项目轴流发动机G.I. Smallbone

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众所周知,增加内燃机的功率与结构的尺寸和重量的增加有关。 类似的结果是由气缸数量的增加和内部容积的增加引起的。 因此,为了将重量和尺寸保持在可接受的水平,需要寻找各种原始布局解决方案。 例如,正是由于在保持可接受质量的同时增加功率的要求,出现了径向(包括旋转)发动机。 在上个世纪初,提出了另一种解决方案 - 即所谓的解决方案。 轴向电动机。

7月,1903,工程师Harry Eales Smallbone获得加拿大专利,用于内燃机的新设计。 在1905的春天,Smallbone向美国专利局提交了申请,结果22在5月份获得了1906的专利。 工程师提出了原始设计的“多缸发动机”。 该项目的主要思想是尽可能减少发动机尺寸,同时保持相对大量的气缸。 稍后,提出的发动机设计被称为轴向。

Smallbone轴向发动机有四个气缸,不得不消耗汽油。 开发的主要目标是减少产品的尺寸,作者应用原始布局解决方案。 卡特的新发动机由三个主要部分组成。 在第一个中,有一个带有阀门和点火系统的气缸体,第二个用于连接单元,第三个包含主轴驱动机构。

项目轴流发动机G.I. Smallbone
绘图引擎Smallbone的专利


四个圆柱体位于条件方形的拐角处,彼此平行。 在气缸体的中心有一个用于轴的通道。 气缸和轴的平行放置使得可以减小发动机的整体横截面,尽管这导致需要使用使轴运动的特殊机构。 尽管如此,G.I。 Smallbone发现这些困难是可以接受的尺寸减少的代价。

在曲轴箱的底部设置有垫圈机构,该垫圈机构负责将缸的平移运动转换成轴的旋转运动。 曲轴箱底部有一个特殊的突出部分,复杂形状的摇摆部分被加强。 这种面板由中心锥体和若干侧向突起形成。 由于需要在不同方向上摆动,面板固定在铰链上:在其中心部分有一个用于杆的通道,在端部具有滚珠轴承,该滚珠轴承是曲轴箱底部的相应凹槽的一部分。

在四个横向突起的末端设置用于连接杆与球形凸耳的连接点。 为了确保在所需扇区内的自由运动,连杆可枢转地固定在活塞中。 侧翼片面板在曲轴箱内表面上的特殊导轨上移动。

在四冲程方案期间,发动机活塞必须交替地摆动主机构的面板。 面板在其支撑杆上摆动,沿着圆形路径引导它。 杆的尾部进入主轴的飞轮孔。 在圆圈中移动时,杆必须旋转飞轮并驱动主电机轴和相关机构。

气体 - 空气混合物,点火和废气排放的供应系统并非严重的创新。 然而,作者对其细节进行了有趣的介绍。 在圆筒的上壁设有孔,端部有一个小管。 在该管的壁中,提供供应和排放阀,并且在底部放置火花塞。 这种布局与减小整个发动机尺寸的需要有关。 例如,可以尽可能地简化阀的凸轮打开机构,因为后者的推动器紧靠主轴。

Smallbourne发动机必须配备水冷却系统。 为了去除气缸体中的多余热量,提供了特殊的空腔,冷却剂必须通过这些空腔循环。 应该注意的是,在现有的发动机图纸上没有关于冷却系统单元的提示。 这可以通过以下事实来解释:作者仅仅要求对发动机本身的设计申请专利,而不是为大规模生产做好准备的完整产品。


现代发动机公司Duke Engines的垫圈机构,基于Smallbone的想法


从现有图中我们可以得出关于所提出设计的发动机尺寸的结论。 该装置适用于直径不超过3-4活塞直径的气缸。 因此,就布局的密度而言,所提出的轴向马达是非常令人感兴趣的。 发动机的总长度与所用机构的各种参数成正比。 例如,用于将活塞运动转换成轴旋转的机构的尺寸取决于活塞的直径和它们的行程长度。

地理标志项目的一个奇特特征。 Smallbone具有一定的现代化潜力。 采用正确的设计方法,发动机功率的增加仅与结构长度的增加有关。 不存在直径显着增加的需要。 另外,可以通过相对小的尺寸增加来增加汽缸的数量。

在1903-1906中,原始引擎的作者在加拿大和美国获得了两项专利。 从可用的来源,如下 故事 好奇的项目结束了。 Smallbone的轴向内燃机对潜在客户没有兴趣。 缺乏兴趣可能与发动机行业及相关行业的状况有关。 在XNUMX世纪初,汽车工业尚未需要优化功率和发动机尺寸的比例。 航空反过来,他们采取了第一步并解决了比发动机特性比率更重要的问题。

Smallbone项目没有引起人们的注意而被遗忘。 在接下来的几年里,没有人回到发动机轴向布局的想法。 下一次尝试引入最初的想法发生在1911年,并且更加成功。 新的轴流发动机甚至达到了小规模生产,但这是另一个故事。


在网站的材料上:
http://douglas-self.com/
http://cynthiashidesertblog.blogspot.ru/
http://theoldmotor.com/
28 评论
信息
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  1. +2
    22 June 2015 06:23
    我阅读了很长时间有关此类引擎的文章。 回到苏联杂志“ Za Rulem”,他们写了关于我们如何设计带有5缸轴向发动机的赛车的信息。 据指出,这是活塞内燃机中最紧凑的方案。 那年的日本,开发了Wankel发动机。 我什至看过一辆带有Wankel发动机的运动型马自达。 而且我还没有见过轴向的。
    1. +1
      22 June 2015 07:47
      引用:Major_Vortex我甚至看到了带有汪克尔引擎的运动马自达。 而且我没有遇到轴心。[/ Quote


      旋转发动机的爱好者只住在马自达,我们已经死了。 RX-8仍然行驶很多,直到第一个首都,然后您才可以将其当作废品。
      但是我也只阅读了很长时间的关于轴向电动机的信息,好像不在同一个“技术青年”中一样。
    2. +1
      22 June 2015 13:12
      在这里,关于他,“极端主义者”音乐会车:
      http://www.zr.ru/archive/zr/1993/05/s-chiegho-nachinaietsia-ekstriemist
    3. 0
      23 June 2015 00:48
      Quote:Mayor_Vikhr
      那些年在日本,Wankel发动机得到了发展。 我什至看到一辆带有Wankel发动机的运动型马自达。 但是我没见过轴向的。

      没有看到带有转子的伏尔加河或拉达河? 他们生产了三种类型的转子:用于Lada,用于伏尔加河和用于轻型飞机。 我们的转子仍在逐块释放,您甚至可以购买。
      1. 0
        23 June 2015 04:19
        Quote:4-th Paradise
        没有看到带有转子的伏尔加河或拉达河? 他们生产了三种类型的转子:用于Lada,用于伏尔加河和用于轻型飞机。 我们的转子仍在逐块释放,您甚至可以购买。


        我不确定类型,在各种来源中他们只写了苏联Wankels的功率差异(从40升至400 l / s,取决于路段数),但没有注明类型。 但是有一个来自马自达公司转子的苏联旺克尔:

        1974年,根据政府的决定,RPD的进一步工作委托给了Volzhsky汽车厂,该厂在那里部署了特别设计局(SKB RPD)。 这项决定一方面为国内版本的RPD的开发提供了新的动力(特别是开始了“旺克尔”系列产品的生产车间的设计工作),另一方面,这实际上导致了研究所的许多发展的实际损失。作为原型,VAZ专家决定专注于马自达发动机及其大规模生产的经验。
  2. +2
    22 June 2015 06:58
    使用旋转发动机(Wankel),甚至发布了数十种。
  3. 0
    22 June 2015 07:22
    Quote:Malkor
    使用旋转发动机(Wankel),甚至发布了数十种。


    花瓶是旋转式发动机,但这些汽车并不仅仅是凡人:http://www.drive2.ru/b/288230376151772644/

    而马自达虽然具有运动性,但随着汪克尔发动机的自由销售。 该发动机体积小,重量轻,功能强大。 其余的 - 垃圾。
    1. +5
      22 June 2015 07:36
      Quote:Mayor_Vikhr
      Quote:Malkor
      使用旋转发动机(Wankel),甚至发布了数十种。


      花瓶是旋转式发动机,但这些汽车并不仅仅是凡人:http://www.drive2.ru/b/288230376151772644/

      而马自达虽然具有运动性,但随着汪克尔发动机的自由销售。 该发动机体积小,重量轻,功能强大。 其余的 - 垃圾。

      为什么垃圾? 普通电机。 只有100周围的资源。 公里。 而且生产困难。
      零件几何形状的精度非常重要。 因此,发动机是非单调的。
      他的具体特点是好的......
      1. +1
        22 June 2015 15:16
        Quote:AlNikolaich
        为什么垃圾? 普通电机。 只有100周围的资源。 公里。 而且生产困难。

        实际上,200 000 km。,然后建议改变引擎。 但除此之外引擎很棒 hi
        1. -2
          22 June 2015 16:03
          Quote:AlNikolaich
          为什么垃圾? 普通电机。 只有100周围的资源。 公里。 而且生产困难。
          零件几何形状的精度非常重要。 因此,发动机是非单调的。
          他的具体特点是好的......


          这种发动机仅适用于跑车。 在城市运行周期中,Wankel发动机不如常规ICE。 Wankel发动机的内部密封件磨损增加。 情绪低落的发动机,需要及时维护和更换磨损的零件。 但是在常规的汽车服务中,看到了这样的发动机,他们在太阳穴上扭了一下手指。 即使是拳击手发动机(Subaru)也不是每个汽车修理工都能修理的,但这是转子。 事实证明,这是一次性玩具:骑车和扔。 因此,几乎从未发现具有这种发动机的汽车。 没头没脑的人或发烧友都买了,准备去修理这种引擎,并招致额外的费用。

          在联盟中,此类发动机从未获得过批量生产的许可。 马自达限量生产带旋转发动机的汽车。 现在-我不会说。
          1. 0
            22 June 2015 23:00
            邓斯设置为负。
      2. +1
        22 June 2015 21:37
        我们是由VAZ-314背面的VAZ-21011旋转发动机生产的。 发动机非常紧凑,排量不到140 hp,非常激昂,但油的消耗却以升为单位。 发动机特点:冬季启动时,有必要从特殊的油箱将Tosol喷入燃烧室。 在90年代初,这种汽车被卖给了所有人。 鉴于发动机资源少且缺乏维修基础,很少有人想要-除了VAZ汽车服务外,很少有人想要一直联系。
        1. -1
          22 June 2015 23:45
          Quote:zubkoff46
          我们是由VAZ-314背面的VAZ-21011旋转发动机生产的。 发动机非常紧凑,排量不到140 hp,非常激昂,但油的消耗却以升为单位。 发动机特点:冬季启动时,有必要从特殊的油箱将Tosol喷入燃烧室。 在90年代初,这种汽车被卖给了所有人。 鉴于发动机资源少且缺乏维修基础,很少有人想要-除了VAZ汽车服务外,很少有人想要一直联系。


          即使是日本人,资源也很少,贪食也增加了。 正如他们上面所写,大约有200万,这很可能不是事实。 针对日本人的VAZ引擎更为古老。 瓦兹(Vaz)的Wankel引擎不是用于汽车,而是用于飞机。 VAZ生产的带有Wankel发动机的汽车只是一个试验系列。
          在低转速时,由于其设计的特殊性,Wankel发动机非常笨拙:Wankel发动机的转子旋转一圈对应于三轴旋转,这会导致低转速时形成混合物的问题,并且燃烧室本身不是最佳的,细长的,Wankel发动机机壳在运行中变形由于加热不均匀..

          对于船用发动机,小型飞机和直升机,理论上,这种发动机比乘用车更合适。

          在Wankel引擎的非小说文学中,流行高峰是在70年代。 当汽油价格为7戈比/升时。 这是一个竖井。 如果有人记得的话,0,5升的苏打水更贵。 但即使到那时,他们仍注意到该引擎的暴食和少量资源,以及一系列建设性计划的问题。

          除了增加了Wankel发动机的机油和汽油消耗外,转子还具有许多密封件,这些密封件比常规ICE的活塞环更复杂且更昂贵,并且资源很少。 Wankel发动机具有许多摩擦表面,其中一些形状复杂。 道路的Wankel发动机零件很少且无法修理。

          日本人很喜欢这种发动机,因为这种发动机的设计比活塞少了零件,并且发动机本身比具有可比功率的活塞更轻巧,更紧凑,但是日本人并没有超越整车。

          即使与带活塞发动机的跑车相比,带旋转发动机的马自达跑车的数量也可以忽略不计。

          还有什么要评论的? 用于汽车的实验发动机可以是任何设计,尽管是燃气轮机,但它们仍不会串联。
          1. 0
            23 June 2015 00:58
            Quote:Mayor_Vikhr
            在低转速时,由于其设计的特殊性,Wankel发动机非常笨拙:Wankel发动机的转子旋转一圈对应于三轴旋转,这会导致低转速时形成混合物的问题,并且燃烧室本身不是最佳的,细长的,Wankel发动机机壳在运行中变形由于加热不均匀..

            发动机的特性因排气管和进气管的位置而异。 因此,将发动机专门用于城市运行不是问题。
            1. 0
              23 June 2015 01:19
              Quote:4-th Paradise
              发动机的特性因排气管和进气管的位置而异。 因此,将发动机专门用于城市运行不是问题。


              这样做,因为这对您来说不是问题。 日本人不能。 瓦佐夫斯基通常被认为是航空业。
        2. 0
          23 June 2015 00:00
          是的,有8s,9s,99s。在我看来,最有趣的是KGB-eshny的“ Volga”,发动机安装在行李箱中,甚至还有“ KrAZ” s的实验,但最有希望的研究是用旋转马达代替活塞马达。 Ka-26:总体而言,苏联的旋转活塞发动机(当时被称为)的开发进行得很系统,我认为这很有希望,但随后的90年代爆发了,而不是在发动机之前。
          1. 0
            23 June 2015 01:02
            Quote:氩气
            我认为这是一个有前途的业务,但后来轰动了90,直到引擎出现。

            因此,不仅转子受损。
            VAZ的柴油发动机工厂交货后立即关闭。 VAZ最后一刻担心柴油拉达不会购买。 但是工厂是从头开始创建的。
          2. 0
            23 June 2015 01:12
            Quote:氩气
            是的,有8s,9s,99s。在我看来,最有趣的是KGB-eshny的“ Volga”,发动机安装在行李箱中,甚至还有“ KrAZ” s的实验,但最有希望的研究是用旋转马达代替活塞马达。 Ka-26:总体而言,苏联的旋转活塞发动机(当时被称为)的开发进行得很系统,我认为这很有希望,但随后的90年代爆发了,而不是在发动机之前。


            如果它们很好,那为什么不在日本传播呢? 日本是全球汽车工业的首都。 马自达也生产了这种发动机。 但仅适用于某些运动车型,可订购。 这意味着什么吗?

            让我们看一下现代跑车:即使我们看一下现代跑车竞赛:一级方程式赛车,拉力赛,勒芒1号赛车,卡丁车,24/1英里,车身,卡车等。 有很多装有Wankel发动机的汽车吗? 我对此表示怀疑。

            VAZ旋转发动机通常被描述为飞机发动机。 许多量产车配备了飞机发动机吗? 就效率而言,安装在汽车上的这些转子不如功率更大的活塞转子。 也就是说,为了降低速度和加速度,我们会为汽油和发动机的可维护性付出更多的钱,而由于故障而导致的发动机寿命会缩短。 感觉在这样的车里? 因此,普通凡人没有这种汽车。

            也许有一天,将根据此原理发明一些有价值的东西。 他们承诺,例如,Wankel发动机在氢气环境下会保持良好状态。 笑
            1. 0
              23 June 2015 04:14
              好吧,你只是问我一个全球性的问题,为什么是马克·夏加尔(Marc Chagall)的艺术,画家叔叔米莎·夏加尔(Misha Chagall)只是宿醉中的酒鬼,而他却写的不是这样的“杰作”呢?或者,或者(更接近主题)为什么“法拉利”是设计的奇迹以及技术解决方案的世界标准\迷恋,“兰博基尼”只是一款优秀的超级跑车,尽管从原则上讲,后者并不逊色任何东西,顺便说一句,马自达顺次制造了带有转子的汽车(RX-8,2010年最后一款被观察到),在任何情况下,“运动”都不会比斯巴鲁的“ Impreza”多。在这些规定中,关于竞赛的明确规定是:“活塞式内燃机,来自比赛中的Vrab级”-“转子”的优势甚至不在于其高功率密度实际上,这是一个长期的缺点-机油消耗(RX-8每箱已燃烧的燃油为1至2升),我一直在考虑发动机Wankel是燃气涡轮发动机的一种更便宜,更简单的替代产品;另一件事是,活塞内燃机远非如此普及我个人认为它们的分布范围广,并非总是由技术/经济可行性引起的。老实说,我不知道您读了什么描述,但是如果飞机发动机是在缩写为VAZ的工厂开发的,那将很奇怪,您会同意在苏联时代?
              1. -1
                23 June 2015 05:53
                快点走吧 长期以来,您的这些转子对于感兴趣的人来说已经不是秘密。
                顺便说一句,兰博基尼和法拉利在世界上的需求要比旋转马自达汽车多得多。 这也不是偶然的吗? 笑

                在90年代初,旋转的马自达在勒芒24耐力赛中获胜。在70年代,转子一般都非常热。 Merce,Toyota和Corvette都使用了类似的引擎。 有吉普车和旋转货车,还有连环货车。 在苏联,正是在这一浪潮中,他们抓住了旋转发动机的想法,并仿制了德国或日本的发动机。 马自达在旋转发动机方面取得了最大的成功。 直到燃料危机爆发。 危机过后,只有运动模型留在了马自达。 其余的旋转发动机开发制造商也转向了。

                并了解VAZ转子本身。 那些是在90年代开发的,用于轻型飞机,机动悬挂式滑翔机或直升机。

                从70年代中期开始,他们试图将转子装在苏联的交警,克格勃和内务部的某些汽车上,以便在动力方面比罪犯有优势。 油耗天价,没有资源。 多达50万个无法忍受。 到了90年代,当这些引擎最终到达资源库时,这些引擎就不符合经济/环境指标,因此被人们无人认领。 马自达更好,但所有者的钱好像在运作过程中吃掉了。 该主题受到了咀嚼,马自达在全球范围内站立和生锈的转子数量...这些年来,它们的生产量一直不到2万辆。 但是,如果一个人是粉丝,那么谁阻止了您购买? 一些人还购买了布加迪装饰的施华洛世奇水晶。 笑
  4. +3
    22 June 2015 07:31
    是的,轴流发动机没有发生......但是这些想法并没有消失! 现在他们正在研究这个原则......
    空调压缩机! 然而,带有摇摆面板的可变流量液压泵!
    因此轴向原理在工程中得到了广泛的应用。
    1. 0
      22 June 2015 15:08
      好吧,为什么呢?牢记其特性,将连杆的往复运动转换为输出轴的旋转运动的机构的复杂性和负荷,这类内燃机广泛用于狭窄的“方向”。例如,直到最近,轴向活塞电动机才不再是主要的鱼雷武器,将位置固定在电驱动装置上(专家估计很不明确),至于Smallbone发动机,首先;他仍然有冷却系统,草图清楚地显示了“水套”的空腔(文章指出相反的意思)。 ;其转换机构的设计虽然比斯特林的转换机构要复杂得多,但它有可能(更容易说出来)按汽缸的顺序“炫耀”,这是发动机动态平衡的基础,并且在平衡方面非常有用。各种扭转振动,振动控制。
  5. +1
    22 June 2015 10:06
    还有一个带斜盘的斯特林轴向电机。
  6. 0
    22 June 2015 10:25
    在《 Tekhnika Molodezh》中,我读到NAMI(科学汽车研究所)设计并生产了一系列用于“ Zil”的轴向电动机,甚至进行了测试。 但是由于苏联解体,它们没有投入生产。
  7. +2
    22 June 2015 11:48
    亲爱的(ICE),但原则本身并没有死。 在液压驱动器中,它们非常广泛地用作泵和电动机。 各种速度的小吃。
  8. +1
    22 June 2015 12:58
    看来这种发动机用在鱼雷上。
  9. +2
    22 June 2015 15:18
    长期以来,已经生产出许多以此原理运行的液压马达和泵!
    1. 0
      23 June 2015 00:04
      是的,我在我们的德国制造工厂遇到了他们