustion Engine Fundamentals“ ISBN0-07-100499-8 pp240-245, p881 | Poměr úklidu a vysoké emise
- ^ "Science Links Japan | Vliv rychlosti pístu kolem horního mrtvého centra na tepelnou účinnost". Sciencelinks.jp. 2009-03-18. Archivovány od originál dne 2012-01-27. Citováno 2011-12-06.
- ^ Horký žárovkový motor
- ^ „Espacenet - bibliografická data“. Worldwide.espacenet.com. Citováno 2013-01-21.
- ^ „Espacenet - bibliografická data“. Worldwide.espacenet.com. Citováno 2013-01-21.
- ^ „Bourke“.