اصل عملکرد یک موتور احتراق داخلی دوار. معایب موتورهای دوار

همانطور که مشخص است، اصل عملکرد یک موتور دوار بر اساس آن است سرعت بالاو عدم وجود حرکاتی که موتورهای احتراق داخلی را متمایز می کند. این دستگاه را از یک موتور پیستونی معمولی متمایز می کند. RPD موتور Wankel نیز نامیده می شود و امروز به عملکرد و مزایای آشکار آن خواهیم پرداخت.

روتور چنین موتوری در یک سیلندر قرار دارد. بدنه خود گرد نیست، بلکه بیضی است، به طوری که روتور هندسی مثلثی به طور معمول در آن قرار می گیرد. RPD ندارد میل لنگو میله های اتصال و همچنین فاقد قطعات دیگر است که طراحی آن را بسیار ساده تر می کند. به عبارت دیگر، حدود هزار قسمت از یک موتور معمولی احتراق داخلیدر RPD نیست.

کار RPD کلاسیک بر اساس حرکت سادهروتور داخل محفظه بیضی شکل همانطور که روتور در اطراف محیط استاتور حرکت می کند، حفره های آزاد ایجاد می شود که در آن فرآیندهای شروع واحد رخ می دهد.

با کمال تعجب، واحد چرخشی نوعی پارادوکس را ارائه می دهد. چیست؟ مشکل این است که طراحی بسیار ساده ای دارد که به دلایلی مورد توجه قرار نگرفت. اما یک نسخه پیستونی پیچیده تر محبوب شده است و در همه جا استفاده می شود.

ساختار و اصل عملکرد یک موتور دوار

الگوی عملکرد یک موتور دوار چیزی کاملاً متفاوت از یک موتور احتراق داخلی معمولی است. ابتدا باید طراحی موتور احتراق داخلی را آنطور که می شناسیم پشت سر بگذاریم. و دوم اینکه سعی کنید دانش و مفاهیم جدید را جذب کنید.

مانند موتور پیستونی، موتور دوار از فشاری استفاده می کند که با سوزاندن مخلوطی از هوا و سوخت ایجاد می شود. در موتورهای پیستونی این فشار در سیلندرها ایجاد می شود و پیستون ها را به جلو و عقب حرکت می دهد. میله های اتصال و میل لنگحرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی تبدیل می کند که می تواند برای چرخاندن چرخ های ماشین استفاده شود.

RPD به دلیل روتور، یعنی بخشی از موتور که حرکت می کند، به این نام نامگذاری شده است. به لطف این حرکت، نیرو به کلاچ و گیربکس منتقل می شود. اساساً روتور انرژی را از سوخت خارج می کند که سپس از طریق گیربکس به چرخ ها منتقل می شود. روتور خود از فولاد آلیاژی ساخته شده است و همانطور که در بالا ذکر شد شکل مثلثی دارد.

کپسولی که روتور در آن قرار دارد نوعی ماتریس است، مرکز جهان، جایی که همه فرآیندها در آن انجام می شود. به عبارت دیگر، در این بدن بیضی شکل است که اتفاق می افتد:

• فشرده سازی مخلوط؛
• تزریق سوخت؛
• تامین اکسیژن؛
• احتراق مخلوط؛
• رها کردن عناصر سوخته به خروجی

در یک کلام اگر دوست دارید شش در یک.

روتور خود روی یک مکانیسم خاص نصب شده است و حول یک محور نمی چرخد، اما به نظر می رسد که کار می کند. بنابراین، حفره های جدا شده از یکدیگر در داخل بدن بیضی شکل ایجاد می شوند که در هر یک از آنها یکی از فرآیندها رخ می دهد. از آنجایی که روتور مثلثی است، تنها سه حفره وجود دارد.

همه چیز به شرح زیر شروع می شود: در اولین حفره تشکیل شده، مکش رخ می دهد، یعنی محفظه با مخلوط هوا و سوخت پر می شود که در اینجا مخلوط می شود. پس از این، روتور می چرخد ​​و این مخلوط مخلوط را به محفظه دیگری فشار می دهد. در اینجا مخلوط فشرده شده و با کمک دو شمع مشتعل می شود.

سپس مخلوط به حفره سوم می رود، جایی که بخش هایی از سوخت مصرف شده به سیستم اگزوز منتقل می شود.

این یک چرخه کامل است کار RPD. اما به این سادگی نیست. ما طرح RPD را فقط از یک طرف بررسی کردیم. و این اعمال دائما انجام می شود. به بیان دیگر، فرآیندها در سه طرف روتور به طور همزمان رخ می دهند. در نتیجه، تنها در یک چرخش واحد، سه چرخه تکرار می شود.

علاوه بر این، مهندسان ژاپنی موفق به بهبود موتور دوار شدند. امروزه موتورهای دوار مزدا نه یک، بلکه دو یا حتی سه روتور دارند که به طور قابل توجهی عملکرد را به خصوص در مقایسه با یک موتور احتراق داخلی معمولی افزایش می دهد. برای مقایسه: یک RPD دو روتور با یک موتور احتراق داخلی شش سیلندر و یک موتور 3 روتور با یک موتور دوازده سیلندر قابل مقایسه است. بنابراین معلوم شد که ژاپنی ها بسیار دوراندیش بودند و فوراً مزایای موتور دوار را تشخیص دادند.

باز هم، عملکرد تنها مزیت RPD نیست. او تعداد زیادی از آنها را دارد. همانطور که در بالا ذکر شد، موتور دوار بسیار فشرده است و از هزار قطعه کمتر از همان موتور احتراق داخلی استفاده می کند. تنها دو بخش اصلی در RPD وجود دارد - روتور و استاتور، و شما نمی توانید چیزی ساده تر از آن را تصور کنید.

اصل کارکرد موتور دوار

اصول کار یک موتور پیستونی دوار زمانی باعث شد بسیاری از مهندسان با استعداد با تعجب ابروهای خود را بالا ببرند. و امروز مهندسان با استعداد مزدا سزاوار ستایش و تایید هستند. شوخی نیست، به عملکرد یک موتور به ظاهر مدفون ایمان داشته باشید و به آن یک زندگی دوم بدهید و چه زندگی دومی!

روتوردارای سه ضلع محدب است که هر کدام مانند یک پیستون عمل می کنند. هر طرف روتور دارای یک فرورفتگی در خود است که سرعت چرخش روتور را به طور کلی افزایش می دهد و فضای بیشتری را برای مخلوط هوا و سوخت فراهم می کند. در بالای هر صفحه یک صفحه فلزی وجود دارد که محفظه هایی را تشکیل می دهد که در آن ضربات موتور رخ می دهد. دو حلقه فلزی در هر طرف روتور دیواره های این محفظه ها را تشکیل می دهند. در وسط روتور دایره ای وجود دارد که در آن دندانه های زیادی وجود دارد. آنها به یک درایو متصل می شوند که به شفت خروجی متصل است. این اتصال مسیر و جهت حرکت روتور را در داخل محفظه تعیین می کند.

محفظه موتورتقریباً بیضی شکل است (اما به بیان دقیق تر، این یک اپی تروکوئید است که به نوبه خود یک اپی سیکلوئید دراز یا کوتاه است که یک منحنی صاف است که توسط یک نقطه ثابت روی دایره ای که روی دایره دیگری می غلتد تشکیل می شود). شکل محفظه به گونه ای طراحی شده است که سه رأس روتور همیشه با دیواره محفظه در تماس بوده و سه حجم گاز بسته را تشکیل می دهند. در هر قسمت از محفظه، یکی از چهار چرخه رخ می دهد:

• ورودی
• فشرده سازی
• احتراق
• رهایی

دهانه های ورودی و خروجی در دیواره های محفظه قرار دارند و هیچ دریچه ای روی آنها وجود ندارد. درگاه اگزوز مستقیماً به لوله اگزوز و درگاه ورودی مستقیماً به گاز وصل می شود.

شفت خروجیدارای برآمدگی های بادامک نیم دایره ای است که به طور نامتقارن نسبت به مرکز قرار گرفته اند، به این معنی که آنها از خط مرکزی شفت منحرف شده اند. هر روتور روی یکی از این شاخه ها قرار می گیرد. شفت خروجی مشابه میل لنگ در موتورهای پیستونی است. هر روتور در داخل محفظه حرکت می کند و بادامک خود را فشار می دهد.

از آنجایی که بادامک ها به صورت نامتقارن نصب می شوند، نیرویی که روتور بر روی آن فشار می دهد، گشتاوری روی شفت خروجی ایجاد می کند و باعث چرخش آن می شود.

ساختار یک موتور دوار

یک موتور دوار از لایه هایی تشکیل شده است. موتور دو روتور از پنج لایه اصلی تشکیل شده است که توسط پیچ های بلندی که به صورت دایره ای چیده شده اند به هم متصل می شوند. مایع خنک کننده در تمام قسمت های سازه جریان دارد.

دو لایه بیرونی بسته هستند و حاوی بلبرینگ برای شفت خروجی هستند. آنها همچنین در بخش های اصلی محفظه که روتورها در آن قرار دارند آب بندی می شوند. سطح داخلی این قطعات بسیار صاف است و به کار روتورها کمک می کند. قسمت تامین سوخت در انتهای هر یک از این قسمت ها قرار دارد.

لایه بعدی شامل خود روتور و قسمت اگزوز است.

این مرکز شامل دو محفظه تامین سوخت، یکی برای هر روتور است. همچنین دو روتور را از هم جدا می کند بنابراین سطح بیرونی آن بسیار صاف است.

در مرکز هر روتور دو چرخ دنده بزرگ وجود دارد که به دور چرخ دنده های کوچکتر می چرخند و به محفظه موتور متصل می شوند. این مدار برای چرخاندن روتور است.

البته اگر موتور دوار هیچ عیب و ایرادی نداشت، قطعاً از آن استفاده می شد ماشین های مدرن. حتی ممکن است اگر موتور دوار بدون گناه بود، ما از موتور پیستونی خبر نداشتیم، زیرا موتور دوار زودتر ساخته شده است. سپس نابغه انسان، در تلاش برای بهبود واحد، یک نسخه پیستونی مدرن از موتور را ایجاد کرد.

اما متاسفانه موتور دوار دارای معایبی است. از جمله اشتباهات آشکار این واحد می توان به آب بندی محفظه احتراق اشاره کرد. به طور خاص، این به اندازه کافی توضیح داده نشده است تماس خوبخود روتور با دیواره های سیلندر. هنگامی که اصطکاک با دیواره سیلندر رخ می دهد، فلز روتور گرم می شود و در نتیجه منبسط می شود. و خود سیلندر بیضی نیز گرم می شود و حتی بدتر - گرمایش به طور ناهموار اتفاق می افتد.

اگر دما در محفظه احتراق بالاتر از سیستم ورودی / خروجی باشد، سیلندر باید از مواد با تکنولوژی بالا ساخته شده باشد که در آن نصب شده است. جاهای مختلفمسکن ها

برای روشن شدن چنین موتوری فقط از دو شمع استفاده می شود. به دلیل ماهیت محفظه احتراق دیگر توصیه نمی شود. RPD مجهز به یک محفظه احتراق کاملاً متفاوت است و قدرت سه چهارم زمان کار موتور احتراق داخلی و ضریب را تولید می کند. اقدام مفیدبه اندازه چهل درصد است. در مقایسه با: موتور پیستونیهمین رقم 20 درصد است.

مزایای موتور دوار

قطعات متحرک کمتر

یک موتور دوار دارای قطعات بسیار کمتری نسبت به موتورهای پیستونی 4 سیلندر است. یک موتور دو روتور دارای سه قسمت متحرک اصلی است: دو روتور و یک شفت خروجی. حتی ساده ترین موتور پیستونی 4 سیلندر دارای حداقل 40 قطعه متحرک از جمله پیستون، شاتون، میله، سوپاپ، راکر، فنر سوپاپ، تسمه تایم و میل لنگ است. به حداقل رساندن قطعات متحرک به موتورهای دوار اجازه می دهد تا دستاوردهای بیشتری داشته باشند قابلیت اطمینان بالا. به همین دلیل است که برخی از سازندگان هواپیما (به عنوان مثال Skycar) از موتورهای چرخشی به جای موتورهای پیستونی استفاده می کنند.

نرمی

تمام قطعات در یک موتور دوار برخلاف تغییر جهت پیستون ها در یک موتور معمولی به طور مداوم در یک جهت می چرخند. موتور دوار از وزنه های متعادل چرخان برای سرکوب هر گونه لرزش استفاده می کند. انتقال نیرو در موتورهای دوار نیز روان تر است. هر چرخه احتراق در یک چرخش روتور 90 درجه رخ می دهد، شفت خروجی برای هر چرخش روتور سه بار می چرخد، هر چرخه احتراق در 270 درجه رخ می دهد که در طی آن شفت خروجی می چرخد. این بدان معنی است که یک موتور دوار سه چهارم قدرت را تولید می کند. در مقایسه با یک موتور پیستونی تک سیلندر، احتراق در هر 180 درجه از هر دور یا فقط یک چهارم دور میل لنگ اتفاق می افتد.

کندی

از آنجایی که روتورها در یک سوم چرخش شفت خروجی می چرخند، قطعات اصلی موتور کندتر از موتورهای پیستونی معمولی می چرخند. این نیز به قابلیت اطمینان کمک می کند.

ابعاد کوچک + قدرت بالا

فشرده بودن سیستم، همراه با راندمان بالا (در مقایسه با یک موتور احتراق داخلی معمولی)، به موتور مینیاتوری 1.3 لیتری اجازه می دهد حدود 200-250 اسب بخار قدرت تولید کند. درست است، همراه با نقص اصلی طراحی به شکل مصرف سوخت بالا.

معایب موتورهای دوار

مهمترین مشکلات در تولید موتورهای دوار:

• مطابقت با مقررات انتشار CO2 در آن بسیار دشوار است (اما غیرممکن نیست). محیط، به ویژه در ایالات متحده آمریکا.
• تولید می تواند بسیار گران تر باشد، در بیشتر موارد به دلیل تولید کم حجم، در مقایسه با موتورهای پیستونی.
• آنها سوخت بیشتری مصرف می کنند زیرا راندمان ترمودینامیکی موتور پیستونی در یک محفظه احتراق طولانی و همچنین به دلیل نسبت تراکم پایین کاهش می یابد.
• موتورهای دوار به دلیل طراحی آنها عمر مفید محدودی دارند - به طور متوسط ​​حدود 60-80 هزار کیلومتر است.

این وضعیت صرفاً موتورهای دوار را مجبور می کند که به عنوان طبقه بندی شوند مدل های ورزشیماشین ها. و نه تنها. امروزه طرفداران موتور دوار وجود دارد. این خودروساز معروف مزدا است که راه سامورایی ها را در پیش گرفت و تحقیقات استاد وانکل را ادامه داد. اگر همین وضعیت سوبارو را به یاد بیاوریم، موفقیت مشخص می شود تولید کنندگان ژاپنی، به ظاهر چسبیده به همه چیز قدیمی و توسط غربی ها به عنوان غیر ضروری دور انداخته شده است. اما در واقع، ژاپنی ها موفق می شوند چیزهای جدیدی از چیزهای قدیمی بسازند. همین اتفاق در آن زمان در مورد موتورهای باکسر که اکنون ویژگی امضای سوبارو هستند، رخ داد. در عین حال استفاده کنید موتورهای مشابهتقریبا جرم محسوب می شد.

کار موتور دوار نیز مهندسان ژاپنی را مورد علاقه خود قرار داد که این بار به بهبود مزدا پرداختند. آنها موتور چرخشی 13b-REW را ساختند و آن را به سیستم توربو دوقلو مجهز کردند. حالا مزدا می توانست با آرامش با او بحث کند مدل های آلمانی، از آنجایی که تا 350 اسب تولید می کرد، اما دوباره از مصرف سوخت بالا رنج می برد.

مجبور شدم اقدامات شدیدی انجام دهم. مدل بعدی مزدا RX-8 با موتور چرخشی در حال حاضر با 200 اسب بخار عرضه می شود که به کاهش مصرف سوخت کمک می کند. اما این موضوع اصلی نیست. چیز دیگری شایسته احترام است. معلوم شد که قبل از این، هیچ کس به جز ژاپنی ها به فکر استفاده از فشردگی باورنکردنی موتور دوار نبوده است. به هر حال، قدرت 200 اسب بخار است. مزدا RX-8 با موتور 1.3 لیتری به بازار عرضه شد. در یک کلمه، مزدای جدیدبه سطح دیگری می رسد، جایی که قادر است با مدل های غربی رقابت کند، نه تنها قدرت موتور، بلکه پارامترهای دیگر از جمله مصرف سوخت پایین را نیز در نظر می گیرد.

در کمال تعجب سعی کردند RPD را در کشور ما معرفی کنند. چنین موتوری برای نصب بر روی VAZ 21079 ساخته شده است که به عنوان در نظر گرفته شده است وسیله نقلیهبرای سرویس های اطلاعاتی، اما این پروژه، متأسفانه، ریشه نگرفت. مثل همیشه پول بودجه دولتی کافی نبود که به طرز معجزه آسایی از خزانه خارج می شود.

اما ژاپنی ها موفق به انجام این کار شدند. و آنها نمی خواهند در آنجا متوقف شوند. طبق آخرین اطلاعات، مزدا سازنده موتور را بهبود خواهد بخشید و به زودی یک مزدا جدید با واحدی کاملاً متفاوت عرضه خواهد شد.

طراحی ها و پیشرفت های مختلف موتورهای دوار

موتور وانکل

موتور ژلتیشف

موتور Zuev

با فراگیر شدن خودروهای با موتورهای پیستونی احتراق داخلی در سراسر جهان، برخی از مهندسان سعی کردند موتورهای دوار را توسعه دهند که به همان اندازه کارآمد و قدرتمند باشند. متخصصان آلمانی به موفقیت چشمگیری دست یافته اند که جای تعجب نیست زیرا در این کشور بود که خودرو اختراع شد.

کمی تاریخچه

در سال 1957، اولین موتور پیستونی دوار نور روز را دید. پس از آن، آن را به نام یکی از توسعه دهندگان، Felix Wankel نامگذاری کرد. نفر دوم، والتر فروید، که در فرآیند اختراع شرکت کرد، به ناحق در سایه نویسنده همکار قرار گرفت. هر دو مهندس نمایندگان شرکت آلمانی NSU بودند که اتومبیل و موتور سیکلت تولید می کرد.

یک سال بعد، اولین خودرو با RPD عرضه شد. متاسفانه حتی طراحان اصلی مدل ماشین جدیدراضی نیست موتور اصلاح شد و در پایان دهه 60 یک سدان متولد شد که عنوان "ماشین سال" را دریافت کرد. این یک Ro-80 از همان شرکت NSU بود. این خودرو تنها در 12.8 ثانیه به سرعت 100 کیلومتر رسید، به سرعت 180 کیلومتر در ساعت و وزن کمی بیشتر از یک تن رسید. در آن زمان اینها ارقام بسیار بزرگی بودند. شرکت های خودروسازی یکی پس از دیگری بلافاصله شروع به دریافت مجوز تولید کردند.

اگر بحران انرژی در سال 1973 شروع نمی شد و قیمت نفت به شدت افزایش می یافت، معلوم نیست سرنوشت اختراع وانکل چه می شد. احتراق داخلی سوخت زیادی مصرف می کرد، بنابراین استفاده از آن شروع به رها شدن کرد.

در اواخر دهه 90، تنها روسیه و ژاپن خودروهایی با موتور وانکل تولید می کردند. ماشین های روسی VAZ های مجهز به RPD کمتر شناخته شده اند، اما مدل های ژاپنیتوانست به محبوبیت جهانی دست یابد.

در حال حاضر تنها مزدا خودروهایی با موتور دوار تولید می کند. متخصصان ژاپنی موفق به بهبود شدند موتور خودروبه حدی که شروع به مصرف 2 برابر روغن و 40 درصد سوخت کمتر کرد. آلایندگی نیز کاهش یافته است و موتور در حال حاضر مطابق با استانداردهای اروپایی است. استانداردهای زیست محیطی. نقطه عطف جدید در توسعه RPD استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت بود.

اصول اولیه موتور دوار

برای درک نحوه عملکرد یک موتور دوار، باید ساختار آن را درک کنید. دو جزئیات مهم RPD - روتور و استاتور. روتور نصب شده بر روی یک شفت حول یک چرخ دنده ثابت - استاتور می چرخد. اتصال به چرخ دنده از طریق یک چرخ دنده انجام می شود. روتور از فولاد آلیاژی ساخته شده و در یک محفظه استوانه ای قرار می گیرد.

روتور موتور در سطح مقطع دارای شکل مثلثی است، لبه های آن محدب است و سه راس در تماس دائمی با سطح داخلی بدنه هستند. بنابراین فضای سیلندر به سه محفظه تقسیم می شود. در نتیجه چرخش، حجم محفظه ها تغییر می کند. در یک نقطه خاص، به دلیل ویژگی های شکل نیم رخ بدن، چهار دوربین وجود دارد.

• در مرحله اول، سوخت از طریق یک بازشو (پنجره ورودی) به یکی از محفظه ها وارد می شود.
• سپس حجم محفظه سوخت کاهش می یابد، پنجره ورودی به طور کامل بسته می شود و فشرده سازی سوخت آغاز می شود.
• در مرحله بعد، چهار محفظه تشکیل می شود، شمع ها روشن می شوند (دو عدد از آنها وجود دارد)، سوخت مشتعل می شود و کار مفیدموتور
• با چرخش بیشتر روتور، یک پنجره اگزوز باز می شود که محصولات احتراق (گازهای خروجی) از آن خارج می شوند.

به محض بسته شدن درگاه خروجی، درگاه ورودی باز می شود و چرخه تکرار می شود.

یک چرخه کاری در یک دور کامل شفت کامل می شود. برای اینکه یک موتور پیستونی همان کار را انجام دهد، باید دو سیلندر باشد.

برای اطمینان از سفتی، صفحات آب بندی در بالای روتور نصب می شود. آنها توسط فنرها و نیروی گریز از مرکز بر روی سیلندر فشرده می شوند و فشار گاز نیز اضافه می شود.

برای درک بهتر نحوه کار یک موتور دوار و به طور کلی چیست، لازم است نمودار را مطالعه کنید. سطح مقطع واحد و فرآیندهای رخ داده در طول حرکت روتور را نشان می دهد. نمودار یک موتور دوار نشان می دهد که روتور چه مراحلی را طی می کند و نقش پیستون را بازی می کند.

انواع موتورهای دوار

قدیمی ترین موتورهای دوار آسیاب های آبی هستند که در آن چرخ از اثر آب می چرخد ​​و انرژی را به شفت منتقل می کند. طراحی یک موتور دوار مدرن که با سوخت کار می کند بسیار پیچیده تر است. ممکن است حاوی یک دوربین باشد:

• پلمپ شده؛
• تماس مداوم با محیط خارجی

دستگاه های نوع اول در وسایل نقلیه استفاده می شوند و نوع دوم در توربین های گازی. موتورهای دارای محفظه بسته به نوبه خود به چندین نوع تقسیم می شوند. طبقه بندی به شرح زیر است.

1. روتور به طور متناوب در یک جهت یا جهت دیگر می چرخد، حرکت آن ناهموار است.
2. چرخش در یک جهت اتفاق می افتد، اما سرعت تغییر می کند، حرکت ضربان دار است.
3. موتورها با فلپ های آب بندی، ساخته شده به شکل تیغه.
4. روتور یکنواخت چرخان با فلپ هایی که با روتور حرکت می کنند و به عنوان مهر و موم عمل می کنند.
5. موتورهایی با روتور که حرکت سیاره ای را انجام می دهند.

همچنین دو نوع دیگر از موتورهای دوار وجود دارد که در آنها عنصر اصلی به طور یکنواخت می چرخد. آنها در سازماندهی اتاق کار و طراحی مهر و موم ها متفاوت هستند. اشاره به نکته پنجم از فهرست بالا دارد.

مزایای RPD

با بررسی طراحی موتور دوار و اصل عملکرد آن، می توانید متوجه شوید که کاملاً با موتور پیستونی متفاوت است. موتور احتراق داخلی دوار فشرده تر است، از قطعات کمتری تشکیل شده است و قدرت ویژه آن بیشتر از موتور پیستونی است.

تعادل RPD آسان تر است تا ارتعاشات به حداقل برسد. این اجازه می دهد تا آن را بر روی وسایل نقلیه سبک مانند ماشین های کوچک نصب کنید.

تعداد قطعات تقریبا 2 برابر کمتر از یک موتور پیستونی است. ابعاد نیز به طور قابل توجهی کوچکتر هستند و این مزیت توزیع وزن را در امتداد محورها ساده می کند و باعث پایداری بیشتر در جاده می شود.

یک موتور پیستونی سنتی فقط در دو دور شفت کار مفیدی انجام می دهد، اما در یک موتور دوار کار مفید در یک دور چرخش روتور انجام می شود. دلیل شتاب گیری سریع خودروهای دارای RPD نیز همین است.

RPD مصرف سوخت بالا

این دستگاه به طرز شگفت آوری ساده، قابل درک و مبتکرانه است. چرا مانند یک موتور احتراق داخلی پیستونی گسترده نشد؟ در اینجا کارایی کمترین فاکتور مهم نیست.

موتور احتراق داخلی دوار سوخت زیادی مصرف می کند. با حجم تنها 1.3 لیتر، تقریباً 20 لیتر بنزین در هر 100 کیلومتر مصرف می شود. به همین دلیل اجرا کنید تولید انبوهشرکت های زیادی تصمیم به ساخت خودرو با RPD ندارند.

با توجه به رویدادهای اخیر در خاورمیانه، زمانی که جنگ شدیدی برای منابع به راه افتاده است و قیمت نفت و گاز بسیار بالاست، استفاده محدود از RPD کاملاً قابل درک است.

دیگر معایب مهم

عیب بعدی موتور پیستونی دوار، سایش سریع مهر و موم های واقع در امتداد دنده های روتور است. این سایش به دلیل چرخش سریع و در نتیجه اصطکاک دنده ها در برابر دیواره های محفظه رخ می دهد.

علاوه بر این، سیستم روغن کاری باله پیچیده تر می شود. مزدا انژکتورهایی ساخته است که روغن را به محفظه احتراق تزریق می کند. در این راستا، الزامات کیفیت روغن افزایش یافته است. شفت اصلی که حرکت در اطراف آن انجام می شود نیز به روانکاری مداوم و فراوان نیاز دارد.

راه حل فنی برای مسائل روانکاری نیازمند رویکرد خاصی بود و تنها مهندسان ژاپنی پس از سال ها آزمایش توانستند با این کار کنار بیایند.

درجه حرارت گازهای خروجی RPD بالاتر از موتور پیستونی است. این به دلیل طول نسبتاً کوتاه سکته کار روتور است. قبل از اینکه لبه آنقدر جابجا شده باشد که پنجره اگزوز باز شود، فرآیند احتراق به سختی وقت دارد به پایان برسد. در نتیجه، در لوله اگزوزگازهایی خارج می شوند که فشار را به طور کامل به روتور منتقل نکرده اند و دمای آنها بالاست. بخش کوچکی از مخلوط سوخت نسوخته نیز وارد اتمسفر می شود که تأثیر منفی بر محیط زیست می گذارد.

در یک موتور دوار، اطمینان از محکم بودن محفظه احتراق دشوار است. در حین کار، دیواره های استاتور به طور ناهموار گرم می شوند و منبسط می شوند. در نتیجه ممکن است نشت گاز رخ دهد. قسمتی که احتراق در آن اتفاق می افتد به خصوص داغ است. برای مقابله با این مشکل، قطعات مختلفی از آلیاژهای مختلف ساخته می شود. این به نوبه خود باعث پیچیده شدن و افزایش هزینه فرآیند تولید موتور می شود.

هزینه تولید موتورهای پیستونی دوار وانکل به خوبی تحت تأثیر شکل پیچیده محفظه قرار نمی گیرد. در واقع، همانطور که گاهی اوقات گفته می شود، استوانه دارای مقطع بیضی شکل نیست. این بخش به شکل اپی تروکوئید است و نیاز به اجرای دقیق دارد.

بنابراین، مشخص می شود که یک موتور دوار دارای مزایا و معایب است. آنها را می توان در جدول زیر خلاصه کرد.

به خاطر اینکه سایش سریععمر مفید موتور دوار حدود 65 هزار کیلومتر است. برای مقایسه، منبع یک موتور احتراق داخلی سنتی 2 یا حتی 3 برابر بیشتر است. تعمیر و نگهداری موتورهای پیستونی دوار به مسئولیت بیشتری نیاز دارد، بنابراین توجه متخصصان را به خود جلب می کند. مهندسان تا حدی موفق شدند کاستی های خودروها را با RPD برطرف کنند، اما برخی از آنها همچنان باقی مانده بودند.

موتورهای پیستونی دوار مزدا

در حالی که سایر تولیدکنندگان جهانی تولید موتورهای دوار را کنار گذاشتند، مزدا به کار بر روی آنها ادامه داد. متخصصان آن طراحی را بهبود بخشیدند و دریافت کردند موتور قدرتمند، قابلیت رقابت با بهترین واحدهای اروپایی را دارد.

ژاپنی ها کار با موتور پیستونی دوار را در سال 1963 آغاز کردند. آنها چندین مدل اتوبوس، کامیون و ماشین تولید کردند.

از سال 1978 تا 2003، این شرکت خودروی اسپرت معروف RX-7 را تولید کرد. جانشین آن RX-8 بود که بیش از 30 جایزه در نمایشگاه های بین المللی موتور دریافت کرد.

RX-8 مجهز به موتور Renesis (جنسیس موتور چرخشی) بود. این خودرو در سرتاسر جهان در پیکربندی های مختلف فروخته شد. بیشترین مدل های قدرتمند(250 اسب بخار، 8.5 هزار دور در دقیقه) فروخته شد آمریکای شمالیو ژاپن در سال 2007 در نمایشگاه خودروی توکیو یک خودروی مفهومی با موتور Renesis II با قدرت 300 اسب بخار ارائه شد. با.

در سال 2009، خودروهای مزدا با موتورهای دوار در اروپا ممنوع شدند زیرا انتشار دی اکسید کربن از استانداردهای موجود در آن زمان فراتر رفت. در سال 2102 تولید انبوه ماشین های ژاپنیبا موتورهای دوار متوقف شد. بر این لحظه RPD از مزدافقط روی ماشین های مسابقه اسپرت نصب می شود.

انواع اصلی موتورهای احتراق داخلی و موتورهای بخار یک اشکال مشترک دارند. این در این واقعیت است که حرکت رفت و برگشتی نیاز به تبدیل به حرکت چرخشی دارد. این به نوبه خود باعث عملکرد پایین و همچنین سایش نسبتاً زیاد قطعات مکانیزم موجود در انواع مختلف موتورها می شود.

بسیاری از مردم به ایجاد موتوری فکر کرده اند که در آن عناصر متحرک فقط می چرخند. با این حال، تنها یک نفر توانست این مشکل را حل کند. فلیکس وانکل، مکانیک خودآموخته، مخترع موتور پیستونی دوار شد. این مرد در طول زندگی خود هیچ تخصص و تحصیلات عالی ندیده است. بیایید نگاهی دقیق تر به موتور پیستونی دوار وانکل بیندازیم.

بیوگرافی مختصری از مخترع

فلیکس جی. وانکل در سال 1902 در 13 اوت در شهر کوچک لاهر (آلمان) به دنیا آمد. در طول جنگ جهانی اول، پدر مخترع آینده درگذشت. به همین دلیل، وانکل مجبور شد تحصیل در ورزشگاه را رها کند و به عنوان دستیار فروش در یک فروشگاه فروش کتاب در یک انتشارات شغلی پیدا کند. به لطف این، او به خواندن معتاد شد. فلیکس مشخصات موتور، مهندسی خودرو و مکانیک را به تنهایی مطالعه کرد. او دانش را از کتاب هایی که در مغازه فروخته می شد به دست آورد. اعتقاد بر این است که مدار موتور وانکل که بعداً اجرا شد (به طور دقیق تر ، ایده ایجاد آن) در خواب به من رسید. مشخص نیست که آیا این درست است یا نه، اما با اطمینان می توان گفت که مخترع توانایی های خارق العاده، اشتیاق به مکانیک و منحصر به فرد داشته است.

مزایا و معایب

حرکت تبدیل شده به صورت رفت و برگشتی در یک موتور دوار کاملاً وجود ندارد. فشار در آن محفظه هایی ایجاد می شود که توسط سطوح محدب روتور مثلثی و قسمت های مختلف محفظه ایجاد می شود. روتور حرکات چرخشی را با کمک احتراق انجام می دهد. این می تواند لرزش را کاهش دهد و سرعت چرخش را افزایش دهد. با توجه به افزایش راندمان ناشی از این امر، موتور دوار از نظر اندازه بسیار کوچکتر از یک موتور پیستونی معمولی با قدرت معادل است.

یک موتور دوار در بین تمام اجزای خود یک جزء اصلی دارد. این جزء مهم روتور مثلثی نامیده می شود که در داخل استاتور می چرخد. هر سه رأس روتور به لطف این چرخش، ارتباط ثابتی با دیواره داخلی محفظه دارند. با کمک این کنتاکت، محفظه های احتراق یا سه حجم از نوع بسته با گاز تشکیل می شود. هنگامی که روتور در داخل محفظه می چرخد، حجم هر سه محفظه احتراق تشکیل شده دائما تغییر می کند، که یادآور عملکرد یک پمپ معمولی است. هر سه سطح جانبی روتور مانند یک پیستون عمل می کنند.

داخل روتور یک چرخ دنده کوچک با دندانه های خارجی قرار دارد که به محفظه وصل شده است. چرخ دنده که قطر بیشتری دارد به این چرخ دنده ثابت متصل می شود که مسیر حرکت چرخشی روتور را در داخل محفظه تنظیم می کند. دندانه های دنده بزرگتر داخلی هستند.

با توجه به این واقعیت که روتور به طور غیرعادی به شفت خروجی متصل می شود، چرخش شفت به همان روشی اتفاق می افتد که یک دسته میل لنگ را می چرخاند. شفت خروجی برای هر چرخش روتور سه بار می چرخد.

موتور دوار دارای مزیت وزن کم است. اساسی ترین بلوک های موتور دوار از نظر اندازه و وزن کوچک است. در عین حال، کنترل پذیری و عملکرد چنین موتوری بهتر خواهد بود. وزن کمتری دارد زیرا به سادگی نیازی به میل لنگ، شاتون و پیستون نیست.

موتور دوار ابعادی بسیار کوچکتر از موتورهای معمولی با همان قدرت دارد. به لطف حجم موتور کوچکتر، هندلینگ بسیار بهتر خواهد بود و خود خودرو هم برای مسافران و هم برای راننده جادارتر می شود.

تمام قطعات یک موتور دوار حرکات دورانی پیوسته را در یک جهت انجام می دهند. تغییر حرکت آنها به همان روشی که در پیستون های یک موتور سنتی اتفاق می افتد. موتورهای دوار به صورت داخلی متعادل هستند. این خود منجر به کاهش سطح ارتعاش می شود. قدرت موتور دوار بسیار نرم تر و یکنواخت تر به نظر می رسد.

موتور وانکل دارای یک روتور محدب خاص با سه لبه است که می توان آن را قلب آن نامید. این روتور حرکات چرخشی را در داخل سطح استوانه ای استاتور انجام می دهد. موتور دوار مزدا اولین موتور چرخشی جهان است که به طور خاص برای تولید انبوه ساخته شده است. این توسعه در سال 1963 آغاز شد.

RPD چیست؟

در کلاسیک موتور چهار زمانهاز همان سیلندر برای عملیات های مختلف - تزریق، فشرده سازی، احتراق و اگزوز استفاده می شود.در یک موتور دوار، هر فرآیند در یک محفظه محفظه جداگانه انجام می شود. این اثر بی شباهت به تقسیم یک سیلندر به چهار قسمت برای هر عملیات نیست.
در موتور پیستونی، فشار ایجاد شده در اثر احتراق مخلوط، پیستون ها را مجبور می کند تا در سیلندرهای خود به جلو و عقب حرکت کنند. میله های اتصال و میل لنگ این حرکت فشاری را به حرکت چرخشی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن وسیله نقلیه تبدیل می کنند.
در یک موتور دوار هیچ حرکت خطی وجود ندارد که نیاز به تبدیل به حرکت چرخشی داشته باشد. فشار در یکی از محفظه های محفظه ایجاد می شود که باعث چرخش روتور می شود و این باعث کاهش لرزش و افزایش سرعت بالقوه موتور می شود. نتیجه کارایی بیشتر و ابعاد کوچکتر با قدرتی برابر با موتورهای پیستونی معمولی است.

RPD چگونه کار می کند؟

عملکرد پیستون در RPD توسط یک روتور سه رأس انجام می شود که نیروی فشار گاز را به حرکت چرخشی شفت خارج از مرکز تبدیل می کند. حرکت روتور نسبت به استاتور (محفظه بیرونی) توسط یک جفت چرخ دنده تضمین می شود که یکی از آنها به طور محکم به روتور و دومی به پوشش جانبی استاتور ثابت می شود. خود دنده به طور ثابت روی محفظه موتور نصب شده است. چرخ دنده روتور با آن مشبک است و به نظر می رسد چرخ دنده دور آن می چرخد.
شفت در یاتاقان های قرار گرفته روی محفظه می چرخد ​​و دارای یک استوانه خارج از مرکز است که روتور روی آن می چرخد. تعامل این چرخ دنده ها حرکت مناسب روتور را نسبت به محفظه تضمین می کند که در نتیجه آن سه محفظه مجزا با حجم متغیر تشکیل می شود. نسبت دنده 2:3 است، بنابراین برای یک دور چرخش شفت خارج از مرکز، روتور 120 درجه برمی گردد، و برای چرخش کامل روتور یک چرخه کامل چهار زمانه در هر محفظه رخ می دهد.

تبادل گاز توسط راس روتور هنگام عبور از درگاه های ورودی و خروجی تنظیم می شود. این طراحی امکان چرخه 4 زمانه را بدون استفاده از مکانیزم توزیع گاز خاص فراهم می کند.

آب بندی محفظه ها توسط صفحات آب بندی شعاعی و انتهایی تضمین می شود که توسط نیروهای گریز از مرکز، فشار گاز و فنرهای نواری بر روی سیلندر فشرده می شوند. گشتاور در نتیجه عمل نیروهای گاز از طریق روتور بر روی شفت خارج از مرکز به دست می آید. تشکیل مخلوط، التهاب، روغن کاری، خنک کننده، راه اندازی - اساساً مانند موتور احتراق داخلی پیستونی معمولی است.

تشکیل اختلاط

در تئوری، چندین نوع تشکیل مخلوط در RPD استفاده می شود: خارجی و داخلی، بر اساس سوخت مایع، جامد و گاز.
در مورد سوخت های جامد، شایان ذکر است که آنها در ابتدا در ژنراتورهای گازی تبدیل به گاز می شوند، زیرا منجر به افزایش تشکیل خاکستر در سیلندرها می شوند. بنابراین سوخت های گازی و مایع در عمل رواج بیشتری یافته اند.
مکانیسم تشکیل مخلوط در موتورهای وانکل به نوع سوخت مصرفی بستگی دارد.
هنگام استفاده از سوخت گازی، در یک محفظه مخصوص در ورودی موتور با هوا مخلوط می شود. مخلوط قابل احتراق به شکل تمام شده وارد سیلندرها می شود.

مخلوط از سوخت مایع به شرح زیر تهیه می شود:

1. هوا قبل از ورود به سیلندرها با سوخت مایع مخلوط می شود، جایی که مخلوط قابل احتراق وارد می شود.
2. سوخت مایع و هوا به طور جداگانه وارد سیلندرهای موتور می شوند و در داخل سیلندر مخلوط می شوند. مخلوط کار زمانی به دست می آید که آنها با گازهای باقیمانده در تماس باشند.

بر این اساس، مخلوط سوخت و هوا را می توان در خارج از سیلندرها یا داخل آنها تهیه کرد. این منجر به جدا شدن موتورها با تشکیل مخلوط داخلی یا خارجی می شود.

مشخصات فنی موتور پیستونی دوار

گزینه ها	VAZ-4132	VAZ-415
تعداد بخش ها	2	2
حجم محفظه موتور سی سی	1,308	1,308
نسبت تراکم	9,4	9,4
توان نامی، کیلووات (اسب بخار) / دقیقه-1	103 (140) / 6000	103 (140) / 6000
حداکثر گشتاور، N * m (kgf * m) / دقیقه-1	186 (19) / 4500	186 (19) / 4500
حداقل سرعت شفت خارج از مرکز در بیکار، دقیقه-1	1000	900
وزن موتور، کیلوگرم
ابعاد کلی، میلی متر
مصرف روغن به عنوان درصدی از مصرف سوخت
عمر موتور قبل از اولین تعمیر اساسی، هزار کیلومتر
وقت ملاقات	VAZ-21059/21079	VAZ-2108/2109/21099/2115/2110

مدل ها تولید می شود

	موتور RPD	زمان شتاب 0-100 ثانیه	حداکثر سرعت، کیلومتر در ساعت

کارایی طراحی پیستون دوار

علیرغم تعدادی کاستی، مطالعات نشان داده است که عمومی راندمان موتوروانکل با استانداردهای مدرن بسیار بلند است. مقدار آن 40-45٪ است. برای مقایسه، موتورهای پیستونی داخلی راندمان احتراق 25٪ است، برای توربودیزل های مدرن حدود 40٪ است. اکثر بازدهی بالابرای موتورهای دیزل پیستونی 50٪ است. تا به امروز، دانشمندان به کار برای یافتن ذخایری برای افزایش کارایی موتور ادامه می دهند.

راندمان نهایی موتور از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

تحقیقات در این زمینه نشان می دهد که تنها 75 درصد سوخت به طور کامل می سوزد. اعتقاد بر این است که این مشکل را می توان با جداسازی فرآیندهای احتراق و انبساط گازها حل کرد. لازم است ترتیب اتاق های ویژه در شرایط بهینه فراهم شود. احتراق باید در یک حجم بسته اتفاق بیفتد، مشروط به افزایش نشانگرهای دماو فشار، فرآیند انبساط باید در دماهای پایین رخ دهد.

1. راندمان مکانیکی (مشخصات کاری است که منجر به تشکیل گشتاور محور اصلی منتقل شده به مصرف کننده می شود).

حدود 10 درصد از کار موتور صرف راندن اجزا و مکانیزم های کمکی می شود. این نقص را می توان با ایجاد تغییراتی در طراحی موتور اصلاح کرد: زمانی که عنصر اصلی متحرک با بدنه ثابت تماس نداشته باشد. یک بازوی گشتاور ثابت باید در تمام مسیر عنصر اصلی کار وجود داشته باشد.

1. بازده حرارتی (شاخصی که منعکس کننده مقدار انرژی حرارتی تولید شده از احتراق سوخت است که به کار مفید تبدیل می شود).

در عمل، 65 درصد از انرژی حرارتی تولید شده با گازهای خروجی به محیط خارجی فرار می کند. تعدادی از مطالعات نشان داده اند که در صورتی که طراحی موتور امکان احتراق سوخت را در یک محفظه عایق حرارتی فراهم کند، به طوری که از همان ابتدا به حداکثر دما برسد، می توان به افزایش بازده حرارتی دست یافت. در پایان این دما با روشن کردن فاز بخار به حداقل مقادیر کاهش می یابد.

موتور پیستونی دوار وانکل

اصل عملکرد RPD بر اساس فشار انبساط گاز است که در طی احتراق سوخت ایجاد می شود. تفاوت اصلی و جنبه مثبت RPD عدم وجود توده ها با حرکات متقابل است. تمام حرکت قطعات در یک دایره بدون توقف ناگهانی انجام می شود. در موتورهای احتراق داخلی پیستونی معمولی، پیستون و شاتون به طور کامل در بالا و پایین متوقف می شوند. نقاط مرده، که نیروهای اینرسی قابل توجهی ایجاد می کند و نیاز به استفاده از مواد با مقاومت بالا دارد.

بخش اصلی طراحی روتور است که فشار را به آن تبدیل می کند گردش گرد. در ساده ترین حالت، روتور شکل مثلثی با لبه های محدب دارد (به اصطلاح مثلث Reuleaux) و در یک محفظه بیضی شکل از یک پروفیل خاص، که سطح آن مطابق با اپی تروکوئید ساخته شده است (گزینه ها) قرار دارد / می چرخد. با شکل متفاوت روتور و محفظه امکان پذیر است). در حفره های بین روتور و محفظه، که کاملاً از یکدیگر جدا شده اند و با چرخش روتور حجم آنها تغییر می کند، تعدادی فرآیند (چرخه) انجام می شود - تامین هوا، تزریق سوخت، فشرده سازی مخلوط، ایجاد جرقه، خروج گازهای خروجی:

• از طریق پنجره ورودی وارد حفره اول شده و مخلوط می شود مخلوط هوا و سوخت(باز و بسته شدن پنجره توسط لبه روتور شبیه موتور پیستونی دو زمانه انجام می شود).
• روتور ماده حاصل را به حفره دوم منتقل می کند، جایی که فشرده سازی و احتراق انجام می شود.
• در حفره سوم، مخلوط منبسط می شود و گازهای خروجی از طریق پنجره اگزوز خارج می شوند (همچنین با لبه روتور باز و بسته می شود).

نکته کلیدی این است که این فرآیندها به صورت متوالی اتفاق نمی‌افتند، بلکه به طور همزمان و موازی اتفاق می‌افتند، یعنی. در طول یک دور چرخش روتور، هر سه ضربه اتفاق می افتد.

روتور بر روی یک غیر عادی می چرخد ​​- یک جفت چرخ دنده، که بزرگتر آن در سطح داخلی روتور قرار دارد، و کوچکتر، پشتیبانی کننده، به شدت به سطح داخلی پوشش جانبی موتور متصل می شود. حرکت چرخشی روتور به یک شفت خارج از مرکز نصب شده روی یاتاقان ها منتقل می شود و گشتاور را به مکانیسم های انتقال منتقل می کند. بنابراین، دو جفت مکانیکی به طور همزمان در RPD کار می کنند: اولی حرکت روتور را تنظیم می کند و از یک جفت چرخ دنده تشکیل شده است. و دوم - تبدیل حرکت دایره ای روتور به چرخش شفت خارج از مرکز. نسبت دنده چرخ دنده های روتور و استاتور 2:3 است، بنابراین در یک چرخش کامل شفت خارج از مرکز، روتور قادر است 120 درجه بچرخد. به نوبه خود، برای یک دور کامل روتور در هر یک از سه محفظه تشکیل شده توسط وجوه آن، یک چرخه کامل چهار زمانه موتور احتراق داخلی انجام می شود.

برای اطمینان از تعادل (به ویژه در سرعت بیکار) حداقل به دو روتور نیاز دارید، اگرچه از طرح های تک روتور نیز استفاده می شود. موتورهای مزدا تا سه روتور (بخش) دارند.

عمومی راندمان چرخشیموتور وانکل (بازده حرارتی و مکانیکی) حدود 40-45 درصد است. برای مقایسه، موتورهای احتراق داخلی پیستونی معمولی دارای راندمان 25٪ (طبق منابع دیگر - 34٪) و توربودیزل های مدرن تا 40٪ (با توجه به منابع دیگر - 50٪) هستند.

[سقوط - فروپاشی]

طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی دوار

برای کشف...

طبقه بندی موتورهای دوار با توجه به نوع عملکرد محفظه احتراق انجام می شود - به طور موقت به صورت هرمتیک قفل می شود یا ارتباط ثابتی با جو دارد. نوع دوم شامل توربین های گازی است که محفظه های احتراق آنها از نازل اگزوز (از اتمسفر) تنها توسط یک "حصار حصار" متراکم از پره های پروانه روتور جدا می شود.

موتورهای احتراق داخلی دوار با محفظه های احتراق مهر و موم شده به 7 طرح ساختاری مختلف تقسیم می شوند:

1. موتورهای دوار با حرکت چند جهته ( رفت و برگشتی) ناهموار عنصر اصلی کار. روتور در اینجا نمی چرخد، اما به نظر می رسد که حول محور خود می چرخد. فرآیند فشرده سازی بین تیغه های موتور اتفاق می افتد.
2. موتورهای دوار با حرکت یک طرفه ناهموار (تپشی-چرخشی) عنصر اصلی کار. دو روتور در داخل محفظه وجود دارد. فشرده سازی بین تیغه های این دو عنصر با نزدیک شدن و دور شدن آنها عبور می کند.
3. موتورهای دوار با حرکت چرخشی ساده و یکنواخت عنصر اصلی کار و با تیغه های آب بندی که در روتور حرکت می کنند. این طرح هنوز به طور گسترده در موتورهای هوا استفاده می شود. برای موتورهای احتراق داخلی دوار، محفظه ای که احتراق در آن انجام می شود به طور قابل توجهی دوباره طراحی شده است.
4. یک مورد خاص با تیغه های دمپر است که روی لولاهای روتور منحرف می شوند.
5. موتورهای دوار با حرکت چرخشی ساده و یکنواخت عنصر اصلی کار و با فلپ های آب بندی که در محفظه حرکت می کنند.
6. موتورهای دوار با حرکت چرخشی ساده و یکنواخت عنصر اصلی کار و با استفاده از همان حرکت چرخشی ساده عناصر آب بندی.
7. موتورهای دوار با حرکت چرخشی ساده عنصر اصلی کار، بدون استفاده از عناصر آب بندی جداگانه و سازماندهی مارپیچی شکل اتاق های کار. آنها به دلیل عدم وجود قطعاتی که حرکات رفت و برگشتی را انجام می دهند، از نظر فنی پیشرفته ترین در نظر گرفته می شوند. آنها RPD ("موتور Wankel") به معنای کلاسیک مدرن هستند. RPD از این نوع به راحتی به 10000 دور در دقیقه می رسد.
8. موتورهای دوار با حرکت چرخشی سیاره ای عنصر اصلی کار و بدون استفاده از عناصر آب بندی جداگانه. اولین تغییری که توسط فروید و وانکل اختراع شد.

مزایای RPD

برای کشف...

• طراحی RPD نسبتاً کوچک است (1.5-2 برابر کوچکتر از یک موتور احتراق داخلی کلاسیک با همان قدرت) و دارای وزن کم است که کنترل پذیری دستگاه را بهبود می بخشد و مکان بهینه انتقال (توزیع وزن) را تسهیل می کند. و فضای چیدمان داخلی بیشتری را آزاد می کند.
• با توجه به عدم تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی و نیروهای اینرسی مربوطه، RPD می تواند بسیار مقاومت کند. سرعت بالادر مقایسه با موتورهای سنتی. در نتیجه، کیفیت های دینامیکی عالی (قدرت ویژه بالا - موتور 1.3 لیتری 220 اسب بخار تولید می کند و با توربوشارژ - 350 اسب بخار!)، حداکثر سرعت بالا (تا 10000 دور در دقیقه)، پاسخ دریچه گاز عالی و منحنی گشتاور صاف.
• نیرو از هر بخش در 3/4 دور شفت خروجی تحویل می شود (موتور احتراق داخلی تک پیستون فقط در 1/4 دور قدرت را ارائه می دهد).
• حداقل لرزش، بالانس عالی (به ویژه در موتورهای دو روتور).
• 35-40٪ قطعات کمتری در طراحی به طور کلی و توده های متحرک به طور خاص وجود دارد (بدون پیستون، میله های اتصال، میل لنگ و در "نسخه کلاسیک" مکانیزم توزیع گاز وجود دارد)، جرم حرکتی بسیار کوچکتر است. قطعات.
• در ساده ترین نسخه RPD، هیچ سیستم روانکاری جداگانه ای وجود ندارد - مانند هنگام کار با موتورهای موتور سیکلت دو زمانه، روغن به سوخت اضافه می شود. روانکاری جفت های اصطکاک (در درجه اول روتور و سطح کارمحفظه احتراق) در این تجسم توسط خود مخلوط سوخت و هوا تولید می شود.

[سقوط - فروپاشی]

معایب RPD

برای کشف...

• راندمان کم آب بندی شکاف بین روتور و محفظه احتراق. روتور RPD که شکل پیچیده ای دارد، نه تنها در امتداد وجه ها (و چهار عدد از آنها برای هر سطح وجود دارد - دو عدد در وجه های آپیکال، دو عدد در وجه جانبی)، بلکه در سطح جانبی در تماس نیز نیاز دارد. با روکش موتور در این مورد، مهر و موم ها به شکل نوارهای فنری از فولاد آلیاژی بالا با پردازش بسیار دقیق هر دو سطح کار و انتهای ساخته می شوند. تحمل های تعبیه شده در طراحی مهر و موم ها برای انبساط فلز به دلیل گرما ویژگی های آنها را بدتر می کند - جلوگیری از نفوذ گاز در قسمت های انتهایی صفحات آب بندی تقریباً غیرممکن است (در موتورهای پیستونی از جلوه هزارتویی استفاده می کنند و حلقه های آب بندی را نصب می کنند. با شکاف در جهات مختلف).
• سیستم مهر و موم پیچیده روتور نیاز به روانکاری پیچیده و موثر سطوح مالشی دارد. RPD بیشتر از یک موتور پیستونی چهار زمانه روغن مصرف می کند (از 400-1200 میلی لیتر در 1000 کیلومتر، تعویض در هر 5000 کیلومتر). صاحبان خودروهای دارای RPD توصیه می کنند هر روز صبح سطح روغن را بررسی کنند. در این حالت ، روغن همراه با سوخت می سوزد ، که به شدت اکولوژی RPD را بدتر می کند.
• الزامات ویژه برای کیفیت روغن - به دلیل تمایل به افزایش سایش(به دلیل مساحت زیاد قطعات در تماس - روتور و محفظه داخلی موتور) و گرمای بیش از حد (به دلیل افزایش اصطکاک و اندازه کوچک خود موتور). تغییر نامنظم روغن (ذرات ساینده در روغن قدیمی به طور چشمگیری سایش را افزایش می دهد) و خنک شدن بیش از حد موتور برای RPM کشنده است. راه اندازی یک موتور سرد و گرم کردن ناکافی آن منجر به این واقعیت می شود که در ناحیه تماس مهر و موم روتور با سطح محفظه احتراق و پوشش های جانبی روغن کاری کمی وجود دارد. اگر یک موتور پیستونی اغلب هنگام گرم شدن بیش از حد گیر می کند، RPD - هنگام راه اندازی یک موتور سرد یا کار در هوای سرد زمانی که خنک شدن بیش از حد است.
• مصرف سوخت بالا دور پایین(و به طور کلی). از نظر تئوری، می توان با خاموش کردن برخی از بخش ها در سرعت های پایین، که در عین حال بار دما را کاهش می دهد، آن را از بین برد.
• الزامات بالا برای دقت هندسی ساخت قطعات و در نتیجه پیچیدگی تولید بالا. استفاده از تجهیزات پیشرفته و با دقت بالا مورد نیاز است: ماشین هایی که قادر به حرکت ابزار در طول مسیر پیچیده سطح اپی تروکوئیدی محفظه جابجایی حجمی هستند.
• روتور از طریق یک مکانیسم خارج از مرکز به شفت خروجی متصل می شود ( ویژگی مشخصه RPD Wankel) باعث ایجاد فشار بین سطوح مالشی می شود که در ترکیب با درجه حرارت بالامنجر به سایش بیشتر و گرم شدن موتور می شود.
• فشار بالا بین محفظه های روتور با سطح تماس بسیار کوچک کاهش می یابد. در نتیجه، سایش سریع مهر و موم ها و الزامات بسیار بالا برای آنها، به طور کلی، عمر کوتاه موتور (مشکل کلیدی RPD نشت زیاد بین محفظه ها، کاهش راندمان و افزایش سمیت اگزوز است). بنابراین، برای مزدا RX-8، عمر موتور حدود 100-150 هزار کیلومتر با تعمیر و نگهداری صحیح و به موقع است، پس از آن می رود. بازسازی اساسیبا تعویض مهر و موم بخشی از مشکل، سایش سریع مهر و موم ها است سرعت بالاچرخش شفت با استفاده از فولاد پر آلیاژ حل شد.
• الاستیسیته کمتر در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی پیستونی کلاسیک - RPD تولید می کند قدرت بهینهفقط در سرعت های بالا که نیاز به انتقال پیچیده تری دارد.
• هندسه ضعیف محفظه احتراق، که در RPD شکل عدسی شکل دارد، یعنی. منطقه نسبتا بزرگ با حجم کم هنگام سوختن مخلوط کاریبنابراین تلفات اصلی انرژی از طریق تشعشع اتفاق می افتد شکل کاملمحفظه های احتراق کروی هستند. تلفات حرارتی نه تنها بازده تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی را کاهش می دهد، بلکه منجر به گرمای بیش از حد شدید موتور (به عنوان مثال، شرایط حرارتی بالاتر)، و همچنین احتراق ضعیف مخلوط سوخت و هوا و تمایل به انفجار می شود. این مشکل با نصب دو شمع در مناطق مختلف در یک محفظه احتراق تا حدی حل می شود.
• عمر کوتاه شمع ها، گرم شدن بیش از حد آنها، باید هر 10000 کیلومتر تعویض شود.

[سقوط - فروپاشی]

[سقوط - فروپاشی]

دستگاه RPD

برای کشف...

روتور نصب شده بر روی شفت به طور سفت و سخت به یک چرخ دنده متصل است که با یک چرخ دنده ثابت - استاتور مشبک می شود. قطر روتور بسیار بزرگتر از قطر استاتور است، با وجود این، روتور با چرخ دنده دور چرخ دنده می چرخد. هر یک از رئوس روتور سه وجهی در امتداد سطح اپی تروکوئیدی استوانه حرکت می کند و حجم های متغیر محفظه های استوانه را قطع می کند. با کمک سهدریچه ها

این طراحی به شما امکان می دهد هر چرخه 4 زمانه دیزل، استرلینگ یا اتو را بدون استفاده از مکانیزم توزیع گاز خاص اجرا کنید. آب بندی محفظه ها توسط صفحات آب بندی شعاعی و انتهایی که توسط نیروهای گریز از مرکز، فشار گاز و فنرهای نواری بر روی سیلندر فشرده می شوند، تضمین می شود. عدم وجود مکانیزم توزیع گاز باعث می شود موتور بسیار ساده تر از یک موتور پیستونی چهار زمانه باشد و عدم وجود رابط (محل لنگ، میل لنگ و میله های اتصال) بین محفظه های کاری مجزا، فشردگی فوق العاده و چگالی توان بالا را تضمین می کند. برای یک دور چرخش محور غیرعادی، موتور یک چرخه کاری را انجام می دهد که معادل عملکرد یک موتور پیستونی دو سیلندر است. برای یک دور چرخش روتور، شفت خارج از مرکز 3 دور و 9 حرکت قدرتی انجام می دهد که منجر به مقایسه اشتباه یک موتور دوار با یک موتور پیستونی شش سیلندر می شود.

تشکیل مخلوط، احتراق، روانکاری، خنک‌سازی و راه‌اندازی اساساً مشابه موتورهای احتراق داخلی پیستونی معمولی است.

موتورهایی با روتورهای مثلثی با نسبت پینیون و شعاع دنده: R:r = 2:3 که بر روی خودروها، قایق ها و ... نصب می شوند کاربرد عملی پیدا کرده اند.

[سقوط - فروپاشی]

کاربرد

برای کشف...

اولین خودروی تولیدی با موتور دوار NSU Spider بود که در سال 1964 عرضه شد. NSU- شرکت آلمانی، در سال 1873 تاسیس شد که به تولید اتومبیل و موتور سیکلت می پرداخت. تا سال 1969 به عنوان وجود داشت شرکت جداگانه، سپس خریداری شد نگرانی فولکس واگنگروه.

اولین مدل تولید انبوه (37204 دستگاه) NSU Ro-80 بود که به لطف بازاریابی مناسب یک پیشرفت واقعی بود. با این حال، تکیه بر "فناوری انقلابی" RPD، که هنوز در شرایط واقعی آزمایش نشده است، به یک اشتباه جدی تبدیل شد. عمر موتور بیش از 50 هزار کیلومتر و اغلب بسیار کمتر بود. RPD اغلب با پیستون فورد L4 Essex جایگزین می شد.

RPD ها نیز بر روی خودروها نصب شدند:

• سیتروئن GS Birotor (پروژه سیتروئن M35)
• مرسدس بنز C111
• شورولت کوروت
• VAZ 21018 (1976)، 21079 و 2110 (اصلاحات برای خدمات ویژه)
• مزدا (از سال 1978، سری Cosmo Sport و Rotor-eXperiment، که معمولاً با نام RX شناخته می شوند)

سری RX در سال 2008 با RX-8 به پایان رسید. در مجموع بیش از یک میلیون خودرو با RPD در این سری تولید شد. در مجموع، در اوج محبوبیت، پتنت موتور وانکل توسط 11 خودروساز پیشرو در جهان خریداری شد.

جالب اینجاست که خودروهای مزدا با حروف RE در نام (حروف اول نام "Renesis") می توانند از بنزین و هیدروژن به عنوان سوخت استفاده کنند (زیرا نسبت به موتورهای معمولی که از حرکت پیستون رفت و برگشتی استفاده می کند حساسیت کمتری به انفجار دارد).

RPD ها همچنین در موتور سیکلت ها (در سری های کوچک) و در مدل سازی هواپیما استفاده می شوند.

جالب اینجاست که فلیکس وانکل پس از دریافت حق اختراع برای RPD در سال 1936، مخترع نه تنها موتور احتراق داخلی، بلکه پمپ پیستونی دوار و کمپرسور نیز شد. و این دستگاه ها را می توان بسیار بیشتر از RPD ها - در تولید، در تعمیرگاه ها، در زندگی روزمره یافت. به عنوان مثال، کمپرسورهای الکتریکی قابل حمل برای رانندگان اغلب بر اساس اصل یک پمپ پیستونی دوار طراحی می شوند.

یک موتور دوار (RE) یک موتور احتراق داخلی در نظر گرفته می شود که تقریباً با واحد پیستونی معمولی متفاوت است. همانطور که می دانید، چندین حرکت در سیلندر یک موتور پیستونی انجام می شود: ورودی، فشرده سازی، سپس کورس قدرت و در نهایت اگزوز.

همانطور که برای RD، تمام مراحل مشابه را انجام می دهد، در حالی که آنها در قسمت های مختلف محفظه انجام می شوند. مقایسه آنها تنها در صورتی امکان پذیر است که واحد پیستون برای هر ضربه سیلندر جداگانه داشته باشد و پیستون به تدریج از سیلندر به سیلندر دیگر حرکت کند.

موتور دوار توسط دکتر فلیکس وانکل اختراع و طراحی شد و به همین دلیل است که اغلب به آن موتور وانکل می گویند.

اصل عملیات

موتور دوار از فشار ایجاد شده در حین احتراق استفاده می کند مخلوط هوا و سوخت. در موتورهای پیستونی چنان فشاری در سیلندرها ایجاد می شود که پیستون ها رانده می شوند.

میل لنگ و شاتون ها باعث چرخش پیستون می شوند و به همین دلیل چرخ های خودرو شروع به چرخش می کنند. که در این موتورفشار احتراق در محفظه ای اتفاق می افتد که توسط بخشی از خود محفظه تشکیل شده و توسط یکی از اضلاع روتور مثلثی بسته می شود که به عنوان پیستون عمل می کند.

در این ویدیو نحوه عملکرد موتور چرخشی مزدا RX-8 را به شما نشان می دهند. از تماشاکردن لذت ببرید!

چرخش روتور شبیه به خطی است که توسط اسپیروگراف کشیده شده است. این مسیر به بالای روتور اجازه می دهد تا با بدنه موتور تماس پیدا کند و در نتیجه سه حجم گاز جدا از یکدیگر تشکیل شود.

هنگامی که روتور می چرخد، این حجم ها به طور متناوب منبسط و منقبض می شوند. دارای سیستم جرقه زنی و تزریق سوخت است که مشابه سیستم های مورد استفاده در واحدهای پیستونی است.

طراحی آن با موتور پیستونی کاملا متفاوت است. روتور دارای سه طرف محدب است که به عنوان پیستون عمل می کنند. در هر طرف دستگاه یک فرورفتگی مخصوص وجود دارد که سرعت چرخش خود روتور را افزایش می دهد.

این امر فضای بیشتری را برای مخلوط هوا و سوخت باقی می گذارد. در بالای تمام چهره ها صفحات فلزی وجود دارد که همه چیز را از هم جدا می کند مکان آزادروی دوربین ها در هر طرف روتور دو حلقه فلزی وجود دارد که دیواره های محفظه ها را تشکیل می دهند.

در قسمت مرکزی دستگاه یک چرخ دنده قرار دارد که دندانه های آن به سمت داخل می باشد. این چرخ با چرخ دنده ای که روی محفظه موتور نصب شده است جفت می شود. این رابط جهت و مسیر چرخش را در بدنه موتور تعیین می کند.

ویژگی های موتور دوار

در این ویدیو آنها در مورد تاریخچه موتورها و همچنین دلیل قابل توجه بودن آنها برای شما می گویند.

محفظه موتور به شکل بیضی شکل است.

آنها سه حجم گاز جدا از یکدیگر را تشکیل می دهند. فرآیند احتراق داخلی در بدن انجام می شود. فضای آزاد محفظه به چهار قسمت ورودی، فشرده سازی، ضربه برق و اگزوز تقسیم می شود.

توجه به این نکته ضروری است که درگاه های ورودی و خروجی در محفظه قرار دارند. هیچ دریچه ای در پورت وجود ندارد. درگاه ورودی مستقیماً به بدنه دریچه گاز و درگاه اگزوز مستقیماً به سیستم اگزوز متصل می شود.

شفت خروجی با برآمدگی های بادامک گرد که به صورت غیرعادی قرار دارند متمایز می شود. یک روتور با هر یک از برآمدگی ها همراه است. شفت خروجی آنالوگ میل لنگ در موتور پیستونی است.

از آنجایی که آنها به صورت نامتقارن قرار گرفته اند، روتور با نیرویی روی آنها فشار می آورد که باعث چرخش شفت خروجی می شود.

یک موتور دوار به صورت لایه ای مونتاژ می شود یک موتور با دو روتور در پنج لایه مونتاژ می شود که با پیچ های بلند مرتب شده به صورت دایره ای محکم می شوند.

خنک کننده از تمام عناصر ساختاری عبور می کند. دو لایه بیرونی دارای مهر و موم و یاتاقان برای شفت خروجی هستند.

آنها همچنین قسمت هایی از محفظه موتور را که حاوی روتور هستند عایق بندی می کنند. سطح داخلی هر قسمت صاف است و این امر آب بندی مناسب روتورها را تضمین می کند.

لازم به ذکر است که درگاه ورودی در قسمت های انتهایی وجود دارد. محفظه روتور بیضی و درگاه اگزوز در لایه بعدی قرار دارند. این جایی است که روتور نصب می شود.

در قسمت مرکزی پورت های ورودی وجود دارد - یک پورت برای هر روتور اختصاص داده شده است.

موتور چرخشی مزدا RX-8

قسمت مرکزی روتورها را از یکدیگر جدا می کند و به همین دلیل سطح داخل آن کاملا صاف است.

مزایا و معایب

در یک زمان، بسیاری از خودروسازان پیشرو به موتور دوار توجه کردند.

با توجه به اصل طراحی و عملکرد، مزایای قابل توجهی نسبت به موتورهای پیستونی داشت. اول از همه، واحد چرخشی تعادل بهتری دارد و در معرض حداقل لرزش است.

علاوه بر این، این موتور بسیار عالی است ویژگی های پویا(در دنده پایین خودرویی با چنین موتوری به راحتی می تواند در سرعت های بالا به سرعت بیش از 100 کیلومتر در ساعت برسد).

این دستگاه بسیار سبک تر و فشرده تر از یک موتور پیستونی است. این موتور از قطعات کمتری استفاده می کند و در مقایسه با واحد پیستونی قدرت بالایی دارد.

از جمله معایب موتور دوار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش مصرف سوخت در سرعت های پایین؛
• پیچیدگی تولید قطعات جداگانه، که مستلزم استفاده از تجهیزات گران قیمت با دقت بالا است.
• تمایل به گرمای بیش از حد به دلیل شکل خاص محفظه احتراق؛
• سایش مهر و موم هایی که بین نازل ها به دلیل افت فشار مکرر قرار دارند.
• نیاز به تغییرات به موقع و مکرر روغن موتور(تعویض باید هر 5000 کیلومتر انجام شود).

عملکرد واحدهای دوار باید مسئولانه تر از تعمیر و نگهداری واحدهای پیستونی باشد.

مهم است که تعمیرات و نگهداری عمده آنها به موقع انجام شود.

ویژگی های موتور خودروهای مزدا

مزدا در سال 1963 شروع به تولید مدل هایی با موتورهای دوار کرد.

اکثر ماشین موفقمدل RX-7 این شرکت که در سال 1978 عرضه شد، مجهز به یک واحد چرخشی بود. درست است، بسیاری از اتومبیل ها، اتوبوس ها و کامیون ها با موتورهای دوار قبل از آن تولید شده بودند. پس از مدل RX-7 که تولید آن در سال 1995 متوقف شد، مدل RX-8 شروع به تجهیز به موتور چرخشی کرد.

این موتور در سال 2003 بهترین واحد در نظر گرفته شد. این موتور با دو روتور 250 تولید کرد قدرت اسب. با این حال، در سال 2008 این شرکت متوقف شد مزدا فروش RX-8 در اروپا به دلیل آلایندگی موتور که با استانداردهای اروپایی مطابقت نداشت.

با این حال، توسعه دهندگان این شرکت تصمیم گرفتند به همین جا بسنده نکنند و یک موتور چرخشی مدرن به نام Renesis 16X ایجاد کردند که مطابق با استانداردهای بین المللی و اروپایی است.

سیستم تزریق به طور قابل توجهی بازطراحی شده است و مصرف سوخت را بسیار مقرون به صرفه تر کرده است.

علاوه بر این، بدنه موتور از آلیاژ آلومینیوم مدرن ساخته شده است. این شرکت همچنین یک واحد چرخشی منتشر کرده است که می تواند با هیدروژن کار کند. آخرین توسعهسازنده با موتور دوار در حال حاضر مدل Premacy Hydrogen RE Hybrid است.