Rotačný motor: princíp činnosti, vlastnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:22

Motor je základom každého vozidla. Bez nej je pohyb auta nemožný. V súčasnosti sú najbežnejšie piestové spaľovacie motory. Ak hovoríme o väčšine krosových áut, ide o radové štvorvalcové spaľovacie motory. Sú však autá s takými motormi, kde klasický piest z princípu absentuje. Tieto motory majú úplne iné zariadenie a princíp činnosti. Nazývajú sa rotačné spaľovacie motory. Aké sú tieto jednotky, aké sú ich vlastnosti, výhody a nevýhody? Zvážte v našom dnešnom článku.

Charakteristika

Rotačný motor je jedným z typov tepelných spaľovacích motorov. Prvýkrát bol takýto motor vyvinutý vo vzdialenom 19. storočí. V Mazde RX-8 a niektorých ďalších športových autách sa dnes používa rotačný motor. Takýto motor má kľúčovú vlastnosť - nemá vratné pohyby, ako v bežnom spaľovacom motore.

Tu sa vykonáva rotáciašpeciálny trojuholníkový rotor. Nachádza sa v špeciálnej budove. Podobnú schému praktizovala ešte v 50. rokoch minulého storočia nemecká spoločnosť NSU. Autorom takéhoto spaľovacieho motora bol Felix Wankel. Podľa jeho schémy sa vyrábajú všetky moderné rotačné motory (výnimkou nie je ani Mazda RX).

Device

Konštrukcia pohonnej jednotky obsahuje:

• Prípad.
• Výstupný hriadeľ.
• Rotor.

Samotné puzdro je hlavnou pracovnou komorou. Na rotačnom motore má oválny tvar. Takýto neobvyklý dizajn spaľovacej komory je spôsobený použitím trojstenného rotora. Takže pri kontakte so stenami sa vytvoria izolované uzavreté obrysy. Práve v nich sa vykonávajú pracovné cykly spaľovacieho motora. Toto je:

• Inlet.
• Kompresia.
• Zapaľovanie a pracovný zdvih.
• Vydanie.

Z vlastností rotačného spaľovacieho motora stojí za zmienku absencia klasických sacích a výfukových ventilov. Namiesto toho sa používajú špeciálne otvory. Sú umiestnené po stranách spaľovacej komory. Tieto otvory sú priamo spojené s výfukovým systémom a napájacím systémom.

Rotor

Základom konštrukcie elektrárne tohto typu je rotor. V tomto motore plní funkciu piestov. Rotor je však v jedinej kópii, zatiaľ čo piestov môže byť od troch do dvanástich alebo viac. Tvar tohto prvku pripomína trojuholník so zaoblenými hranami.

Takéto okraje sú potrebnépre vzduchotesnejšie a kvalitnejšie utesnenie spaľovacej komory. To zaisťuje správne spaľovanie palivovej zmesi. Špeciálne platne sú umiestnené v hornej časti tváre a po jej stranách. Pôsobia ako kompresné krúžky. Rotor obsahuje aj zuby. Slúžia na otáčanie pohonu, ktorý poháňa aj výstupný hriadeľ. O vymenovaní druhého menovaného si povieme nižšie.

Val

Motor s rotačnými piestami ako taký nemá kľukový hriadeľ. Namiesto toho sa používa výstupný prvok. Vo vzťahu k jeho stredu sú špeciálne výstupky (vačky). Sú umiestnené asymetricky. Krútiaci moment z rotora, ktorý sa prenáša na vačku, spôsobuje otáčanie hriadeľa okolo svojej osi. To vytvára energiu potrebnú na pohyb pohonov a kolies v aute.

Beats

Aký je pracovný princíp rotačného motora? Algoritmus činnosti je napriek podobným cyklom s piestovým motorom odlišný. Začiatok cyklu teda nastáva, keď jeden z koncov rotora prechádza cez vstupný kanál krytu spaľovacieho motora. V súčasnosti je pôsobením vákua do komory nasávaná horľavá zmes. Pri ďalšom otáčaní rotora nastáva kompresný zdvih zmesi. To sa stane, keď druhý koniec prejde cez vstup. Tlak zmesi sa postupne zvyšuje. Nakoniec sa zapáli. Ale nezapáli sa od sily stlačenia, ale od iskry zapaľovacej sviečky. Potom začne pracovný cyklus zdvihu rotora.

Keďže spaľovacia komora v takomto motore má oválny tvar, je vhodné použiť v konštrukcii dve sviečky. To vám umožní rýchlo zapáliť zmes. Čelo plameňa sa tak šíri rovnomernejšie. Mimochodom, dve sviečky na spaľovaciu komoru možno použiť aj v bežnom piestovom spaľovacom motore (táto konštrukcia je extrémne zriedkavá). Pre rotačný motor je to však nevyhnutnosť.

Po zapálení sa v komore vytvorí vysoký tlak plynov. Sila je taká veľká, že umožňuje otáčanie rotora na excentre. To prispieva k vytváraniu krútiaceho momentu na výstupnom hriadeli. Keď sa horná časť rotora blíži k výstupu, sila a tlak energie plynov sa zníži. Spontánne sa ponáhľajú do výstupného kanála. Keď ich kamera úplne zbaví, začne sa nový proces. Rotačný motor sa znova spustí so sacím zdvihom, kompresiou, zapaľovaním a potom s výkonným zdvihom.

O systéme mazania a výžive

Táto jednotka nemá žiadne rozdiely v systéme prívodu paliva. Používa tiež ponorné čerpadlo, ktoré dodáva benzín pod tlakom z nádrže. Ale mazací systém má svoje vlastné charakteristiky. Takže olej pre trecie časti motora sa privádza priamo do spaľovacej komory. Na mazanie je k dispozícii špeciálny otvor. Vynára sa však otázka: kam potom ide olej, ak sa dostane do spaľovacej komory? Princíp činnosti je tu podobný ako pri dvojtaktnom motore. Mastnota vstupuje do komory a horí s benzínom. Táto schéma činnosti sa používa na každom rotačnom lopatkovom motore, vrátane piestových motorov. Kvôli špeciálnej konštrukcii mazacieho systému takéto motory nemôžu spĺňať modernéenvironmentálne predpisy. To je jeden z niekoľkých dôvodov, prečo sa rotačné motory komerčne nepoužívajú na VAZ a iných modeloch áut. Najprv si však všimneme výhody RPD.

Pros

Tento typ motora má mnoho výhod. Po prvé, tento motor má malú hmotnosť a veľkosť. To vám umožní ušetriť miesto v motorovom priestore a umiestniť spaľovací motor do akéhokoľvek auta. K správnejšiemu rozloženiu hmotnosti auta prispieva aj nízka hmotnosť. Veď väčšina hmoty na autách s klasickými spaľovacími motormi je sústredená v prednej časti karosérie.

Po druhé, motor s rotačným piestom má vysokú hustotu výkonu. V porovnaní s klasickými motormi je tento údaj jeden a pol až dvakrát vyšší. Rotačný motor má tiež širšiu policu krútiaceho momentu. Dostupný je takmer od voľnobehu, pričom bežné spaľovacie motory treba roztočiť do štyroch až piatich tisícok. Mimochodom, rotačný motor je oveľa jednoduchšie získať vysokú rýchlosť. Toto je ďalšie plus.

Po tretie, takýto motor má jednoduchšiu konštrukciu. Neexistujú žiadne ventily, žiadne pružiny, žiadny kľukový mechanizmus ako celok. Zároveň neexistuje obvyklý systém distribúcie plynu s remeňom a vačkovým hriadeľom. Práve absencia KShM prispieva k ľahšiemu nastaveniu otáčok rotačným spaľovacím motorom. Takýto motor sa za zlomok sekundy roztočí až osem až desaťtisíc. Ďalším plusom je menší sklon k výbuchu.

Nevýhody

Teraz si povedzme o nevýhodách, kvôli ktorým sa používa rotačnémotory boli obmedzené. Prvým mínusom sú vysoké požiadavky na kvalitu oleja. Aj keď motor funguje ako dvojtakt, lacnú „minerálnu vodu“tu nenapustíte. Časti a mechanizmy pohonnej jednotky sú vystavené značnému zaťaženiu, a preto je na šetrenie zdrojov medzi trecími pármi potrebný hustý olejový film. Mimochodom, plán výmeny oleja je šesťtisíc kilometrov.

Ďalšia nevýhoda sa týka rýchleho opotrebovania tesniacich prvkov rotora. Je to kvôli malej kontaktnej ploche. V dôsledku opotrebovania tesniacich prvkov sa vytvára vysoký diferenčný tlak. To má negatívny vplyv na výkon rotačného motora a spotrebu oleja (a následne aj na environmentálne vlastnosti).

Pri vymenovaní nedostatkov stojí za zmienku spotreba paliva. V porovnaní s motorom s valcovým piestom nemá rotačný motor nízku spotrebu paliva, najmä pri stredných a nízkych otáčkach. Pozoruhodným príkladom je Mazda RX-8. Tento motor s objemom 1,3 litra spotrebuje minimálne 15 litrov benzínu na sto. Je pozoruhodné, že pri vysokých rýchlostiach rotora sa dosahuje najväčšia palivová účinnosť.

Tiež rotačné motory sú náchylné na prehrievanie. Je to spôsobené špeciálnym šošovkovitým tvarom spaľovacej komory. V porovnaní s guľovým (ako na bežných spaľovacích motoroch) zle odvádza teplo, preto musíte počas prevádzky vždy sledovať teplotný snímač. V prípade prehriatia sa rotor deformuje. Pri práci vytvára výrazné škrabance. V dôsledku toho sa zdroj motora priblíži ku koncu.

Napriek jednoduchému dizajnu a absencii kľukového mechanizmu je tento motor ťažko opraviteľný. Takéto motory sú veľmi zriedkavé a málokto z remeselníkov s nimi má skúsenosti. Preto mnohé autoservisy odmietajú „kapitalizovať“takéto motory. A tí, ktorí sa zaoberajú rotormi, si za to pýtajú báječné sumy peňazí. Musíte zaplatiť alebo nainštalovať nový motor. To však nie je zárukou vysokého zdroja. Takéto motory sa postarajú o maximálne 100 000 kilometrov (aj pri miernej prevádzke a včasnej údržbe). A motory Mazda RX-8 neboli výnimkou.

rotačný motor VAZ

Každý vie, že takéto motory vo svojich rokoch používal japonský výrobca Mazda. Málokto však vie, že RPD používali aj v Sovietskom zväze na VAZ Classic. Takýto motor bol vyvinutý na príkaz ministerstva pre špeciálne služby. VAZ-21079, vybavený takýmto motorom, bol analógom slávneho čierneho "Volga-catch-up" s osemvalcovým motorom.

Vývoj motora s rotačnými piestami pre VAZ sa začal v polovici 70. rokov. Úloha nebola jednoduchá – vytvoriť rotačný motor, ktorý by vo všetkých ohľadoch prekonal tradičný piestový spaľovací motor. Vývoj novej pohonnej jednotky vykonali špecialisti z leteckých podnikov Samara. Vedúcim montážnej a konštrukčnej kancelárie bol Boris Sidorovič Pospelov.

Vývoj pohonných jednotiek prebiehal súčasne so štúdiom rotačných motorov zahraničných modelov. Prvé kópie sa nelíšili vo vysokom výkone a nešli do série. O niekoľko rokov neskôr vzniklo niekoľko variantov RPD pre klasický VAZ. Motor VAZ-311 bol uznaný ako najlepší z nich. Tento motor mal rovnaké geometrické parametre ako japonský motor 1ZV. Maximálny výkon agregátu bol 70 koní. Napriek nedokonalosti dizajnu sa vedenie rozhodlo uvoľniť prvú priemyselnú sériu RPD, ktoré boli inštalované na oficiálnych vozidlách VAZ-2101. Čoskoro sa však zistilo veľa nedostatkov: motor vyvolal vlnu sťažností, vypukol škandál a počet zamestnancov projekčnej kancelárie sa výrazne znížil. Kvôli častým poruchám bol prvý rotačný motor VAZ-311 prerušený.

Tým sa však príbeh sovietskej RPD neskončil. V 80-tych rokoch sa inžinierom podarilo vytvoriť rotačný motor, ktorý výrazne prevyšoval charakteristiky piestového spaľovacieho motora. Bol to teda rotačný motor VAZ-4132. Agregát vyvinul výkon 120 koní. To poskytlo VAZ-2105 vynikajúci dynamický výkon. S týmto motorom auto zrýchlilo na stovky za 9 sekúnd. A maximálna rýchlosť „dobiehania“bola 180 kilometrov za hodinu. Medzi hlavné výhody stojí za zmienku vysoký krútiaci moment motora dostupný v celom rozsahu otáčok a vysoký litrový výkon, ktorý bol dosiahnutý bez akéhokoľvek posilňovania.

V 90. rokoch začal AvtoVAZ vyvíjať nový rotačný motor, ktorý mal byť inštalovaný na „deviatku“. Takže v roku 1994m roku sa zrodila nová pohonná jednotka VAZ-415. Motor mal pracovný objem 1300 kubických centimetrov a dve spaľovacie komory. kompresný pomer každého bol 9,4. Táto elektráreň je schopná točiť až desaťtisíc otáčok. Motor sa zároveň vyznačoval nízkou spotrebou paliva. Agregát spotreboval v kombinovanom cykle v priemere 13-14 litrov na sto (na dnešné pomery je to dobrý ukazovateľ pre starý rotačný spaľovací motor). Motor sa zároveň vyznačoval nízkou pohotovostnou hmotnosťou. Bez príloh vážil iba 113 kilogramov.

Spotreba oleja motora VAZ-415 je 0,6 percenta špecifickej spotreby paliva. Zdroj spaľovacieho motora pred generálnou opravou je 125 tisíc kilometrov. Motor, inštalovaný na "deväť", vykazoval dobré dynamické vlastnosti. Takže zrýchlenie na stovky trvalo iba deväť sekúnd. A maximálna rýchlosť je 190 kilometrov za hodinu. Boli tu aj experimentálne vzorky VAZ-2108 s rotačným motorom. Rotačná „osmička“vďaka nižšej hmotnosti zrýchlila na stovky už za osem sekúnd. A maximálna rýchlosť počas testov bola 200 kilometrov za hodinu. Tieto motory sa však nikdy nedostali do série. Nenájdete ich ani na sekundárnom trhu a ani v demontáži.

Zhrnutie

Takže sme zistili, čo je rotačný motor. Ako vidíte, ide o veľmi zaujímavý vývoj zameraný na získanie maximálnej účinnosti a výkonu. Rotorové mechanizmy sa však vzhľadom na ich konštrukciu rýchlo opotrebovali. To ovplyvnilo zdroj motora. DokoncaJaponské RPD to nie je viac ako stotisíc kilometrov. Tieto motory majú tiež vysoké požiadavky na mazivá a nemôžu spĺňať moderné environmentálne normy. Preto sa rotačné piestové spaľovacie motory v automobilovom priemysle nestali obzvlášť populárnymi.