موتور دوار در مقایسه با موتور پیستونی. موتور دوار: اصل کار

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 شکل 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؟ و این واقعیت که او یک نابغه دارد طراحی ساده، 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 یک مثلث 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

موتور دواراز لایه ها 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. هنگام اصطکاک با دیواره های سیلندر، 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 تایمو میل لنگ 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

همه قطعات در یک موتور دوار به طور مداوم در یک جهت می چرخند، برخلاف تغییر جهت پیستون ها در موتور معمولی. 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:

• پیروی از مقررات مربوط به انتشار CO2 در محیط زیست، به ویژه در ایالات متحده، بسیار دشوار است (اما غیرممکن نیست).
• تولید در بیشتر موارد به دلیل حجم کم در مقایسه با موتورهای پیستونی می تواند بسیار گرانتر باشد.
• آنها به دلیل ترمودینامیکی سوخت بیشتری مصرف می کنند راندمان پیستونراندمان موتور در 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 به سادگی 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 ژاپنیبه نظر می رسد چسبیدن به هر چیز قدیمی و دور انداخته شده توسط غربی ها غیر ضروری است. اما در واقع ژاپنی ها موفق می شوند از چیزهای قدیمی چیزهای جدیدی خلق کنند. همین اتفاق برای موتورهای باکسر، که در حال حاضر "ویژگی" سوبارو هستند. 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 می تواند با مدل های غربی رقابت کند و نه تنها قدرت موتور، بلکه پارامترهای دیگر، از جمله کم مصرفسوخت

در کمال تعجب سعی کردند RPD را در کشور ما معرفی کنند. چنین موتوری برای نصب بر روی VAZ 21079 طراحی شده است که به عنوان وسیله نقلیه برای خدمات ویژه در نظر گرفته شده است ، اما متاسفانه این پروژه 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، سازنده مزدا 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

صنعت خودرو به طور مداوم در حال پیشرفت است. جای تعجب نیست که فناوری های جایگزین در حال ظهور هستند، که به نظر من به ندرت در آن ظاهر می شوند تولید انبوه. موتورهای دوار را می توان به عنوان چنین طبقه بندی کرد.

مهم! اختراع موتور احتراق داخلی انگیزه ای سریع به توسعه صنعت خودرو داد. در نتیجه، خودروها با سوخت مایع شروع به کار کردند و عصر بنزین آغاز شد.

ماشین آلات با موتور دوار

موتور پیستونی دوار توسط NSU اختراع شد. خالق این دستگاه والتر فروید بود. با این وجود این دستگاه در محافل علمی نام دانشمند دیگری به نام وانکل را یدک می کشد.

واقعیت این است که دو نفر از مهندسان روی این پروژه کار کردند. اما نقش اصلی در ایجاد دستگاه متعلق به فروید بود. زمانی که وانکل روی فناوری روتور کار می کرد، روی پروژه دیگری کار می کرد که به نتیجه نرسید.

با این وجود، در نتیجه بازی های پشت صحنه، اکنون همه ما این دستگاه را به عنوان یک موتور چرخشی وانکل می شناسیم. اولین مدل کار در سال 1957 مونتاژ شد. اولین خودروی آزمایشی NSU Spider بود. در آن زمان توانست به سرعت صد و پنجاه کیلومتری برسد. قدرت موتور اسپایدر 57 اسب بخار بود. با.

اسپایدر با موتور چرخشی از سال 1964 تا 1967 تولید شد. اما هرگز فراگیر نشد. با این وجود، خودروسازان از این فناوری دست برنداشته اند. علاوه بر این، آنها مدل دیگری - NSU Ro-80 را منتشر کردند و به یک پیشرفت واقعی تبدیل شد. بازاریابی مناسب نقش زیادی داشت.

به عنوان آن دقت کنید. قبلاً نشانی از مجهز بودن دستگاه به موتور چرخشی دارد. شاید نتیجه این موفقیت نصب این موتورها بر روی چنین بود ماشین های معروف، چگونه:

• سیتروئن جی اس بیروتور،
• مرسدس بنز C111،
• شورولت کوروت،
• VAZ 21018.

موتورهای روتاری بیشترین محبوبیت را در سرزمین خورشید طلوع به دست آوردند. شرکت ژاپنیمزدا برای آن زمان ها گامی پرخطر برداشت و شروع به تولید خودروهایی با استفاده از این فناوری کرد.

اولین علامت مزدا، خودروی Cosmo Sport بود. نمی توان گفت که او محبوبیت زیادی به دست آورد، اما مخاطبان خود را پیدا کرد. با این حال، این تنها گام اول در آوردن موتورهای دوار به بازار بود. بازار ژاپنو به زودی در صحنه جهانی.

مهندسان ژاپنی نه تنها ناامید نشدند، بلکه برعکس، با قدرت سه گانه شروع به کار کردند. نتیجه زحمات آنها مجموعه‌ای بود که همه مسابقات خیابانی در همه کشورهای جهان - Rotor-eXperiment یا به اختصار RX - با احترام از آن یاد می‌کنند.

به عنوان بخشی از این سری، چندین مدل افسانه ای از جمله مزدا RX-7 منتشر شد. اگر بگوییم این ماشین با موتور دوار محبوب بود، سکوت می کرد. میلیون ها طرفدار مسابقات خیابانی با آن شروع کردند. با قیمت نسبتا پایین، آن را باور نکردنی بود مشخصات فنی:

• شتاب صدها - 5.3 ثانیه؛
• حداکثر سرعت - 250 کیلومتر در ساعت؛
• قدرت - 250-280 اسب بخار، بسته به تغییر.

ماشین یک اثر هنری واقعی است، سبک و قابل مانور است و موتور آن قابل تحسین است. با مشخصاتی که در بالا توضیح داده شد، تنها 1.3 لیتر حجم دارد. دارای دو بخش است و ولتاژ کاری آن 13 ولت است.

توجه! مزدا RX-7 از سال 1978 تا 2002 تولید شد.در این مدت حدود یک میلیون خودرو با موتورهای دوار تولید شد.

متاسفانه آخرین مدل از این سری در سال 2008 عرضه شد. مزدا RX8 تکمیل شد خط افسانه ای. در واقع اینجاست که می توان تاریخچه موتور دوار در تولید انبوه را کامل دانست.

اصل عملیات

زیاد کارشناسان خودروآنها معتقدند که طراحی یک دستگاه پیستونی معمولی باید در گذشته های دور رها شود. با این وجود، میلیون ها خودرو نیاز به جایگزینی شایسته دارند؟

اصل کار یک موتور دوار بر اساس فشاری است که هنگام سوختن سوخت ایجاد می شود. قسمت اصلی طراحی روتور است که وظیفه ایجاد حرکات فرکانس مورد نظر را بر عهده دارد. در نتیجه انرژی به کلاچ منتقل می شود. روتور آن را به بیرون هل می دهد و به چرخ ها منتقل می کند.

روتور شکل مثلثی دارد. مصالح ساختمانی فولاد آلیاژی است. این قطعه در یک محفظه بیضی شکل قرار دارد که در واقع چرخش و همچنین تعدادی از فرآیندهای مهم برای تولید انرژی در آن رخ می دهد:

• فشرده سازی مخلوط
• تزریق سوخت،
• ایجاد جرقه،
• تامین اکسیژن،
• تخلیه مواد اولیه زباله

ویژگی اصلی طراحی موتور دوار این است که روتور دارای الگوی حرکتی بسیار غیرعادی است. نتیجه این راه حل طراحی سه سلول کاملاً جدا شده از یکدیگر است.

توجه! فرآیند خاصی در هر سلول اتفاق می افتد.

سلول اول دریافت می کند مخلوط هوا و سوخت. اختلاط در حفره رخ می دهد. سپس روتور ماده حاصل را به محفظه بعدی منتقل می کند. این جایی است که فشرده سازی و احتراق انجام می شود.

سلول سوم سوخت مصرف شده را حذف می کند. هماهنگ شده است کار سه نفرهمحفظه ها دقیقاً عملکرد شگفت انگیزی را ارائه می دهند که در نمونه اتومبیل های سری RX نشان داده شد.

اما راز اصلی دستگاه در چیزی کاملا متفاوت نهفته است. واقعیت این است که این فرآیندها یکی پس از دیگری رخ نمی دهند، آنها فورا اتفاق می افتند. در نتیجه، سه ضربه فقط در یک چرخش می گذرد.

در بالا نموداری از عملکرد یک موتور دوار پایه بود. بسیاری از تولیدکنندگان در تلاش برای ارتقای فناوری برای دستیابی به بهره وری بیشتر هستند. برخی موفق می شوند، در حالی که برخی دیگر شکست می خورند.

مهندسان ژاپنی موفق شدند به موفقیت دست یابند. موتورهای مزدا که قبلاً در بالا ذکر شد دارای حداکثر سه روتور هستند. می توانید تصور کنید که در این صورت بهره وری چقدر افزایش می یابد.

بیاوریم مثال روشن. بیایید یک موتور RPD معمولی با دو روتور بگیریم و نزدیکترین آنالوگ را پیدا کنیم - موتور شش سیلندراحتراق داخلی اگر روتور دیگری را به طرح اضافه کنیم، شکاف کاملاً عظیم خواهد بود - 12 سیلندر.

انواع موتورهای دوار

بسیاری از شرکت های خودروسازی تولید موتورهای دوار را آغاز کردند. تعجب آور نیست که تغییرات زیادی ایجاد شده است که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند:

1. موتور دوار با حرکت چند جهته. 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. موتور چرخشی ضربانی-دوار. 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. موتور دوار با فلپ آب بندی - 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. موتور دوار به دلیل حرکات چرخشی کار می کند. اعتقاد بر این است که این طراحی خاص از نظر فنی پیشرفته ترین است. هیچ قسمتی وجود ندارد که حرکات رفت و برگشتی را انجام دهد. بنابراین موتورهای دوار از این نوع به راحتی به 10000 دور در دقیقه می رسند.
5. موتور چرخشی سیاره ای اولین تغییری است که توسط دو مهندس اختراع شد.

همانطور که می بینید، علم ثابت نمی ماند تعداد قابل توجهی از انواع موتورهای دوار به ما اجازه می دهد تا به آن امیدوار باشیم پیشرفتهای بعدیتکنولوژی در آینده ای دور

مزایا و معایب موتور دوار

همانطور که می بینید، موتورهای دوار در یک زمان از محبوبیت خاصی برخوردار بودند. علاوه بر این، در واقع ماشین های افسانه ایمجهز به موتورهای این کلاس بودند. برای درک اینکه چرا این دستگاه بر روی مدل های پیشرفته نصب شده است ماشین های ژاپنی، باید تمام مزایا و معایب آن را بدانید.

مزایای

از پس‌زمینه‌ای که قبلاً ارائه شد، می‌دانید که موتور دوار در یک زمان جذب می‌شود توجه بزرگسازندگان موتور، دلایل مختلفی برای این وجود داشت:

1. افزایش طراحی فشرده
2. سبک وزن.
3. RPD به خوبی متعادل است و حداقل لرزش را در حین کار ایجاد می کند.
4. تعداد قطعات یدکی موتور یک مرتبه کمتر از همتای پیستونی آن است.
5. RPD کیفیت پویایی بالایی دارد

مهمترین مزیت RPD چگالی توان بالای آن است. خودرویی با موتور دوار می‌تواند تا ۱۰۰ کیلومتر بدون تعویض به سرعت شتاب بگیرد دنده های بالادر حالی که تعداد زیادی از انقلاب ها را حفظ می کنند.

مهم! استفاده از موتور دوار به دلیل توزیع وزن ایده آل باعث افزایش پایداری خودرو در جاده می شود.

ایرادات

اکنون زمان آن رسیده است که بیشتر بدانیم چرا با وجود تمام مزایا، اکثر تولیدکنندگان نصب موتورهای دوار روی خودروهای خود را متوقف کرده اند. معایب RPD عبارتند از:

1. افزایش مصرفسوخت هنگام کار بر روی دور پایین. در خودروهایی که نیاز به منابع بیشتری دارند، می تواند به 20-25 لیتر در 100 کیلومتر برسد.
2. ساخت مشکل است. در نگاه اول، طراحی موتور دوار بسیار ساده تر از موتور پیستونی است. اما شیطان در جزئیات است. ساختن آنها فوق العاده سخت است. دقت هندسی هر قطعه یدکی باید در حد ایده آل باشد، در غیر این صورت روتور با نتیجه مناسب نمی تواند از منحنی اپی تروکوئیدی عبور کند. RPD برای تولید خود به تجهیزات با دقت بالایی نیاز دارد که هزینه زیادی دارد.
3. موتور دوار اغلب بیش از حد گرم می شود. این به دلیل ساختار غیر معمول محفظه احتراق است. متاسفانه حتی پس از گذشت سالها مهندسان نتوانستند این نقص را اصلاح کنند. انرژی اضافی تولید شده توسط احتراق سوخت سیلندر را گرم می کند. این امر باعث فرسودگی موتور و کاهش عمر مفید آن می شود.
4. همچنین یک موتور دوار از افت فشار رنج می برد. نتیجه این اثر سایش سریع مهر و موم است. طول عمر یک RPD به خوبی مونتاژ شده بین 100 تا 150 هزار کیلومتر است. پس از گذر از این نقطه عطف، دیگر نمی توان بدون تعمیرات اساسی انجام داد.
5. رویه پیچیدهتعویض روغن مصرف روغن موتور دوار در هر 1000 کیلومتر 600 میلی لیتر است. برای اطمینان از روانکاری مناسب قطعات، روغن باید هر 5000 کیلومتر یک بار تعویض شود. اگر این کار انجام نشود، بسیار محتمل است آسیب جدیاجزای کلیدی واحد

همانطور که می بینید، علیرغم مزایای برجسته RPD، دارای تعدادی است کاستی های قابل توجه. با این حال، بخش طراحی در پیشرو شرکت های خودروسازیآنها همچنان در تلاش برای مدرنیزه کردن این فناوری هستند و چه کسی می داند شاید روزی موفق شوند.

نتایج

موتورهای دوار دارای مزایای قابل توجهی هستند، آنها به خوبی متعادل هستند، به شما امکان می دهند سرعت را به سرعت افزایش دهید و سرعت 100 کیلومتر را در 4-7 ثانیه ارائه دهید. اما موتورهای دوار دارای معایبی نیز هستند که مهمترین آنها عمر کوتاه آنهاست.

ایده موتور دوار خیلی وسوسه انگیز است: وقتی رقیب از ایده آل فاصله دارد، به نظر می رسد که ما در شرف غلبه بر کاستی ها هستیم و نه یک موتور، بلکه خود کمال ... مزدا در اسارت این توهمات بود. درست تا سال 2012، زمانی که آخرین مدل با موتور چرخشی - RX-8.

تاریخچه ایجاد یک موتور دوار

نام دوم یک موتور دوار (RPE) Wankel (نوعی آنالوگ موتور دیزل) است. این فلیکس وانکل است که امروزه به افتخارات مخترع موتور پیستونی دوار نسبت داده می شود و حتی داستانی تکان دهنده در مورد اینکه چگونه وانکل همزمان با حرکت هیتلر به سمت هدف خود به سمت هدف خود قدم می گذارد، نقل می شود.

در واقع، همه چیز کمی متفاوت بود: یک مهندس با استعداد، فلیکس وانکل، واقعاً روی توسعه یک جدید کار کرد. موتور سادهاحتراق داخلی، اما موتور متفاوتی بود، بر اساس چرخش مشترک روتورها.

پس از جنگ، وانکل توسط شرکت آلمانی NSU که عمدتاً در زمینه تولید موتورسیکلت فعالیت می کرد، به یکی از گروه های کاری که بر روی ایجاد یک موتور دوار تحت رهبری والتر فروید کار می کرد، استخدام شد.

مشارکت وانکل تحقیقات گسترده ای در مورد آب بندی شیرهای دوار بود. طرح اساسیو مفهوم مهندسی متعلق به فروید است. اگرچه وانکل یک حق ثبت اختراع برای چرخش دوگانه داشت.

موتور اول دارای یک محفظه چرخان و یک روتور ثابت بود. ناراحتی طراحی منجر به ایده تغییر چیدمان شد.

اولین موتور روتور دوار در اواسط سال 1958 شروع به کار کرد. تفاوت کمی با نسل امروزی خود داشت - به جز اینکه شمع ها باید به بدن منتقل می شدند.

به زودی این شرکت اعلام کرد که موفق به ایجاد یک جدید و بسیار شده است موتور امیدوار کننده. تقریبا صد شرکت خودروسازی مجوز تولید این موتور را خریداری کرده اند. یک سوم از مجوزها به ژاپن ختم شد.

RPD در اتحاد جماهیر شوروی

و اینجا اتحاد جماهیر شورویمن اصلا مجوز نخریدم. توسعه موتور دوار خود ما با این واقعیت آغاز شد که آنها به اتحادیه آورده شدند و برچیده شدند ماشین آلمانی Ro-80 که NSU تولید آن را در سال 1967 آغاز کرد.

هفت سال پس از این، یک دفتر طراحی در کارخانه VAZ ظاهر شد که منحصراً موتورهای پیستونی دوار را توسعه می داد. از طریق کار او، موتور VAZ-311 در سال 1976 ظاهر شد. اما اولین پنکیک گلوله شد و شش سال دیگر تصفیه شد.

شوروی اول ماشین تولیدیبا موتور دوار - این VAZ-21018 است که در سال 1982 معرفی شد. متأسفانه، در حال حاضر در دسته آزمایشی، موتورهای همه خودروها از کار افتادند. آنها در حال نهایی کردن آن برای یک سال دیگر بودند و پس از آن VAZ-411 و VAZ 413 ظاهر شدند که مورد استفاده قرار گرفتند. سازمان های اجرای قانوناتحاد جماهیر شوروی آنها نگرانی خاصی در مورد مصرف سوخت و عمر کوتاه موتور نداشتند، اما به خودروهای سریع، قدرتمند، اما نامحسوسی نیاز داشتند که بتوانند با خودروهای خارجی همگام شوند.

RPD در غرب

در غرب، موتور دوار رونق ایجاد نکرد و توسعه آن در ایالات متحده و اروپا به بحران سوخت در سال 1973 پایان داد، زمانی که قیمت بنزین افزایش یافت و خریداران خودرو شروع به پرسیدن قیمت مدل‌های با مصرف سوخت اقتصادی کردند. .

با توجه به اینکه موتور دوار تا 20 لیتر بنزین در هر صد کیلومتر مصرف می کرد، فروش آن در زمان بحران به حد مجاز کاهش یافت.

تنها کشور شرق که ایمانش را از دست نداد ژاپن بود. اما حتی در آنجا، سازندگان به سرعت علاقه خود را به موتور از دست دادند، که نمی خواستند بهبود یابد. و در پایان فقط یک سرباز حلبی استوار باقی ماند - شرکت مزدا. اتحاد جماهیر شوروی بحران سوخت را تجربه نکرد. تولید وسایل نقلیه با RPD پس از فروپاشی اتحادیه ادامه یافت. VAZ فقط در سال 2004 کار روی RPD را متوقف کرد. مزدا تنها در سال 2012 به توافق رسید.

ویژگی های موتور دوار

این طرح بر اساس یک روتور مثلثی شکل است که هر یک از وجوه آن دارای تحدب () است. روتور به صورت سیاره ای حول محور مرکزی - استاتور می چرخد. رئوس مثلث منحنی پیچیده ای به نام اپی تروکوئید را توصیف می کند. شکل این منحنی شکل کپسولی را که روتور درون آن می چرخد ​​مشخص می کند.

موتور دوار دارای همان چرخه چهار زمانه رقیب خود، موتور پیستونی است.

محفظه‌هایی بین لبه‌های روتور و دیواره‌های کپسول شکل می‌گیرند که شکل آنها به شکل هلالی متغیر است که دلیل آن برخی است کاستی های قابل توجهطرح ها. برای جداسازی محفظه ها از یکدیگر، از مهر و موم استفاده می شود - صفحات شعاعی و انتهایی.

اگر موتور احتراق داخلی دوار را با پیستونی مقایسه کنیم، اولین چیزی که توجه شما را به خود جلب می کند این است که در طی یک دور چرخش روتور، ضربه قدرت سه بار اتفاق می افتد و شفت خروجی سه برابر سریعتر از خود روتور می چرخد.

U RPD فاقد سیستم توزیع گاز است، که طراحی آن را بسیار ساده می کند. و توان ویژه بالا با ابعاد کوچک و وزن دستگاه می باشد به دلیل عدم وجود میل لنگمیله های اتصال و سایر رابط های بین دوربین ها.

مزایا و معایب موتورهای دوار

مزایای

خوبی موتور دوار این است از بخش های بسیار کمتری تشکیل شده استنسبت به رقیب خود - 35-40 درصد.

دو موتور با قدرت یکسان - دوار و پیستونی - از نظر اندازه تفاوت زیادی خواهند داشت. پیستون دو برابر بزرگتر.

موتور دوار در سرعت های بالا بار زیادی را تجربه نمی کندحتی اگر ماشین را با دنده کم تا سرعت بیش از 100 کیلومتر در ساعت شتاب دهید.

تعادل خودرویی با موتور دوار آسان تر است، که می دهد افزایش ثباتماشین هادر جاده.

حتی سبک ترین وسیله نقلیهاز لرزش رنج نبرید زیرا لرزش RPD بسیار کمتر از پیستون است. این به دلیل تعادل بیشتر RPD رخ می دهد.

ایرادات

رانندگان آن را نقطه ضعف اصلی موتور دوار می نامند منبع کوچک، که نتیجه مستقیم طراحی آن است. مهر و موم ها بسیار سریع فرسوده می شوند، زیرا زاویه کار آنها دائما در حال تغییر است.


موتور در حال تجربه است تغییرات دماهر ضربه، که همچنین به سایش مواد کمک می کند. به این موارد فشار وارد شده بر سطوح مالشی را اضافه کنید که فقط با تزریق مستقیم روغن به منیفولد قابل درمان است.

سایش مهر و مومباعث نشتی بین محفظه هایی می شود که اختلاف فشار آنها بسیار زیاد است. به خاطر همین راندمان موتورسقوط می کند و آسیب های زیست محیطی افزایش می یابد.

هلال شکل محفظه ها به احتراق کامل سوخت کمک نمی کندو سرعت چرخش روتور و طول کوتاه حرکت کار دلیلی برای بیرون راندن گازهایی است که هنوز خیلی داغ هستند و کاملاً نسوخته اند به داخل اگزوز. علاوه بر محصولات احتراق بنزین، روغن نیز وجود دارد که در مجموع اگزوز را بسیار سمی می کند. پیستون - آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند.

اشتهای زیادقبلاً یک موتور بنزینی ذکر شده است ، اما در هر 1000 کیلومتر تا 1 لیتر روغن مصرف می کند. علاوه بر این، هنگامی که روغن را فراموش کردید، می توانید تعمیرات اساسی را انجام دهید، اگر نه یک موتور.

قیمت بالا- با توجه به اینکه برای ساخت موتور به تجهیزات با دقت بالا و مواد بسیار با کیفیت نیاز دارید.

همانطور که می بینید، موتور چرخشی دارای کاستی های زیادی است، اما موتور پیستونی نیز ناقص است، بنابراین رقابت بین آنها برای مدت طولانی متوقف نشد. آیا برای همیشه تمام شده است؟ زمان نشان خواهد داد.

ما به شما می گوییم که یک موتور دوار چگونه کار می کند و کار می کند.

با اختراع موتور احتراق داخلی، پیشرفت در توسعه صنعت خودروسازی بسیار پیشرفت کرده است. علیرغم اینکه ژنرال دستگاه موتور احتراق داخلیثابت ماند، این واحدها دائماً بهبود می یافتند. همراه با این موتورها، واحدهای روتاری پیشرفته تری ظاهر شدند. اما چرا آنها هرگز در جهان گسترده نشده اند؟ دنیای خودرو? پاسخ این سوال را در مقاله بررسی خواهیم کرد.

تاریخچه واحد

موتور دوار توسط توسعه دهندگان فلیکس وانکل و والتر فروید در سال 1957 طراحی و آزمایش شد. اولین خودرویی که این واحد روی آن نصب شد، خودروی اسپورت NSU Spider بود. تحقیقات نشان داده است که با قدرت موتور 57 اسب بخار این ماشینتوانایی شتاب گیری تا 150 کیلومتر در ساعت را داشت. تولید خودروهای اسپایدر مجهز به موتور دوار 57 اسب بخاری حدود 3 سال به طول انجامید.

پس از این، ماشین NSU Ro-80 شروع به تجهیز به این نوع موتور کرد. متعاقباً موتورهای چرخشی بر روی سیتروئن ها، مرسدس بنز، VAZ و شورولت نصب شدند.

یکی از رایج ترین خودروهای دارای موتور چرخشی، خودروی اسپرت ژاپنی مزدا کازمو اسپرت است. ژاپنی ها نیز شروع به تجهیز مدل RX به این موتور کردند. اصل کار موتور دوار (مزدا RX) شامل چرخش ثابت روتور با چرخه های متناوب کار است. اما در مورد آن کمی بعد بیشتر می شود.

در حال حاضر، این خودروساز ژاپنی به تولید سریال خودروهای با موتورهای چرخشی مشغول نیست. آخرین مدل، که چنین موتوری روی آن نصب شده بود، تبدیل به اصلاح مزدا RX8 Spirit R شد. اما در سال 2012 تولید این نسخه از خودرو متوقف شد.

طراحی و اصل عملیات

اصل کار موتور دوار چیست؟ این نوع موتور مانند موتورهای احتراق داخلی کلاسیک دارای چرخه 4 زمانه است. با این حال، اصل کار یک موتور پیستونی دوار کمی با موتورهای پیستونی معمولی متفاوت است.

چی ویژگی اصلیاز این موتور؟ موتور دوار استرلینگ در طراحی خود نه 2، نه 4 یا 8 پیستون، بلکه فقط یک پیستون دارد. به آن روتور می گویند. می چرخد این عنصردر یک سیلندر فرم خاص. روتور بر روی یک شفت نصب شده و به یک چرخ دنده متصل می شود. دومی دارای کلاچ دنده ای با استارت است. این عنصر در امتداد یک منحنی اپی تروکوئیدی می چرخد. یعنی پره های روتور به طور متناوب روی محفظه سیلندر همپوشانی دارند. در دومی، احتراق سوخت رخ می دهد. اصل کار یک موتور دوار (از جمله مزدا کازمو اسپورت) این است که در یک چرخش مکانیزم سه گلبرگ دایره سفت و سخت را هل می دهد. با چرخش قطعه در بدنه، اندازه سه محفظه داخل آن تغییر می کند. به دلیل تغییر اندازه، فشار خاصی در محفظه ها ایجاد می شود.

مراحل کار

موتور دوار چگونه کار می کند؟ اصل کارکرد (تصاویر گیف و نمودار RPD که در زیر مشاهده می کنید) این موتور به شرح زیر است. عملکرد موتور شامل چهار چرخه تکراری است که عبارتند از:

1. تامین سوخت.این مرحله اول کار موتور است. در لحظه ای رخ می دهد که بالای روتور در سطح سوراخ تغذیه قرار دارد. هنگامی که دوربین به محفظه اصلی باز می شود، حجم آن به حداقل خود نزدیک می شود. به محض اینکه روتور از کنار آن بچرخد، محفظه جابجا می شود مخلوط سوخت و هوا. پس از این، دوربین دوباره بسته می شود.
2. فشرده سازی. با ادامه حرکت روتور، فضای محفظه کاهش می یابد. بنابراین، مخلوط هوا و سوخت فشرده می شود. به محض اینکه مکانیسم با شمع ها از محفظه عبور می کند، دوباره حجم محفظه کاهش می یابد. در این لحظه مخلوط مشتعل می شود.
3. آتش گرفتن. اغلب یک موتور دوار (از جمله VAZ-21018) دارای چندین شمع است. این به دلیل طول زیاد محفظه احتراق است. به محض اینکه شمع روشن شد مخلوط قابل اشتعال، سطح فشار داخل ده ها برابر افزایش می یابد. بنابراین، روتور دوباره رانده می شود. علاوه بر این، فشار در محفظه و مقدار گازها همچنان افزایش می یابد. در این لحظه روتور حرکت می کند و گشتاور ایجاد می شود. این کار تا زمانی ادامه می یابد که مکانیزم از محفظه اگزوز عبور کند.
4. انتشار گازها.هنگامی که روتور عبور می کند این محفظه، گاز فشار قوی شروع به حرکت آزادانه به داخل لوله اگزوز می کند. در این حالت حرکت مکانیسم متوقف نمی شود. روتور به طور پیوسته می چرخد ​​تا حجم محفظه احتراق دوباره به حداقل برسد. در این زمان، مقدار باقیمانده گازهای خروجی از موتور خارج می شود.

این دقیقاً اصل عملکرد یک موتور دوار است. VAZ-2108، که RPD نیز روی آن نصب شده بود، مانند مزدا ژاپنی، با عملکرد موتور بی صدا و بالا متمایز بود. ویژگی های پویا. ولی در تولید انبوهاین اصلاح هرگز راه اندازی نشد. بنابراین، ما متوجه شدیم که اصل کار یک موتور دوار چیست.

معایب و مزایا

مثمر ثمر این موتورتوجه بسیاری از خودروسازان را به خود جلب کرده است. اصل عملکرد و طراحی خاص آن است کل خطمزایایی در مقایسه با انواع دیگر موتورهای احتراق داخلی.

بنابراین، مزایا و معایب یک موتور دوار چیست؟ بیا شروع کنیم با مزایای واضح. اولاً ، موتور دوار دارای متعادل ترین طراحی است و بنابراین عملاً باعث لرزش زیاد در حین کار نمی شود. ثانیاً این موتور وزن سبک تر و جمع و جورتر است و بنابراین نصب آن به ویژه برای سازندگان خودروهای اسپرت مهم است. علاوه بر این، وزن سبک واحد این امکان را برای طراحان فراهم کرده است توزیع وزن کاملبارهای محور بدین ترتیب خودرویی با این موتور در جاده پایدارتر و مانور پذیرتر شد.

و البته جادار بودن طراحی. با وجود تعداد ضربات یکسان، طراحی این موتور بسیار ساده تر از همتای پیستونی خود است. برای ایجاد یک موتور دوار، حداقل تعداد اجزا و مکانیزم مورد نیاز بود.

اما مزیت اصلی این موتور جرم و ارتعاشات کم آن نیست، بلکه آن است بازدهی بالا. با تشکر از اصل عملیات ویژه موتور دوارداشته است قدرت بیشترو کارایی

حالا در مورد معایب. تعداد آنها بسیار بیشتر از مزایا بود. دلیل اصلی امتناع سازندگان از خرید چنین موتورهایی مصرف سوخت بالای آنها بود. چنین واحدی به طور متوسط ​​تا 20 لیتر سوخت در هر صد کیلومتر مصرف می کند و این، ببینید، با استانداردهای امروزی هزینه قابل توجهی است.

مشکل در تولید قطعات

علاوه بر این، شایان ذکر است که هزینه بالای تولید قطعات این موتور که با پیچیدگی ساخت روتور توضیح داده شده است. به منظور. واسه اینکه. برای اینکه این مکانیسممنحنی اپی تروکوئیدال را به درستی گذرانده، دقت هندسی بالایی لازم است (برای سیلندر نیز). بنابراین، در ساخت موتورهای دوار نمی توان بدون تجهیزات تخصصی گران قیمت و دانش ویژه در زمینه فنی. بر این اساس تمامی این هزینه ها از قبل در قیمت خودرو لحاظ می شود.

گرمای بیش از حد و بارهای زیاد

همچنین به دلیل طراحی خاص، این واحد اغلب در معرض گرمای بیش از حد قرار می گرفت. تمام مشکل، شکل عدسی شکل محفظه احتراق بود.

در مقابل، موتورهای احتراق داخلی کلاسیک دارای طراحی محفظه کروی هستند. سوختی که در مکانیسم عدسی شکل می سوزد به انرژی حرارتی تبدیل می شود که نه تنها در حرکت کار، بلکه برای گرم کردن خود سیلندر نیز صرف می شود. در نهایت، "جوش" مکرر واحد منجر به سایش سریعو شکست آن

منبع

نه تنها سیلندر آسیب می بیند بار های سنگین. مطالعات نشان داده است که در حین کار روتور، بخش قابل توجهی از بار بر روی مهر و موم های واقع بین نازل مکانیسم ها می افتد. در معرض دید قرار می گیرند تغییر مداومفشار، بنابراین حداکثر عمر موتور بیش از 100-150 هزار کیلومتر نیست.

پس از این موتور نیاز دارد بازسازی اساسیکه هزینه آن گاهی معادل خرید واحد جدید می باشد.

مصرف روغن

همچنین، موتور دوار در تعمیر و نگهداری بسیار نیازمند است.

مصرف روغن آن بیش از 500 میلی لیتر در هزار کیلومتر است که شما را مجبور می کند هر 4-5 هزار کیلومتر مایع را پر کنید. اگر به موقع آن را تعویض نکنید، موتور به سادگی از کار می افتد. یعنی موضوع سرویس موتور دوار باید مسئولانه تر برخورد شود، در غیر این صورت کوچکترین اشتباهمملو از تعمیرات پرهزینه واحد است.

انواع

بر این لحظهپنج نوع از این نوع واحدها وجود دارد:

موتور دوار (VAZ-21018-2108)

تاریخچه ایجاد اتومبیل های VAZ موتورهای احتراق داخلی دواربه سال 1974 برمی گردد. پس از آن بود که اولین دفتر طراحی RPD ایجاد شد. با این حال، اولین موتور توسعه یافته توسط مهندسان ما طراحی مشابهی با موتور Wankel داشت که روی سدان های وارداتی NSU Ro80 مجهز شده بود. آنالوگ شوروی VAZ-311 نام داشت. این اولین موتور چرخشی شوروی است. اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد ماشین های VAZاین موتور برای عملکرد وانکل RPD الگوریتم مشابهی دارد.

اولین خودرویی که این موتورها روی آن نصب شدند، اصلاح VAZ 21018 بود. این خودرو عملاً هیچ تفاوتی با "جد" خود - مدل 2101 - نداشت به استثنای موتور احتراق داخلی مورد استفاده. زیر کاپوت محصول جدید یک RPD تک بخش با ظرفیت 70 اسب بخار قرار داشت. با این حال، در نتیجه تحقیقات بر روی هر 50 نمونه مدل، خرابی های موتورهای متعددی کشف شد که کارخانه Volzhsky را مجبور کرد تا چند سال آینده استفاده از این نوع موتورهای احتراق داخلی را در خودروهای خود کنار بگذارد.

علت اصلی خرابی ها RPD داخلیبه دلیل مهر و موم های غیر قابل اعتماد بود. با این حال، طراحان اتحاد جماهیر شوروی تصمیم گرفتند این پروژه را با ارائه یک موتور دوار 2 بخش جدید VAZ-411 به جهان نجات دهند. متعاقباً موتور احتراق داخلی با نام تجاری VAZ-413 توسعه یافت. تفاوت اصلی آنها در قدرت بود. نسخه اول تا 120 اسب بخار قدرت داشت، دومی - حدود 140. با این حال، این واحدها دوباره در سری گنجانده نشدند. این کارخانه تصمیم گرفت آنها را فقط روی وسایل نقلیه رسمی که توسط پلیس راهنمایی و رانندگی و KGB استفاده می شود نصب کند.

موتورهای هوانوردی، "هشت" و "نه"

در سال های بعد، توسعه دهندگان سعی کردند یک موتور چرخشی برای هواپیماهای کوچک داخلی ایجاد کنند، اما همه تلاش ها ناموفق بود. در نتیجه، طراحان دوباره شروع به توسعه موتورهای خودروهای سواری (اکنون دیفرانسیل جلو) VAZ از سری 8 و 9 کردند، موتورهای تازه توسعه یافته VAZ-414 و 415 جهانی بودند و می توانستند در عقب استفاده شوند. مدل های ماشین چرخ دار مانند ولگا و مسکویچ و غیره.

ویژگی های RPD VAZ-414

این موتور اولین بار در "نه" فقط در سال 1992 ظاهر شد. این موتور در مقایسه با "اجداد" خود دارای مزایای زیر بود:

• قدرت ویژه بالا، که این امکان را برای ماشین فراهم می کند که تنها در 8-9 ثانیه به "صدها" برسد.
• بازدهی بالا. از یک لیتر سوخت سوخته می توان تا 110 اسب بخار قدرت به دست آورد (و این بدون هیچ گونه تقویت یا خسته کننده اضافی بلوک سیلندر).
• پتانسیل بالا برای اجبار در تنظیم صحیحافزایش قدرت موتور چندین ده اسب بخار امکان پذیر بود.
• موتور با سرعت بالا. چنین موتوری قادر بود حتی در 10000 دور در دقیقه کار کند. تحت چنین بارهایی، فقط یک موتور دوار می تواند کار کند. اصل کار موتورهای احتراق داخلی کلاسیک اجازه نمی دهد که آنها برای مدت طولانی در سرعت های بالا کار کنند.
• مصرف سوخت نسبتا کم. اگر نسخه های قبلی حدود 18-20 لیتر سوخت در هر "صد" مصرف می کردند، این واحد در عملکرد متوسط ​​فقط 14-15 لیتر مصرف می کرد.

وضعیت فعلی RPD در کارخانه خودروسازی Volzhsky

همه موتورهایی که در بالا توضیح داده شد محبوبیت زیادی به دست نیاوردند و تولید آنها به زودی متوقف شد. در آینده، کارخانه خودروسازی Volzhsky هنوز برنامه ای برای احیای توسعه موتورهای دوار ندارد. بنابراین VAZ-414 RPD یک تکه کاغذ مچاله شده در تاریخ مهندسی مکانیک داخلی باقی خواهد ماند.

بنابراین، ما متوجه شدیم که اصل کار و طراحی موتور دوار چیست.

موتور دوار یک موتور احتراق داخلی است که طراحی آن با موتورهای پیستونی معمولی تفاوت اساسی دارد.
در یک موتور پیستونی، چهار حرکت در همان حجم فضا (سیلندر) انجام می شود: ورودی، تراکم، کورس قدرت و اگزوز. موتور دوار ضربات یکسانی را انجام می دهد، اما همه آنها در قسمت های مختلف محفظه رخ می دهد. این را می توان با داشتن یک سیلندر جداگانه برای هر ضربه مقایسه کرد که پیستون به تدریج از یک سیلندر به سیلندر دیگر حرکت می کند.

موتور دوار توسط دکتر فلیکس وانکل اختراع و توسعه داده شد و گاهی اوقات موتور وانکل یا موتور دوار وانکل نامیده می شود.

در این مقاله در مورد نحوه عملکرد موتور دوار صحبت خواهیم کرد. ابتدا به اصل عملکرد آن نگاه می کنیم.

اصل کارکرد موتور دوار

روتور و محفظه موتور دوار مزدا RX-7. این قطعات جایگزین پیستون ها، سیلندرها، سوپاپ ها و میل بادامک یک موتور پیستونی می شوند.

مانند موتور پیستونی، موتور دوار از فشاری استفاده می کند که در طی احتراق ایجاد می شود مخلوط هوا و سوخت. در موتورهای پیستونی این فشار در سیلندرها ایجاد می شود و پیستون ها را به حرکت در می آورد. میله های اتصال و میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت چرخشی تبدیل می کنند که می توان از آن برای چرخاندن چرخ های خودرو استفاده کرد.

در یک موتور دوار، فشار احتراق در محفظه‌ای ایجاد می‌شود که توسط قسمتی از محفظه تشکیل شده است که توسط طرف روتور مثلثی بسته شده است که به جای پیستون استفاده می‌شود.

روتور در امتداد مسیری می چرخد ​​که شبیه خطی است که توسط اسپیروگراف کشیده شده است. به لطف این مسیر، هر سه رأس روتور با محفظه در تماس هستند و سه حجم مجزای گاز را تشکیل می دهند. روتور می چرخد ​​و هر یک از این حجم ها به طور متناوب منبسط و منقبض می شوند. این تضمین می کند که مخلوط هوا و سوخت وارد موتور، فشرده سازی، کار مفیدوقتی گازها منبسط می شوند و اگزوز آزاد می شود.

مزدا RX-8

مزدا در تولید انبوه خودروهای با موتور دوار پیشگام شد. RX-7 که در سال 1978 به فروش رفت، شاید بهترین بود ماشین موفقبا موتور دوار اما قبل از آن تعدادی خودرو، کامیون و حتی اتوبوس با موتور چرخشی، با Cosmo Sport 1967 شروع شد. با این حال، RX-7 از سال 1995 از تولید خارج شده است، اما ایده موتور دوار نمرده است.

مزدا RX-8 به موتور چرخشی به نام RENESIS مجهز شده است. این موتور نامگذاری شد بهترین موتور 2003. این دو روتور تنفس طبیعی است و 250 اسب بخار قدرت تولید می کند.

ساختار یک موتور دوار

موتور دوار دارای سیستم جرقه زنی و سیستم تزریق سوخت مشابه موتورهای پیستونی است. ساختار موتور دوار با موتور پیستونی تفاوت اساسی دارد.

روتور

روتور دارای سه ضلع محدب است که هر یک به عنوان یک پیستون عمل می کنند. هر طرف روتور دارای یک فرورفتگی است که سرعت چرخش روتور را افزایش می دهد و فضای بیشتری را برای مخلوط هوا و سوخت فراهم می کند.

در بالای هر وجه یک صفحه فلزی وجود دارد که فضا را به اتاقک هایی تقسیم می کند. دو حلقه فلزی در هر طرف روتور دیواره های این محفظه ها را تشکیل می دهند.

در مرکز روتور یک چرخ دنده با دندانه های داخلی وجود دارد. با یک چرخ دنده نصب شده روی بدنه جفت می شود. این کوپلینگ مسیر و جهت چرخش روتور را در محفظه تعیین می کند.

مسکن (استاتور)

بدن بیضی شکل است (به صورت دقیق اپی تروکوئید). شکل محفظه به گونه ای طراحی شده است که سه رأس روتور همیشه با دیواره محفظه در تماس بوده و سه حجم مجزای گاز ایجاد می کند.

یکی از فرآیندهای احتراق داخلی در هر قسمت از بدن اتفاق می افتد. فضای کیس به چهار مرحله تقسیم می شود:

• ورودی
• فشرده سازی
• ضربه ی قوی
• رهایی

درگاه های ورودی و خروجی در محفظه قرار دارند. هیچ دریچه ای در پورت ها وجود ندارد. درگاه اگزوز مستقیماً به سیستم اگزوز و درگاه ورودی مستقیماً به بدنه دریچه گاز وصل می شود.

شفت خروجی

شفت خروجی (به بادامک های غیرعادی توجه کنید)

شفت خروجی دارای برآمدگی های گرد بادامک است که به صورت غیرمرکز قرار گرفته اند، یعنی. نسبت به محور مرکزی جابجا شده است. هر روتور با یکی از این پیش بینی ها مرتبط است. شفت خروجی مشابه میل لنگ در موتورهای پیستونی است. با چرخش روتور، بادامک ها را هل 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.

مجموعه موتور دوار

موتور دوار به صورت لایه ای مونتاژ می شود. موتور دو روتور از پنج لایه تشکیل شده است که توسط پیچ‌های بلندی که به صورت دایره‌ای مرتب شده‌اند در جای خود نگه داشته می‌شوند. مایع خنک کننده از تمام قسمت های سازه عبور می کند.

دو لایه بیرونی دارای مهر و موم و یاتاقان برای شفت خروجی هستند. آنها همچنین دو قسمت از محفظه را که روتورها را در خود جای می دهند عایق بندی می کنند. سطوح داخلی این قطعات صاف است که آب بندی مناسب روتورها را تضمین می کند. یک درگاه ورودی منبع تغذیه در هر یک از قسمت های بیرونی قرار دارد.

بخشی از محفظه که شامل روتور است (به محل درگاه اگزوز توجه کنید)

لایه بعدی شامل محفظه روتور بیضی شکل و درگاه اگزوز است. یک روتور در این قسمت از محفظه تعبیه شده است.

قسمت مرکزی شامل دو پورت ورودی - یکی برای هر روتور است. همچنین روتورها را از هم جدا می کند تا سطح داخلی صاف شود.

در مرکز هر روتور یک چرخ دنده با دندانه های داخلی قرار دارد که در اطراف یک چرخ دنده کوچکتر نصب شده روی محفظه موتور می چرخد. مسیر چرخش روتور را تعیین می کند.

قدرت موتور دوار

در قسمت مرکزی یک پورت ورودی برای هر روتور وجود دارد

مانند موتورهای پیستونی، موتور احتراق داخلی دوار از یک سیکل چهار زمانه استفاده می کند. اما در یک موتور دوار این چرخه به طور متفاوتی انجام می شود.

برای یک دور کامل روتور، شفت خارج از مرکز سه دور چرخش می کند.

عنصر اصلی یک موتور دوار روتور است. آنها به عنوان پیستون در یک موتور پیستونی معمولی عمل می کنند. روتور روی یک بادامک گرد بزرگ روی شفت خروجی نصب شده است. بادامک نسبت به محور مرکزی شفت تعدیل شده است و به عنوان میل لنگ عمل می کند و به روتور اجازه می دهد شفت را بچرخاند. با چرخش در داخل محفظه، روتور بادامک را به دور دایره فشار می دهد و در طول یک دور کامل روتور آن را سه بار می چرخاند.

اندازه محفظه های تشکیل شده توسط روتور با چرخش تغییر می کند. این تغییر اندازه یک عمل پمپاژ را فراهم می کند. در ادامه به هر یک از چهار زمانه یک موتور دوار خواهیم پرداخت.

ورودی

سکته ورودی با عبور نوک روتور از درگاه ورودی شروع می شود. در لحظه ای که اپکس از درگاه ورودی عبور می کند، حجم محفظه نزدیک به حداقل خود است. سپس حجم محفظه افزایش می یابد و مخلوط هوا و سوخت به داخل مکیده می شود.

با چرخش بیشتر روتور، محفظه جدا شده و ضربه فشرده سازی آغاز می شود.

فشرده سازی

با چرخش بیشتر روتور، حجم محفظه کاهش می یابد و مخلوط هوا و سوخت فشرده می شود. هنگامی که روتور از میان شمع ها عبور می کند، حجم محفظه نزدیک به حداقل است. در این لحظه، اشتعال رخ می دهد.

ضربه ی قوی

بسیاری از موتورهای دوار دارای دو شمع هستند. محفظه احتراق حجم نسبتاً زیادی دارد، بنابراین اگر یک شمع وجود داشته باشد، احتراق کندتر اتفاق می افتد. هنگامی که مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود، فشار ایجاد می شود و باعث حرکت روتور می شود.

فشار احتراق روتور را به سمت افزایش حجم محفظه می چرخاند. گازهای احتراق به انبساط ادامه می دهند، روتور را می چرخانند و تا زمانی که نوک روتور از درگاه اگزوز عبور کند، نیرو تولید می کنند.

رهایی

همانطور که روتور از درگاه اگزوز عبور می کند، گازهای احتراق هستند فشار بالابیرون رفتن به سیستم اگزوز. همانطور که روتور بیشتر می چرخد، حجم محفظه کاهش می یابد و گازهای خروجی باقی مانده را به درگاه اگزوز فشار می دهد. زمانی که حجم محفظه به حداقل می رسد، نوک روتور از درگاه ورودی عبور می کند و چرخه تکرار می شود.

لازم به ذکر است که هر یک از سه طرف روتور همیشه در یکی از ضربات چرخه درگیر است، یعنی. برای یک چرخش کامل روتور، سه ضربه قدرت انجام می شود. برای یک دور کامل روتور، شفت خروجی سه دور چرخش می کند، زیرا در هر چرخش شفت یک ضربه وجود دارد.

تفاوت ها و مشکلات

در مقایسه با موتور پیستونی، یک موتور دوار تفاوت های خاصی دارد.

قطعات متحرک کمتر

برخلاف موتور پیستونی، موتور دوار از قطعات متحرک کمتری استفاده می کند. یک موتور دو روتور دارای سه قسمت متحرک است: دو روتور و یک شفت خروجی. حتی در ساده ترین موتور چهار سیلندرکمتر از 40 قطعه متحرک از جمله پیستون، شاتون، میل بادامک، سوپاپ، فنر سوپاپ، بازوهای چرخان، تسمه تایم و میل لنگ وجود دارد.

با کاهش تعداد قطعات متحرک، قابلیت اطمینان موتور دوار افزایش می یابد. به همین دلیل برخی از سازندگان از موتورهای چرخشی به جای موتورهای پیستونی در هواپیماهای خود استفاده می کنند.

عملکرد صاف

تمام قسمت‌های یک موتور دوار به‌جای تغییر مداوم جهت مانند پیستون‌ها در یک موتور معمولی، به‌طور پیوسته در یک جهت می‌چرخند. موتورهای دوار از وزنه های متعادل چرخشی برای کاهش ارتعاشات استفاده می کنند.

انتقال نیرو نیز روان تر است. با توجه به اینکه هر سیکل در طول چرخش 90 درجه روتور رخ می دهد و شفت خروجی به ازای هر دور روتور سه دور می چرخد، هر سیکل در طول چرخش 270 درجه شفت خروجی رخ می دهد. این بدان معنی است که یک موتور تک روتور قدرت را با 3/4 دور چرخش شفت خروجی ارائه می دهد. در یک موتور پیستونی تک سیلندر، فرآیند احتراق در 180 درجه در هر دور دوم اتفاق می افتد، یعنی. 1/4 از هر دور چرخش میل لنگ (شفت خروجی موتور پیستونی).

کار آهسته

از آنجایی که روتور با 1/3 سرعت شفت خروجی می چرخد، قطعات متحرک اصلی در موتورهای دوار کندتر از موتورهای پیستونی حرکت می کنند. این نیز قابلیت اطمینان را تضمین می کند.

چالش ها و مسائل

موتورهای دوار دارای تعدادی مشکلات هستند:

• تولید مجتمع مطابق با استانداردهای انتشار.
• هزینه تولید موتورهای دوار در مقایسه با موتورهای پیستونی بیشتر است زیرا تعداد موتورهای دوار تولید شده کمتر است.
• مصرف سوخت خودروهای دارای موتور دوار در مقایسه با موتورهای پیستونی بیشتر است، زیرا به دلیل حجم زیاد محفظه احتراق و نسبت تراکم پایین، بازده ترمودینامیکی کاهش می یابد.