इंजन पिस्टन प्रणाली. आंतरिक दहन इंजन का पिस्टन: उपकरण, उद्देश्य, संचालन का सिद्धांत। रोटरी पिस्टन डिज़ाइन की दक्षता

परिभाषा।

पिस्टन इंजन- आंतरिक दहन इंजन के प्रकारों में से एक, जो जलने वाले ईंधन की आंतरिक ऊर्जा को परिवर्तित करके काम करता है यांत्रिक कार्यपिस्टन का ट्रांसलेशनल मूवमेंट। जब सिलेंडर में कार्यशील द्रव फैलता है तो पिस्टन चलता है।

क्रैंक तंत्र पिस्टन की ट्रांसलेशनल गति को घूर्णी गति में परिवर्तित करता है क्रैंकशाफ्ट.

इंजन संचालन चक्र में पिस्टन के एक-तरफ़ा ट्रांसलेशनल स्ट्रोक के स्ट्रोक का क्रम शामिल होता है। इंजनों को दो और चार स्ट्रोक इंजन में विभाजित किया गया है।

दो-स्ट्रोक और चार-स्ट्रोक पिस्टन इंजन का संचालन सिद्धांत।

सिलेंडरों की संख्या पिस्टन इंजनडिज़ाइन के आधार पर भिन्न हो सकते हैं (1 से 24 तक)। इंजन का आयतन सभी सिलेंडरों के आयतन के योग के बराबर माना जाता है, जिसकी क्षमता क्रॉस-सेक्शन को पिस्टन स्ट्रोक से गुणा करके पाई जाती है।

में पिस्टन इंजनविभिन्न डिज़ाइनों में अलग-अलग ईंधन प्रज्वलन प्रक्रियाएँ होती हैं:

बिजली की चिंगारी निकलना, जो स्पार्क प्लग पर बनता है। ऐसे इंजन गैसोलीन और अन्य प्रकार के ईंधन (प्राकृतिक गैस) दोनों पर चल सकते हैं।

कार्यशील द्रव का संपीड़न:

में डीजल इंजन, डीजल ईंधन या गैस (5% डीजल ईंधन के अतिरिक्त) पर काम करते हुए, हवा संपीड़ित होती है, और जब पिस्टन अधिकतम संपीड़न के बिंदु तक पहुंचता है, तो ईंधन इंजेक्ट किया जाता है, जो गर्म हवा के संपर्क से प्रज्वलित होता है।

संपीड़न मॉडल इंजन. उनमें ईंधन की आपूर्ति बिल्कुल गैसोलीन इंजन के समान ही है। इसलिए, उनके संचालन के लिए, एक विशेष ईंधन संरचना (हवा और डायथाइल ईथर के मिश्रण के साथ) की आवश्यकता होती है, साथ ही संपीड़न अनुपात का सटीक समायोजन भी होता है। कंप्रेसर इंजनों ने विमान और ऑटोमोटिव उद्योगों में अपना रास्ता खोज लिया है।

चमकते इंजन. उनके संचालन का सिद्धांत कई मायनों में संपीड़न मॉडल के इंजनों के समान है, लेकिन वे डिज़ाइन सुविधाओं से रहित नहीं हैं। उनमें प्रज्वलन की भूमिका एक चमक प्लग द्वारा निभाई जाती है, जिसकी चमक पिछले स्ट्रोक में जलाए गए ईंधन की ऊर्जा द्वारा बनाए रखी जाती है। मेथनॉल, नाइट्रोमेथेन और अरंडी के तेल पर आधारित ईंधन की संरचना भी विशेष है। ऐसे इंजनों का उपयोग कार और हवाई जहाज दोनों में किया जाता है।

कैलोरीकरण इंजन. इन इंजनों में, प्रज्वलन तब होता है जब ईंधन इंजन के गर्म हिस्सों (आमतौर पर पिस्टन के शीर्ष) के संपर्क में आता है। खुले चूल्हे की गैस का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। इनका उपयोग रोलिंग मिलों में ड्राइव मोटर के रूप में किया जाता है।

प्रयुक्त ईंधन के प्रकार पिस्टन इंजन:

तरल ईंधन- डीजल ईंधन, गैसोलीन, अल्कोहल, बायोडीजल;

गैसों- प्राकृतिक और जैविक गैसें, तरलीकृत गैसें, हाइड्रोजन, पेट्रोलियम क्रैकिंग के गैसीय उत्पाद;

कोयला, पीट और लकड़ी से बने गैसीफायर में उत्पादित कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग ईंधन के रूप में भी किया जाता है।

पिस्टन इंजन का संचालन.

इंजन संचालन चक्रतकनीकी थर्मोडायनामिक्स में विस्तार से वर्णित है। अलग-अलग साइक्लोग्राम का वर्णन अलग-अलग थर्मोडायनामिक चक्रों द्वारा किया जाता है: ओटो, डीज़ल, एटकिंसन या मिलर और ट्रिंकलर।

पिस्टन इंजन की विफलता के कारण.

पिस्टन आंतरिक दहन इंजन की दक्षता।

अधिकतम दक्षता जो प्राप्त की गई थी पिस्टन इंजन 60% है, अर्थात जले हुए ईंधन का आधे से थोड़ा कम हिस्सा इंजन के हिस्सों को गर्म करने में खर्च होता है, और गर्मी के साथ निकल भी जाता है निकास गैसें. इस संबंध में, इंजनों को शीतलन प्रणाली से लैस करना आवश्यक है।

शीतलन प्रणालियों का वर्गीकरण:

एयर सीओ- सिलेंडर की पसलियों वाली बाहरी सतह के कारण गर्मी को हवा में स्थानांतरित करें। क्या वे लागू होते हैं?
बो ना कमजोर इंजन(दसियों एचपी), या शक्तिशाली विमान इंजनों पर, जो तेज़ वायु प्रवाह से ठंडा होते हैं।

तरल सीओ- एक तरल (पानी, एंटीफ्ीज़ या तेल) का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाता है, जिसे कूलिंग जैकेट (सिलेंडर ब्लॉक की दीवारों में चैनल) के माध्यम से पंप किया जाता है और कूलिंग रेडिएटर में प्रवेश करता है, जिसमें इसे प्राकृतिक या वायु प्रवाह द्वारा ठंडा किया जाता है। प्रशंसकों से. शायद ही कभी, धात्विक सोडियम का उपयोग शीतलक के रूप में भी किया जाता है, जो वार्मिंग इंजन की गर्मी से पिघल जाता है।

आवेदन पत्र।

पिस्टन इंजन ने, अपनी पावर रेंज (1 वाट - 75,000 किलोवाट) के कारण, न केवल ऑटोमोटिव उद्योग में, बल्कि विमान निर्माण और जहाज निर्माण में भी काफी लोकप्रियता हासिल की है। इनका उपयोग युद्ध, कृषि और वाहन चलाने के लिए भी किया जाता है निर्माण उपकरण, विद्युत जनरेटर, पानी पंप, चेनसॉ और अन्य मशीनें, मोबाइल और स्थिर दोनों।

जब ईंधन जलाया जाता है, तो तापीय ऊर्जा निकलती है। एक इंजन जिसमें ईंधन सीधे काम कर रहे सिलेंडर के अंदर जलता है और परिणामी गैसों की ऊर्जा सिलेंडर में घूम रहे पिस्टन द्वारा महसूस की जाती है, पिस्टन इंजन कहलाता है।

तो, जैसा कि पहले कहा गया है, इस प्रकार का इंजन आधुनिक कारों के लिए मुख्य है।

ऐसे इंजनों में, दहन कक्ष एक सिलेंडर में स्थित होता है, जिसमें वायु-ईंधन मिश्रण के दहन से थर्मल ऊर्जा को आगे बढ़ने वाले पिस्टन की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और फिर, क्रैंक नामक एक विशेष तंत्र द्वारा परिवर्तित किया जाता है। क्रैंकशाफ्ट की घूर्णी ऊर्जा में।

वायु और ईंधन (ईंधन) से बने मिश्रण के निर्माण के स्थान के अनुसार, पिस्टन आंतरिक दहन इंजनों को बाहरी और आंतरिक रूपांतरण वाले इंजनों में विभाजित किया जाता है।

इसी समय, उपयोग किए गए ईंधन के प्रकार के अनुसार बाहरी मिश्रण निर्माण वाले इंजनों को कार्बोरेटर और इंजेक्शन इंजन में विभाजित किया जाता है, जो हल्के तरल ईंधन (गैसोलीन) और गैस इंजन पर चलते हैं, जो गैस (गैस जनरेटर, प्रकाश, प्राकृतिक गैस) पर चलते हैं। , वगैरह।)। कम्प्रेशन इग्निशन इंजन डीजल इंजन (डीजल) हैं। वे भारी तरल ईंधन (डीजल) पर चलते हैं। सामान्य तौर पर, इंजनों का डिज़ाइन स्वयं लगभग समान होता है।

चार-स्ट्रोक पिस्टन इंजन का कार्य चक्र तब पूरा होता है जब क्रैंकशाफ्ट दो चक्कर लगाता है। परिभाषा के अनुसार, इसमें चार अलग-अलग प्रक्रियाएं (या स्ट्रोक) शामिल हैं: सेवन (1 स्ट्रोक), वायु-ईंधन मिश्रण का संपीड़न (2 स्ट्रोक), पावर स्ट्रोक (3 स्ट्रोक) और निकास गैस निकास (4 स्ट्रोक)।

इंजन स्ट्रोक में बदलाव एक गैस वितरण तंत्र का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जिसमें एक कैंषफ़्ट, पुशर और वाल्व की एक ट्रांसमिशन प्रणाली होती है जो सिलेंडर के कार्य स्थान को बाहरी वातावरण से अलग करती है और मुख्य रूप से वाल्व समय में बदलाव सुनिश्चित करती है। गैसों की जड़ता (गैस गतिशीलता प्रक्रियाओं की विशेषताएं) के कारण, सेवन और निकास स्ट्रोक असली इंजनओवरलैप, जिसका अर्थ है कि वे एक साथ कार्य करते हैं। पर उच्च गतिचरण ओवरलैप का इंजन संचालन पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इसके विपरीत, यह उतना ही अधिक है कम रेव्स, कम इंजन टॉर्क। आधुनिक इंजनों का संचालन इस घटना को ध्यान में रखता है। वे ऐसे उपकरण बनाते हैं जो ऑपरेशन के दौरान वाल्व का समय बदलने की अनुमति देते हैं। ऐसे उपकरणों के विभिन्न डिज़ाइन हैं, जिनमें से सबसे उपयुक्त गैस वितरण तंत्र (बीएमडब्ल्यू, माज़्दा) के चरणों को समायोजित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय उपकरण हैं।

कार्बोरेटर आंतरिक दहन इंजन

में कार्बोरेटर इंजनवायु-ईंधन मिश्रण इंजन सिलेंडर में प्रवेश करने से पहले, एक विशेष उपकरण में - कार्बोरेटर में तैयार किया जाता है। ऐसे इंजनों में, दहनशील मिश्रण (ईंधन और हवा का मिश्रण) सिलेंडर में प्रवेश करता है और शेष निकास गैसों (कामकाजी मिश्रण) के साथ मिलकर एक बाहरी ऊर्जा स्रोत - इग्निशन सिस्टम से एक विद्युत चिंगारी द्वारा प्रज्वलित होता है।

इंजेक्शन आंतरिक दहन इंजन

ऐसे इंजनों में, गैसोलीन को इंजेक्ट करने वाले परमाणु नोजल की उपस्थिति के कारण इनटेक मैनिफोल्ड, वायु के साथ मिश्रण का निर्माण होता है।

गैस आंतरिक दहन इंजन

इन इंजनों में, गैस रिड्यूसर छोड़ने के बाद गैस का दबाव बहुत कम हो जाता है और वायुमंडलीय दबाव के करीब लाया जाता है, जिसके बाद इसे एयर-गैस मिक्सर का उपयोग करके चूसा जाता है और इलेक्ट्रिक इंजेक्टर (इंजेक्शन इंजन के समान) के माध्यम से इंजन इनटेक में इंजेक्ट किया जाता है। अनेक गुना.

पिछले प्रकार के इंजनों की तरह, इग्निशन एक स्पार्क प्लग से निकली चिंगारी द्वारा किया जाता है जो इसके इलेक्ट्रोड के बीच कूदती है।

डीजल आंतरिक दहन इंजन

डीजल इंजनों में, मिश्रण का निर्माण सीधे इंजन सिलेंडर के अंदर होता है। हवा और ईंधन सिलेंडर में अलग-अलग प्रवेश करते हैं।

इस मामले में, सबसे पहले केवल हवा सिलेंडर में प्रवेश करती है, इसे संपीड़ित किया जाता है, और इसके अधिकतम संपीड़न के समय, बारीक परमाणु ईंधन की एक धारा को एक विशेष नोजल के माध्यम से सिलेंडर में इंजेक्ट किया जाता है (ऐसे इंजनों के सिलेंडर के अंदर दबाव पहुंचता है) पिछले प्रकार के इंजनों की तुलना में बहुत अधिक मूल्य), जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण का प्रज्वलन होता है।

इस मामले में, सिलेंडर में दृढ़ता से संपीड़ित होने पर हवा के तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप मिश्रण प्रज्वलित होता है।

कमियों के बीच डीजल इंजनपिछले प्रकारों की तुलना में अधिक को प्रतिष्ठित किया जा सकता है पिस्टन इंजन- इसके भागों का यांत्रिक तनाव, विशेष रूप से क्रैंक तंत्र, जिसके लिए बेहतर शक्ति गुणों की आवश्यकता होती है और, परिणामस्वरूप, बड़े आयाम, वजन और लागत। इंजनों के परिष्कृत डिज़ाइन और उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री के उपयोग के कारण यह बढ़ जाता है।

इसके अलावा, ऐसे इंजनों को अपरिहार्य कालिख उत्सर्जन और सिलेंडर के अंदर काम करने वाले मिश्रण के विषम दहन के कारण निकास गैसों में नाइट्रोजन ऑक्साइड की बढ़ी हुई सामग्री की विशेषता होती है।

गैस-डीजल आंतरिक दहन इंजन

ऐसे इंजन का संचालन सिद्धांत किसी भी प्रकार के गैस इंजन के संचालन के समान है।

वायु-ईंधन मिश्रण एक समान सिद्धांत के अनुसार तैयार किया जाता है, वायु-गैस मिक्सर या इनटेक मैनिफोल्ड को गैस की आपूर्ति करके।

हालाँकि, मिश्रण को डीजल इंजन के संचालन के अनुरूप सिलेंडर में इंजेक्ट किए गए डीजल ईंधन के एक पायलट हिस्से द्वारा प्रज्वलित किया जाता है, न कि इलेक्ट्रिक स्पार्क प्लग का उपयोग करके।

रोटरी पिस्टन आंतरिक दहन इंजन

स्थापित नाम के अलावा, इस इंजन का नाम इसे बनाने वाले वैज्ञानिक-आविष्कारक के नाम पर रखा गया है और इसे वैंकेल इंजन कहा जाता है। 20वीं सदी की शुरुआत में प्रस्तावित. वर्तमान में, ऐसे इंजन माज़दा आरएक्स-8 निर्माताओं द्वारा विकसित किए जा रहे हैं।

इंजन का मुख्य भाग एक त्रिकोणीय रोटर (पिस्टन का एनालॉग) द्वारा बनाया गया है, जो एक विशिष्ट आकार के कक्ष में घूमता है, जिसकी आंतरिक सतह डिजाइन संख्या "8" की याद दिलाती है। यह रोटर क्रैंकशाफ्ट पिस्टन और गैस वितरण तंत्र का कार्य करता है, इस प्रकार पिस्टन इंजन के लिए आवश्यक गैस वितरण प्रणाली को समाप्त कर देता है। यह एक क्रांति में तीन पूर्ण परिचालन चक्र निष्पादित करता है, जो ऐसे एक इंजन को छह-सिलेंडर पिस्टन इंजन को बदलने की अनुमति देता है। कई के बावजूद सकारात्मक गुण, जिनमें से इसके डिजाइन की मौलिक सादगी भी है, इसके नुकसान भी हैं जो इसके व्यापक उपयोग को रोकते हैं। वे चैम्बर और रोटर के बीच लंबे समय तक चलने वाली, विश्वसनीय सील के निर्माण और आवश्यक इंजन स्नेहन प्रणाली के निर्माण से जुड़े हैं। रोटरी पिस्टन इंजन के संचालन चक्र में चार स्ट्रोक होते हैं: वायु-ईंधन मिश्रण का सेवन (1 स्ट्रोक), मिश्रण का संपीड़न (2 स्ट्रोक), दहन मिश्रण का विस्तार (3 स्ट्रोक), निकास (4 स्ट्रोक)।

रोटरी-वेन आंतरिक दहन इंजन

यह वही इंजन है जिसका उपयोग यो-मोबाइल में किया जाता है।

गैस टरबाइन आंतरिक दहन इंजन

पहले से ही आज, ये इंजन कारों में पिस्टन आंतरिक दहन इंजन को सफलतापूर्वक बदल सकते हैं। और यद्यपि इन इंजनों का डिज़ाइन पिछले कुछ वर्षों में ही पूर्णता की उस डिग्री तक पहुंच गया है, कारों में गैस टरबाइन इंजन का उपयोग करने का विचार बहुत पहले ही उठ गया था। विश्वसनीय गैस टरबाइन इंजन बनाने की वास्तविक संभावना अब ब्लेड इंजन के सिद्धांत द्वारा प्रदान की गई है, जो विकास, धातु विज्ञान और उनके उत्पादन की तकनीक के उच्च स्तर पर पहुंच गया है।

गैस टरबाइन इंजन क्या है? ऐसा करने के लिए, आइए इसके सर्किट आरेख को देखें।

कंप्रेसर (स्थिति 9) और गैस टरबाइन (स्थिति 7) एक ही शाफ्ट (स्थिति 8) पर स्थित हैं। गैस टरबाइन शाफ्ट बीयरिंग (पॉज़ 10) में घूमता है। कंप्रेसर वायुमंडल से हवा लेता है, इसे संपीड़ित करता है और इसे दहन कक्ष (आइटम 3) तक निर्देशित करता है। ईंधन पंप (आइटम 1) भी टरबाइन शाफ्ट द्वारा संचालित होता है। यह नोजल (आइटम 2) को ईंधन की आपूर्ति करता है, जो दहन कक्ष में स्थापित होता है। गैसीय दहन उत्पाद गैस टरबाइन के गाइड वेन (आइटम 4) के माध्यम से इसके प्ररित करनेवाला (आइटम 5) के ब्लेड में प्रवेश करते हैं और इसे एक निश्चित दिशा में घूमने के लिए मजबूर करते हैं। निकास गैसों को पाइप के माध्यम से वायुमंडल में छोड़ा जाता है (आइटम 6)।

और यद्यपि यह इंजन कमियों से भरा है, डिज़ाइन विकसित होने के साथ-साथ उन्हें धीरे-धीरे समाप्त किया जा रहा है। साथ ही, पिस्टन आंतरिक दहन इंजन की तुलना में, गैस टरबाइन आंतरिक दहन इंजन के कई महत्वपूर्ण फायदे हैं। सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, भाप टरबाइन की तरह, एक गैस टरबाइन उच्च गति विकसित कर सकता है। यह आपको छोटे इंजनों से अधिक शक्ति और वजन में हल्का (लगभग 10 गुना) प्राप्त करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, गैस टरबाइन में गति का एकमात्र प्रकार घूर्णी है। घूर्णी गति के अलावा, एक पिस्टन इंजन में पिस्टन की पारस्परिक गति और कनेक्टिंग रॉड की जटिल गति होती है। इसके अलावा, गैस टरबाइन इंजनों को विशेष शीतलन प्रणाली या स्नेहन की आवश्यकता नहीं होती है। न्यूनतम संख्या में बीयरिंगों के साथ महत्वपूर्ण घर्षण सतहों की अनुपस्थिति दीर्घकालिक संचालन और उच्च विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है गैस टरबाइन इंजन. अंत में, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वे केरोसिन या डीजल ईंधन का उपयोग करके संचालित होते हैं, अर्थात। गैसोलीन की तुलना में सस्ते प्रकार। ऑटोमोबाइल गैस टरबाइन इंजन के विकास में बाधा डालने का कारण टरबाइन ब्लेड में प्रवेश करने वाली गैसों के तापमान को कृत्रिम रूप से सीमित करने की आवश्यकता है, क्योंकि अत्यधिक ज्वलनशील धातुएं अभी भी बहुत महंगी हैं। जिसके परिणामस्वरूप, इंजन का उपयोगी उपयोग (दक्षता) कम हो जाता है और विशिष्ट ईंधन खपत (प्रति 1 एचपी ईंधन की मात्रा) बढ़ जाती है। यात्री और कार्गो के लिए कार इंजनगैस का तापमान 700 डिग्री सेल्सियस तक सीमित करना होगा, और विमान के इंजन में 900 डिग्री सेल्सियस तक। हालांकि, आज निकास गैसों की गर्मी को हटाकर इन इंजनों की दक्षता बढ़ाने के कुछ तरीके हैं ताकि प्रवेश करने वाली हवा को गर्म किया जा सके। दहन कक्ष. अत्यधिक किफायती ऑटोमोटिव गैस टरबाइन इंजन बनाने की समस्या का समाधान काफी हद तक इस क्षेत्र में काम की सफलता पर निर्भर करता है।

संयुक्त आंतरिक दहन इंजन

संयुक्त इंजनों के काम और निर्माण के सैद्धांतिक पहलुओं में एक महान योगदान यूएसएसआर इंजीनियर, प्रोफेसर ए.एन. शेलेस्ट द्वारा किया गया था।

एलेक्सी नेस्टरोविच शेलेस्ट

ये इंजन दो मशीनों का संयोजन हैं: एक पिस्टन और एक ब्लेड, जो टरबाइन या कंप्रेसर हो सकता है। ये दोनों मशीनें कार्य प्रक्रिया का महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। गैस टरबाइन सुपरचार्जिंग वाले ऐसे इंजन का एक उदाहरण। एक पारंपरिक पिस्टन इंजन में, एक टर्बोचार्जर सिलेंडर में हवा डालता है, जिससे इंजन की शक्ति बढ़ जाती है। यह निकास गैस प्रवाह से ऊर्जा के उपयोग पर आधारित है। यह एक तरफ शाफ्ट पर लगे टरबाइन प्ररित करनेवाला पर कार्य करता है। और वह उसे घुमाता है. कंप्रेसर ब्लेड दूसरी तरफ उसी शाफ्ट पर स्थित होते हैं। इस प्रकार, कंप्रेसर की मदद से, एक ओर कक्ष में वैक्यूम और मजबूर वायु आपूर्ति के कारण इंजन सिलेंडर में हवा को मजबूर किया जाता है; दूसरी ओर, हवा और ईंधन के मिश्रण की एक बड़ी मात्रा इंजन में प्रवेश करती है। परिणामस्वरूप, जलने वाले ईंधन की मात्रा बढ़ जाती है और इस दहन से उत्पन्न गैस अधिक मात्रा में व्याप्त हो जाती है, जिससे पिस्टन पर अधिक बल पैदा होता है।

दो स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन

यह एक असामान्य गैस वितरण प्रणाली वाले आंतरिक दहन इंजन का नाम है। इसे दो पाइपों: इनलेट और आउटलेट के माध्यम से एक पिस्टन को पारित करने, पारस्परिक आंदोलनों को निष्पादित करने की प्रक्रिया में कार्यान्वित किया जाता है। आप इसका विदेशी पदनाम "आरसीवी" पा सकते हैं।

इंजन की कार्य प्रक्रिया क्रैंकशाफ्ट की एक क्रांति और पिस्टन के दो स्ट्रोक के दौरान होती है। संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। सबसे पहले, सिलेंडर को शुद्ध किया जाता है, जिसका अर्थ है निकास गैसों के एक साथ सेवन के साथ एक दहनशील मिश्रण का सेवन। तब काम करने वाला मिश्रण उस समय संपीड़ित होता है जब क्रैंकशाफ्ट टीडीसी में जाने पर संबंधित बीडीसी की स्थिति से 20-30 डिग्री घूमता है। और कार्यशील स्ट्रोक, जिसकी लंबाई शीर्ष मृत केंद्र (टीडीसी) से पिस्टन स्ट्रोक है, क्रैंकशाफ्ट क्रांतियों में 20-30 डिग्री तक निचले मृत केंद्र (बीडीसी) तक नहीं पहुंचता है।

टू-स्ट्रोक इंजन के स्पष्ट नुकसान हैं। सबसे पहले, दो-स्ट्रोक चक्र की कमजोर कड़ी इंजन पर्जिंग है (फिर से गैस गतिशीलता के दृष्टिकोण से)। यह एक ओर इस तथ्य के कारण होता है कि निकास गैसों से ताजा चार्ज को अलग करना सुनिश्चित करना असंभव है, अर्थात। अनिवार्य रूप से उड़ान भरने के अपरिहार्य नुकसान निकास पाइपताजा मिश्रण (या अगर हम डीजल के बारे में बात कर रहे हैं तो हवा)। दूसरी ओर, पावर स्ट्रोक आधे से भी कम समय तक चलता है, जो पहले से ही इंजन दक्षता में कमी का संकेत देता है। अंत में, अत्यंत महत्वपूर्ण गैस विनिमय प्रक्रिया की अवधि, जो चार-स्ट्रोक इंजन में आधे कार्य चक्र पर होती है, को बढ़ाया नहीं जा सकता है।

पर्ज या सुपरचार्जिंग प्रणाली के अनिवार्य उपयोग के कारण दो-स्ट्रोक इंजन अधिक जटिल और अधिक महंगे हैं। इसमें कोई संदेह नहीं है कि सिलेंडर-पिस्टन समूह के हिस्सों के बढ़ते थर्मल तनाव के लिए अलग-अलग हिस्सों के लिए अधिक महंगी सामग्री के उपयोग की आवश्यकता होती है: पिस्टन, रिंग, सिलेंडर लाइनर। इसके अलावा, पिस्टन द्वारा गैस वितरण कार्यों का प्रदर्शन इसकी ऊंचाई के आकार पर एक सीमा लगाता है, जिसमें पिस्टन स्ट्रोक की ऊंचाई और पर्ज विंडो की ऊंचाई शामिल होती है। मोपेड में यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन जिन कारों में बिजली की अधिक खपत की आवश्यकता होती है, उन पर इसे स्थापित करते समय यह पिस्टन को काफी भारी बना देता है। इस प्रकार, जब शक्ति को दसियों या सैकड़ों में मापा जाता है अश्वशक्ति, पिस्टन द्रव्यमान में वृद्धि बहुत ध्यान देने योग्य हो सकती है।

फिर भी, ऐसे इंजनों को बेहतर बनाने की दिशा में कुछ काम किया गया। रिकार्डो इंजनों में, ऊर्ध्वाधर स्ट्रोक के साथ विशेष वितरण आस्तीन पेश किए गए थे, जो पिस्टन के आकार और वजन को कम करना संभव बनाने का एक प्रयास था। यह प्रणाली काफी जटिल थी और इसे लागू करना बहुत महंगा था, इसलिए ऐसे इंजनों का उपयोग केवल विमानन में किया जाता था। यह अतिरिक्त रूप से ध्यान दिया जाना चाहिए कि निकास वाल्व में चार-स्ट्रोक इंजन के वाल्व की तुलना में दोगुना थर्मल तनाव (प्रत्यक्ष-प्रवाह वाल्व पर्ज के साथ) होता है। इसके अलावा, सीटों का निकास गैसों के साथ लंबे समय तक सीधा संपर्क रहता है, और इसलिए गर्मी का अपव्यय बदतर होता है।

छह-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन

यह ऑपरेशन चार-स्ट्रोक इंजन के संचालन सिद्धांत पर आधारित है। इसके अतिरिक्त, इसके डिज़ाइन में ऐसे तत्व शामिल हैं जो एक ओर इसकी दक्षता बढ़ाते हैं, वहीं दूसरी ओर इसके नुकसान को कम करते हैं। वहाँ दो हैं अलग - अलग प्रकारऐसे इंजन.

ओटो और डीज़ल चक्र पर चलने वाले इंजनों में, ईंधन दहन के दौरान महत्वपूर्ण गर्मी का नुकसान होता है। इन हानियों का उपयोग पहले डिज़ाइन के इंजन में अतिरिक्त शक्ति के रूप में किया जाता है। ऐसे इंजनों के डिज़ाइन में, वायु-ईंधन मिश्रण के अलावा, भाप या हवा का उपयोग पिस्टन के अतिरिक्त स्ट्रोक के लिए एक कामकाजी माध्यम के रूप में किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शक्ति में वृद्धि होती है। ऐसे इंजनों में, प्रत्येक ईंधन इंजेक्शन के बाद, पिस्टन दोनों दिशाओं में तीन बार चलते हैं। इस मामले में, दो कार्यशील स्ट्रोक हैं - एक ईंधन के साथ, और दूसरा भाप या हवा के साथ।

इस क्षेत्र में निम्नलिखित इंजन बनाए गए हैं:

बज़ुलाज़ इंजन (अंग्रेजी बज़ुलाज़ से)। इसे बायुलास (स्विट्जरलैंड) द्वारा बनाया गया था;

क्रोवर इंजन (अंग्रेजी क्रोवर से)। ब्रूस क्रोवर (यूएसए) द्वारा आविष्कार किया गया;

ब्रूस क्रोवर

वेलोज़ेट इंजन (अंग्रेजी वेलोज़ेटा से) एक इंजीनियरिंग कॉलेज (भारत) में बनाया गया था।

दूसरे प्रकार के इंजन का संचालन सिद्धांत प्रत्येक सिलेंडर पर एक अतिरिक्त पिस्टन के डिजाइन में उपयोग पर आधारित है और मुख्य के विपरीत स्थित है। अतिरिक्त पिस्टन मुख्य पिस्टन की तुलना में आधे से कम आवृत्ति पर चलता है, जो प्रत्येक चक्र के लिए छह पिस्टन स्ट्रोक प्रदान करता है। अतिरिक्त पिस्टन, अपने मुख्य उद्देश्य के लिए, इंजन के पारंपरिक गैस वितरण तंत्र को प्रतिस्थापित करता है। इसका दूसरा कार्य संपीड़न अनुपात को बढ़ाना है।

ऐसे इंजनों के दो मुख्य डिज़ाइन हैं, जो एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से बनाए गए हैं:

बेयर हेड इंजन. मैल्कम बीयर (ऑस्ट्रेलिया) द्वारा आविष्कार किया गया;

एक इंजन जिसे "चार्जिंग पंप" (जर्मन चार्ज पंप) कहा जाता है। हेल्मुट कोट्टमैन (जर्मनी) द्वारा आविष्कार किया गया।

निकट भविष्य में आंतरिक दहन इंजन का क्या होगा?

लेख की शुरुआत में बताए गए आंतरिक दहन इंजन के नुकसान के अलावा, एक और मूलभूत कमी है जो वाहन के ट्रांसमिशन से अलग आंतरिक दहन इंजन के उपयोग की अनुमति नहीं देती है। बिजली इकाईकार का निर्माण इंजन द्वारा कार के ट्रांसमिशन के साथ मिलकर किया जाता है। यह वाहन को सभी आवश्यक गति से चलने की अनुमति देता है। लेकिन एक एकल आंतरिक दहन इंजन केवल एक संकीर्ण गति सीमा में ही अपनी उच्चतम शक्ति विकसित करता है। वास्तव में इसीलिए ट्रांसमिशन की आवश्यकता है। केवल असाधारण मामलों में ही वे ट्रांसमिशन के बिना काम करते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ विमान डिज़ाइनों में।

पिस्टन आंतरिक दहन इंजन का व्यापक रूप से सड़क, रेल और समुद्री परिवहन में, कृषि और निर्माण उद्योगों (ट्रैक्टर, बुलडोजर) में, विशेष सुविधाओं (अस्पतालों, संचार लाइनों, आदि) के लिए आपातकालीन बिजली आपूर्ति प्रणालियों में और कई अन्य में ऊर्जा स्रोतों के रूप में उपयोग किया जाता है। .मानव गतिविधि के क्षेत्र। हाल के वर्षों में, गैस पिस्टन आंतरिक दहन इंजन पर आधारित मिनी-सीएचपी विशेष रूप से व्यापक हो गए हैं, जिनकी मदद से छोटे आवासीय क्षेत्रों या उद्योगों को ऊर्जा आपूर्ति की समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल किया जाता है। ऐसे ताप विद्युत संयंत्रों की स्वतंत्रता केंद्रीकृत प्रणालियाँ(जैसे RAO UES) उनके संचालन की विश्वसनीयता और स्थिरता को बढ़ाता है।

पिस्टन आंतरिक दहन इंजन, जो डिजाइन में बहुत विविध हैं, बहुत विस्तृत बिजली रेंज प्रदान करने में सक्षम हैं - बहुत छोटे (विमान मॉडल के लिए इंजन) से लेकर बहुत बड़े (समुद्री टैंकरों के लिए इंजन) तक।

स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम से लेकर "तकनीकी थर्मोडायनामिक्स" पाठ्यक्रम तक, हम पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के डिजाइन और संचालन सिद्धांत की मूल बातों से बार-बार परिचित हुए हैं। और फिर भी, अपने ज्ञान को समेकित और गहरा करने के लिए, आइए हम इस मुद्दे पर फिर से संक्षेप में विचार करें।

चित्र में. 6.1 इंजन संरचना का एक आरेख दिखाता है। जैसा कि ज्ञात है, आंतरिक दहन इंजन में ईंधन का दहन सीधे कार्यशील द्रव में किया जाता है। पिस्टन आंतरिक दहन इंजन में, ऐसा दहन कार्यशील सिलेंडर में किया जाता है 1 एक गतिशील पिस्टन के साथ 6. दहन के परिणामस्वरूप उत्पन्न ग्रिप गैसें पिस्टन को धक्का देती हैं, जिससे उसे उपयोगी कार्य करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। कनेक्टिंग रॉड 7 और क्रैंकशाफ्ट 9 की मदद से पिस्टन की ट्रांसलेशनल गति को घूर्णी गति में परिवर्तित किया जाता है, जो उपयोग के लिए अधिक सुविधाजनक है। क्रैंकशाफ्ट क्रैंककेस में स्थित है, और इंजन सिलेंडर दूसरे आवास भाग में स्थित हैं जिसे सिलेंडर ब्लॉक (या जैकेट) कहा जाता है। 2. सिलेंडर कवर 5 में इनलेट होता है 3 और स्नातक 4 एक विशेष कैंषफ़्ट से मजबूर कैम ड्राइव वाले वाल्व, मशीन के क्रैंकशाफ्ट से गतिज रूप से जुड़े होते हैं।

चावल। 6.1.

इंजन को लगातार चलाने के लिए, समय-समय पर सिलेंडर से दहन उत्पादों को निकालना और इसे ईंधन और ऑक्सीडाइज़र (हवा) के नए भागों से भरना आवश्यक है, जो पिस्टन की गतिविधियों और वाल्वों के संचालन के कारण किया जाता है। .

पिस्टन आंतरिक दहन इंजनों को आमतौर पर विभिन्न सामान्य विशेषताओं के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।

• 1. मिश्रण निर्माण, प्रज्वलन और ताप आपूर्ति की विधि के आधार पर, इंजनों को मजबूर इग्निशन और स्व-इग्निशन (कार्बोरेटर या इंजेक्शन और डीजल) वाली मशीनों में विभाजित किया जाता है।
• 2. कार्य प्रक्रिया के संगठन के अनुसार - चार-स्ट्रोक और दो-स्ट्रोक में। उत्तरार्द्ध में, कार्य प्रक्रिया चार में नहीं, बल्कि पिस्टन के दो स्ट्रोक में पूरी होती है। बदले में, दो-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजनों को डायरेक्ट-फ्लो वाल्व-स्लॉट पर्ज, क्रैंक-चेंबर पर्ज, डायरेक्ट-फ्लो पर्ज और काउंटर-मूविंग पिस्टन आदि वाली मशीनों में विभाजित किया जाता है।
• 3. उद्देश्य से - स्थिर, जहाज, डीजल लोकोमोटिव, ऑटोमोबाइल, ऑटो-ट्रैक्टर, आदि के लिए।
• 4. क्रांतियों की संख्या के अनुसार - कम गति (200 आरपीएम तक) और उच्च गति।
• 5. औसत पिस्टन गति के आधार पर d>n = ? पी/ 30 - कम गति और उच्च गति के लिए (th?„ > 9 m/s)।
• 6. संपीड़न की शुरुआत में हवा के दबाव के अनुसार - ड्राइव ब्लोअर का उपयोग करके पारंपरिक और सुपरचार्ज्ड।
• 7. निकास गैसों से गर्मी के उपयोग के अनुसार - पारंपरिक (इस गर्मी का उपयोग किए बिना), टर्बोचार्ज्ड और संयुक्त। टर्बोचार्ज्ड कारों पर, निकास वाल्व सामान्य से थोड़ा पहले खुलते हैं और दहन गैसें, सामान्य से अधिक दबाव पर, एक पल्स टरबाइन में भेजी जाती हैं, जो एक टर्बोचार्जर को चलाती है जो सिलेंडरों को हवा की आपूर्ति करती है। यह सिलेंडर में अधिक ईंधन जलाने की अनुमति देता है, जिससे दक्षता और दोनों में सुधार होता है विशेष विवरणगाड़ियाँ. संयुक्त आंतरिक दहन इंजन में, पिस्टन भाग बड़े पैमाने पर गैस जनरेटर के रूप में कार्य करता है और मशीन की शक्ति का केवल ~50-60% उत्पादन करता है। कुल शक्ति का शेष भाग ग्रिप गैसों द्वारा संचालित गैस टरबाइन से प्राप्त होता है। इस प्रयोजन के लिए, ग्रिप गैसें उच्च रक्तचाप आरऔर तापमान/ को एक टरबाइन में भेजा जाता है, जिसका शाफ्ट, एक गियर या द्रव युग्मन का उपयोग करके, परिणामी शक्ति को स्थापना के मुख्य शाफ्ट तक पहुंचाता है।
• 8. सिलेंडरों की संख्या और व्यवस्था के अनुसार, इंजन हैं: सिंगल-, डबल- और मल्टी-सिलेंडर, इन-लाइन, के-आकार, टी-आकार।

आइए अब आधुनिक चार-स्ट्रोक डीजल इंजन की वास्तविक प्रक्रिया पर विचार करें। इसे फोर-स्ट्रोक इसलिए कहा जाता है क्योंकि यहां पूरा चक्र चार में पूरा होता है पूरी रफ्तार परपिस्टन, हालाँकि, जैसा कि हम अब देखेंगे, इस दौरान कुछ अधिक वास्तविक थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएँ होती हैं। इन प्रक्रियाओं को चित्र 6.2 में स्पष्ट रूप से प्रस्तुत किया गया है।

चावल। 6.2.

मैं - सक्शन; द्वितीय - संपीड़न; III - कार्य स्ट्रोक; चतुर्थ - बाहर धकेलना

पिटाई के दौरान चूषण(1) सक्शन (इनटेक) वाल्व टॉप डेड सेंटर (टीडीसी) से कुछ डिग्री पहले खुलता है। खुलने का क्षण एक बिंदु से मेल खाता है जीपर आर-^-आरेख. इस मामले में, चूषण प्रक्रिया तब होती है जब पिस्टन निचले मृत केंद्र (बीडीसी) में चला जाता है और दबाव में होता है आर एन.एसकम वायुमंडलीय/; ए (या दबाव बढ़ाएँ рн).जब पिस्टन की गति की दिशा बदलती है (बीडीसी से टीडीसी तक), तो सेवन वाल्व भी तुरंत बंद नहीं होता है, लेकिन एक निश्चित देरी के साथ (बिंदु पर) टी). फिर, वाल्व बंद होने पर, कार्यशील द्रव को (बिंदु तक) संपीड़ित किया जाता है साथ)।में डीजल गाड़ियाँस्वच्छ हवा को अंदर खींचा जाता है और संपीड़ित किया जाता है, और कार्बोरेटर इंजन में - हवा और गैसोलीन वाष्प का एक कार्यशील मिश्रण। पिस्टन के इस स्ट्रोक को आमतौर पर स्ट्रोक कहा जाता है COMPRESSION(द्वितीय).

टीडीसी को एक इंजेक्टर के माध्यम से सिलेंडर में इंजेक्ट करने से पहले क्रैंकशाफ्ट रोटेशन की कुछ डिग्री। डीजल ईंधन, इसका स्व-प्रज्वलन, दहन और दहन उत्पादों का विस्तार होता है। कार्बोरेटर कारों में, इलेक्ट्रिक स्पार्क डिस्चार्ज का उपयोग करके काम करने वाले मिश्रण को जबरन प्रज्वलित किया जाता है।

जब हवा संपीड़ित होती है और दीवारों के साथ अपेक्षाकृत कम ताप विनिमय होता है, तो इसका तापमान काफी बढ़ जाता है, जो ईंधन के स्व-प्रज्वलन तापमान से अधिक हो जाता है। इसलिए, इंजेक्ट किया गया बारीक परमाणु ईंधन बहुत जल्दी गर्म हो जाता है, वाष्पित हो जाता है और प्रज्वलित हो जाता है। ईंधन के दहन के परिणामस्वरूप, सिलेंडर में दबाव पहले तेज होता है, और फिर, जब पिस्टन बीडीसी की ओर अपनी यात्रा शुरू करता है, तो यह घटती दर से अधिकतम तक बढ़ जाता है, और फिर, इंजेक्शन के दौरान प्राप्त ईंधन के अंतिम हिस्से के रूप में जला दिया जाता है, यह कम होना भी शुरू हो जाता है (गहन विकास सिलेंडर की मात्रा के कारण)। हम इस बिंदु पर सशर्त मान लेंगे साथ"दहन प्रक्रिया समाप्त हो जाती है। इसके बाद ग्रिप गैसों के विस्तार की प्रक्रिया होती है, जब उनके दबाव का बल पिस्टन को बीडीसी की ओर ले जाता है। पिस्टन का तीसरा स्ट्रोक, जिसमें दहन और विस्तार प्रक्रियाएँ शामिल हैं, कहलाता है कार्य स्ट्रोक(III), क्योंकि इसी समय इंजन उपयोगी कार्य करता है। यह कार्य एक फ्लाईव्हील का उपयोग करके जमा किया जाता है और उपभोक्ता को दिया जाता है। शेष तीन चक्रों के दौरान संचित कार्य का कुछ भाग खर्च हो जाता है।

जब पिस्टन बीडीसी के पास पहुंचता है, तो निकास वाल्व कुछ अग्रिम (बिंदु) के साथ खुलता है बी) और निकास ग्रिप गैसें निकास पाइप में चली जाती हैं, और सिलेंडर में दबाव तेजी से लगभग वायुमंडलीय दबाव तक गिर जाता है। जैसे ही पिस्टन टीडीसी की ओर बढ़ता है, दहन गैसें सिलेंडर से बाहर धकेल दी जाती हैं (IV - बाहर धकेलना)।चूंकि इंजन निकास पथ में एक निश्चित हाइड्रोलिक प्रतिरोध होता है, इस प्रक्रिया के दौरान सिलेंडर में दबाव वायुमंडलीय दबाव से ऊपर रहता है। टीडीसी (बिंदु) के बाद निकास वाल्व बंद हो जाता है पी),इसलिए, प्रत्येक चक्र में, एक स्थिति उत्पन्न होती है जब सेवन और निकास वाल्व दोनों एक ही समय में खुले होते हैं (वे वाल्व ओवरलैप के बारे में बात करते हैं)। इससे काम करने वाले सिलेंडर को दहन उत्पादों से बेहतर ढंग से साफ किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन दहन की दक्षता और पूर्णता बढ़ जाती है।

दो-स्ट्रोक मशीनों के लिए चक्र को अलग ढंग से व्यवस्थित किया गया है (चित्र 6.3)। ये आमतौर पर सुपरचार्ज्ड इंजन होते हैं और ऐसा करने के लिए इनमें आमतौर पर ड्राइव ब्लोअर या टर्बोचार्जर होता है 2 , जो इंजन चलने के दौरान एयर रिसीवर में हवा पंप करता है 8.

दो-स्ट्रोक इंजन के कार्यशील सिलेंडर में हमेशा पर्ज विंडो 9 होती है, जिसके माध्यम से रिसीवर से हवा सिलेंडर में प्रवेश करती है, जब पिस्टन, बीडीसी से गुजरते हुए, उन्हें अधिक से अधिक खोलना शुरू कर देता है।

पिस्टन के पहले स्ट्रोक के दौरान, जिसे आमतौर पर पावर स्ट्रोक कहा जाता है, इंजन सिलेंडर में इंजेक्ट किया गया ईंधन जल जाता है और दहन उत्पादों का विस्तार होता है। ये प्रक्रियाएं हैं सूचक चार्ट(चित्र 6.3, ए)रेखा द्वारा परिलक्षित होता है बैठना।बिंदु पर टीनिकास वाल्व खुल जाते हैं और, अतिरिक्त दबाव के प्रभाव में, ग्रिप गैसें निकास पथ में चली जाती हैं 6, नतीजतन

चावल। 6.3.

1 - चूषण नली; 2 - ब्लोअर (या टर्बोचार्जर); 3 - पिस्टन; 4 - निकास वाल्व; 5 - नोजल; 6 - निकास पथ; 7 - कार्यकर्ता

सिलेंडर; 8 - हवा रिसीवर; 9- खिड़कियाँ शुद्ध करें

तब सिलेंडर में दबाव काफ़ी कम हो जाता है (बिंदु)। पी)।जब पिस्टन इतना कम हो जाता है कि पर्ज विंडो खुलने लगती है, तो रिसीवर से संपीड़ित हवा सिलेंडर में चली जाती है 8 , सिलेंडर से शेष ग्रिप गैसों को बाहर निकालना। इस मामले में, काम करने की मात्रा बढ़ती रहती है, और सिलेंडर में दबाव रिसीवर में दबाव के लगभग कम हो जाता है।

जब पिस्टन की गति की दिशा उलट जाती है, तो सिलेंडर को शुद्ध करने की प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि शुद्ध करने वाले पोर्ट कम से कम आंशिक रूप से खुले रहते हैं। बिंदु पर को(चित्र 6.3, बी)पिस्टन पूरी तरह से शुद्ध खिड़कियों को अवरुद्ध कर देता है और सिलेंडर में प्रवेश करने वाली हवा के अगले हिस्से का संपीड़न शुरू हो जाता है। टीडीसी से कुछ डिग्री पहले (बिंदु पर)। साथ")ईंधन इंजेक्शन नोजल के माध्यम से शुरू होता है, और फिर पहले वर्णित प्रक्रियाएं होती हैं, जिससे ईंधन का प्रज्वलन और दहन होता है।

चित्र में. 6.4 अन्य प्रकार के दो-स्ट्रोक इंजनों के संरचनात्मक डिजाइन को समझाने वाले चित्र दिखाता है। सामान्य तौर पर, इन सभी मशीनों का कार्य चक्र वर्णित के समान है, और प्रारुप सुविधायेमोटे तौर पर केवल अवधि को प्रभावित करते हैं

चावल। 6.4.

ए- लूप स्लॉट उड़ाना; 6 - विपरीत गति से चलने वाले पिस्टन के साथ प्रत्यक्ष-प्रवाह उड़ाना; वी- क्रैंक-चेंबर पर्जिंग

व्यक्तिगत प्रक्रियाओं और, परिणामस्वरूप, इंजन की तकनीकी और आर्थिक विशेषताओं पर।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दो स्ट्रोक इंजनसैद्धांतिक रूप से, बाकी सब समान होने पर, वे दोगुनी शक्ति प्राप्त करना संभव बनाते हैं, लेकिन वास्तव में, बदतर सिलेंडर सफाई स्थितियों और अपेक्षाकृत बड़े आंतरिक नुकसान के कारण, यह लाभ कुछ हद तक कम है।

पिस्टन समूह

पिस्टन समूह सिलेंडर के कार्यशील आयतन की चल दीवार बनाता है। यह इस "दीवार" यानी पिस्टन की गति है, जो जली हुई और विस्तारित गैसों द्वारा किए गए कार्य का संकेतक है।
क्रैंक तंत्र के पिस्टन समूह में एक पिस्टन शामिल है, पिस्टन के छल्ले(संपीड़न और तेल खुरचनी), पिस्टन पिन और उसके फिक्सिंग हिस्से। कभी-कभी पिस्टन समूहसिलेंडर के साथ मिलकर विचार किया जाता है और सिलेंडर-पिस्टन समूह कहा जाता है।

पिस्टन

पिस्टन डिजाइन के लिए आवश्यकताएँ

पिस्टन गैस के दबाव के बल को समझता है और इसे पिस्टन पिन के माध्यम से कनेक्टिंग रॉड तक पहुंचाता है। साथ ही, यह एक सीधीरेखीय प्रत्यागामी गति करता है।

वे स्थितियाँ जिनके अंतर्गत पिस्टन संचालित होता है:

• उच्च गैस दबाव ( 3.5…5.5 एमपीएगैसोलीन के लिए और 6.0…15.0 एमपीएडीजल इंजन के लिए);
• गर्म गैसों के साथ संपर्क (तक) 2600˚С);
• दिशा और गति में परिवर्तन के साथ गति।

पिस्टन की प्रत्यागामी गति मृत स्थान क्षेत्रों में महत्वपूर्ण जड़त्वीय भार का कारण बनती है जहां पिस्टन अपनी गति की दिशा को उलट देता है। जड़त्वीय बल पिस्टन की गति और उसके द्रव्यमान पर निर्भर करते हैं।

पिस्टन महत्वपूर्ण बलों को अवशोषित करता है: अधिक 40 के.एनगैसोलीन इंजन में, और 20 के.एन- डीजल इंजन में. गर्म गैसों के संपर्क से पिस्टन का मध्य भाग एक तापमान तक गर्म हो जाता है 300…350 ˚С. थर्मल विस्तार के कारण सिलेंडर में जाम होने और यहां तक ​​कि पिस्टन के नीचे जलने की संभावना के कारण पिस्टन का मजबूत ताप खतरनाक है।

पिस्टन की गति के साथ घर्षण बढ़ जाता है और परिणामस्वरूप, इसकी सतह और सिलेंडर (लाइनर) की सतह घिस जाती है। शीर्ष मृत केंद्र से नीचे और पीछे तक पिस्टन की गति के दौरान, सिलेंडर (लाइनर) की सतह पर पिस्टन की सतह का दबाव बल सिलेंडर में होने वाले स्ट्रोक के आधार पर परिमाण और दिशा दोनों में बदलता है।

पावर स्ट्रोक के दौरान पिस्टन सिलेंडर की दीवार पर अधिकतम दबाव डालता है, उस समय जब कनेक्टिंग रॉड पिस्टन अक्ष से विचलित होने लगती है। इस मामले में, पिस्टन द्वारा कनेक्टिंग रॉड तक प्रेषित गैस दबाव बल पिस्टन पिन में एक प्रतिक्रिया बल का कारण बनता है, जो इस मामले में एक बेलनाकार काज है। यह प्रतिक्रिया पिस्टन पिन से कनेक्टिंग रॉड की रेखा के साथ निर्देशित होती है, और इसे दो घटकों में विघटित किया जा सकता है - एक पिस्टन अक्ष के साथ निर्देशित होता है, दूसरा (पार्श्व बल) इसके लंबवत होता है और सिलेंडर की सतह पर सामान्य रूप से निर्देशित होता है।

यह (पार्श्व) बल है जो पिस्टन और सिलेंडर (लाइनर) की सतहों के बीच महत्वपूर्ण घर्षण का कारण बनता है, जिससे उनका घिसाव होता है, भागों का अतिरिक्त ताप होता है और ऊर्जा हानि के कारण दक्षता में कमी आती है।

पिस्टन और सिलेंडर की दीवारों के बीच घर्षण बल को कम करने के प्रयास इस तथ्य से जटिल हैं कि गैस और साथ ही तेल को बाहर निकलने से रोकने के लिए कार्यशील गुहा की पूरी सीलिंग सुनिश्चित करने के लिए सिलेंडर और पिस्टन के बीच न्यूनतम अंतर की आवश्यकता होती है। सिलेंडर के कार्य स्थान में प्रवेश करना। पिस्टन और सिलेंडर की सतह के बीच के अंतर का आकार भागों के थर्मल विस्तार द्वारा सीमित है। यदि इसे सीलिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बहुत छोटा बनाया गया है, तो थर्मल विस्तार के कारण पिस्टन सिलेंडर में जाम हो सकता है।

जब पिस्टन की गति की दिशा और सिलेंडर में होने वाली प्रक्रियाएं (चक्र) बदलती हैं, तो सिलेंडर की दीवारों पर पिस्टन के घर्षण बल की प्रकृति बदल जाती है - संक्रमण के दौरान पिस्टन को सिलेंडर की विपरीत दीवार के खिलाफ दबाया जाता है मृत बिंदुओं के क्षेत्र में परिमाण और लोड दिशाओं में तेज बदलाव के कारण पिस्टन सिलेंडर से टकराता है।

इंजन विकसित करते समय, डिजाइनरों को ऊपर वर्णित सिलेंडर-पिस्टन समूह भागों की परिचालन स्थितियों से जुड़ी जटिल समस्याओं को हल करना होता है:

• उच्च तापीय भार, जिससे क्रैंकशाफ्ट भागों की धातुओं का तापीय विस्तार और क्षरण होता है;
• भारी दबाव और जड़त्वीय भार जो भागों और उनके कनेक्शन को नष्ट कर सकते हैं;
• महत्वपूर्ण घर्षण बल अतिरिक्त तापन, घिसाव और ऊर्जा हानि का कारण बनते हैं।

इसके आधार पर, पिस्टन डिज़ाइन पर निम्नलिखित आवश्यकताएँ लगाई जाती हैं:

• बल भार झेलने के लिए पर्याप्त कठोरता;
• थर्मल प्रतिरोध और न्यूनतम तापमान विरूपण;
• जड़त्वीय भार को कम करने के लिए न्यूनतम द्रव्यमान, जबकि बहु-सिलेंडर इंजनों में पिस्टन का द्रव्यमान समान होना चाहिए;
• सिलेंडर की कार्यशील गुहा की उच्च स्तर की सीलिंग सुनिश्चित करना;
• सिलेंडर की दीवारों पर न्यूनतम घर्षण;
• उच्च स्थायित्व, क्योंकि पिस्टन को बदलने में श्रम-गहन मरम्मत कार्य शामिल होते हैं।

पिस्टन डिज़ाइन सुविधाएँ

आधुनिक ऑटोमोबाइल इंजन के पिस्टन में एक जटिल स्थानिक आकार होता है, जो विभिन्न कारकों और स्थितियों से निर्धारित होता है जिसमें यह महत्वपूर्ण भाग संचालित होता है। पिस्टन आकार के कई तत्व और विशेषताएं नग्न आंखों से ध्यान देने योग्य नहीं हैं, क्योंकि बेलनाकारता और समरूपता से विचलन न्यूनतम हैं, हालांकि, वे मौजूद हैं।
आइए इस पर करीब से नज़र डालें कि आंतरिक दहन इंजन का पिस्टन कैसे काम करता है, और यह सुनिश्चित करने के लिए कि ऊपर निर्धारित आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है, डिजाइनरों को क्या तरकीबें अपनानी पड़ती हैं।

आंतरिक दहन इंजन के पिस्टन में ऊपरी भाग - सिर और निचला भाग - स्कर्ट होता है।

पिस्टन हेड का ऊपरी भाग - निचला भाग - सीधे कार्यशील गैसों से बलों को ग्रहण करता है। गैसोलीन इंजन में, पिस्टन क्राउन आमतौर पर सपाट बनाया जाता है। डीजल इंजन के पिस्टन हेड में अक्सर एक दहन कक्ष होता है।

पिस्टन बॉटम एक विशाल डिस्क है, जो पसलियों या स्ट्रट्स के माध्यम से उन बॉसों से जुड़ा होता है जिनमें पिस्टन पिन - बॉस के लिए छेद होते हैं। पिस्टन की आंतरिक सतह एक आर्च के रूप में बनाई गई है, जो आवश्यक कठोरता और गर्मी अपव्यय प्रदान करती है।

पिस्टन के छल्ले के लिए खांचे पिस्टन की पार्श्व सतह पर काटे जाते हैं। पिस्टन रिंगों की संख्या गैस के दबाव और पिस्टन की औसत गति (यानी, इंजन की गति) पर निर्भर करती है - पिस्टन की औसत गति जितनी कम होगी, उतनी अधिक रिंगों की आवश्यकता होगी।
आधुनिक इंजनों में, क्रैंकशाफ्ट गति में वृद्धि के साथ-साथ, पिस्टन पर संपीड़न रिंगों की संख्या कम करने की प्रवृत्ति होती है। यह जड़त्वीय भार को कम करने के साथ-साथ घर्षण बलों को कम करने के लिए पिस्टन के द्रव्यमान को कम करने की आवश्यकता के कारण है, जो इंजन शक्ति का एक महत्वपूर्ण हिस्सा लेता है। साथ ही, हाई-स्पीड इंजन के क्रैंककेस में गैस घुसने की संभावना को कम गंभीर समस्या माना जाता है। इसलिए, आधुनिक यात्री कारों और रेसिंग कारों के इंजनों में आप पिस्टन पर एक संपीड़न रिंग के साथ डिज़ाइन पा सकते हैं, और पिस्टन में स्वयं एक छोटी स्कर्ट होती है।

संपीड़न रिंगों के अलावा, पिस्टन पर एक या दो तेल खुरचनी रिंगें लगाई जाती हैं। तेल खुरचनी रिंगों के लिए पिस्टन में बने खांचे में इंजन के तेल को पिस्टन की आंतरिक गुहा में निकालने के लिए जल निकासी छेद होते हैं जब रिंग इसे सिलेंडर (लाइनर) की सतह से हटा देती है। इस तेल का उपयोग आम तौर पर पिस्टन क्राउन और स्कर्ट के अंदर ठंडा करने के लिए किया जाता है और फिर तेल पैन में डाला जाता है।

पिस्टन क्राउन का आकार इंजन के प्रकार, मिश्रण निर्माण की विधि और दहन कक्ष के आकार पर निर्भर करता है। सबसे आम सपाट तल का आकार, हालांकि उत्तल और अवतल भी पाए जाते हैं। कुछ मामलों में, जब पिस्टन शीर्ष मृत केंद्र (टीडीसी) पर स्थित होता है, तो वाल्व डिस्क के लिए पिस्टन तल में अवकाश बनाए जाते हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, डीजल इंजन के पिस्टन हेड में अक्सर दहन कक्ष होते हैं, जिनका आकार भिन्न हो सकता है।

पिस्टन का निचला भाग - स्कर्ट - पिस्टन को रैखिक गति में निर्देशित करता है, जबकि यह सिलेंडर की दीवार पर एक पार्श्व बल संचारित करता है, जिसका परिमाण पिस्टन की स्थिति और कार्यशील गुहा में होने वाली प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है। सिलेंडर। पिस्टन स्कर्ट द्वारा प्रेषित पार्श्व बल का परिमाण गैस पक्ष से नीचे द्वारा महसूस किए गए अधिकतम बल से काफी कम है, इसलिए स्कर्ट को अपेक्षाकृत पतली दीवार वाली बनाया गया है।

डीजल इंजनों पर अक्सर स्कर्ट के निचले हिस्से में दूसरा स्थापित किया जाता है। तेल खुरचनी अंगूठी, जो सिलेंडर स्नेहन में सुधार करता है और सिलेंडर की कार्यशील गुहा में तेल के प्रवेश की संभावना को कम करता है। पिस्टन द्रव्यमान और घर्षण बल को कम करने के लिए, स्कर्ट के अनलोड किए गए हिस्सों को व्यास में काट दिया जाता है और ऊंचाई में छोटा कर दिया जाता है। तकनीकी बॉस आमतौर पर स्कर्ट के अंदर बनाए जाते हैं, जिनका उपयोग द्रव्यमान के अनुसार पिस्टन को समायोजित करने के लिए किया जाता है।

पिस्टन का डिज़ाइन और आयाम मुख्य रूप से इंजन की गति के साथ-साथ गैस के दबाव में वृद्धि की मात्रा और दर पर निर्भर करते हैं। तो, हाई-स्पीड पिस्टन गैसोलीन इंजनजितना संभव हो उतना हल्का बनाया जाता है, और डीजल पिस्टन का डिज़ाइन अधिक विशाल और कठोर होता है।

जिस समय पिस्टन टीडीसी से गुजरता है, पार्श्व बल की कार्रवाई की दिशा बदल जाती है, जो पिस्टन पर गैस दबाव बल के घटकों में से एक है। परिणामस्वरूप, पिस्टन एक सिलेंडर की दीवार से दूसरे सिलेंडर की दीवार पर चला जाता है - पिस्टन स्थानांतरण. इसके कारण पिस्टन सिलेंडर की दीवार से टकराता है, जिसके साथ एक विशिष्ट खट-खट की ध्वनि भी आती है। इस हानिकारक घटना को कम करने के लिए, पिस्टन पिन को स्थानांतरित कर दिया जाता है 2…3 अधिकतम पार्श्व बल की दिशा में मिमी; इस मामले में, सिलेंडर पर पिस्टन का पार्श्व दबाव बल काफी कम हो जाता है। पिस्टन पिन के इस विस्थापन को डीसैक्सेज कहा जाता है।
डिज़ाइन में डीसैक्सिंग पिस्टन के उपयोग के लिए क्रैंकशाफ्ट ड्राइव के इंस्टॉलेशन नियमों के अनुपालन की आवश्यकता होती है - पिस्टन को उन निशानों के अनुसार सख्ती से स्थापित किया जाना चाहिए जो इंगित करते हैं कि सामने का हिस्सा कहां है (आमतौर पर नीचे एक तीर होता है)।

पार्श्व बलों के प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक मूल समाधान वोक्सवैगन इंजन डिजाइनरों द्वारा उपयोग किया गया था। ऐसे इंजनों में पिस्टन तल सिलेंडर अक्ष के समकोण पर नहीं बनाया जाता है, बल्कि थोड़ा झुका हुआ होता है। डिजाइनरों के अनुसार, इससे पिस्टन पर लोड को बेहतर ढंग से वितरित करना और सेवन और संपीड़न स्ट्रोक के दौरान सिलेंडर में मिश्रण गठन की प्रक्रिया में सुधार करना संभव हो जाता है।

कार्यशील गुहा की जकड़न के लिए परस्पर विरोधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, जिसके लिए पिस्टन स्कर्ट और सिलेंडर के बीच न्यूनतम अंतराल की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, और थर्मल विस्तार के परिणामस्वरूप भाग को जाम होने से बचाने के लिए, निम्नलिखित संरचनात्मक तत्वों का उपयोग किया जाता है पिस्टन के आकार में:

• विशेष स्लॉट के कारण स्कर्ट की कठोरता को कम करना जो इसके थर्मल विस्तार की भरपाई करता है और पिस्टन के निचले हिस्से की शीतलन में सुधार करता है। स्लॉट स्कर्ट के किनारे पर बनाए जाते हैं जो पिस्टन को सिलेंडर पर दबाने वाले पार्श्व बलों से कम से कम लोड होता है;
• आधार धातु की तुलना में थर्मल विस्तार के कम गुणांक वाले सामग्रियों से बने आवेषण द्वारा स्कर्ट के थर्मल विस्तार की मजबूर सीमा;
• पिस्टन स्कर्ट को ऐसा आकार देना कि, लोड होने पर और ऑपरेटिंग तापमान पर, यह एक नियमित सिलेंडर का आकार ले ले।

अंतिम शर्त को पूरा करना आसान नहीं है, क्योंकि पिस्टन पूरे आयतन में असमान रूप से गर्म होता है और इसका एक जटिल स्थानिक आकार होता है - ऊपरी हिस्से में इसका आकार सममित होता है, लेकिन मालिकों के क्षेत्र में और निचले हिस्से में स्कर्ट में असममित तत्व हैं। यह सब ऑपरेशन के दौरान गर्म होने पर पिस्टन के अलग-अलग वर्गों के असमान तापमान विरूपण की ओर जाता है।
इन कारणों से, आधुनिक ऑटोमोबाइल इंजन के पिस्टन डिज़ाइन में आमतौर पर निम्नलिखित तत्व शामिल होते हैं जो इसके आकार को जटिल बनाते हैं:

• पिस्टन बॉटम का व्यास स्कर्ट की तुलना में छोटा होता है और यह क्रॉस सेक्शन में एक नियमित सर्कल के सबसे करीब होता है।
  पिस्टन क्राउन का छोटा क्रॉस-सेक्शनल व्यास इसके उच्च ऑपरेटिंग तापमान से जुड़ा होता है और परिणामस्वरूप, स्कर्ट क्षेत्र की तुलना में अधिक थर्मल विस्तार होता है। इसलिए पिस्टन आधुनिक इंजनअनुदैर्ध्य खंड में इसका आकार थोड़ा शंक्वाकार या बैरल के आकार का होता है, जो नीचे की ओर संकुचित होता है।
  एल्यूमीनियम मिश्र धातु पिस्टन के लिए शंक्वाकार स्कर्ट के ऊपरी क्षेत्र में व्यास में कमी है 0.0003…0.0005D, कहाँ डी-सिलेंडर व्यास. जब ऑपरेटिंग तापमान तक गर्म किया जाता है, तो पिस्टन का आकार उसकी लंबाई के साथ सही सिलेंडर के बराबर हो जाता है।
• मालिकों के क्षेत्र में, पिस्टन के अनुप्रस्थ आयाम छोटे होते हैं, क्योंकि धातु का द्रव्यमान यहां केंद्रित होता है, और थर्मल विस्तार अधिक होता है। इसलिए, नीचे के पिस्टन में एक अंडाकार या अण्डाकार क्रॉस-सेक्शन होता है, जो, जब भाग को ऑपरेटिंग तापमान तक गर्म किया जाता है, तो एक नियमित सर्कल के आकार तक पहुंचता है, और पिस्टन आकार में एक नियमित सिलेंडर के करीब पहुंचता है।
  अंडाकार की प्रमुख धुरी पिस्टन पिन की धुरी के लंबवत तल में स्थित होती है। अंडाकारता मान से लेकर होता है 0,182 पहले 0.8 मिमी.

जाहिर है, ऑपरेटिंग तापमान पर गर्म होने पर पिस्टन को सही बेलनाकार आकार देने के लिए डिजाइनरों को ये सभी तरकीबें अपनानी पड़ती हैं, जिससे इसके और सिलेंडर के बीच न्यूनतम अंतर सुनिश्चित हो सके।

अधिकांश प्रभावी तरीकान्यूनतम अंतराल के साथ इसके थर्मल विस्तार के कारण सिलेंडर में पिस्टन को जाम होने से बचाने के लिए, स्कर्ट को जबरन ठंडा करना और पिस्टन स्कर्ट में थर्मल विस्तार के कम गुणांक वाले धातु तत्वों को सम्मिलित करना आवश्यक है। अधिकतर, निम्न-कार्बन स्टील आवेषण का उपयोग अनुप्रस्थ प्लेटों के रूप में किया जाता है, जो पिस्टन कास्टिंग करते समय बॉस क्षेत्र में रखे जाते हैं। कुछ मामलों में, प्लेटों के बजाय, पिस्टन स्कर्ट के ऊपरी क्षेत्र में डाली गई रिंगों या आधे रिंगों का उपयोग किया जाता है।

एल्यूमीनियम पिस्टन के तल का तापमान अधिक नहीं होना चाहिए 320…350 ˚С. इसलिए, गर्मी निष्कासन को बढ़ाने के लिए, पिस्टन के नीचे से दीवारों तक संक्रमण को सुचारू (एक आर्च के रूप में) और काफी बड़े पैमाने पर बनाया जाता है। पिस्टन तल से अधिक कुशल गर्मी हटाने के लिए, पिस्टन तल की आंतरिक सतह पर छींटे मारकर मजबूर शीतलन का उपयोग किया जाता है। इंजन तेलएक विशेष नोजल से. आमतौर पर, ऐसे नोजल का कार्य कनेक्टिंग रॉड के ऊपरी सिर में बने एक विशेष कैलिब्रेटेड छेद द्वारा किया जाता है। कभी-कभी इंजेक्टर सिलेंडर के नीचे इंजन बॉडी पर स्थापित किया जाता है।

ऊपरी संपीड़न रिंग की सामान्य तापीय स्थिति सुनिश्चित करने के लिए, यह नीचे के किनारे से काफी नीचे स्थित होता है, जिससे एक तथाकथित ताप या अग्नि बेल्ट बनता है। पिस्टन के छल्ले के लिए खांचे के सबसे घिसे हुए सिरे अक्सर पहनने के लिए प्रतिरोधी सामग्री से बने विशेष आवेषण के साथ मजबूत किए जाते हैं।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से पिस्टन के निर्माण के लिए सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसका मुख्य लाभ उनका कम वजन और अच्छी तापीय चालकता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के नुकसान में कम थकान शक्ति, थर्मल विस्तार का उच्च गुणांक, अपर्याप्त पहनने का प्रतिरोध और अपेक्षाकृत उच्च लागत शामिल हैं।

एल्यूमीनियम के अलावा, मिश्र धातुओं में सिलिकॉन होता है ( 11…25% ) और सोडियम, नाइट्रोजन, फास्फोरस, निकल, क्रोमियम, मैग्नीशियम और तांबे के योजक। कास्ट या मुद्रांकित रिक्त स्थान यांत्रिक और ताप उपचार के अधीन हैं।

पिस्टन के लिए सामग्री के रूप में कच्चा लोहा बहुत कम उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह धातु एल्यूमीनियम की तुलना में बहुत सस्ता और मजबूत है। लेकिन, इसकी उच्च शक्ति और पहनने के प्रतिरोध के बावजूद, कच्चा लोहा में अपेक्षाकृत बड़ा द्रव्यमान होता है, जो महत्वपूर्ण जड़त्वीय भार की उपस्थिति की ओर जाता है, खासकर जब पिस्टन आंदोलन की दिशा बदलती है। इसलिए, उच्च गति इंजन पिस्टन के निर्माण के लिए कच्चा लोहा का उपयोग नहीं किया जाता है।

आंतरिक दहन इंजन के मुख्य प्रकार और भाप इंजिनएक सामान्य कमी है. यह इस तथ्य में समाहित है कि प्रत्यागामी गति को घूर्णी गति में परिवर्तन की आवश्यकता होती है। यह, बदले में, कम प्रदर्शन का कारण बनता है, साथ ही विभिन्न प्रकार के इंजनों में शामिल तंत्र भागों के काफी अधिक घिसाव का कारण बनता है।

बहुत से लोगों ने एक ऐसी मोटर बनाने के बारे में सोचा है जिसमें गतिशील तत्व केवल घूमते हैं। हालाँकि, केवल एक व्यक्ति ही इस समस्या को हल करने में कामयाब रहा। फ़ेलिक्स वेंकेल, एक स्व-सिखाया मैकेनिक, रोटरी पिस्टन इंजन का आविष्कारक बन गया। अपने जीवन के दौरान, इस व्यक्ति ने कोई विशेषज्ञता या उच्च शिक्षा प्राप्त नहीं की। आइए वांकेल रोटरी पिस्टन इंजन पर करीब से नज़र डालें।

आविष्कारक की संक्षिप्त जीवनी

फ़ेलिक्स जी. वेंकेल का जन्म 1902 में 13 अगस्त को लाहर (जर्मनी) के छोटे से शहर में हुआ था। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान, भावी आविष्कारक के पिता की मृत्यु हो गई। इस वजह से, वान्केल को व्यायामशाला में पढ़ाई छोड़नी पड़ी और एक प्रकाशन गृह में पुस्तक बिक्री की दुकान में बिक्री सहायक के रूप में नौकरी करनी पड़ी। इसकी बदौलत उन्हें पढ़ने की लत लग गई. फ़ेलिक्स ने स्वयं इंजन विशिष्टताओं, ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग और यांत्रिकी का अध्ययन किया। उन्होंने दुकान में बिकने वाली किताबों से ज्ञान प्राप्त किया। ऐसा माना जाता है कि बाद में कार्यान्वित वान्केल इंजन सर्किट (अधिक सटीक रूप से, इसके निर्माण का विचार) मेरे पास एक सपने में आया था। यह सच है या नहीं यह ज्ञात नहीं है, लेकिन हम निश्चित रूप से कह सकते हैं कि आविष्कारक के पास असाधारण क्षमताएं, यांत्रिकी के प्रति जुनून और एक अद्वितीय प्रतिभा थी।

फायदे और नुकसान

एक रोटरी इंजन में प्रत्यागामी प्रकृति की परिवर्तित गति पूर्णतः अनुपस्थित होती है। दबाव उन कक्षों में उत्पन्न होता है जो त्रिकोणीय रोटर की उत्तल सतहों और आवास के विभिन्न हिस्सों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। रोटर दहन की सहायता से घूर्णी गति करता है। इससे कंपन कम हो सकता है और घूर्णन गति बढ़ सकती है। इसके परिणामस्वरूप बढ़ी हुई दक्षता के कारण, रोटरी इंजन समकक्ष शक्ति के पारंपरिक पिस्टन इंजन की तुलना में आकार में बहुत छोटा होता है।

एक रोटरी इंजन के सभी घटकों में से एक मुख्य घटक होता है। इस महत्वपूर्ण घटक को त्रिकोणीय रोटर कहा जाता है, जो स्टेटर के अंदर घूमता है। रोटर के सभी तीन शीर्ष, इस घुमाव के कारण, आवास की भीतरी दीवार के साथ निरंतर संबंध रखते हैं। इस संपर्क की सहायता से, दहन कक्ष बनते हैं, या गैस के साथ तीन बंद-प्रकार की मात्राएँ बनती हैं। जब रोटर आवास के अंदर घूमता है, तो सभी तीन गठित दहन कक्षों की मात्रा हर समय बदलती रहती है, जो एक पारंपरिक पंप के कार्यों की याद दिलाती है। रोटर की तीनों पार्श्व सतहें पिस्टन की तरह कार्य करती हैं।

रोटर के अंदर बाहरी दांतों वाला एक छोटा गियर होता है, जो आवास से जुड़ा होता है। गियर, जो व्यास में बड़ा है, इस निश्चित गियर से जुड़ा हुआ है, जो आवास के अंदर रोटर के घूर्णी आंदोलनों के प्रक्षेपवक्र को निर्धारित करता है। बड़े गियर में दांत आंतरिक होते हैं।

इस तथ्य के कारण कि रोटर आउटपुट शाफ्ट से विलक्षण रूप से जुड़ा हुआ है, शाफ्ट का घूर्णन उसी तरह होता है जैसे एक हैंडल क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है। प्रत्येक रोटर क्रांति के लिए आउटपुट शाफ्ट तीन बार घूमेगा।

रोटरी इंजन का कम वजन का फायदा है। रोटरी इंजन ब्लॉक का सबसे बुनियादी आकार और वजन में छोटा है। वहीं, ऐसे इंजन की नियंत्रणीयता और परफॉर्मेंस बेहतर होगी। इस तथ्य के कारण इसका वजन कम है कि इसमें क्रैंकशाफ्ट, कनेक्टिंग रॉड्स और पिस्टन की कोई आवश्यकता नहीं है।

रोटरी इंजन के आयाम बहुत छोटे होते हैं पारंपरिक इंजनउचित शक्ति. छोटे इंजन आकार के कारण, हैंडलिंग बहुत बेहतर होगी, और कार यात्रियों और ड्राइवर दोनों के लिए अधिक विशाल हो जाएगी।

रोटरी इंजन के सभी हिस्से एक ही दिशा में निरंतर घूर्णी गति करते हैं। उनकी गति में बदलाव उसी तरह होता है जैसे पारंपरिक इंजन के पिस्टन में होता है। रोटरी इंजन आंतरिक रूप से संतुलित होते हैं। इससे कंपन स्तर में ही कमी आ जाती है। रोटरी इंजन की शक्ति अधिक सहज और समान महसूस होती है।

वान्केल इंजन में तीन किनारों वाला एक विशेष उत्तल रोटर है, जिसे इसका दिल कहा जा सकता है। यह रोटर स्टेटर की बेलनाकार सतह के अंदर घूर्णी गति करता है। माज़्दा रोटरी इंजन दुनिया का पहला रोटरी इंजन है जिसे विशेष रूप से बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विकसित किया गया था। यह विकास 1963 में शुरू हुआ।

आरपीडी क्या है?

क्लासिक फोर-स्ट्रोक इंजन में, एक ही सिलेंडर का उपयोग विभिन्न कार्यों - इंजेक्शन, संपीड़न, दहन और निकास के लिए किया जाता है।एक रोटरी इंजन में, प्रत्येक प्रक्रिया एक अलग चैम्बर डिब्बे में की जाती है। इसका प्रभाव प्रत्येक ऑपरेशन के लिए एक सिलेंडर को चार डिब्बों में विभाजित करने जैसा नहीं है।
पिस्टन इंजन में, मिश्रण के दहन से उत्पन्न दबाव पिस्टन को अपने सिलेंडर में आगे और पीछे जाने के लिए मजबूर करता है। कनेक्टिंग रॉड्स और क्रैंकशाफ्ट इस धक्का देने वाली गति को वाहन को चलाने के लिए आवश्यक घूर्णी गति में परिवर्तित कर देते हैं।
में रोटरी इंजिनऐसी कोई रैखिक गति नहीं है जिसे घूर्णी गति में परिवर्तित करने की आवश्यकता हो। चैम्बर के एक डिब्बे में दबाव उत्पन्न होता है जिससे रोटर घूमता है, इससे कंपन कम हो जाता है और संभावित इंजन की गति बढ़ जाती है। इसका परिणाम पारंपरिक पिस्टन इंजन के समान शक्ति के साथ अधिक दक्षता और छोटे आयाम हैं।

आरपीडी कैसे काम करता है?

आरपीडी में पिस्टन का कार्य तीन-वर्टेक्स रोटर द्वारा किया जाता है, जो गैस दबाव बल को सनकी शाफ्ट के घूर्णी आंदोलन में परिवर्तित करता है। स्टेटर (बाहरी आवास) के सापेक्ष रोटर की गति गियर की एक जोड़ी द्वारा सुनिश्चित की जाती है, जिनमें से एक रोटर से मजबूती से जुड़ा होता है, और दूसरा स्टेटर के साइड कवर से जुड़ा होता है। गियर स्वयं इंजन हाउसिंग पर निश्चित रूप से लगा होता है। रोटर गियर इसके साथ जाली में है और गियर व्हील इसके चारों ओर घूमता हुआ प्रतीत होता है।
शाफ्ट आवास पर स्थित बीयरिंगों में घूमता है और इसमें एक बेलनाकार सनकी होता है जिस पर रोटर घूमता है। इन गियर्स की परस्पर क्रिया आवास के सापेक्ष रोटर की उचित गति सुनिश्चित करती है, जिसके परिणामस्वरूप परिवर्तनशील आयतन के तीन अलग-अलग कक्ष बनते हैं। गियर अनुपातइसमें 2:3 गियर होते हैं, इसलिए, विलक्षण शाफ्ट की एक क्रांति के लिए, रोटर 120 डिग्री लौटता है, और रोटर की पूर्ण क्रांति के लिए, प्रत्येक कक्ष में एक पूर्ण चार-स्ट्रोक चक्र होता है।

गैस विनिमय को रोटर शीर्ष द्वारा नियंत्रित किया जाता है क्योंकि यह इनलेट और आउटलेट बंदरगाहों से गुजरता है। यह डिज़ाइन एक विशेष गैस वितरण तंत्र के उपयोग के बिना 4-स्ट्रोक चक्र की अनुमति देता है।

कक्षों की सीलिंग सिलेंडर के खिलाफ दबाए गए रेडियल और अंत सीलिंग प्लेटों द्वारा सुनिश्चित की जाती है केन्द्रापसारक बल, गैस का दबाव और बैंड स्प्रिंग्स। विलक्षण शाफ्ट पर रोटर के माध्यम से गैस बलों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप टॉर्क प्राप्त होता है। मिश्रण का निर्माण, सूजन, स्नेहन, शीतलन, शुरुआत - मूल रूप से एक पारंपरिक पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के समान है।

मिश्रण गठन

सिद्धांत रूप में, आरपीडी में कई प्रकार के मिश्रण निर्माण का उपयोग किया जाता है: बाहरी और आंतरिक, तरल, ठोस और गैसीय ईंधन पर आधारित।
ठोस ईंधन के संबंध में, यह ध्यान देने योग्य है कि उन्हें शुरू में गैस जनरेटर में गैसीकृत किया जाता है, क्योंकि वे सिलेंडर में राख के गठन को बढ़ाते हैं। इसलिए, गैसीय और तरल ईंधन व्यवहार में अधिक व्यापक हो गए हैं।
वान्केल इंजन में मिश्रण निर्माण का तंत्र उपयोग किए गए ईंधन के प्रकार पर निर्भर करेगा।
गैसीय ईंधन का उपयोग करते समय, इसे इंजन इनलेट पर एक विशेष डिब्बे में हवा के साथ मिलाया जाता है। दहनशील मिश्रण तैयार रूप में सिलेंडर में प्रवेश करता है।

तरल ईंधन से मिश्रण इस प्रकार तैयार किया जाता है:

1. सिलेंडर में प्रवेश करने से पहले हवा को तरल ईंधन के साथ मिलाया जाता है, जहां दहनशील मिश्रण प्रवेश करता है।
2. तरल ईंधन और हवा अलग-अलग इंजन सिलेंडर में प्रवेश करते हैं, और वे सिलेंडर के अंदर मिश्रित होते हैं। कार्यशील मिश्रण तब प्राप्त होता है जब वे अवशिष्ट गैसों के संपर्क में आते हैं।

तदनुसार, ईंधन-वायु मिश्रण सिलेंडर के बाहर या उनके अंदर तैयार किया जा सकता है। इससे आंतरिक या बाहरी मिश्रण निर्माण वाले इंजन अलग हो जाते हैं।

रोटरी पिस्टन इंजन की तकनीकी विशेषताएं

मॉडल तैयार किये जाते हैं

रोटरी पिस्टन डिज़ाइन की दक्षता

कई कमियों के बावजूद, अध्ययनों से पता चला है कि वांकेल इंजन की समग्र दक्षता आधुनिक मानकों से काफी अधिक है। इसका मूल्य 40 - 45% है। तुलना के लिए, पिस्टन आंतरिक दहन इंजन की दक्षता 25% है, और आधुनिक टर्बोडीज़ल की दक्षता लगभग 40% है। पिस्टन डीजल इंजन की उच्चतम दक्षता 50% है। आज तक, वैज्ञानिक इंजन दक्षता बढ़ाने के लिए भंडार खोजने के लिए काम करना जारी रखते हैं।

मोटर की अंतिम दक्षता में तीन मुख्य भाग होते हैं:

इस क्षेत्र में शोध से पता चलता है कि केवल 75% ईंधन ही पूरी तरह जलता है। एक राय है कि इस समस्यागैसों के दहन और विस्तार की प्रक्रियाओं को अलग करके हल किया जाता है। इष्टतम परिस्थितियों में विशेष कक्षों की व्यवस्था प्रदान करना आवश्यक है। तापमान और दबाव में वृद्धि के अधीन, दहन एक बंद मात्रा में होना चाहिए; विस्तार प्रक्रिया कम तापमान पर होनी चाहिए।

1. यांत्रिक दक्षता (उस कार्य की विशेषता है जिसके परिणामस्वरूप उपभोक्ता को प्रेषित मुख्य अक्ष टॉर्क का निर्माण हुआ)।

इंजन का लगभग 10% काम सहायक घटकों और तंत्रों को चलाने में खर्च होता है। इस दोष को इंजन डिज़ाइन में परिवर्तन करके ठीक किया जा सकता है: जब मुख्य गतिशील कार्य तत्व स्थिर शरीर को नहीं छूता है। मुख्य कार्यशील तत्व के पूरे पथ पर एक स्थिर टॉर्क आर्म मौजूद होना चाहिए।

1. थर्मल दक्षता (एक संकेतक जो ईंधन के दहन से उत्पन्न थर्मल ऊर्जा की मात्रा को दर्शाता है, जो उपयोगी कार्य में परिवर्तित होती है)।

व्यवहार में, उत्पन्न तापीय ऊर्जा का 65% निकास गैसों के साथ बाहरी वातावरण में चला जाता है। कई अध्ययनों से पता चला है कि उस स्थिति में थर्मल दक्षता में वृद्धि हासिल करना संभव है जहां इंजन डिजाइन एक थर्मल इंसुलेटेड कक्ष में ईंधन के दहन की अनुमति देता है, ताकि शुरुआत से ही अधिकतम तापमान तक पहुंच सके, और अंत में यह तापमान गिर जाता है न्यूनतम मानवाष्प चरण को चालू करके।

वेंकेल रोटरी पिस्टन इंजन