Motor Bourke

Motor Bourke, puteți vedea jugul scoțian în funcțiune

Motorul Bourke este un tip de motor în 2 timpi cu cilindri opuși

Introducere

Motorul Bourke este în esență un motor în doi timpi, cu două pistoane dispuse orizontal și opus care se deplasează în aceeași direcție și în același timp, astfel încât acestea să fie întotdeauna echidistante și funcționarea lor să fie defazată la 180º.

Pistoanele sunt conectate la un mecanism de acționare pentru arborele cotit numit jug scoțian , în locul mecanismului de rotație mai obișnuit (bielă cu manivelă), care permite reducerea ușoară a accelerației pistoanelor.

O altă caracteristică este dată de carterul etanș și camera de admisie de sub pistoane, care fiind mult mai mică permite raporturi de pretensionare mai mari.

Istorie

Acest motor a fost proiectat de Russell Bourke în 1920 , ca o îmbunătățire a motorului în doi timpi, dar în ciuda finalizării proiectării și construcției mai multor motoare, începutul celui de-al doilea război mondial, lipsa finalizării testelor de rafinament și starea de sănătate precară a soției sale a limitat succesul motorului său pe piața automobilelor. ^[1]

Ciclu

Ciclul de funcționare este foarte similar cu cel al unui motor normal în doi timpi, dar cu unele modificări:

motorul a fost proiectat să funcționeze fără a utiliza aprinderea prin scânteie, după ce motorul este adus la temperatura normală, acest lucru datorită fenomenului de autoaprindere , unde amestecul de aer și combustibil începe să ardă datorită temperaturii ridicate a gazelor, care sunt comprimate și anticiparea punctelor fierbinți în chiulasă.
injecția de benzină are loc direct în orificiul de admisie.

Caracteristicile motorului

Motorul are următoarele caracteristici de proiectare:

Caracteristici mecanice

Acest motor are:

Transferul mișcării liniare a tijelor pistonului la rotația arborelui cotit scoțian (capul transversal), în loc să se utilizeze sistemul tijei manivelei
Scăderea numărului de piese în mișcare (doar 2 ansambluri mobile și opuse pe cilindru) și cilindrii opuși pot fi combinate pentru a face un motor cu 2, 4, 6, 8, 10, 12 sau mai mulți cilindri
Funcționare mai ușoară datorită eliminării sistemului bielă-manivelă.
Pistonul este conectat rigid la o tijă cu mișcare dreaptă.
Injecție mecanică de benzină, printr-un canal pe orificiile de transfer.
Transferați porturi ca majoritatea motoarelor în doi timpi, în loc de papuci ca motoarele în patru timpi.
Întreținere ușoară, cu instrumente simple.
Tijele care alunecă spre camera manivelei au lagăre de ghidare și dispozitive de etanșare.
ghidajul tijelor care transportă pistoanele evită tensiunile laterale pe pistoane, lubrifierea ghidajelor în sine este în zona „rece”, adică nu este solicitată termic. Acest lucru reduce uzura pistoanelor.
ghidajul tijelor care susțin pistoanele evită vibrațiile induse de împingerile laterale ale bielei, accelerațiile laterale cauzate de jocul scoțian sunt cu cel puțin 25% mai mici și sunt situate la o distanță mică de axa arborelui cotit și, prin urmare, induce mai puține vibrații.
mișcarea rectilinie, jocul scoțian și rotația manivelei arborelui cotit realizează o ridicare sinusoidală perfectă a pistonului (cursa în sus și în jos a pistonului corespunde exact la 180 °), prin urmare cursa de aspirație și expansiune utilă sunt mai mari.

Dinamica fluidelor

Acest motor are următoarele particularități:

Gaz de evacuare cu temperatură mai mică, astfel încât să puteți utiliza componente de evacuare în materiale mai simple și mai slabe.
Arsură extrem de rapidă.
Raport de compresie ridicat, variind de la 15: 1 la 24: 1.
Combustibilul poate fi injectat târziu în timpul transferului, ceea ce permite introducerea combustibilului după ce spălarea a fost parțial efectuată, reducând substanțial antrenarea combustibilului în evacuare.

Ungere

Particularitățile acestui motor sunt:

Acest motor folosește ulei stocat în camera arborelui cotit, protejându-l de uzură.
Camera arborelui cotit este etanșată de camera inferioară a pistonului, deci nu există scurgeri și scurgeri de ulei.
Pistonul și clemele sunt furnizate cu ulei dintr-un canal mic de pe suprafața cilindrului care extrage ulei din camera arborelui cotit.

Beneficii

Principalul suport al virtuților designului sunt:

Are doar două părți în mișcare
Mai ușor decât alte motoare
Mai puternic decât alte motoare în doi timpi
Două cicluri utile pe rotație (motor bicilindru)
În comparație cu alte motoare în doi timpi, are nevoie de mult mai puțin ulei, care nu este amestecat cu aerul sau combustibilul.

Critica acestui motor

Motorul Bourke are câteva caracteristici interesante, dar ipotezele despre comportament și performanță nu sunt încă testate pe deplin. Unele afirmații le contrazic pe altele.

Etanșarea camerei arborelui cotit cu camera de sub piston creează frecare, reducând eficiența.
Eficiența poate fi limitată prin pomparea pierderilor dacă se presupune creșteri drastice ale presiunii.
Greutatea motorului este probabil să fie mai mare decât se aștepta inițial, pentru a face față vârfurilor date de rapoartele de compresie ridicate.
Funcționarea unui motor cu ardere internă în detonare creează unde de șoc către pereți și solicită considerabil cinematica.
Emisiile, deși unele teste au arătat niveluri de emisii scăzute în anumite circumstanțe, este posibil ca acestea să nu fie la putere maximă și la turații diferite ale motorului.
Aprinderea arderii este controlată de starea de funcționare a motorului (nu de acțiuni externe, așa cum se întâmplă în alte tipuri de motoare care au sisteme de aprindere controlate). Poate fi posibil să se optimizeze și să se rafineze aprinderea și etapa de ardere ulterioară într-o stare de funcționare definită, dar nu pentru gama largă de cupluri și turații pe care le are de obicei un motor de tracțiune auto. Rezultatul va fi o eficiență mai mică în condiții diferite, precum și compromisuri notabile în funcționare.
Dacă eficiența este ridicată, temperatura de ardere trebuie să fie, de asemenea, ridicată, așa cum este cerut de ciclul Carnot , iar amestecul aer-combustibil trebuie să fie slab. Temperaturile ridicate de ardere și amestecul slab provoacă amestecuri de dioxid de azot în gazele de eșapament.
Jugul scoțian, (cap transversal transversal), așa cum este fabricat în motor, nu este complet pentru funcția propusă, îi lipsește suprafețele transversale de alunecare pentru a susține forțele axiale ale pistonului; știftul de cap descarcă de fapt direct forțele axiale ale pistonului pe o suprafață plană a jugului. Acest lucru ar cauza distrugerea rapidă la punctul de contact. Realizarea unui joc de pin de conectare a pantofilor, de dimensiuni adecvate pentru a distribui împingeri, ar avea probleme de masă, dimensiuni și frecare considerabile, modificând arhitectura motorului, de fapt, jugul susține toate forțele, ale pistonului și de transformare a mișcării de rotație, pe de altă parte, în sistemul bielă, o parte a tensiunilor laterale este susținută de piston. Adoptarea pantofului de bloc aduce, de asemenea, la trei părțile în mișcare ale motorului în sine. Acesta este principalul motiv pentru care jugul scoțian „simplu” (fără derapaj) a găsit aplicații foarte limitate în cinematica puterii mecanice.

Unele dintre aceste critici au găsit sau pot găsi soluții, altele trebuie verificate în teste practice.