Ротационен двигател: принцип на работа, характеристики

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-19 12:28

Двигателят е основата на всяко превозно средство. Без него движението на автомобила е невъзможно. В момента най-разпространени са буталните двигатели с вътрешно горене. Ако говорим за повечето автомобили за крос-кънтри, това са редови четирицилиндрови двигатели с вътрешно горене. Има обаче автомобили с такива двигатели, където класическото бутало отсъства по принцип. Тези двигатели имат съвсем различно устройство и принцип на работа. Наричат се ротационни двигатели с вътрешно горене. Какви са тези единици, какви са техните характеристики, плюсове и минуси? Разгледайте в днешната ни статия.

Характеристика

Ротационният двигател е един от видовете термични двигатели с вътрешно горене. За първи път такъв двигател е разработен през далечния 19 век. Днес ротационен двигател се използва на Mazda RX-8 и на някои други спортни автомобили. Такъв мотор има ключова характеристика - той няма възвратно-постъпателни движения, както при конвенционалния двигател с вътрешно горене.

Тук се извършва ротацияспециален триъгълен ротор. Той е в специална сграда. Подобна схема е практикувана още през 50-те години на миналия век от немската компания NSU. Авторът на такъв двигател с вътрешно горене е Феликс Ванкел. По неговата схема се произвеждат всички съвременни ротационни двигатели (Mazda RX не прави изключение).

Устройство

Дизайнът на захранващия блок включва:

• Калъф.
• Изходен вал.
• Ротор.

Самата кутия е основната работна камера. При ротационен двигател той има овална форма. Такъв необичаен дизайн на горивната камера се дължи на използването на триъгълен ротор. Така че, когато влезе в контакт със стените, се образуват изолирани затворени контури. Именно в тях се извършват работните цикли на двигателя с вътрешно горене. Това е:

• Вход.
• Компресия.
• Запалване и работен ход.
• Освобождаване.

Сред характеристиките на ротационен двигател с вътрешно горене, заслужава да се отбележи липсата на класически всмукателни и изпускателни клапани. Вместо това се използват специални отвори. Те са разположени отстрани на горивната камера. Тези отвори са директно свързани към изпускателната система и захранващата система.

Ротор

В основата на дизайна на електроцентралата от този тип е роторът. Той изпълнява функцията на бутала в този двигател. Роторът обаче е в едно копие, докато буталата могат да бъдат от три до дванадесет или повече. Формата на този елемент наподобява триъгълник със заоблени ръбове.

Необходими са такива ръбовеза по-херметично и качествено уплътняване на горивната камера. Това гарантира правилното изгаряне на горивната смес. Специални плочи са разположени в горната част на лицето и отстрани. Те действат като компресионни пръстени. Роторът съдържа и зъби. Те служат за въртене на задвижването, което задвижва и изходящия вал. Ще говорим за назначаването на последния по-долу.

Val

Като такъв, няма колянов вал в ротационния бутален двигател. Вместо това се използва изходен елемент. Спрямо центъра му има специални издатини (гърбици). Разположени са асиметрично. Въртящият момент от ротора, който се предава на гърбицата, кара вала да се върти около оста си. Това създава енергията, необходима за преместване на задвижванията и колелата в колата.

Beats

Какъв е принципът на работа на ротационен двигател? Алгоритъмът на действие, въпреки подобни цикли с бутален двигател, е различен. И така, началото на цикъла възниква, когато един от краищата на ротора преминава през входния канал на корпуса на двигателя с вътрешно горене. В момента под действието на вакуума в камерата се засмуква горима смес. При по-нататъшно въртене на ротора се получава ходът на компресия на сместа. Това се случва, когато другият край преминава през входа. Налягането на сместа постепенно се увеличава. В крайна сметка се запалва. Но той не се запалва от силата на компресия, а от искрата на свещ. След това започва работният цикъл на хода на ротора.

Тъй като горивната камера в такъв двигател има овална форма, препоръчително е да използвате две свещи в дизайна. Това ви позволява бързо да запалите сместа. Така фронтът на пламъка се разпространява по-равномерно. Между другото, две свещи на горивна камера могат да се използват и в конвенционален бутален двигател с вътрешно горене (този дизайн е изключително рядък). Въпреки това, за ротационен двигател това е задължително.

След запалването в камерата се образува високо налягане на газове. Силата е толкова голяма, че позволява на ротора да се върти върху ексцентрика. Това допринася за генерирането на въртящ момент на изходящия вал. Тъй като горната част на ротора се приближава до изхода, силата и налягането на енергията на газовете намаляват. Те спонтанно се втурват в изходния канал. След като камерата се освободи напълно от тях, започва нов процес. Ротационният двигател стартира отново с всмукателен ход, компресия, запалване и след това ход на мощността.

Относно системата за смазване и храненето

Този уред няма разлики в системата за подаване на гориво. Той също така използва потопяема помпа, която доставя бензин под налягане от резервоара. Но системата за смазване има свои собствени характеристики. И така, маслото за триещите се части на двигателя се подава директно в горивната камера. Предвиден е специален отвор за смазване. Но възниква въпросът: къде отива маслото, ако влезе в горивната камера? Тук принципът на работа е подобен на двутактов двигател. Мазнината влиза в камерата и изгаря с бензин. Тази схема на работа се използва при всеки ротационен двигател, включително буталните двигатели. Поради специалния дизайн на системата за смазване, такива двигатели не могат да отговарят на съвременнитеекологични разпоредби. Това е една от няколкото причини, поради които ротационните двигатели не се използват в търговската мрежа на VAZ и други модели автомобили. Първо обаче отбелязваме предимствата на RPD.

Професионалисти

Има много предимства за този тип двигател. Първо, този двигател има малко тегло и размер. Това ви позволява да спестите място в двигателното отделение и да поставите двигателя с вътрешно горене във всяка кола. Също така ниското тегло допринася за по-правилното разпределение на теглото на автомобила. В крайна сметка, по-голямата част от масата на автомобилите с класически двигатели с вътрешно горене е съсредоточена в предната част на каросерията.

На второ място, ротационно-буталният двигател има висока плътност на мощността. В сравнение с класическите двигатели, тази цифра е един и половина до два пъти по-висока. Също така, ротационният двигател има по-широк рафт за въртящ момент. Предлага се почти на празен ход, докато конвенционалните двигатели с вътрешно горене трябва да се въртят до четири до пет хиляди. Между другото, с ротационен двигател е много по-лесно да се постигне висока скорост. Това е още един плюс.

На трето място, такъв двигател има по-опростен дизайн. Няма клапани, няма пружини, няма колянов механизъм като цяло. В същото време няма обичайна газоразпределителна система с ремък и разпределителен вал. Именно отсъствието на KShM допринася за по-лесен набор от обороти от ротационен двигател с вътрешно горене. Такъв мотор се върти до осем до десет хиляди за част от секундата. Е, друг плюс е по-малката склонност към детонация.

Против

Сега нека поговорим за недостатъците, поради които използването на ротационнидвигателите станаха ограничени. Първият минус са високите изисквания към качеството на маслото. Въпреки че двигателят работи като двутактов, тук не можете да напълните евтина „минерална вода“. Частите и механизмите на силовия агрегат са подложени на значителни натоварвания, следователно, за да се спести ресурсът, е необходим плътен маслен филм между триещите се двойки. Между другото, графикът за смяна на маслото е шест хиляди километра.

Следващият недостатък се отнася до бързото износване на уплътнителните елементи на ротора. Това се дължи на малкото контактно петно. Поради износването на уплътнителните елементи се образува високо диференциално налягане. Това има отрицателно въздействие върху работата на ротационния двигател и разхода на масло (и следователно върху екологичните показатели).

Изброявайки недостатъците, си струва да споменем разхода на гориво. В сравнение с цилиндрово-буталния двигател, ротационният двигател няма горивна ефективност, особено при средни и ниски скорости. Ярък пример за това е Mazda RX-8. С обем от 1,3 литра, този двигател консумира най-малко 15 литра бензин на сто. Забележително е, че при високи обороти на ротора се постига най-голямата горивна ефективност.

Също така, ротационните двигатели са склонни към прегряване. Това се дължи на специалната лещовидна форма на горивната камера. Той не отстранява добре топлината в сравнение със сферичен (както при конвенционалните двигатели с вътрешно горене), следователно по време на работа винаги трябва да наблюдавате температурния сензор. В случай на прегряване роторът се деформира. При работа ще образува значителни драскотини. В резултат на това моторният ресурс ще се приближи до края.

Въпреки простия дизайн и липсата на колянов механизъм, този мотор е труден за ремонт. Такива двигатели са много редки и малко от майсторите имат опит с тях. Поради това много автосервизи отказват да "капитализират" такива двигатели. И тези, които се занимават с ротори, искат страхотни суми за това. Трябва да платите или да инсталирате нов двигател. Но това не е гаранция за висок ресурс. Такива двигатели се грижат за максимум 100 хиляди километра (дори при умерена работа и навременна поддръжка). И двигателите на Mazda RX-8 не бяха изключение.

ВАЗ ротационен двигател

Всички знаят, че такива двигатели са използвани от японския производител Mazda през годините си. Малко хора обаче знаят факта, че RPD е използван и в Съветския съюз на VAZ Classic. Такъв мотор е разработен със заповед на министерството на специалните услуги. ВАЗ-21079, оборудван с такъв двигател, беше аналог на известния черен "Волга-догонване" с осемцилиндров двигател.

Разработването на ротационен бутален двигател за VAZ започва в средата на 70-те години. Задачата не беше лесна - да се създаде ротационен двигател, който да надмине традиционния бутален двигател с вътрешно горене във всички отношения. Разработването на нов силов агрегат беше извършено от специалисти от авиационните предприятия в Самара. Ръководител на монтажно-конструкторското бюро беше Борис Сидорович Поспелов.

Развитието на силовите агрегати вървеше едновременно с изучаването на ротационни двигатели на чуждестранни модели. Първите копия не се отличаваха с висока производителност и не влязоха в серията. Няколко години по-късно бяха създадени няколко варианта на RPD за класическия VAZ. Двигателят VAZ-311 беше признат за най-добрия от тях. Този двигател имаше същите геометрични параметри като японския двигател 1ZV. Максималната мощност на агрегата беше 70 конски сили. Въпреки несъвършенството на дизайна, ръководството реши да пусне първата индустриална партида RPD, които бяха инсталирани на официални автомобили VAZ-2101. Скоро обаче бяха открити много недостатъци: моторът генерира вълна от оплаквания, избухна скандал и броят на служителите на конструкторското бюро беше значително намален. Поради чести аварии първият ротационен двигател ВАЗ-311 беше спрян.

Но историята на съветската RPD не свърши дотук. През 80-те години инженерите все още успяват да създадат ротационен двигател, който значително надвишава характеристиките на бутален двигател с вътрешно горене. И така, това беше ротационен двигател VAZ-4132. Агрегатът развива мощност от 120 конски сили. Това даде на VAZ-2105 отлични динамични характеристики. С този двигател автомобилът ускорява до стотици за 9 секунди. А максималната скорост на "догонването" беше 180 километра в час. Сред основните предимства заслужава да се отбележи високият въртящ момент на двигателя, наличен в целия диапазон на оборотите и високата мощност на литра, която беше постигната без никакво усилване.

През 90-те години АвтоВАЗ започна да разработва нов ротационен двигател, който трябваше да бъде инсталиран на "деветката". И така, през 1994гm година се роди нов силов агрегат VAZ-415. Двигателят имаше работен обем от 1300 кубически сантиметра и две горивни камери. коефициентът на сгъстяване на всеки е 9,4. Тази електроцентрала е способна да върти до десет хиляди оборота. В същото време двигателят се отличава с нисък разход на гориво. Средно агрегатът изразходва 13-14 литра на сто в комбинирания цикъл (това е добър индикатор за стар ротационен двигател с вътрешно горене по днешните стандарти). В същото време двигателят се отличава с ниско собствено тегло. Без прикачени файлове той тежеше само 113 килограма.

Разходът на масло на двигателя ВАЗ-415 е 0,6 процента от специфичния разход на гориво. Ресурсът на двигателя с вътрешно горене преди основен ремонт е 125 хиляди километра. Двигателят, инсталиран на "деветката", показа добри динамични характеристики. И така, ускорението до стотици отне само девет секунди. А максималната скорост е 190 километра в час. Имаше и експериментални образци на ВАЗ-2108 с ротационен двигател. Благодарение на по-малкото си тегло, въртящата се „осмица“се ускори до стотици само за осем секунди. А максималната скорост по време на тестовете беше 200 километра в час. Тези двигатели обаче така и не влязоха в серията. Не можете да ги намерите на вторичния пазар и при разглобяването.

Обобщаване

И така, разбрахме какво е ротационен двигател. Както можете да видите, това е много интересна разработка, насочена към получаване на максимална ефективност и мощност. Въпреки това, поради тяхната конструкция, механизмите на ротора се износват бързо. Това се отрази на ресурса на двигателя. ДориЯпонски RPD е не повече от сто хиляди километра. Освен това тези двигатели имат високи изисквания към смазочните материали и не могат да отговарят на съвременните екологични стандарти. Следователно двигателите с вътрешно горене с ротационно бутало не са станали особено популярни в автомобилната индустрия.