Rotācijas dzinējs: darbības princips, īpašības

2024 Autors: Erin Ralphs | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-19 17:43

Dzinējs ir jebkura transportlīdzekļa pamats. Bez tā automašīnas kustība nav iespējama. Šobrīd visizplatītākie ir virzuļu iekšdedzes dzinēji. Ja mēs runājam par lielāko daļu apvidus automašīnu, tie ir rindas četru cilindru iekšdedzes dzinēji. Tomēr ir automašīnas ar šādiem dzinējiem, kur klasiskā virzuļa principā nav. Šiem motoriem ir pavisam cita ierīce un darbības princips. Tos sauc par rotācijas iekšdedzes dzinējiem. Kas ir šīs vienības, kādas ir to īpašības, plusi un mīnusi? Apsveriet to mūsu šodienas rakstā.

Raksturīgs

Rotācijas dzinējs ir viens no termisko iekšdedzes dzinēju veidiem. Pirmo reizi šāds motors tika izstrādāts tālajā 19. gadsimtā. Mūsdienās Mazda RX-8 un dažās citās sporta automašīnās tiek izmantots rotācijas dzinējs. Šādam motoram ir galvenā iezīme - tam nav virzuļu kustību, kā parastajam iekšdedzes dzinējam.

Šeit tiek veikta rotācijaīpašs trīsstūrveida rotors. Viņš atrodas īpašā ēkā. Līdzīgu shēmu pagājušā gadsimta 50. gados praktizēja Vācijas uzņēmums NSU. Šāda iekšdedzes dzinēja autors bija Fēlikss Vankels. Saskaņā ar viņa shēmu tiek ražoti visi mūsdienu rotācijas dzinēji (Mazda RX nav izņēmums).

Ierīce

Strāvas bloka dizains ietver:

• Case.
• Izejas vārpsta.
• Rotors.

Pati korpuss ir galvenā darba kamera. Rotējošam dzinējam tam ir ovāla forma. Šāds neparasts sadegšanas kameras dizains ir saistīts ar trīsstūra rotora izmantošanu. Tātad, saskaroties ar sienām, veidojas izolētas slēgtas kontūras. Tieši tajos tiek veikti iekšdedzes dzinēja darba cikli. Tas ir:

• Ievads.
• Compression.
• Aizdedze un darba gājiens.
• Izlaidums.

Starp rotācijas iekšdedzes dzinēja īpašībām ir vērts atzīmēt klasisko ieplūdes un izplūdes vārstu trūkumu. Tā vietā tiek izmantoti speciāli caurumi. Tie atrodas sadegšanas kameras sānos. Šie caurumi ir tieši savienoti ar izplūdes sistēmu un barošanas sistēmu.

Rotors

Šā tipa spēkstacijas konstrukcijas pamatā ir rotors. Tas veic virzuļu funkciju šajā dzinējā. Tomēr rotors ir vienā eksemplārā, savukārt virzuļi var būt no trim līdz divpadsmit vai vairāk. Šī elementa forma atgādina trīsstūri ar noapaļotām malām.

Tādas maliņas ir vajadzīgashermētiskākai un kvalitatīvākai sadegšanas kameras blīvēšanai. Tas nodrošina pareizu degvielas maisījuma sadegšanu. Sejas augšdaļā un sānos atrodas īpašas plāksnes. Tie darbojas kā kompresijas gredzeni. Rotorā ir arī zobi. Tie kalpo piedziņas pagriešanai, kas arī virza izejas vārpstu. Par pēdējās iecelšanu mēs runāsim tālāk.

Val

Tādējādi rotācijas virzuļdzinējā nav kloķvārpstas. Tā vietā tiek izmantots izvades elements. Salīdzinājumā ar tās centru ir īpaši izvirzījumi (izciļņi). Tie atrodas asimetriski. Griezes moments no rotora, kas tiek pārsūtīts uz izciļņu, liek vārpstai griezties ap savu asi. Tas rada enerģiju, kas nepieciešama, lai automašīnā pārvietotu piedziņas un riteņus.

Beats

Kāds ir rotācijas dzinēja darbības princips? Darbības algoritms, neskatoties uz līdzīgiem cikliem ar virzuļdzinēju, ir atšķirīgs. Tātad cikla sākums notiek, kad viens no rotora galiem iet caur iekšdedzes dzinēja korpusa ieplūdes kanālu. Šobrīd vakuuma iedarbībā kamerā tiek iesūkts degošs maisījums. Turpinot rotora rotāciju, notiek maisījuma saspiešanas gājiens. Tas notiek, kad otrs gals šķērso ieplūdi. Maisījuma spiediens pakāpeniski palielinās. Galu galā tas aizdegas. Bet tas neaizdegas no saspiešanas spēka, bet gan no aizdedzes sveces dzirksteles. Pēc tam sākas rotora gājiena darba cikls.

Tā kā sadegšanas kamerai šādā dzinējā ir ovāla forma, dizainā vēlams izmantot divas sveces. Tas ļauj ātri aizdedzināt maisījumu. Tādējādi liesmas priekšpuse izplatās vienmērīgāk. Starp citu, divas sveces katrā sadegšanas kamerā var izmantot arī parastajā virzuļu iekšdedzes dzinējā (šāda konstrukcija ir ārkārtīgi reti sastopama). Tomēr rotācijas dzinējam tas ir obligāti.

Pēc aizdegšanās kamerā veidojas augsts gāzu spiediens. Spēks ir tik liels, ka tas ļauj rotoram griezties uz ekscentrika. Tas veicina griezes momenta veidošanos uz izejas vārpstas. Kad rotora augšdaļa tuvojas izejai, gāzu enerģijas spēks un spiediens samazinās. Viņi spontāni steidzas izejas kanālā. Kad kamera ir pilnībā atbrīvota no tiem, sākas jauns process. Rotējošais dzinējs atkal ieslēdzas ar ieplūdes gājienu, kompresiju, aizdedzi un pēc tam jaudas gājienu.

Par eļļošanas sistēmu un uzturu

Šai iekārtai nav atšķirību degvielas padeves sistēmā. Tas izmanto arī zemūdens sūkni, kas piegādā benzīnu zem spiediena no tvertnes. Bet eļļošanas sistēmai ir savas īpašības. Tātad eļļa motora berzes daļām tiek ievadīta tieši sadegšanas kamerā. Eļļošanai ir paredzēts īpašs caurums. Bet rodas jautājums: kur tad eļļa nonāk, ja tā nonāk sadegšanas kamerā? Šeit darbības princips ir līdzīgs divtaktu dzinējam. Smērviela nonāk kamerā un sadedzina ar benzīnu. Šī darbības shēma tiek izmantota visiem rotācijas lāpstiņu dzinējiem, ieskaitot virzuļdzinējus. Eļļošanas sistēmas īpašās konstrukcijas dēļ šādi motori nevar atbilst mūsdienu prasībāmvides noteikumi. Tas ir viens no vairākiem iemesliem, kāpēc rotācijas dzinēji netiek komerciāli izmantoti VAZ un citos automašīnu modeļos. Tomēr vispirms mēs atzīmējam RPD priekšrocības.

Profi

Šim dzinēja tipam ir daudz priekšrocību. Pirmkārt, šim motoram ir mazs svars un izmērs. Tas ļauj ietaupīt vietu dzinēja nodalījumā un ievietot iekšdedzes dzinēju jebkurā automašīnā. Arī mazais svars veicina pareizāku automašīnas svara sadalījumu. Galu galā lielākā masa automašīnām ar klasiskajiem iekšdedzes dzinējiem ir koncentrēta virsbūves priekšpusē.

Otrkārt, rotācijas virzuļdzinējam ir augsts jaudas blīvums. Salīdzinot ar klasiskajiem motoriem, šis rādītājs ir pusotru līdz divas reizes lielāks. Arī rotējošajam dzinējam ir plašāks griezes momenta plaukts. Tas ir pieejams gandrīz no tukšgaitas, savukārt parastajiem iekšdedzes dzinējiem nepieciešams griezt līdz četriem līdz pieciem tūkstošiem. Starp citu, ar rotējošu motoru ir daudz vieglāk iegūt lielu ātrumu. Tas ir vēl viens pluss.

Treškārt, šādam dzinējam ir vienkāršāka konstrukcija. Nav ne vārstu, ne atsperu, ne kloķa mehānisma kopumā. Tajā pašā laikā nav parastās gāzes sadales sistēmas ar siksnu un sadales vārpstu. Tieši KShM trūkums veicina vienkāršāku rotācijas iekšdedzes dzinēja apgriezienu iestatīšanu. Šāds motors sekundes daļā griežas līdz astoņiem līdz desmit tūkstošiem. Vēl viens pluss ir mazāka tieksme uz detonāciju.

Mīnusi

Tagad parunāsim par trūkumiem, kuru dēļ rotācijas izmantošanamotori kļuva ierobežoti. Pirmais mīnuss ir augstās prasības eļļas kvalitātei. Lai gan motors darbojas kā divtaktu, šeit nevar ieliet lētu “minerālūdeni”. Spēka bloka daļas un mehānismi tiek pakļauti ievērojamām slodzēm, tāpēc, lai taupītu resursus, starp berzes pāriem ir nepieciešama blīva eļļas plēve. Starp citu, eļļas maiņas grafiks ir seši tūkstoši kilometru.

Nākamais trūkums ir saistīts ar ātru rotora blīvējuma elementu nodilumu. Tas ir saistīts ar mazo kontaktu plāksteri. Blīvelementu nodiluma dēļ veidojas augsts diferenciālais spiediens. Tas negatīvi ietekmē rotācijas dzinēja veiktspēju un eļļas patēriņu (un līdz ar to arī ekoloģiskos raksturlielumus).

Uzskaitot nepilnības, ir vērts pieminēt degvielas patēriņu. Salīdzinot ar cilindru-virzuļu dzinēju, rotācijas dzinējam nav degvielas patēriņa efektivitātes, it īpaši pie vidējiem un maziem apgriezieniem. Spilgts piemērs tam ir Mazda RX-8. Ar 1,3 litru tilpumu šis dzinējs patērē vismaz 15 litrus benzīna uz simtu. Jāatzīmē, ka pie lieliem rotora apgriezieniem tiek sasniegta vislielākā degvielas efektivitāte.

Arī rotācijas dzinēji ir pakļauti pārkaršanai. Tas ir saistīts ar sadegšanas kameras īpašo lēcveida formu. Tas slikti noņem siltumu salīdzinājumā ar sfērisku (kā parastajiem iekšdedzes dzinējiem), tāpēc darbības laikā vienmēr jāuzrauga temperatūras sensors. Pārkaršanas gadījumā rotors tiek deformēts. Strādājot, tas veidos ievērojamas nobrāztas. Tā rezultātā motora resurss tuvosies beigām.

Neskatoties uz vienkāršo konstrukciju un kloķa mehānisma trūkumu, šo motoru ir grūti salabot. Šādi dzinēji ir ļoti reti, un dažiem amatniekiem ir pieredze ar tiem. Tāpēc daudzi autoservisi atsakās "kapitalizēt" šādus motorus. Un tie, kas nodarbojas ar rotoriem, par to prasa pasakainas naudas summas. Jums ir jāmaksā vai jāuzstāda jauns dzinējs. Bet tas nav liela resursa garantija. Šādi motori rūpējas par ne vairāk kā 100 tūkstošiem kilometru (pat ar mērenu darbību un savlaicīgu apkopi). Un Mazda RX-8 dzinēji nebija izņēmums.

VAZ rotācijas dzinējs

Ikviens zina, ka šādus dzinējus savos gados izmantoja japāņu ražotājs Mazda. Tomēr daži cilvēki zina, ka RPD tika izmantots arī Padomju Savienībā VAZ Classic. Šāds motors tika izstrādāts pēc speciālo dienestu ministrijas pasūtījuma. VAZ-21079, kas aprīkots ar šādu dzinēju, bija slavenā melnā "Volga-catch-up" analogs ar astoņu cilindru dzinēju.

VAZ rotācijas virzuļdzinēja izstrāde sākās 70. gadu vidū. Uzdevums nebija viegls – izveidot rotācijas dzinēju, kas visos aspektos pārspētu tradicionālo virzuļdzinēju iekšdedzes dzinēju. Jauna spēka agregāta izstrādi veica Samaras aviācijas uzņēmumu speciālisti. Montāžas un projektēšanas biroja vadītājs bija Boriss Sidorovičs Pospelovs.

Spēka agregātu izstrāde noritēja vienlaikus ar ārzemju modeļu rotējošo motoru izpēti. Pirmie eksemplāri neatšķīrās ar augstu veiktspēju, un tie neiekļuva sērijā. Dažus gadus vēlāk tika izveidoti vairāki RPD varianti klasiskajam VAZ. VAZ-311 dzinējs tika atzīts par labāko no tiem. Šim dzinējam bija tādi paši ģeometriskie parametri kā japāņu 1ZV dzinējam. Agregāta maksimālā jauda bija 70 zirgspēki. Neskatoties uz dizaina nepilnībām, vadība nolēma izlaist pirmo rūpniecisko RPD partiju, kas tika uzstādīta oficiālajiem VAZ-2101 transportlīdzekļiem. Tomēr drīz tika atklāti daudzi trūkumi: motors radīja sūdzību vilni, izcēlās skandāls un tika ievērojami samazināts projektēšanas biroja darbinieku skaits. Biežo bojājumu dēļ tika pārtraukta pirmā rotācijas dzinēja VAZ-311 ražošana.

Bet ar to stāsts par padomju RPD nebeidzās. 80. gados inženieriem joprojām izdevās izveidot rotācijas dzinēju, kas ievērojami pārsniedza virzuļa iekšdedzes dzinēja īpašības. Tātad, tas bija VAZ-4132 rotācijas dzinējs. Vienība attīstīja 120 zirgspēku jaudu. Tas nodrošināja VAZ-2105 izcilu dinamisko veiktspēju. Ar šo dzinēju automašīna paātrinājās līdz simtiem 9 sekundēs. Un maksimālais "panākšanas" ātrums bija 180 kilometri stundā. Starp galvenajām priekšrocībām ir vērts atzīmēt dzinēja lielo griezes momentu, kas pieejams visā apgriezienu diapazonā, un lielo litru jaudu, kas tika sasniegta bez jebkāda pastiprinājuma.

90. gados AvtoVAZ sāka izstrādāt jaunu rotācijas dzinēju, kas bija jāuzstāda "devītniekā". Tātad, 1994. gadām gadā dzimis jauns spēka agregāts VAZ-415. Motora darba tilpums bija 1300 kubikcentimetri un divas sadegšanas kameras. katra kompresijas pakāpe bija 9,4. Šī elektrostacija spēj griezt līdz desmit tūkstošiem apgriezienu. Tajā pašā laikā dzinējs izcēlās ar zemu degvielas patēriņu. Vidēji agregāts kombinētajā ciklā patērēja 13-14 litrus uz simtu (tas ir labs rādītājs vecam rotācijas iekšdedzes dzinējam pēc mūsdienu standartiem). Tajā pašā laikā dzinējs izcēlās ar zemu pašmasu. Bez stiprinājumiem viņš svēra tikai 113 kilogramus.

VAZ-415 dzinēja eļļas patēriņš ir 0,6 procenti no īpatnējā degvielas patēriņa. Iekšdedzes dzinēja resurss pirms kapitālā remonta ir 125 tūkstoši kilometru. Motoram, kas uzstādīts uz "deviņiem", bija labas dinamiskās īpašības. Tātad paātrinājums līdz simtiem aizņēma tikai deviņas sekundes. Un maksimālais ātrums ir 190 kilometri stundā. Bija arī eksperimentāli VAZ-2108 paraugi ar rotējošo dzinēju. Pateicoties tā vieglākajam svaram, rotējošais "astonieks" paātrinājās līdz simtiem tikai astoņās sekundēs. Un maksimālais ātrums testu laikā bija 200 kilometri stundā. Tomēr šie motori nekad neiekļuva sērijā. Jūs tos nevarat atrast arī otrreizējā tirgū un izjaukšanas vietās.

Rezumējot

Tātad, mēs uzzinājām, kas ir rotācijas dzinējs. Kā redzat, šī ir ļoti interesanta attīstība, kuras mērķis ir iegūt maksimālu efektivitāti un jaudu. Taču to konstrukcijas dēļ rotoru mehānismi ātri nolietojās. Tas ietekmēja dzinēja resursus. PatJapānas RPD tas ir ne vairāk kā simts tūkstoši kilometru. Tāpat šiem motoriem ir augstas prasības smērvielām un tie nevar atbilst mūsdienu vides standartiem. Tāpēc rotācijas virzuļu iekšdedzes dzinēji automobiļu rūpniecībā nav kļuvuši īpaši populāri.