Ротационен двигател: принцип на работа, характеристики

Двигателят е в основата на всяко превозно средство. Без него движението на колата е невъзможно. В момента най-често срещаните са бутални двигатели с вътрешно горене. Ако говорим за по-голямата част от автомобилите за бягане, това е четирицилиндрова ICE. Има обаче автомобили с такива двигатели, където по принцип отсъства класическото бутало. Тези двигатели имат напълно различно устройство и принцип на работа. Те се наричат ​​ротационни ICE. Какви са тези агрегати, какви са техните характеристики, плюсове и минуси? Помислете в днешната ни статия.

особеност

Ротационният двигател е един от видовете термична ICE. За първи път такъв мотор е разработен още през 19 век. Днес се използва ротационен двигател Mazda РХ-8 и някои спортни коли. Този двигател има ключова характеристика - няма възвратно-постъпателни движения, както при конвенционалната ICE.

Тук въртенето се извършва от специален тристенден ротор. Тя е затворена в специална сграда. Такава схема се практикува през 50-те години на миналия век от германската фирма NSU. Авторът на този двигател беше Феликс Ванкел. Това е неговата схема, която произвежда всички съвременни ротационни двигатели (Mazda RX не е изключение).

приспособление

Дизайнът на задвижването включва:

• Жилища.
• Изходящ вал.
• Ротор.

Самият орган е основната работна камера. На въртящия се двигател има овална форма. Такъв необичаен дизайн на горивната камера се дължи на използването на тристенден ротор. По този начин, когато той влиза в контакт със стените, се оформят изолирани затворени контури. Именно в тях се извършват работните удари на ICE. Това са:

• Входът.
• Компресия.
• Запалване и работен ход.
• Release.

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

ротор

Основата на конструкцията на електроцентрала от този тип е роторът. Той изпълнява функцията на буталата в този двигател. Роторът обаче е в едно копие, докато буталата може да бъде от три до дванадесет или повече. Във формата този елемент прилича на триъгълник със закръглени ръбове.

Такива ръбове са необходими за по-херметично и качествено запечатване на горивната камера. Така се постига изгарянето на горивната смес. В горната част на лицето и на неговите страни са специални табели. Те изпълняват функцията на компресионните пръстени. Роторът също има зъби. Те служат за завъртане на задвижването, което също използва изходящия вал. Целта на последната ще бъде разгледана по-долу.

вал

По този начин коляновият вал в двигателя с въртящ се бутал не е такъв. Вместо това се използва изходният елемент. По отношение на центъра му има специални проекции (камери). Те са разположени асиметрично. Въртящият момент от ротора, който се предава на гърбицата, причинява въртенето на вала около оста си. Това създава необходимата енергия за задвижване на задвижванията и колелата в колата.

удар

Какъв е принципът на работа на въртящия се двигател? Алгоритъмът на действието, въпреки подобните мерки с буталния двигател, е различен. По този начин началото на удара се получава, когато един от краищата на ротора минава през канала за всмукване на корпуса на двигателя с вътрешно горене. В момента, под влиянието на вакуума, в камерата се всмуква запалима смес. При по-нататъшно въртене на ротора се извършва компресионният ход на сместа. Това се случва, когато вторият край преминава през входа. Постепенно налягането на сместа се увеличава. Накрая се запалва. Но това не се възпламенява от силата на компресията, а от искра на свещта. След това започва работният ход на ротора.

Тъй като горивната камера в този двигател има овална форма, препоръчително е да се използват две свещи в конструкцията. Това ви позволява бързо да изгорите сместа. Така че фронта на фронта се разпространява по-равномерно. Между другото, в едно конвенционално бутало ICE могат да се появят две свещи на горивна камера (такава конструкция е изключително рядка). За ротационен двигател обаче това е необходимост.

След запалването в камерата се генерира газ под високо налягане. Силата е толкова голяма, че ви позволява да завъртите ротора на ексцентрика. Това допринася за генерирането на въртящ момент на изходящия вал. Когато върхът на ротора се доближи до изхода, силата и налягането на енергията на газовете се намаляват. Те спонтанно се втурват в изходния канал. След като камерата е напълно освободена от тях, започва нов процес. Работата на въртящия се двигател отново започва с хода на всмукване, компресията, запалването и след това работния ход.

За системата за смазване и хранене

Това устройство няма разлики в системата за подаване на гориво. Той също така използва потапяема помпа, която подава бензин под налягане от резервоара. Но смазочната система има свои собствени характеристики. По този начин, масло за фрикционни части на двигателя се подава директно в горивната камера. За смазване е предвиден специален отвор. Но възниква въпросът: къде отива маслото, ако прониква в горивната камера? Тук принципът на работа е подобен удар двигател. Мазнината влиза в камерата и гори заедно с бензин. Такава схема на действие се използва на всеки двигател с въртящо се острие и буталото, включително. Благодарение на специалната конструкция на смазочната система тези двигатели не могат да отговорят на съвременните екологични стандарти. Това е една от няколкото причини, поради които ротационните двигатели на VAZ и други модели автомобили не се използват серийно. Първо обаче обърнете внимание на предимствата на РПД.

Goodies

Има много предимства за този тип двигател. Първо, този мотор е с малко тегло и размери. Това ви позволява да спестите място в двигателното отделение и да поставите двигателя във всяка кола. Също така, ниското тегло допринася за по-правилното претегляне на колата. В края на краищата, по-голямата част от масата в колата с класическия двигател е съсредоточена в предната част на тялото.

На второ място, ротационен бутален двигател има висока специфична мощност. В сравнение с класическите двигатели този показател е 1,5-2 пъти по-висок. Също така, въртящият се двигател има по-широк фланец на въртящия момент. Тя е достъпна почти от празен ход, докато конвенционалната ICE трябва да се развива до четири или пет хиляди. Между другото, въртящият се мотор е много по-лесен за постигане на висока скорост. Това е още един плюс.

Трето, този двигател има по-прост дизайн. Няма клапани, нито пружини, нито механизъм на коляно. В същото време няма конвенционална газоразпределителна система с колан и разпределителна шайба. Това е липсата на CCW, която улеснява по-лесния набор от обороти с въртящ се двигател. Такъв двигател се върти за част от секундата до осем или десет хиляди. Е, и още един плюс е по-малка склонност към детонация.

минуси

Сега нека да говорим за недостатъците, поради които употребата на ротационни двигатели е ограничена. Първият отрицателен е високите изисквания към качеството на петрола. Макар че моторът работи като двутактов двигател, тук не можете да напълните евтина "минерална вода". Подробностите и механизмите на агрегата са обект на значителни натоварвания, така че за да се запази ресурсът, от който се нуждаете гъст филм за масло между триещите се двойки. Между другото, разпоредбите за подмяна на смазочни материали са шест хиляди километра.

Следващият недостатък се отнася до бързото износване на роторните уплътняващи елементи. Това се дължи на малък контакт. Поради износването на уплътнителните елементи се получава високо падане на налягането. Това отрицателно влияе върху ефективността на въртящия се двигател и на консумацията на масло (и съответно на екологичните показатели).

Изброявайки недостатъците, заслужава да се отбележи разходът на гориво. В сравнение с буталния двигател с цилиндър, ротационният двигател няма икономия на гориво, особено при средни и ниски обороти. 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 най-високата горивна ефективност се постига при високи скорости на ротора.

Също така въртящите се двигатели са склонни към прегряване. Това се дължи на специалната лещовидна форма на горивната камера. Той лошо премахва топлината в сравнение със сферичните (както при конвенционалните ICE), така че при работа е необходимо винаги да се следи температурният сензор. В случай на прегряване, роторът се деформира. Когато работите, тя ще представлява значителен тийзър. В резултат на това животът на двигателя ще приключи.

Независимо от простия дизайн и липсата на колянови механизми, този мотор е трудно да се ремонтира. Такива двигатели са много редки и малко от майсторите имат опит с тях. Ето защо много автомобилни центрове отказват да "капитализират" подобни двигатели. И тези, които се занимават с ротори, поискат тази страхотна сума пари. Трябва да платите или инсталирате нов двигател. Но това не е гаранция за висок ресурс. Тези двигатели кърмят максимум 100 хиляди километра (дори при умерена употреба и навременна поддръжка). А двигателите "Mazda RX-8" не станаха изключение.

Въртящ се двигател VAZ

Всеки знае, че такива двигатели са били използвани от японския производител "Mazda" в годините си. Много малко хора обаче знаят факта, че РАП е използвана и в Съветския съюз при VAZ "Classics". Този двигател е разработен по поръчки на Министерството за специални услуги. VAZ-21079, оборудван с такъв двигател, е аналогичен на известния черен "Volga-catch-up" с осемцилиндров двигател.

Разработването на двигателя с роторно бутало за ВАЗ започва в средата на 70-те години. Задачата не беше лесна - да се създаде ротационен двигател, който да превъзхожда във всяко отношение традиционния бутален двигател. Развитието на нова електроцентрала включваше специалисти от авиационните предприятия в Самара. Ръководителят на Бюрото за монтаж и проектиране беше Борис Сидорович Поспелов.

Разработването на мощности става едновременно с изследването на роторните мотори на чужди модели. Първите копия не се различават от показателите за високи показатели и те не влизат в поредицата. Няколко години по-късно бяха създадени няколко версии на RAP за класическата VAZ. Най-добрият от тях беше двигателят VAZ-311. Този двигател има същите геометрични параметри като японския 1ZV двигател. Максималната мощност на агрегата е 70 конски сили. Въпреки несъвършенството на дизайна, ръководството реши да пусне първите промишлени RPD, които бяха инсталирани на официалните автомобили VAZ-2101. Скоро обаче бяха открити много недостатъци: двигателят породи вълна от оплаквания, избухна скандал и броят на служителите в дизайнерското бюро намаля значително. Поради честите аварии първият въртящ се двигател VAZ-311 е спрян.

Но историята на съветската РПД не свършваше там. През 80-те години инженерите все още успяха да създадат ротационен двигател, който значително надвишава характеристиките на буталния двигател. Така че това беше въртящ се двигател VAZ-4132. Уредът развива мощност от 120 конски сили. Това даде на автомобила VAZ-2105 отлични динамични характеристики. С този двигател автомобилът ускорява до сто на 9 секунди. И максималната скорост на "наваксване" беше 180 километра в час. Сред основните предимства е да се отбележи високият въртящ момент на двигателя, който е достъпен за целия диапазон на скоростта и високия литров капацитет, което бе постигнато без никакво усилие.

През 90-те години AvtoVAZ започна разработването на нов ротационен двигател, който трябваше да бъде монтиран на "деветте". Така през 1994 г. се роди новият двигател VAZ-415. Двигателят има работен обем от 1300 кубически сантиметра и две горивни камери. съотношението на сгъстяване на всеки от тях е 9,4. Това мощно устройство може да се върти до десет хиляди оборота. В същото време двигателят се отличава с ниския си разход на гориво. Средно единицата консумира 13-14 литра на сто в смесен цикъл (това е добър индикатор за стария от днешния стандартен въртящ се двигател). В същото време двигателят се характеризира с малка маса на борда. Без привързаности той тежи само 113 килограма.

Консумацията на масло на двигателя VAZ-415 е 0,6% от специфичния разход на гориво. Ресурси ICE преди големи ремонти - 125 хиляди километра. Моторът, монтиран на "девет", показа доста добри динамични характеристики. Така че ускорението до сто отне само девет секунди. Максималната скорост е 190 километра в час. Имаше и експериментални модели VAZ-2108 с мотор на ротора. Поради по-ниското тегло ротационният "осем" беше ускорен до сто за само осем секунди. И максималната скорост по време на тестовете беше 200 километра в час. Тези двигатели обаче не са влезли в серията. На вторичния пазар и в разглобяването не могат да бъдат намерени.

Обобщение

Така че, разбрахме какво е въртящият се двигател. Както можете да видите, това е много интересно развитие, насочено към постигане на максимална ефективност и мощност. Въпреки това, поради своя дизайн роторните механизми бързо се износват. Това се отрази на ресурса на двигателя. Дори и в японския RPD, той не е повече от сто хиляди километра. Също така тези двигатели имат високи изисквания за смазочни материали и не могат да отговорят на съвременните екологични стандарти. Ето защо двигателите с вътрешно горене с ротационно бутало не са станали особено популярни в автомобилната индустрия.