星型引擎

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星型引擎

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星型发动机是一种往复式内燃机,其内燃机的多个气缸围绕曲轴呈星形放射状排列。 星型发动机主要根据四冲程汽油工艺工作,但柴油二冲程发动机或这些设计的组合也是可能的。 它们主要用作飞机发动机。 固定外壳和旋转曲轴在这些发动机中很常见,但也有曲轴静止而气缸星形旋转的旋转发动机。

技术

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在星型发动机中,一排气缸中的所有气缸的轴线都布置在一个垂直于曲轴旋转轴线的平面内,并围绕该轴线径向等角距排列。

曲柄机构

与其他多缸发动机概念相比,每个星形气缸只有一个偏置曲轴。 在大多数其他活塞发动机中,每个活塞通过其连杆直接连接到曲轴的曲柄销,而星型发动机中只有一根连杆直接连接,即主连杆(也称为母连杆)连杆;在上面的动画中,颜色较浅的连杆)。 在曲轴侧主连杆根部,在轴颈上运行的连杆眼周围设有球面滑动轴承; 其余连杆(称为副连杆)通过这些球面滑动轴承连接到主连杆脚。 这种设计意味着一个气缸平面中的所有活塞都可以通过相应的连杆作用在单个曲柄销上,而没有任何纵向偏移。 与所有主/副连杆连杆机构一样,副连杆的力线(取决于曲轴位置)在活塞销和曲柄销轴线中心之间并不总是完全笔直,但有时会在关节轴承的偏心关节点。 这导致副连杆活塞与主连杆活塞的活塞冲程略有不同(在毫米范围内)。 由于主连杆的复杂连杆脚,受球面滑动轴承的高应力,通常不能拆分组装,只能在没有可拆卸连杆盖的情况下制造,通常使用可在曲柄销处分开的曲轴作为回报。

由于所有运动部件的振动恰好发生在一个平面内,因此不存在自由惯性矩。 曲柄臂上的配重几乎可以完全补偿连杆和活塞的循环惯性力,从而实现低振动运行。

阀门控制

四冲程发动机通常有一个 OHV 阀控制,气缸盖中有推杆和摇臂。 在最简单的情况下,阀门由位于曲轴箱中的齿轮凸轮鼓控制。 然而,每个气缸或气门具有一个凸轮轴的设计也是可能的。

案例构建

通常,在飞行方向的紧凑型曲轴箱的前部,许多型号都集成了螺旋桨变速箱,在后部通常有一个中央径向增压器,由后曲轴短轴驱动,用于发动机增压和辅助燃油泵、交流发电机、起动机和混合气制备等装置。

发动机润滑

由于没有明显的结构上侧或下侧的设计使得很难在油路的最低点使用油底壳,因此通常使用干式油底壳润滑,甚至经常使用多个回油泵。

气缸数

对于星型发动机,曲轴每转一圈,星型发动机的所有活塞一个接一个地到达上止点。

由于在四冲程过程中,曲轴每转一圈只有一次做功冲程,因此发动机需要转两圈(720° 曲轴转角)才能为所有气缸点火。 为了将所有气缸的工作冲程平均分配到这个 720° 曲轴转角 = 两次曲轴转数,每两个到达上止点的气缸连续点火; 中间的气缸始终处于气体交换循环的上止点(排气结束/进气开始)。 例如,对于七缸星型发动机,这将导致点火时间顺序为 1-3-5-7-2-4-6。 在四冲程发动机中,星形气缸中的气缸数总是奇数,因为这种一致的点火顺序具有相同的曲柄角距离 - i即低振动扭矩传递所需 - 只能通过奇数个气缸实现。 否则,在所有四个冲程的完整运行结束时,两个相邻的气缸将不得不从所有气缸直接连续点火,从而偏离常规正时,这将扰乱与曲柄相关的工作冲程的均匀顺序角度。

奇数气缸的另一个优点是曲轴箱具有更好的稳定性和刚度,这是由于在奇数气缸的情况下,每个气缸孔对面都有一个没有曲轴箱开口的区域。 由此产生的重叠提供了结构优势。 在没有额外措施的情况下,外壳比偶数气缸的外壳要硬得多。

在缸径/冲程比、连杆长度和总直径方面的实用发动机设计中,每个气缸平面最多可以围绕外壳布置九个气缸。 然而,多达 11 个气缸也用于旋转式发动机,以及多达 12 个气缸用于固定式发动机。

星型引擎

类型

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最初,星型引擎只制作了一排。 当需要更大的功率,而无法并排布置足够的气缸时,便开发了两排星型引擎(也称为双径向发动机):两个星形气缸依次排列。 随着性能要求的不断提高,也产生了四排星型发动机。

风冷发动机中,两个或多个气缸星形交错排列,使得后方星形的气缸位于前方星形空间的后面。 这种布置的优点是冷却空气更好地流过所有气缸。 此外,发射间隔更均匀一些。 在水冷发动机中,星形没有偏移,这被称为直列星形发动机。

水冷式发动机的建造相对较少。 例如,应用是为热带气候建造可以用水更可靠地冷却的发动机,或者后来建造紧凑型多排发动机,例如 Jumo 222,一个没有气缸偏移的四排发动机,它是直列星形发动机的混合动力车

星型引擎也可以实现为旋转电机。Megola 摩托车(1921 年)的前轮也有一个旋转马达。 外壳以轮速旋转,曲轴以轮速的五倍向后旋转。 两者之间的行星齿轮外壳牢固地连接到前轮叉。

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词条目录
  1. 星型引擎
  2. 技术
  3. 曲柄机构
  4. 阀门控制
  5. 案例构建
  6. 发动机润滑
  7. 气缸数
  8. 类型

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