1957-ben Felix Wankel és Walter Freude német mérnökök bemutatták az első működőképes forgómotort. Hét évvel később a továbbfejlesztett változata a német NSU-Spider sportkocsi motorházteteje alatt foglalta el helyét, az első ilyen motorral szerelt sorozatgyártású autó. Sokan vásárolták az újdonságot autóipari cégek- Mercedes-Benz, Citroen, General Motors. Még a VAZ is gyártott Wankel-motorral szerelt autókat kis tételekben sok éven át. De az egyetlen társaság, amely nagyot merészelt tömegtermelés forgómotorokat, és hosszú ideig nem utasította el őket, minden válság ellenére a Mazda lett. Első forgómotoros modellje - "Cosmo Sports (110S)" - 1967-ben jelent meg.
EGY IDEGEN MAGAD KÖZÜL
A dugattyús motorban a levegő-üzemanyag keverék égési energiája először oda-vissza mozgássá alakul. dugattyúcsoport, és csak ezután a főtengely forgásába. A forgómotorban ez köztes fokozat nélkül történik, ami kisebb veszteséggel jár.
A benzines 1,3 literes szívó 13B-MSP két változata létezik, két rotorral (szakaszokkal) - szabványos teljesítmény(192 LE) és erőltetett (231 LE). Szerkezetileg ez egy szendvics öt épületből áll, amelyek két zárt kamrát alkotnak. Bennük a gázok égési energiájának hatására forgórészek forognak, excentrikus tengelyre szerelve (hasonlóan a főtengelyhez). A mozgás nagyon trükkös. Mindegyik rotor nem csak forog, hanem a kamra egyik oldalfalának közepén rögzített álló fogaskerék körül görgeti belső fogaskerekét. Az excentertengely átmegy a teljes házon és állófogaskereken. A forgórész úgy mozog, hogy minden fordulathoz három fordulat jár az excentertengelyen.
A forgómotorban ugyanazokat a ciklusokat hajtják végre, mint a négyütemű dugattyús egységben: szívó, kompresszió, teljesítményciklus és kipufogó. Ugyanakkor nincs bonyolult gázelosztó mechanizmusa - időzítő hajtás, vezérműtengelyek és szelepek. Minden funkcióját az oldalfalakban (házakban) lévő bemeneti és kimeneti ablakok - és maga a forgórész - látják el, amely forgás közben kinyitja és bezárja az "ablakokat".
A forgómotor működési elve az ábrán látható. Az egyszerűség kedvéért adunk egy példát egy motorra egy szekcióval - a második ugyanúgy működik. A rotor minden oldala saját munkaüreget képez a házak falával. Az 1. pozícióban az üreg térfogata minimális, és ez megfelel a szívólöket kezdetének. Ahogy a rotor forog, kinyitja a bemeneti ablakokat, és a levegő-üzemanyag keveréket beszívja a kamrába (2-4. pozíció). Az 5. pozícióban a munkaüreg maximális térfogatú. Ezután a rotor bezárja a bemeneti ablakokat, és megkezdődik a kompressziós löket (6–9. pozíciók). A 10. pozícióban, amikor az üreg térfogata ismét minimális, a keveréket gyertyák segítségével meggyújtják, és megkezdődik a munkaciklus. A gázok égési energiája forgatja a forgórészt. A gázok tágulása a 13. pozícióba megy át, és a munkaüreg maximális térfogata a 15. pozíciónak felel meg. Továbbá a 18. pozícióba a rotor kinyitja a kilépő ablakokat és kinyomja a kipufogógázokat. Ezután a ciklus újra kezdődik.
A többi munkaüreg ugyanígy működik. És mivel három üreg van, akkor a rotor egy fordulatához már három munkaciklus van! És tekintettel arra, hogy az excenter (főtengely) háromszor gyorsabban forog, mint a rotor, a kimeneten egy munkaciklust (hasznos munkát) kapunk tengelyfordulatonként egy egyrészes motorhoz. Egy hengeres négyütemű dugattyús motornál ez az arány kétszer alacsonyabb.
A kimenő tengely fordulatonkénti löketszámát tekintve a kétrészes 13B-MSP hasonló az ismert négyhengeres dugattyús motorhoz. De ugyanakkor 1,3 literes üzemi térfogatával körülbelül ugyanannyi teljesítményt és nyomatékot ad le, mint egy 2,6 literes dugattyú! A titok az, hogy a forgómotornak többszörösen kisebb a mozgó tömege - csak a rotorok és az excentertengely forog, és akkor is egy irányba. A dugattyúban a hasznos munka egy része a bonyolult időzítő mechanizmus meghajtására és a dugattyúk függőleges mozgására megy, amely folyamatosan változtatja az irányát. A forgómotor másik jellemzője a nagyobb robbanásállóság. Ezért ígéretesebb a hidrogénnel való működéshez. A forgómotorban a munkakeverék rendellenes égésének pusztító energiája csak a forgórész forgási irányában hat - ez a kialakításának a következménye. A dugattyús motorban pedig a dugattyú mozgásával ellentétes irányba fordul, ami katasztrofális következményekkel jár.
Wankel motor: NEM EGYSZERŰ
Bár a forgómotornak kevesebb eleme van, mint a dugattyúnak, ravaszabb a használata Konstruktív döntésekés technológia. De párhuzamot lehet vonni köztük.
A rotorházak (állórészek) lemezbeillesztési technológiával készülnek: az alumíniumötvözet házba speciális acél szubsztrátum kerül. Ez a kialakítást könnyűvé és tartóssá teszi. Az acél hátlap krómozott mikrohornyokkal a jobb olajvisszatartás érdekében. Valójában egy ilyen állórész egy ismerős hengerre hasonlít, száraz hüvelyrel és csiszolással.
Oldalsó tokok - speciális öntöttvasból. Mindegyik rendelkezik bemeneti és kimeneti nyílásokkal. Az extrém (első és hátsó) állófogaskerekek rögzítve vannak. A motoroknál előző generációk ezek az ablakok az állórészben voltak. Vagyis be új dizájn növelték méretüket és számukat. Ennek köszönhetően javultak a munkakeverék bemeneti és kimeneti jellemzői, és a kimeneten - A motor hatékonysága, teljesítménye és üzemanyag-hatékonysága. A rotorokkal párosított oldalsó tokok funkcionalitásukban a dugattyús motorok időzítő mechanizmusához hasonlíthatók.
A forgórész lényegében ugyanaz a dugattyú és az összekötő rúd egyszerre. Speciális öntöttvasból készült, üreges, a lehető legkönnyebb. Mindkét oldalon küvetta alakú égéstér és természetesen tömítések találhatók. Ban ben belső rész egy forgó csapágy van behelyezve - a főtengely egyfajta hajtórúd csapágya.
Ha a szokásos dugattyú csak három gyűrűvel (két kompressziós és egy olajkaparóval) működik, akkor a rotornak többszöröse ilyen eleme van. Tehát a csúcsok (a rotor tetejének tömítései) játsszák az első kompressziós gyűrűk szerepét. Öntöttvasból készülnek elektronsugaras feldolgozással - a kopásállóság növelése érdekében az állórész falával érintkezve.
A csúcsok két elemből állnak - a fő tömítésből és a sarokból. Egy rugó az állórész falához nyomja őket és centrifugális erő. A második nyomógyűrűk szerepét az oldal- és saroktömítések játsszák. Gáztömör érintkezést biztosítanak a rotor és az oldalsó házak között. A csúcsokhoz hasonlóan rugók nyomják a tokok falához. Az oldaltömítések kerámia-fémek (ezek viselik a fő terhelést), a saroktömítések speciális öntöttvasból készülnek. Vannak szigetelő tömítések is. Megakadályozzák, hogy a kipufogógázok egy része a forgórész és az oldalház közötti résen keresztül a szívóablakokba áramoljon. A rotor mindkét oldalán van hasonlóság olajkaparó gyűrűk- olajtömítések. Megtartják a belső üregébe szállított olajat hűtés céljából.
A kenési rendszer is kifinomult. Legalább egy radiátorral rendelkezik az olaj hűtésére, amikor a motor nagy terhelés mellett működik, és többféle olajfúvókával. Némelyik az excentertengelybe van beépítve, és hűti a rotorokat (lényegében hasonló a dugattyús hűtőfúvókákhoz). Mások az állórészekbe vannak beépítve – mindegyikhez egy pár. A fúvókák ferdén helyezkednek el és az oldalsó házak falai felé irányulnak - a házak és a forgórész oldalsó tömítéseinek jobb kenése érdekében. Az olaj belép a munkaüregbe, és keveredik a levegő-üzemanyag keverékkel, kenést biztosítva a fennmaradó elemeknek, és ezzel együtt ég. Ezért fontos, hogy csak a gyártó által jóváhagyott ásványolajokat vagy speciális félszintetikus anyagokat használjon. A nem megfelelő kenőanyagok égéskor nagy mennyiségű szénlerakódást hoznak létre, ami detonációhoz, gyújtáskimaradáshoz és kompressziós veszteséghez vezet.
Az üzemanyagrendszer meglehetősen egyszerű - kivéve a befecskendezők számát és helyét. Két - a bemeneti ablakok előtt (rotoronként egy), ugyanannyi - be szívócsonk. A megerősített motor elosztójában van még két befecskendező.
Az égésterek nagyon hosszúak, és ahhoz, hogy a munkakeverék égése hatékony legyen, minden rotorhoz két-két gyertyát kellett használni. Hosszúságban és elektródákban különböznek egymástól. A helytelen beszerelés elkerülése érdekében a vezetékeken és a gyertyákon színes jelek láthatók.
GYAKORLATBAN
A 13B-MSP motor erőforrása körülbelül 100 000 km. Furcsa módon ugyanazoktól a problémáktól szenved, mint a dugattyú.
Az első gyenge láncszemnek a forgórész tömítések tűnnek, amelyek sok hőt és nagy terhelések. Ez igaz, de a természetes kopás előtt detonáció és excentrikus tengelycsapágyak és rotorok kifejlesztése fejezi be őket. Ráadásul csak a végtömítések (csúcsok) szenvednek, az oldaltömítések pedig rendkívül ritkán kopnak.
A detonáció deformálja a csúcsokat és azok ülések a forgórészen. Emiatt a tömörítés csökkentése mellett a tömítések sarkai kieshetnek és károsíthatják az állórész felületét, ami nem megmunkálható. Az unalom haszontalan: egyrészt nehéz megtalálni a megfelelő felszerelést, másrészt egyszerűen nincs pótalkatrész a megnövelt mérethez. A rotorok nem javíthatók, ha a csúcsok hornyai sérültek. A baj gyökere szokás szerint az üzemanyag minőségében van. Az őszinte 98-as benzint nem olyan könnyű megtalálni.
Az excentertengely főcsapágyai kopnak a leggyorsabban. Nyilvánvalóan annak a ténynek köszönhető, hogy háromszor gyorsabban forog, mint a rotorok. Ennek eredményeként a rotorok eltolódnak az állórész falaihoz képest. És a rotorok tetejének egyenlő távolságra kell lennie tőlük. Előbb-utóbb a csúcsok sarkai kiesnek, és felemeli az állórész felületét. Ezt a problémát semmiképpen nem lehet megjósolni - a dugattyús motorral ellentétben a forgómotor gyakorlatilag nem kopog, még akkor sem, ha a bélés kopott.
Az erőltetett kompresszoros motoroknál előfordulnak olyan esetek, amikor a nagyon sovány keverék miatt a csúcs túlmelegszik. Az alatta lévő rugó megíveli - ennek eredményeként a kompresszió jelentősen csökken.
A második gyengeség a ház egyenetlen melegítése. Felső rész(itt folyik a szívó- és kompressziólöket) hidegebb, mint az alsó (égési és kipufogólöket). A karosszéria azonban csak az 500 LE-nél nagyobb teljesítményű, kényszerfeltöltős motorokban deformálódik.
Ahogy az várható volt, a motor nagyon érzékeny az olaj típusára. A gyakorlat azt mutatja, hogy a szintetikus olajok, bár speciálisak, égés közben sok kormot képeznek. Felhalmozódik a csúcsokon és csökkenti a kompressziót. Használni kell ásványi olaj- szinte nyom nélkül ég. A szervizek azt javasolják, hogy 5000 km-enként cseréljék ki.
Az állórészben lévő olajfúvókák főként a belső szelepekbe kerülő szennyeződések miatt hibáznak. A légszűrőn keresztül légköri levegő jut be hozzájuk, ill idő előtti csere szűrő problémákhoz vezet. A fúvóka szelepei nem moshatók.
Problémák a motor hidegindításával, különösen a motorban téli idő, a csúcsok kopása miatti kompresszióvesztés és a gyertyák elektródáin az alacsony minőségű benzin miatti lerakódások okozzák.
A gyertyák átlagosan 15 000-20 000 km-re elegendőek.
A közhiedelemmel ellentétben a gyártó azt javasolja, hogy a szokásos módon állítsa le a motort, és ne közepes fordulatszámon. Az "ínyencek" biztosak abban, hogy amikor a gyújtást működési módban kikapcsolják, az összes maradék üzemanyag kiég, és ez megkönnyíti a későbbi hidegindítást. A katonák szerint semmi értelme az ilyen trükköknek. De nagyon hasznos, ha a motor legalább egy kicsit bemelegszik, mielőtt elindulna. Meleg olajjal (nem alacsonyabb, mint 50º) a kopása kisebb lesz.
A forgómotor minőségi hibaelhárításával és az azt követő javítással további 100 000 km-t tesz meg. Leggyakrabban az állórészek és a rotorok összes tömítésének cseréje szükséges - ehhez legalább 175 000 rubelt kell fizetnie.
A fenti problémák ellenére elég rajongó van Oroszországban forgógépek- mit is mondhatnánk más országokról! Bár maga a Mazda kivonta a forgó G8-ast a gyártásból, és nem siet az utódjával.
Mazda RX-8: TARTÓS TESZT
1991-ben a forgómotoros Mazda 787B megnyerte a 24 órás Le Mans-i versenyt. Ez volt az első és egyetlen győzelme egy ilyen motorral rendelkező autónak. Egyébként most nem minden dugattyús motor éli túl a célig a "hosszú" állóképességi versenyeken.
forgó motor egy motor belső égés, melynek berendezése alapvetően eltér a hagyományos dugattyús motortól.
A dugattyús motorban négy ciklust hajtanak végre ugyanabban a térben (hengerben): szívó, kompresszió, teljesítménylöket és kipufogó. A forgómotor ugyanazokat a ciklusokat hajtja végre, de mindegyik a kamra különböző részein zajlik. Ez összehasonlítható azzal, hogy minden lökethez külön henger van, és a dugattyú fokozatosan mozog egyik hengerről a másikra.
A forgómotort Dr. Felix Wankel találta fel és fejlesztette ki, és néha Wankel motornak vagy Wankel forgómotornak is nevezik.
Ebben a cikkben a forgómotor működéséről fogunk beszélni. Először is nézzük meg, hogyan működik.
A forgómotor működési elve
Mazda RX-7 forgómotor forgórésze és háza. Ezek az alkatrészek helyettesítik a dugattyús motorok dugattyúit, hengereit, szelepeit és vezérműtengelyét.
A dugattyús motorokhoz hasonlóan a forgómotor is azt a nyomást használja fel, amely a levegő-üzemanyag keverék elégetésekor keletkezik. A dugattyús motorokban ez a nyomás a hengerekben felhalmozódik, és meghajtja a dugattyúkat. Összekötő rudak és főtengely alakítsa át a dugattyú oda-vissza mozgását forgó mozgássá, amivel az autó kerekeit forgatni lehet.
A forgómotorban az égési nyomást a burkolat azon része alkotja, amelyet a dugattyúk helyett használt háromszög alakú forgórész oldala zár le.
A rotor egy spirográf által rajzolt vonalhoz hasonló pályán forog. Ennek a pályának köszönhetően a forgórész mindhárom csúcsa érintkezik a házzal, és három különálló gáztérfogatot képez. A rotor forog, és ezek a térfogatok felváltva tágulnak és zsugorodnak. Ez biztosítja, hogy a levegő-üzemanyag keverék bejusson a motorba, kompresszió, hasznos munka a gázok expanziója és a kipufogógáz felszabadulása.
Mazda RX-8
A Mazda úttörő szerepet tölt be tömegtermelés forgómotoros járművek. Az 1978-ban forgalomba került RX-7 volt talán a legtöbb sikeres autó forgómotorral. De ezt egy sor forgómotoros autó, teherautó és még busz előzte meg, kezdve az 1967-es Cosmo Sporttól. Az RX-7-et azonban 1995 óta nem gyártják, de a forgómotoros ötlet nem halt meg. A Mazda RX-8-at a RENESIS nevű forgómotor hajtja. Ez a motor 2003 legjobb motorja címet kapta. Ez egy szívó ikerrotor, és 250 LE-t teljesít.
A forgómotor szerkezete
A forgómotor a dugattyús motorokhoz hasonló gyújtórendszerrel és üzemanyag-befecskendező rendszerrel rendelkezik. A forgómotor szerkezete alapvetően különbözik a dugattyús motortól. Forgórész
A rotornak három konvex oldala van, amelyek mindegyike dugattyúként működik. A rotor mindkét oldala süllyesztett, ami növeli a forgórész sebességét, így több hely marad a levegő-üzemanyag keverék számára.Mindegyik lap tetején egy fémlemez található, amely kamrákra osztja a teret. A forgórész mindkét oldalán két fémgyűrű alkotja ezeknek a kamráknak a falát.
A rotor közepén egy fogaskerék található, belső fogak elrendezésével. A testre szerelt fogaskerékkel párosul. Ez a párosítás határozza meg a házban lévő forgórész pályáját és forgásirányát.
Ház (állórész)
A test ovális alakú (pontosabban epitrochoid alakú). A kamra formája úgy van kialakítva, hogy a forgórész három csúcsa mindig érintkezzen a kamra falával, három elkülönített gáztérfogatot képezve. Minden testrészben lezajlik egy-egy belső égési folyamat. A testtér négy sávra oszlik:
- Bemenet
- Tömörítés
- Munkaciklus
- Kiadás
kimenő tengely
Kimenő tengely (vegye figyelembe az excenteres bütyköket)
A kimenő tengelyen excentrikusan elhelyezkedő, lekerekített szárnyak találhatók, pl. eltolva a központi tengelytől. Mindegyik forgórész e kiemelkedések egyikével van párosítva. A kimenő tengely hasonló a dugattyús motorok főtengelyéhez. Forgás közben a rotor nyomja a bütyköket. Mivel a bütykök nem szimmetrikusan vannak felszerelve, az az erő, amellyel a rotor rányomja, nyomatékot hoz létre a kimenő tengelyen, ami elfordulását okozza.
Forgómotor szerelvény
A forgómotor rétegesen van összeállítva. Az ikerrotoros motor öt rétegből áll, amelyeket körben elhelyezett hosszú csavarok tartanak össze. A hűtőfolyadék átfolyik a szerkezet minden részén.A két legkülső réteg tömítésekkel és csapágyakkal rendelkezik a kimenő tengelyhez. Szintén szigetelik a ház két részét, ahol a rotorok találhatók. Ezeknek az alkatrészeknek a belső felülete sima, hogy biztosítsa a rotorok megfelelő tömítését. Mindegyik legkülső részen egy bemeneti tápcsatlakozó található.
A háznak az a része, amelyben a rotor található (figyelje meg a kipufogónyílás helyét)
A következő réteg egy ovális alakú rotorházat és egy kipufogónyílást tartalmaz. A rotor a ház ezen részében van felszerelve.
A központi rész két bemeneti nyílást tartalmaz - egyet minden rotorhoz. Ezenkívül elválasztja a rotorokat, így a belső felülete sima.
Mindegyik forgórész közepén egy belső fogazott fogaskerék található, amely egy, a motorházra szerelt kisebb fogaskerék körül forog. Ez határozza meg a forgórész forgási pályáját.
A forgómotor teljesítménye
A középső részen minden rotor számára van egy bemeneti nyílás
A dugattyús motorokhoz hasonlóan a forgó belső égésű motor is négyütemű ciklust használ. De egy forgómotorban egy ilyen ciklust másként hajtanak végre.
A forgórész egy teljes fordulatánál az excentertengely három fordulatot hajt végre.
A forgómotor fő eleme a rotor. Dugattyúként működik egy hagyományos dugattyús motorban. A rotor egy nagy kerek bütyökre van felszerelve a kimenő tengelyen. A bütyök el van tolva a tengely központi tengelyétől, és hajtókarként működik, lehetővé téve a forgórész számára a tengely elforgatását. A ház belsejében forogva a forgórész a bütyköt a kerület mentén tolja, és háromszor elfordítja a rotor egy teljes fordulatával.
A forgórész által kialakított kamrák mérete forgás közben változik. Ez a méretváltozás pumpáló hatást biztosít. Ezután megvizsgáljuk a forgómotor mind a négy ütemét.
Bemenet
A szívólöket akkor kezdődik, amikor a rotor teteje áthalad a szívónyíláson. Abban az időben, amikor a tető áthalad a bemeneti nyíláson, a kamra térfogata közel van a minimumhoz. Továbbá a kamra térfogata megnő, és a levegő-üzemanyag keverék beszívódik.Ahogy a rotor tovább forog, a kamra le van választva, és megkezdődik a kompressziós löket.
Tömörítés
A forgórész további forgásával a kamra térfogata csökken, és a levegő-üzemanyag keverék összenyomódik. Amikor a forgórész áthalad a gyújtógyertyákon, a kamra térfogata közel van a minimumhoz. Ezen a ponton gyulladás következik be.Munkaciklus
Sok forgómotor két gyújtógyertyával rendelkezik. Az égéstérnek elég nagy a térfogata, így egy gyertyával lassabban történne a gyulladás. Amikor a levegő-üzemanyag keverék meggyullad, nyomás keletkezik, amely mozgásba hozza a rotort.Az égési nyomás a forgórészt a kamra térfogatának növekedése irányába forgatja. Az égési gázok tovább tágulnak, forgatják a rotort, és addig termelnek energiát, amíg a rotor teteje át nem halad a kipufogónyíláson.
Kiadás
Amikor a rotor áthalad a kipufogónyíláson, nagynyomású égési gázok szabadulnak fel kipufogórendszer. A forgórész további forgásával a kamra térfogata csökken, kiszorítva a maradékot közlekedési füst a kimeneti porthoz. Mire a kamra térfogata megközelíti a minimumot, a rotor teteje áthalad a bemeneti nyíláson, és a ciklus megismétlődik.Megjegyzendő, hogy a forgórész mindhárom oldala mindig részt vesz valamelyik ciklusciklusban, pl. a forgórész egy teljes fordulatánál három munkaciklust hajtanak végre. A forgórész egy teljes fordulatánál a kimenő tengely három fordulatot tesz, mert A tengely fordulatonként egy ciklus van.
Különbségek és problémák
A dugattyús motorokhoz képest a forgómotornak vannak bizonyos különbségei.Kevesebb mozgó alkatrész
A dugattyús motorral ellentétben a forgómotor kevesebb mozgó alkatrészt használ. A kétrotoros motornak három mozgó része van: két rotor és egy kimenő tengely. Még a legegyszerűbb négyhengeres motor is legalább 40 mozgó alkatrészt használ, beleértve a dugattyúkat, hajtórudakat, vezérműtengelyeket, szelepeket, szeleprugók, lengőkarok, vezérműszíj és főtengely.A mozgó alkatrészek számának csökkentésével nő a forgómotor megbízhatósága. Emiatt egyes gyártók dugattyús motorok helyett forgómotorokat használnak repülőgépeikben.
Sima működés
A forgómotor minden alkatrésze folyamatosan ugyanabba az irányba forog, nem pedig folyamatosan változtatja az irányt, mint a dugattyúk hagyományos motor. A forgómotorok kiegyensúlyozott forgó ellensúlyokat használnak a rezgések csillapítására.Az erőátvitel is gördülékenyebb. Tekintettel arra a tényre, hogy a ciklus minden lökete a forgórész 90 fokkal történő elfordulására megy végbe, és a kimenő tengely a forgórész minden egyes fordulatára három fordulatot tesz, a ciklus minden lökete a kimenő tengely 270 fokkal történő elfordulásával folytatódik. fokon. Ez azt jelenti, hogy egyetlen rotoros motor ad ki teljesítményt a kimenő tengely 3/4 fordulatánál. Az egyhengeres dugattyús motorban az égési folyamat minden második fordulatnál 180 fokban megy végbe, i.e. a főtengely minden fordulatának 1/4-e (dugattyús motor kimenő tengelye).
Lassú munka
Mivel a forgórész a kimenő tengely fordulatszámának 1/3-ával forog, a forgómotor fő mozgó részei lassabban mozognak, mint a dugattyús motor részei. Ez is biztosítja a megbízhatóságot.Problémák
A forgómotoroknak számos problémájuk van:- Kifinomult gyártás az emissziós előírásoknak megfelelően.
- A forgómotorok gyártási költségei magasabbak a dugattyús motorokhoz képest, mivel kevesebb a gyártott forgómotorok száma.
- A forgómotoros járművek üzemanyag-fogyasztása magasabb a dugattyús motorokhoz képest, mivel a termodinamikai hatásfok az égéstér nagy térfogata, ill. alacsony együttható tömörítés.
A forgómotor ötlete túlságosan csábító: amikor egy versenytárs nagyon távol áll az ideálistól, úgy tűnik, hogy leküzdjük a hiányosságokat, és nem motort kapunk, hanem magát a tökéletességet... A Mazda ezeknek a fogságában volt. illúziók egészen 2012-ig, amikor az utolsó forgómotoros modell - RX-8.
A forgómotor létrehozásának története
A forgómotor (RPD) második neve wankel (a dízelmotor egyfajta analógja). Ma Felix Wankelnek köszönhetik a feltaláló babérjait forgódugattyús motorés még egy megható történetet is elmesélnek arról, hogyan ment el Wankel a céljához, ugyanakkor Hitler is a sajátjához.
Valójában minden egy kicsit más volt: egy tehetséges mérnök, Felix Wankel valóban egy új, egyszerű motor belső égésű, de a rotorok együttforgása alapján más motor volt.
A háború után Wankelt a főként motorkerékpár-gyártással foglalkozó német NSU cég beszervezte a forgómotorok megalkotásán dolgozó egyik munkacsoportba Walter Freude vezetésével.
Wankel hozzájárulása a forgószelep-tömítések kiterjedt kutatásához. Az alapvázlat és a mérnöki koncepció Freudnak köszönhető. Bár Wankelnek volt szabadalma a kettős forgásra.
Az első motornak forgókamrája és rögzített rotorja volt. A tervezés kényelmetlensége miatt jött az ötlet, hogy egyes helyeken módosítsák a sémát.
Az első forgó rotoros motor 1958 közepén kezdte meg működését. Alig különbözött korunk leszármazottjától - csakhogy a gyertyákat a testre kellett húzni.
Hamarosan a cég bejelentette, hogy sikerült egy új és nagyon ígéretes motort létrehoznia. Közel száz autógyártó cég vásárolt engedélyt ennek a motornak a gyártására. Az engedélyek harmada Japánban kötött ki.
RPD a Szovjetunióban
De szovjet Únió Egyáltalán nem vettem engedélyt. A saját forgómotorunk fejlesztése azzal kezdődött, hogy behozták az Unióba és leszerelték német autó Ro-80, amelyet az NSU 1967-ben kezdett el gyártani.
Hét évvel később a VAZ üzemben megjelent egy tervezőiroda, amely kizárólag forgódugattyús motorokat fejlesztett ki. Munkája révén 1976-ban megjelent a VAZ-311 motor. De az első palacsinta darabosnak bizonyult, és még hat évre elkészült.
Az első szovjet marhavagon forgómotorral az 1982-ben bemutatott VAZ-21018. Sajnos már a kísérleti tételben az összes gép motorja meghibásodott. Újabb évet zártak le, amely után megjelentek a VAZ-411 és a VAZ 413, amelyeket a Szovjetunió bűnüldöző szervei fogadtak el. Nem különösebben aggódtak az üzemanyag-fogyasztás és a rövid motorélettartam miatt, de gyors, erős, de nem feltűnő autókra volt szükségük, amelyek lépést tudnak tartani egy külföldi autóval.
RPD Nyugaton
Nyugaton a forgómotor nem virágzott, fejlesztése az Egyesült Államokban és Európában az 1973-as üzemanyagválsággal ért véget, amikor a benzin ára megugrott, és az autóvásárlók elkezdték faggatni az üzemanyag-takarékos modelleket.
Tekintettel arra, hogy a forgómotor száz kilométerenként akár 20 liter benzint is megevett, a válság alatti értékesítése a határra esett.
Az egyetlen keleti ország, amely nem veszítette el a hitét, Japán. De még ott is a gyártók gyorsan elvesztették érdeklődésüket a motor iránt, amely nem akart fejlődni. És a végén egy állhatatos ónkatona maradt - Mazda cég. A Szovjetunióban az üzemanyagválság nem volt érezhető. Az RPD-vel ellátott gépek gyártása az Unió összeomlása után is folytatódott. A VAZ csak 2004-ben hagyta abba az RPD-t. A Mazda csak 2012-ben békült ki.
A forgómotor jellemzői
A kialakítás egy háromszög alakú forgórészen alapul, amelynek mindegyik felülete dudoros (). A forgórész bolygószerűen forog a központi tengely - az állórész - körül. Ugyanakkor a háromszög csúcsai egy összetett görbét írnak le, amelyet epitrochoidnak neveznek. Ennek a görbének az alakja határozza meg a kapszula alakját, amelyben a rotor forog.
A forgómotornak ugyanaz a négyciklusú munkaciklusa, mint versenytársának, a dugattyús motornak.
A forgórész szélei és a kapszula falai között kamrák vannak kialakítva, alakjuk változó félhold, ami jelentős tervezési hibákat okoz. A kamrák egymástól való elkülönítésére tömítéseket használnak - radiális és véglemezeket.
Ha összehasonlítunk egy forgó belső égésű motort egy dugattyús motorral, akkor az első dolog, ami felkelti a figyelmet, az, hogy a rotor egy fordulatában a munkalöket háromszor fordul elő, és a kimenő tengely háromszor gyorsabban forog, mint maga a rotor.
Nál nél RPD nincs gázelosztó rendszer ami nagyban leegyszerűsíti a kialakítását. A nagy teljesítménysűrűség az egység kis méretével és súlyával főtengely hiánya miatt, hajtókarok és egyéb kamerák közötti interfészek.
A forgómotorok előnyei és hátrányai
Előnyök
A forgómotor azért jó, mert sokkal kevesebb részből áll versenytársánál - 35-40 százalékkal.
Két azonos teljesítményű motor - forgó és dugattyús - nagyban különbözik egymástól. Dugattyú kétszer akkora.
forgó motor nem tapasztal túl sok stresszt magas fordulatszám még akkor is, ha alacsony fokozatban 100 km/h-nál nagyobb sebességre gyorsítja az autót.
Egy forgómotoros autóban ezt könnyebb kiegyensúlyozni növeli a gép stabilitását az úton.
Még a legkönnyebb járművek sem szenvednek vibrációt, mert Az RPD sokkal kevésbé rezeg, mint a "dugattyú". Ez az RPD nagyobb egyensúlyának köszönhető.
Hibák
A forgómotoros motor fő hátránya az autósok ezt mondanák kis erőforrás, ami kialakításának egyenes következménye. A tömítések rendkívül gyorsan kopnak, mivel munkaszögük folyamatosan változik.
Motor teszt hőmérséklet-ingadozások minden ciklusban, ami szintén hozzájárul az anyag kopásához. Ehhez jön még a dörzsölő felületekre nehezedő nyomás, amit csak úgy kezelnek, hogy közvetlenül az elosztóba fecskendeznek olajat.
Kopott tömítések szivárgást okoz a kamrák között, amelyek között túl nagy a nyomáskülönbség. Emiatt csökken a motor hatásfoka, és nő a környezet károsítása.
félhold a kamrák alakja nem járul hozzá az üzemanyag elégetésének teljességéhez, illetve a forgórész forgási sebessége és a rövid munkalökethossz az oka annak, hogy a még túl forró, nem teljesen elégett gázokat a kipufogóba nyomják ki. A benzin égéstermékein kívül ott van az olaj is, ami együttesen nagyon mérgezővé teszi a kipufogót. Dugattyú – kevésbé károsítja a környezetet.
túlzott étvágy A benzinmotort már említettük, és 1 liter olajat "eszik" 1000 km-enként. És ha megfeledkezik az olajról, akkor belevághat egy nagyobb javításba, ha nem motorcserébe.
Magas ár- annak a ténynek köszönhetően, hogy a motor gyártásához nagy pontosságú berendezésekre és nagyon jó minőségű anyagokra van szükség.
Mint látható, a forgómotor tele van hibával, de a dugattyús motor is tökéletlen, így a verseny nem állt meg közöttük olyan sokáig. Örökre vége? Az idő fogja megmondani.
Elmondjuk, hogyan van elrendezve és működik egy forgómotor.
Mint tudják, a forgómotor működési elve a nagy fordulatszámon és a belső égésű motort megkülönböztető mozgások hiányán alapul. Ez különbözteti meg az egységet a hagyományos dugattyús motoroktól. Az RPD-t Wankel-motornak is nevezik, és ma megvizsgáljuk működését és nyilvánvaló előnyeit.
Az ilyen motor forgórésze a hengerben található. Maga a ház nem kerek, hanem ovális típusú, így a háromszöggeometriás rotor normálisan elfér benne. Az RPD-ben nincs főtengely és hajtókar, és nincs benne más alkatrész, ami jelentősen leegyszerűsíti a kialakítását. Más szóval, a hagyományos belső égésű motor körülbelül ezer alkatrésze nem szerepel az RPD-ben.
A klasszikus RPD munkája a forgórész egyszerű mozgásán alapul az ovális házon belül. A forgórésznek az állórész kerülete mentén történő mozgása során szabad üregek jönnek létre, amelyekben az egység indításának folyamatai zajlanak.
Meglepő módon a forgó egység egyfajta paradoxon. Mi az? És az, hogy zseniálisan egyszerű dizájnja van, ami valamiért nem vert gyökeret. De egy bonyolultabb dugattyús változat népszerűvé vált, és mindenhol használják.
A forgómotor felépítése és működési elve
A forgómotor működési sémája teljesen más, mint a hagyományos belső égésű motoré. Először is meg kell hagynunk a belső égésű motor tervezését, ahogyan azt a múltban ismerjük. Másodszor pedig próbáljon új ismereteket és fogalmakat befogadni.
A dugattyús motorokhoz hasonlóan a forgómotor is azt a nyomást használja fel, amely levegő és üzemanyag keverékének elégetésekor keletkezik. A dugattyús motoroknál ez a nyomás felhalmozódik a hengerekben, és ide-oda mozgatja a dugattyúkat. A hajtórudak és a főtengely a dugattyú oda-vissza mozgását forgó mozgássá alakítják, amivel az autó kerekeit el lehet forgatni.
Az RPD-t a forgórész, vagyis a motor mozgó része miatt nevezték el így. Ez a mozgás átadja az erőt a tengelykapcsolónak és a sebességváltónak. Lényegében a forgórész energiát tol ki az üzemanyagból, amely aztán a sebességváltón keresztül a kerekekre kerül. Maga a rotor szükségszerűen ötvözött acélból készül, és amint fentebb említettük, háromszög alakú.
A kapszula, ahol a rotor található, egyfajta mátrix, az univerzum középpontja, ahol minden folyamat végbemegy. Más szavakkal, ebben az ovális esetben ez:
- keverék tömörítés;
- üzemanyag-befecskendezés;
- oxigénellátás;
- keverék gyújtása;
- az égetett elemek visszajuttatása a kimenetbe.
Egyszóval hat az egyben, ha úgy tetszik.
Maga a rotor egy speciális mechanizmusra van felszerelve, és nem forog egy tengely körül, hanem fut. Így az ovális test belsejében egymástól elszigetelt üregek jönnek létre, amelyek mindegyikében egy-egy folyamat játszódik le. Mivel a rotor háromszög alakú, csak három üreg van.
Minden a következőképpen kezdődik: a szívás az első kialakított üregben történik, vagyis a kamrát levegő-üzemanyag keverékkel töltik meg, amelyet itt kevernek össze. Ezután a rotor forog, és ezt a kevert keveréket egy másik kamrába tolja. Itt a keveréket összenyomják és két gyertyával meggyújtják.
A keverék ezután a harmadik üregbe kerül, ahol a használt üzemanyag egy része kiszorul a kipufogórendszerbe.
Ez az RPD teljes ciklusa. De nem minden ilyen egyszerű. Az RPD-sémát csak az egyik oldalról vizsgáltuk. És ezek a tettek mindig megtörténnek. Más szóval, a folyamatok azonnal a forgórész három oldaláról mennek végbe. Ennek eredményeként az egység egyetlen fordulata alatt három ciklus ismétlődik.
Ezenkívül a japán mérnököknek sikerült javítaniuk a forgómotort. Manapság a Mazda rotációs motorok nem egy, hanem két vagy akár három rotorral rendelkeznek, ami nagymértékben javítja a teljesítményt, különösen a hagyományos belső égésű motorokhoz képest. Összehasonlításképpen: a kétrotoros RPD egy hathengeres belső égésű motorhoz, a 3 rotoros RPD pedig egy tizenkét hengereshez hasonlítható. Kiderült tehát, hogy a japánok olyan előrelátónak bizonyultak, és azonnal felismerték a forgómotor előnyeit.Ismétlem, a teljesítmény nem az egyetlen erénye az RPD-knek. Sok van belőlük. Mint fentebb említettük, a forgómotor nagyon kompakt, és ezerrel kevesebbet használ, mint ugyanazon belső égésű motor. Az RPD-ben csak két fő rész van - egy forgórész és egy állórész, de ennél egyszerűbbet el sem tud képzelni.
A forgómotor működési elve
A forgódugattyús motor működési elve egy időben sok tehetséges mérnök meglepetten vonja fel a szemöldökét. Ma pedig a Mazda tehetséges mérnökei minden dicséretet és elismerést megérdemelnek. Nem vicc hinni egy látszólag eltemetett motor teljesítményében, és második életet adni neki, és micsoda élet!
Forgórész három konvex oldala van, amelyek mindegyike dugattyúként működik. A rotor mindkét oldalán van egy mélyedés, ami növeli a forgórész forgási sebességét egészében, így több helyet biztosít üzemanyag-levegő keverék. Mindegyik felület tetején egy fémlemez található, amely a motorciklusok kamráit alkotja. A forgórész mindkét oldalán két fémgyűrű alkotja ezeknek a kamráknak a falát. A rotor közepén egy kör van, amelyben sok fog van. Egy meghajtóhoz csatlakoznak, amely a kimeneti tengelyhez van csatlakoztatva. Ez a csatlakozás határozza meg azt az utat és irányt, amelyben a forgórész a kamrában mozog.
Motorkamra megközelítőleg ovális alakú (de hogy pontos legyek, ez egy epitrohoid, ami viszont egy megnyúlt vagy rövidített epicikloid, ami egy lapos görbe, amelyet egy másik körön gördülő kör rögzített pontja alkot). A kamra formája úgy van kialakítva, hogy a forgórész három csúcsa mindig érintkezzen a kamra falával, három zárt gáztérfogatot képezve. A kamra minden részében a négy ciklus egyike történik:
- Bemenet
- Tömörítés
- Égés
- Kiadás
A bemeneti és kimeneti nyílások a kamra falában vannak, és nincsenek szelepeik. A kipufogónyílás közvetlenül a kipufogócsőhöz, míg a szívónyílás közvetlenül a gázhoz csatlakozik.
kimenő tengely a középponthoz képest aszimmetrikusan elhelyezett félkör alakú bütykök, ami azt jelenti, hogy el vannak tolva a tengely középvonalától. Mindegyik rotor egy ilyen kiemelkedésre van felhelyezve. A kimenő tengely hasonló a dugattyús motorok főtengelyéhez. Mindegyik rotor a kamrában mozog, és megnyomja a saját bütykét.
Mivel a bütykök nem szimmetrikusan vannak felszerelve, az az erő, amellyel a rotor rányomja, nyomatékot hoz létre a kimenő tengelyen, ami elfordulását okozza.
A forgómotor szerkezete
A forgómotor rétegekből áll. Az ikerrotoros motorok öt fő rétegből állnak, amelyeket körben elhelyezett hosszú csavarok tartanak össze. A hűtőfolyadék átfolyik a szerkezet minden részén.
A következő réteg közvetlenül magát a rotort és a kipufogórészt tartalmazza.
A központ két tüzelőanyag-ellátó kamrából áll, mindegyik rotorhoz egy-egy. Ezt a két rotort is elválasztja, így a külső felülete nagyon sima.
Mindegyik forgórész közepén két nagy fogaskerék található, amelyek kisebb fogaskerekek körül forognak, és a motorházhoz vannak rögzítve. Ez a forgórész forgásának pályája.
Természetesen, ha a forgómotornak nem lenne hátránya, akkor biztosan használnák modern autók. Még az is lehet, hogy ha a forgómotor bűntelen lenne, akkor a dugattyús motorról nem is tudtunk volna, mert a forgómotort korábban megalkották. Aztán az emberi zseni, aki megpróbálta továbbfejleszteni az egységet, megalkotta a motor modern dugattyús változatát.
De sajnos a forgómotornak vannak hátrányai. Az egység ilyen nyilvánvaló hibái közé tartozik az égéstér tömítése. Ez különösen annak köszönhető, hogy magának a rotornak nem kellően jó érintkezése van a hengerfalakkal. A henger falaival való súrlódás során a forgórész fémje felmelegszik, és ennek eredményeként kitágul. És maga az ovális henger is felmelegszik, és ami még rosszabb - a fűtés egyenetlen.
Ha az égéstér hőmérséklete magasabb, mint a szívó/kipufogó rendszerben, a hengert csúcstechnológiás anyagból kell beszerelni. különböző helyeken hadtest.
Egy ilyen motor indításához csak két gyújtógyertyát használnak. Az égéstér jellemzői miatt már nem ajánlott. Az RPD teljesen más égéstérrel van felruházva, és a belső égésű motor üzemidejének háromnegyedéig termeli az energiát, a hatásfoka pedig eléri a negyven százalékot. Összehasonlításképpen: egy dugattyús motornál ugyanez a szám 20%.
A forgómotor előnyei
Kevesebb mozgó alkatrész
Egy forgómotornak sokkal kevesebb alkatrésze van, mint mondjuk egy 4 hengeres dugattyús motornak. Az ikerforgómotornak három fő mozgó része van: két rotor és egy kimenő tengely. Még a legegyszerűbb 4 hengeres dugattyús motornak is legalább 40 mozgó alkatrésze van, köztük dugattyúk, hajtókarok, rudak, szelepek, billenők, szeleprugók, vezérműszíjak és főtengely. A mozgó alkatrészek minimalizálása lehetővé teszi, hogy a forgómotorok megbízhatóbbak legyenek. Emiatt egyes repülőgépgyártók (például a Skycar) forgómotorokat használnak a dugattyús motorok helyett.
Lágyság
A forgómotor minden alkatrésze folyamatosan ugyanabba az irányba forog, ellentétben a hagyományos motorok dugattyúinak állandóan változó irányával. A forgómotor kiegyensúlyozott forgó ellensúlyokat használ a rezgések csillapítására. A forgómotoros motor teljesítményleadása is lágyabb. Minden égési ciklus a forgórész egy 90 fokos elforgatásával megy végbe, a kimenő tengely a forgórész minden egyes fordulatánál háromszor fordul el, minden égési ciklus 270 fokot vesz igénybe a kimenő tengely elforgatásához. Ez azt jelenti, hogy egyetlen forgómotoros motor adja a teljesítmény háromnegyedét. Az egyhengeres dugattyús motorokhoz képest minden fordulatnál 180 fokonként, vagy csak a főtengely fordulatának negyedében megy végbe az égés.
Lassúság
Tekintettel arra, hogy a rotorok a kimenő tengely forgásának egyharmadánál forognak, a motor fő részei lassabban forognak, mint a hagyományos dugattyús motor részei. Ez is segít a megbízhatóságban.
Kis méretek + nagy teljesítmény
A rendszer kompaktsága és nagy hatásfoka (a hagyományos belső égésű motorokhoz képest) mintegy 200-250 LE előállítását teszi lehetővé egy miniatűr 1,3 literes motorból. Igaz, a fő tervezési hibával együtt a magas üzemanyag-fogyasztás formájában.
A forgómotorok hátrányai
A forgómotorok gyártásának legfontosabb problémái:
- Elég nehéz (de nem lehetetlen) alkalmazkodni a CO2-kibocsátás szabályozásához környezet, főleg az USA-ban.
- A gyártás a dugattyús motorokhoz képest jóval drágább lehet, a legtöbb esetben a kis mennyiségű gyártás miatt.
- Több üzemanyagot fogyasztanak, mert a dugattyús motor termodinamikai hatásfoka csökken a hosszú égéstérben, valamint az alacsony sűrítési arány miatt.
- A forgómotorok kialakításuk miatt korlátozottak az erőforrások - átlagosan ez körülbelül 60-80 ezer km
Ez a helyzet egyszerűen arra kényszerít bennünket, hogy a forgómotorokat a következő kategóriába soroljuk sportmodellek autók. És nem csak. A forgómotor híveit ma találták meg. azt ismert autógyártó Mazda, aki elindult a szamurájok útján és folytatta Wankel mester kutatásait. Ha felidézzük ugyanezt a helyzetet a Subaruval, akkor egyértelművé válik a siker Japán gyártók, ragaszkodni, úgy tűnik, minden régihez és a nyugatiak által elvetetthez, mint feleslegeshez. De valójában a japánoknak sikerül valami újat alkotniuk a régiből. Aztán ugyanez történt boxer motorok, amelyek ma a Subaru "chipjei". Ugyanakkor az ilyen motorok használata szinte bűncselekménynek számított.
A forgómotor munkája a japán mérnököket is érdekelte, akik ezúttal a Mazda fejlesztésére vállalkoztak. Megalkották a 13b-REW forgómotort, és ikerturbós rendszert adtak neki. A Mazda most könnyen vitatkozhatott a német modellekkel, mivel 350 lovat nyitott meg, de ismét vétett a magas üzemanyag-fogyasztással.
Extrém intézkedéseket kellett hoznom. A Mazda legújabb forgómotoros RX-8-as modellje már 200 lóerővel rendelkezik az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében. De nem ez a fő. Valami más is megérdemli a tiszteletet. Kiderült, hogy ezt megelőzően a japánokon kívül senki sem sejtette, hogy egy forgómotor hihetetlen kompaktságát használja majd. Végül is a teljesítmény 200 LE. A Mazda RX-8 1,3 literes motorral nyitott. Egyszóval az új Mazda már más szintre lép, ahol a nyugati modellekkel is felveheti a versenyt, nemcsak a motorteljesítményt, hanem egyéb paramétereket is, köztük alacsony fogyasztást is elvállalva.Meglepő módon hazánkban is megpróbálták üzembe helyezni az RPD-t. Egy ilyen motort úgy terveztek, hogy a VAZ 21079-re szereljék fel jármű speciális szolgáltatásokra, de a projekt sajnos nem vert gyökeret. Mint mindig, most sem volt elég állami költségvetési pénz, amit csodával határos módon kiszivattyúznak a kincstárból.
De a japánoknak sikerült. És nem akarnak megállni az elért eredménynél. A legfrissebb adatok szerint a gyártó Mazda fejleszti a motort, és hamarosan új Mazda is megjelenik, már teljesen más egységgel.
Forgómotorok különböző kialakításai és fejlesztései
Wankel motor
Zheltysev motor
Zuev motor
A belső égésű motor feltalálásával az autóipar fejlődése messze előrehaladt. Annak ellenére, hogy a tábornok belső égésű motoros berendezés változatlan maradt, ezeket az egységeket folyamatosan fejlesztették. Ezekkel a motorokkal együtt megjelentek a progresszívebb forgó típusú egységek. Miért nem fogadták el őket széles körben? autóipari világ? A kérdésre adott választ a cikkben fogjuk megfontolni.
Az egység története
A forgómotort Felix Wankel és Walter Freude fejlesztők tervezték és tesztelték 1957-ben. Az első autó, amelyre ezt az egységet telepítették, az NSU Spyder sportautó volt. Tanulmányok kimutatták, hogy 57 lóerős motorteljesítmény mellett ezt a gépet képes volt akár 150 kilométer per órás sebességre is felgyorsulni. Az 57 lóerős forgómotorral felszerelt Spider autó gyártása körülbelül 3 évig tartott.
Ezt követően ez a típusú motor elkezdte felszerelni az NSU Ro-80 autót. Ezt követően forgómotorokat szereltek fel a Citroenekre, Mercedesekre, VAZ-okra és Chevroletekre.
Az egyik leggyakoribb forgómotoros autó a japán Mazda Cosmo Sport sportautó. Ezenkívül a japánok elkezdték felszerelni az RX modellt ezzel a motorral. A forgómotor (Mazda RX) működési elve az volt, hogy a rotort folyamatosan forgatják a munkaciklusok változásával. De erről majd később.
Jelenleg a japán autógyártó nem foglalkozik forgómotoros autók sorozatgyártásával. Az utolsó modell, amelyre ilyen motort szereltek, a Spirit R változat Mazda RX8 volt, 2012-ben azonban az autó ezen változatának gyártását leállították.
Eszköz és működési elv
Mi a forgómotor működési elve? Ezt a motortípust 4 ütemű működési ciklus jellemzi, mint egy klasszikus belső égésű motorban. A forgódugattyús motor működési elve azonban kissé eltér a hagyományos dugattyús motorokétól.
Mit fő jellemzője ez a motor? A Stirling forgómotornak nem 2, nem 4 és nem 8 dugattyúja van, hanem csak egy. Rotornak hívják. Ez az elem egy speciális alakú hengerben forog. A forgórész a tengelyre van felszerelve és a fogaskerékhez van csatlakoztatva. Utóbbi váltókuplungos önindítóval rendelkezik. Az elem egy epitrochoidális görbe mentén forog. Vagyis a forgórészlapátok felváltva fedik le a hengerkamrát. Ez utóbbiban tüzelőanyag égés történik. A forgómotor (beleértve a Mazda Cosmo Sportot is) működési elve az, hogy egy fordulat alatt a mechanizmus három kemény kör szirmát nyomja. Ahogy az alkatrész forog a testben, a benne lévő három rekesz mérete megváltozik. A méretváltozás miatt a kamrákban bizonyos nyomás keletkezik.
A munka fázisai
Hogyan működik a forgómotor? Ennek a motornak a működési elve (gif-képek és az RPD diagram lent látható) a következő. A motor működése négy ismétlődő ciklusból áll, nevezetesen:
- Üzemanyag-ellátás. Ez a motor első fázisa. Abban a pillanatban fordul elő, amikor a rotor teteje az adagolónyílás szintjén van. Amikor a kamra nyitva van a fő rekesz felé, a térfogata megközelíti a minimumot. Amint a rotor elfordul mellette, az üzemanyag-levegő keverék belép a kamrába. Ezt követően a kamra ismét bezárul.
- Kompressziók. Ahogy a forgórész tovább mozog, a rekeszben lévő hely csökken. Így a levegő és az üzemanyag keveréke összenyomódik. Amint a mechanizmus áthalad a gyújtógyertya rekeszén, a kamra térfogata ismét csökken. Ezen a ponton a keverék meggyullad.
- Gyulladások. Gyakran egy forgómotornak (beleértve a VAZ-21018-at is) több gyújtógyertya van. Ez esedékes nagy hosszúságúégésterek. Amint a gyertya meggyullad éghető keverék, a belső nyomás szintje tízszeresére nő. Így a rotor ismét meg van hajtva. Továbbá a kamrában uralkodó nyomás és a gázok mennyisége tovább növekszik. Ebben a pillanatban a forgórész elmozdul, és nyomaték keletkezik. Ez addig folytatódik, amíg a mechanizmus áthalad a kipufogótéren.
- Gázok felszabadulása. Amikor a forgórész áthalad ezen a rekeszen, a nagynyomású gáz szabadon beáramlik kipufogócső. Ebben az esetben a mechanizmus mozgása nem áll le. A forgórész stabilan forog mindaddig, amíg az égéstér térfogata ismét a minimumra nem csökken. Ekkorra a maradék kipufogógázt kipréselik a motorból.
Pontosan ez a forgómotor működési elve. A VAZ-2108-at, amelyre az RPD-t is felszerelték, a japán Mazdához hasonlóan a motor csendes működése és nagy dinamikus teljesítménye jellemezte. De ez a módosítás soha nem került tömeggyártásba. Tehát megtudtuk, mi a forgómotor működési elve.
Hátrányok és előnyök
Nem csoda, hogy ez a motor sok autógyártó figyelmét felkeltette. Speciális működési elve és kialakítása számos előnnyel rendelkezik a többi belsőégésű motorral szemben.
Tehát mik a forgómotor előnyei és hátrányai? Kezdjük a nyilvánvaló előnyökkel. Először is, a forgómotor a legkiegyensúlyozottabb kialakítású, ezért gyakorlatilag nem okoz nagy vibrációt működés közben. Másodszor, ez a motor könnyebb és kompaktabb, ezért telepítése különösen fontos a sportautó-gyártók számára. Ezenkívül az egység kis tömege lehetővé tette a tervezők számára a tengelyterhelések ideális súlyeloszlását. Így egy ezzel a motorral rendelkező autó stabilabb és manőverezhetőbb lett az úton.
És természetesen a tervezési tér. Az azonos számú működési ciklus ellenére ennek a motornak az eszköze sokkal egyszerűbb, mint a dugattyús megfelelőé. A forgómotor létrehozásához minimális számú alkatrészre és mechanizmusra volt szükség.
Ennek a motornak a fő ütőkártyája azonban nem a tömegben és alacsony rezgések, és be magas hatásfok. A speciális működési elvnek köszönhetően a forgómotor nagyobb teljesítményű és hatásfokkal rendelkezett.
Most a hátrányokról. Kiderült, hogy ezek sokkal többek, mint előnyök. A fő ok, amiért a gyártók megtagadták az ilyen motorok vásárlását, az volt nagy áramlásüzemanyag. Átlagosan száz kilométeren egy ilyen egység akár 20 liter üzemanyagot is elköltött, és ez a mai mércével mérve jelentős költség.
Nehézségek az alkatrészek gyártásában
Ezen kívül érdemes megjegyezni magas ár alkatrészeinek gyártása ehhez a motorhoz, ami a forgórész gyártásának bonyolultságával magyarázható. Annak érdekében, hogy ez a mechanizmus megfelelően áthaladjon az epitrochoidális görbén, nagy geometriai pontosságra van szükség (beleértve a hengert is). Ezért a forgómotorok gyártása során lehetetlen speciális drága berendezések és speciális műszaki ismeretek nélkül megtenni. Ennek megfelelően mindezek a költségek előre be vannak csomagolva az autó árába.
Túlmelegedés és nagy terhelés
Ezenkívül a különleges kialakítás miatt ez az egység gyakran túlmelegedett. Az egész probléma az égéstér lencsés alakja volt.
Ezzel szemben a klasszikus belső égésű motorok gömbkamrás kialakításúak. Az üzemanyag, amely a lencse alakú mechanizmusban ég, átalakul hőenergia, nemcsak a munkalöketre, hanem magának a hengernek a fűtésére is költött. Végső soron az egység gyakori "forralása" ahhoz vezet, hogy gyors kopásés tiltsa le.
Forrás
Nem csak a henger bírja el a nagy terhelést. Tanulmányok kimutatták, hogy a forgórész működése során a terhelések jelentős része a mechanizmusok fúvókái között elhelyezkedő tömítésekre esik. Állandó nyomásesésnek vannak kitéve, ezért a motor maximális élettartama nem haladja meg a 100-150 ezer kilométert.
Ezt követően a motornak szüksége van nagyjavítás, amelynek költsége néha megegyezik egy új egység vásárlásával.
Olajfogyasztás
Ezenkívül a forgómotor nagyon igényes karbantartást igényel.
Olajfogyasztása több mint 500 milliliter 1000 kilométerenként, ezért 4-5 ezer kilométerenként szükséges a folyadék feltöltése. Ha nem cseréli ki időben, a motor egyszerűen meghibásodik. Vagyis a forgómotor szervizelésének kérdését felelősségteljesebben kell megközelíteni, különben a legkisebb hiba az egység költséges javításával jár.
Fajták
A Ebben a pillanatban Az ilyen típusú aggregátumoknak öt fajtája létezik:
Forgómotor (VAZ-21018-2108)
A VAZ létrehozásának története rotációs belső égésű motorok 1974-re nyúlik vissza. Ekkor hozták létre az első RPD tervezőirodát. A mérnökeink által kifejlesztett első motor azonban hasonló kialakítású volt, mint a Wankel-motor, amelyet importált NSU Ro80 szedánokkal szereltek fel. A szovjet megfelelőjét VAZ-311-nek nevezték el. Ez a legelső szovjet forgómotor. Ennek a motornak a VAZ autóinak működési elve ugyanaz a Wankel RPD működési algoritmusa.
Az első autó, amelyre ezeket a motorokat elkezdték telepíteni, a VAZ 21018-as módosítása volt. Az autó gyakorlatilag nem különbözött "ősétől" - a 2101-es modelltől -, kivéve a használt belső égésű motort. Az újdonság motorháztetője alatt egy egyrészes RPD volt, 70 lóerős kapacitással. Mind az 50 modellmintán végzett kutatás eredményeként azonban számos motorhibát találtak, amelyek arra kényszerítették a Volzsszkij-gyárat, hogy hagyjon fel ennek használatával. ICE típus autóikon a következő néhány évben.
A hazai RPD meghibásodásának fő oka a megbízhatatlan tömítések voltak. A szovjet tervezők azonban úgy döntöttek, hogy megmentik ezt a projektet azáltal, hogy bemutatják a világnak egy új, kétrészes VAZ-411 forgómotort. Ezt követően a VAZ-413 márkájú belső égésű motort fejlesztették ki. Fő különbségük a hatalomban volt. Az első példány 120 lóerőig fejlődött, a második - körülbelül 140. Ezek az egységek azonban nem kerültek ismét a sorozatba. Az üzem úgy döntött, hogy csak a közlekedési rendőrségnél és a KGB-nél használt hivatali autókra helyezi őket.
Repülési motorok, "nyolcas" és "kilenc"
A következő években a fejlesztők megpróbáltak rotációs motort létrehozni hazai kisrepülőgépekhez, de minden próbálkozás sikertelen volt. Ennek eredményeként a tervezők ismét hozzáfogtak a VAZ 8-as és 9-es sorozatú (jelenleg elsőkerék-hajtású) személygépkocsik motorjainak fejlesztéséhez. Elődeiktől eltérően az új fejlesztésű VAZ-414 és 415 motorok univerzálisak voltak, és hátul is használhatók voltak. -Volga és Moskvich autók kerékhajtású modelljei.és így tovább.
Az RPD VAZ-414 jellemzői
Első ezt a motort csak 1992-ben jelent meg a "kilenceken". Az "őseihez" képest ennek a motornak a következő előnyei voltak:
- Magas teljesítménysűrűség, ami lehetővé tette, hogy az autó mindössze 8-9 másodperc alatt tárcsázzon "százat".
- Nagy hatékonyság. Egy liter elégetett üzemanyagból akár 110 lóerőt lehetett kihozni (és ezt minden erőltetés és a hengerblokk további fúrása nélkül).
- Nagy az erőltetési lehetőség. A megfelelő beállításokkal több tíz lóerővel meg lehetett növelni a motor teljesítményét.
- Nagy sebességű motor. Egy ilyen motor még 10 000 ford./perc sebességgel is működhetett. Ilyen terhelés mellett csak egy forgómotor működhetett. A klasszikus belső égésű motorok működési elve nem teszi lehetővé, hogy hosszú ideig nagy fordulatszámon működjenek.
- Viszonylag alacsony üzemanyag-fogyasztás. Ha az előző példányok körülbelül 18-20 liter üzemanyagot "evettek" "százonként", akkor ez az egység átlagos üzemben csak 14-15 litert fogyasztott.
A jelenlegi helyzet az RPD-vel a Volga Autógyárban
A fenti motorok mindegyike nem szerzett nagy népszerűséget, és hamarosan gyártásukat korlátozták. A jövőben a Volga Autógyár nem tervezi a forgómotorok fejlesztésének újraélesztését. Az RPD VAZ-414 tehát egy gyűrött papírdarab marad a hazai mérnökség történetében.
Tehát megtudtuk, hogy melyik forgómotornak van működési elve és eszköze.