Rotorinis variklis, palyginti su stūmokliniu varikliu. Rotorinis variklis: veikimo principas

Kaip žinoma, rotorinio variklio veikimo principas yra pagrįstas didelis greitis ir vidaus degimo variklius išskiriančių judesių nebuvimas. Tai išskiria įrenginį nuo įprasto stūmoklinio variklio. RPD dar vadinamas Wankel varikliu, o šiandien pažvelgsime į jo veikimą ir akivaizdžius privalumus.

Tokio variklio rotorius yra cilindre. Pats korpusas ne apvalus, o ovalus, kad jame normaliai tilptų trikampės geometrijos rotorius. RPD nevyksta alkūninis velenas ir švaistikliai, taip pat trūksta kitų dalių, todėl jo konstrukcija yra daug paprastesnė. Kitaip tariant, apie tūkstantį įprasto variklio dalių vidaus degimas nėra RPD.

Klasikinio RPD darbas yra pagrįstas paprastas judesys rotorius ovalo formos korpuso viduje. Rotoriui judant aplink statoriaus perimetrą, susidaro laisvos ertmės, kuriose vyksta įrenginio paleidimo procesai.

Keista, bet sukamasis blokas pateikia savotišką paradoksą. Kas tai? Ir tai, kad jis turi genijų paprastas dizainas, kuri kažkodėl neprigijo. Tačiau sudėtingesnė stūmoklio versija išpopuliarėjo ir naudojama visur.

Rotorinio variklio sandara ir veikimo principas

Rotorinio variklio veikimo modelis visiškai skiriasi nuo įprasto vidaus degimo variklio. Pirma, turėtume palikti mums žinomą vidaus degimo variklio konstrukciją. Ir, antra, pabandykite įsisavinti naujas žinias ir sąvokas.

Kaip ir stūmoklinis variklis, rotorinis variklis naudoja slėgį, kuris susidaro deginant oro ir degalų mišinį. Stūmokliniuose varikliuose šis slėgis susidaro cilindruose ir judina stūmoklius pirmyn ir atgal. Švaistikliai ir alkūninis velenas stūmoklio grįžtamąjį judesį paversti sukamuoju judesiu, kuris gali būti naudojamas automobilio ratams sukti.

RPD taip pavadintas dėl rotoriaus, tai yra, judančios variklio dalies. Dėl šio judesio galia perduodama sankabai ir pavarų dėžei. Iš esmės rotorius išstumia energiją iš kuro, kuri vėliau per transmisiją perduodama ratams. Pats rotorius pagamintas iš legiruotojo plieno ir, kaip minėta aukščiau, yra trikampio formos.

Kapsulė, kurioje yra rotorius, yra savotiška matrica, visatos centras, kuriame vyksta visi procesai. Kitaip tariant, tai, kas vyksta šiame ovaliame kūne:

• mišinio suspaudimas;
• kuro įpurškimas;
• deguonies tiekimas;
• mišinio užsidegimas;
• sudegusių elementų išleidimas į išleidimo angą.

Žodžiu, šeši viename, jei norite.

Pats rotorius sumontuotas ant specialaus mechanizmo ir nesisuka apie vieną ašį, o tarsi važiuoja. Taigi ovalo kūno viduje sukuriamos viena nuo kitos izoliuotos ertmės, kurių kiekvienoje vyksta vienas iš procesų. Kadangi rotorius yra trikampis, yra tik trys ertmės.

Viskas prasideda taip: pirmoje susidariusioje ertmėje įvyksta įsiurbimas, tai yra, kamera užpildoma oro ir kuro mišiniu, kuris čia sumaišomas. Po to rotorius sukasi ir stumia šį mišinį į kitą kamerą. Čia mišinys suspaudžiamas ir uždegamas dviejų žvakių pagalba.

Tada mišinys patenka į trečiąją ertmę, kur dalis panaudoto kuro išstumiama į išmetimo sistemą.

Tai pilnas ciklas RPD darbas. Bet tai nėra taip paprasta. Mes nagrinėjome RPD schemą tik iš vienos pusės. Ir šie veiksmai vyksta nuolat. Kitaip tariant, procesai vyksta trijose rotoriaus pusėse vienu metu. Dėl to per vieną įrenginio apsisukimą kartojami trys ciklai.

Be to, japonų inžinieriams pavyko patobulinti rotorinį variklį. Šiandien „Mazda“ rotoriniai varikliai turi ne vieną, o du ar net tris rotorius, o tai žymiai padidina našumą, ypač lyginant su įprastu vidaus degimo varikliu. Palyginimui: dviejų rotorių RPD prilygsta šešių cilindrų vidaus degimo varikliui, o 3 rotorių – dvylikos cilindrų varikliui. Taigi pasirodo, kad japonai pasirodė tokie toliaregiai ir iškart atpažino rotorinio variklio privalumus.

Vėlgi, našumas nėra vienintelis RPD pranašumas. Jis jų turi daug. Kaip minėta aukščiau, rotorinis variklis yra labai kompaktiškas ir naudoja net tūkstančiu dalių mažiau nei tas pats vidaus degimo variklis. RPD yra tik dvi pagrindinės dalys - rotorius ir statorius, ir jūs neįsivaizduojate nieko paprastesnio.

Rotorinio variklio veikimo principas

Rotorinio stūmoklinio variklio veikimo principas kadaise ne vieną talentingą inžinierių privertė iš nuostabos kilstelėti antakius. Ir šiandien talentingi Mazda inžinieriai nusipelno visų pagyrimų ir pritarimo. Nejuokaujama, patikėkite iš pažiūros palaidoto variklio veikimu ir suteikite jam antrą gyvenimą, o koks antras gyvenimas!

Rotorius turi tris išgaubtas puses, kurių kiekviena veikia kaip stūmoklis. Kiekvienoje rotoriaus pusėje yra įduba, kuri padidina viso rotoriaus sukimosi greitį ir suteikia daugiau vietos oro ir kuro mišiniui. Kiekvienos pusės viršuje yra metalinė plokštė, kuri sudaro kameras, kuriose vyksta variklio smūgiai. Du metaliniai žiedai kiekvienoje rotoriaus pusėje sudaro šių kamerų sienas. Rotoriaus viduryje yra apskritimas, kuriame yra daug dantų. Jie yra prijungti prie pavaros, kuri yra pritvirtinta prie išėjimo veleno. Ši jungtis nustato kelią ir kryptį, kuria rotorius juda kameros viduje.

Variklio kamera apytiksliai ovalo formos (bet tiksliau, tai yra epitrohoidas, kuris savo ruožtu yra pailgas arba sutrumpintas epicikloidas, kuris yra plokščia kreivė, suformuota fiksuoto taško ant apskritimo, riedančio ant kito apskritimo). Kameros forma suprojektuota taip, kad trys rotoriaus viršūnės visada liestųsi su kameros sienele, sudarydamos tris uždarus dujų tūrius. Kiekvienoje kameros dalyje vyksta vienas iš keturių ciklų:

• Įvadas
• Suspaudimas
• Degimas
• Paleisti

Įleidimo ir išleidimo angos yra kameros sienelėse ir ant jų nėra vožtuvų. Išmetimo anga yra tiesiogiai prijungta prie išmetimo vamzdžio, o įsiurbimo anga yra tiesiogiai prijungta prie dujų.

Išėjimo velenas turi pusapvalius kumštelio išsikišimus, išdėstytus asimetriškai centro atžvilgiu, o tai reiškia, kad jie yra nukrypę nuo veleno vidurio linijos. Kiekvienas rotorius tinka vienai iš šių antgalių. Išėjimo velenas yra analogiškas alkūniniam velenui stūmokliniuose varikliuose. Kiekvienas rotorius juda kameros viduje ir stumia savo kumštelį.

Kadangi kumšteliai sumontuoti asimetriškai, jėga, kuria jį spaudžia rotorius, sukuria sukimo momentą ant išėjimo veleno, todėl jis sukasi.

Rotorinio variklio konstrukcija

Rotorinis variklis susideda iš sluoksnių. Dviejų rotorių variklis susideda iš penkių pagrindinių sluoksnių, kuriuos kartu laiko ilgi varžtai, išdėstyti apskritime. Aušinimo skystis teka per visas konstrukcijos dalis.

Du išoriniai sluoksniai yra uždaryti ir juose yra išėjimo veleno guoliai. Jie taip pat sandarinami pagrindinėse kameros dalyse, kuriose yra rotoriai. Šių dalių vidinis paviršius yra labai lygus ir padeda dirbti rotoriams. Degalų tiekimo sekcija yra kiekvienos iš šių dalių gale.

Kitame sluoksnyje yra pats rotorius ir išmetimo dalis.

Centrą sudaro dvi kuro padavimo kameros, po vieną kiekvienam rotoriui. Jis taip pat atskiria du rotorius, todėl jo išorinis paviršius yra labai lygus.

Kiekvieno rotoriaus centre yra dvi didelės krumpliaračiai, kurie sukasi aplink mažesnes pavaras ir yra pritvirtinti prie variklio korpuso. Tai rotoriaus sukimosi orbita.

Žinoma, jei rotacinis variklis neturėtų trūkumų, jis tikrai būtų naudojamas modernių automobilių. Netgi gali būti, kad jei rotorinis variklis būtų buvęs be nuodėmės, apie stūmoklinį variklį nebūtume žinoję, nes rotorinis variklis buvo sukurtas anksčiau. Tada žmogaus genijus, bandydamas patobulinti įrenginį, sukūrė modernią stūmoklinę variklio versiją.

Deja, rotorinis variklis turi trūkumų. Tokios akivaizdžios šio įrenginio klaidos apima degimo kameros sandarinimą. Visų pirma, tai nepakankamai paaiškinta geras kontaktas pats rotorius su cilindro sienelėmis. Kai trintis su cilindro sienelėmis, rotoriaus metalas įkaista ir dėl to plečiasi. Ir pats ovalus cilindras taip pat įkaista, o dar blogiau - kaitinimas vyksta netolygiai.

Jei temperatūra degimo kameroje yra aukštesnė nei įsiurbimo/išmetimo sistemoje, cilindras turi būti pagamintas iš aukštųjų technologijų medžiagos, sumontuotos skirtingos vietos korpusai.

Kad toks variklis užsivestų, naudojamos tik dvi uždegimo žvakės. Neberekomenduojama dėl degimo kameros pobūdžio. RPD yra su visiškai kitokia degimo kamera ir sukuria galią tris ketvirtadalius vidaus degimo variklio darbo laiko, o koeficientą naudingas veiksmas yra net keturiasdešimt procentų. Palyginus su: stūmoklinis variklis tas pats skaičius yra 20 proc.

Rotorinio variklio privalumai

Mažiau judančių dalių

Rotoriniame variklyje yra daug mažiau dalių nei, tarkime, 4 cilindrų stūmokliniame variklyje. Dviejų rotorių variklis turi tris pagrindines judančias dalis: du rotorius ir išėjimo veleną. Net ir paprasčiausias 4 cilindrų stūmoklinis variklis turi mažiausiai 40 judančių dalių, įskaitant stūmoklius, švaistiklius, strypą, vožtuvus, svirties, vožtuvų spyruokles, paskirstymo diržai ir alkūninis velenas. Judančių dalių sumažinimas leidžia sukamiems varikliams pasiekti daugiau didelis patikimumas. Štai kodėl kai kurie orlaivių gamintojai (pavyzdžiui, Skycar) naudoja rotorinius, o ne stūmoklinius.

Minkštumas

Visos rotacinio variklio dalys nuolat sukasi viena kryptimi, o ne nuolat kinta stūmoklių kryptis. normalus variklis. Sukamajame variklyje naudojami subalansuoti besisukantys atsvarai, kad slopintų bet kokią vibraciją. Rotorinio variklio galios tiekimas taip pat sklandesnis. Kiekvienas degimo ciklas vyksta vienu rotoriaus apsisukimu 90 laipsnių kampu, išėjimo velenas sukasi tris kartus kiekvienam rotoriaus apsisukimui, kiekvienas degimo ciklas vyksta 270 laipsnių kampu, kurio metu išėjimo velenas sukasi. Tai reiškia, kad vienas rotacinis variklis sukuria tris ketvirtadalius galios. Palyginti su vieno cilindro stūmokliniu varikliu, degimas vyksta kas 180 laipsnių kiekvieno apsisukimo arba tik ketvirtadalį alkūninio veleno apsisukimų.

Lėtumas

Kadangi rotoriai sukasi trečdaliu išėjimo veleno apsisukimų, pagrindinės variklio dalys sukasi lėčiau nei įprasto stūmoklinio variklio. Tai taip pat padeda užtikrinti patikimumą.

Maži matmenys + didelė galia

Sistemos kompaktiškumas kartu su dideliu efektyvumu (lyginant su įprastu vidaus degimo varikliu) leidžia miniatiūriniam 1,3 litro varikliui pagaminti apie 200-250 AG. Tiesa, kartu su pagrindiniu dizaino trūkumu – didelėmis degalų sąnaudomis.

Rotacinių variklių trūkumai

Svarbiausios rotorinių variklių gamybos problemos:

• Gana sunku (bet ne neįmanoma) laikytis reglamentų dėl CO2 išmetimo į aplinką, ypač JAV.
• Gamyba gali būti daug brangesnė, daugeliu atvejų dėl mažos gamybos apimties, palyginti su stūmokliniais varikliais.
• Jie sunaudoja daugiau degalų, nes termodinaminis Stūmoklio efektyvumas variklio efektyvumas sumažėja ilgoje degimo kameroje, taip pat dėl ​​mažo suspaudimo laipsnio.
• Rotoriniai varikliai dėl savo konstrukcijos turi ribotą tarnavimo laiką - vidutiniškai tai yra apie 60-80 tūkst.

Dėl šios situacijos rotoriniai varikliai tiesiog priverčiami klasifikuoti kaip sportiniai modeliai automobiliai. Ir ne tik. Šiandien yra rotacinio variklio šalininkų. Tai garsusis automobilių gamintojas „Mazda“, kuris pasuko samurajų keliu ir tęsė meistro Wankelio tyrimus. Jei prisiminsime tą pačią situaciją su „Subaru“, sėkmė tampa akivaizdi Japonijos gamintojai, kabinėjasi, atrodytų, prie visko, kas sena ir vakariečių atmesta kaip nereikalinga. Tačiau iš tikrųjų japonams pavyksta iš seno sukurti kažką naujo. Tas pats nutiko tada su bokserių varikliai, kurios šiuo metu yra „Subaru“ „ypatybė“. Tuo pačiu metu naudokite panašių variklių buvo laikomas beveik nusikaltimu.

Rotorinio variklio darbas sudomino ir japonų inžinierius, kurie šį kartą ėmėsi „Mazda“ tobulinimo. Jie sukūrė 13b-REW rotorinį variklį ir aprūpino jį dviguba turbo sistema. Dabar „Mazda“ galėjo ramiai ginčytis Vokietijos modeliai, nes pagamino net 350 arklių, bet vėl nukentėjo nuo didelių kuro sąnaudų.

Teko imtis kraštutinių priemonių. Kitas Mazda RX-8 modelis su rotoriniu varikliu jau išeina su 200 arklių, o tai padeda sumažinti degalų sąnaudas. Tačiau tai nėra pagrindinis dalykas. Dar kažkas nusipelno pagarbos. Paaiškėjo, kad prieš tai niekas, išskyrus japonus, negalvojo panaudoti neįtikėtino rotorinio variklio kompaktiškumo. Juk galia – 200 AG. „Mazda RX-8“ buvo paleistas su 1,3 litro varikliu. Žodyje, nauja Mazda pasiekia kitą lygį, kur gali konkuruoti su vakarietiškais modeliais, perimdamas ne tik variklio galią, bet ir kitus parametrus, t. mažas suvartojimas kuro.

Keista, kad jie bandė įvesti RPD mūsų šalyje. Toks variklis buvo skirtas montuoti į VAZ 21079, skirtą kaip specialiųjų tarnybų transporto priemonė, tačiau projektas, deja, neprigijo. Kaip visada, neužteko valstybės biudžeto pinigų, kurie per stebuklą išsiurbiami iš iždo.

Tačiau japonams tai pavyko. Ir jie nenori sustoti. Naujausiais duomenimis, gamintojas „Mazda“ tobulins variklį ir netrukus pasirodys nauja „Mazda“, su visai kitu agregatu.

Įvairūs rotorinių variklių dizainai ir patobulinimai

Wankel variklis

Želtyševo variklis

Zuev variklis

Automobilių pramonė nuolat vystosi. Nenuostabu, kad atsiranda alternatyvių technologijų, kurios, mano nuomone, pasirodo retai masinė produkcija. Rotoriniai varikliai gali būti klasifikuojami kaip tokie.

Svarbu!

Vidaus degimo variklio išradimas davė greitą impulsą automobilių pramonės plėtrai. Dėl to automobiliai pradėjo važiuoti skystu kuru, prasidėjo benzino era.

Mašinos su rotaciniu varikliu

Rotorinį stūmoklinį variklį išrado NSU. Prietaiso kūrėjas buvo Walteris Freude'as. Nepaisant to, šis prietaisas mokslo sluoksniuose turi kito mokslininko, būtent Wankel, vardą.

Nepaisant to, dėl užkulisinių žaidimų dabar visi žinome šį įrenginį kaip Wankel rotacinį variklį. Pirmasis veikiantis modelis buvo surinktas 1957 m. Pirmasis bandomasis automobilis buvo NSU Spider. Tuo metu jis galėjo pasiekti šimto penkiasdešimties kilometrų greitį. „Spider“ variklio galia siekė 57 AG. Su.

„Spider“ su rotoriniu varikliu buvo gaminamas 1964–1967 m. Tačiau jis niekada nebuvo plačiai paplitęs. Nepaisant to, automobilių gamintojai šios technologijos neatsisakė. Be to, jie išleido kitą modelį - NSU Ro-80, ir tai tapo tikru proveržiu. Didelį vaidmenį suvaidino tinkama rinkodara.

Atkreipkite dėmesį į pavadinimą. Jame jau yra nuoroda, kad mašinoje yra sukamasis variklis. Galbūt šios sėkmės rezultatas buvo šių variklių montavimas ant tokių garsių automobilių, Kaip:

• Citroen GS Birotor,
• Mercedes-Benz C111,
• Chevrolet Corvette,
• VAZ 21018.

Rotoriniai varikliai didžiausio populiarumo sulaukė Tekančios saulės šalyje. Japonijos kompanija„Mazda“ žengė rizikingą tiems laikams žingsnį ir pradėjo gaminti automobilius naudodama šią technologiją.

Pirmasis „Mazda“ ženklas buvo „Cosmo Sport“ automobilis. Negalima sakyti, kad ji sulaukė didžiulio populiarumo, tačiau ji rado savo auditoriją. Tačiau tai buvo tik pirmasis žingsnis į rinką pateikiant rotorinius variklius. Japonijos rinka, o netrukus ir pasaulinėje arenoje.

Japonijos inžinieriai ne tik nenusivylė, bet, priešingai, pradėjo dirbti su triguba jėga. Jų darbo rezultatas buvo serija, kurią su pagarba prisimena visi gatvės lenktynininkai visose pasaulio šalyse – Rotor-eXperiment arba RX.

Kaip šios serijos dalis buvo išleisti keli legendiniai modeliai, įskaitant „Mazda RX-7“. Pasakyti, kad ši mašina su rotoriniu varikliu buvo populiari, reikštų tylėti. Milijonai gatvės lenktynių gerbėjų pradėjo nuo to. Už palyginti mažą kainą jis buvo neįtikėtinas specifikacijas:

• įsibėgėjimas iki šimtų - 5,3 sekundės;
• maksimalus greitis – 250 kilometrų per valandą;
• galia - 250-280 arklio galių, priklausomai nuo modifikacijos.

Automobilis – tikras meno kūrinys, jis lengvas ir manevringas, o jo variklis kelia pasigėrėjimą. Su aukščiau aprašytomis charakteristikomis jo tūris yra tik 1,3 litro. Jis turi dvi dalis, o darbinė įtampa yra 13 V.

Dėmesio!

Mazda RX-7 buvo gaminamas nuo 1978 iki 2002. Per tą laiką buvo pagaminta apie milijonas automobilių su rotoriniais varikliais. Deja, paskutinis šios serijos modelis buvo išleistas 2008 m. Mazda RX8 baigtas. Tiesą sakant, čia masinės gamybos rotorinio variklio istorija gali būti laikoma baigta.

Veikimo principas

Daug automobilių ekspertai Jie mano, kad įprasto stūmoklio aparato dizainą reikėtų palikti tolimoje praeityje. Nepaisant to, milijonams automobilių reikia deramo pakeitimo, ar tai gali būti rotacinis variklis, išsiaiškinkime.

Rotorinio variklio veikimo principas pagrįstas slėgiu, kuris susidaro deginant degalus. Pagrindinė konstrukcijos dalis yra rotorius, kuris yra atsakingas už reikiamo dažnio judesių sukūrimą. Dėl to energija perduodama sankabai. Rotorius jį išstumia, perkeldamas ant ratų.

Rotorius yra trikampio formos. Statybinė medžiaga yra legiruotas plienas. Dalis yra ovaliame korpuse, kuriame iš tikrųjų vyksta sukimasis, taip pat daugybė energijos gamybai svarbių procesų:

• mišinio suspaudimas
• kuro įpurškimas,
• sukurti kibirkštį,
• deguonies tiekimas,
• atliekų žaliavų išleidimas.

Pagrindinis rotorinio variklio konstrukcijos bruožas yra tai, kad rotorius turi itin neįprastą judėjimo modelį. Šio dizaino sprendimo rezultatas yra trys ląstelės, visiškai izoliuotos viena nuo kitos.

Dėmesio! Kiekvienoje ląstelėje vyksta tam tikras procesas.

Pirmoji ląstelė gauna oro ir kuro mišinys. Maišymas vyksta ertmėje. Tada rotorius perkelia gautą medžiagą į kitą skyrių. Čia vyksta suspaudimas ir uždegimas.

Trečiasis elementas pašalina panaudotą kurą. Suderinta trijų darbas skyriai tiksliai suteikia nuostabų našumą, kuris buvo parodytas RX serijos automobilių pavyzdžiu.

Tačiau pagrindinė įrenginio paslaptis slypi visai kas kita. Faktas yra tai, kad šie procesai nevyksta vienas po kito, jie vyksta akimirksniu. Dėl to per vieną apsisukimą praeina trys smūgiai.

Aukščiau buvo pavaizduota pagrindinio sukamojo variklio veikimo schema. Daugelis gamintojų bando atnaujinti technologijas, kad padidintų našumą. Vieniems pavyksta, o kitiems nepavyksta.

Japonijos inžinieriams pavyko pasiekti sėkmės. Jau minėti Mazda varikliai turi iki trijų rotorių. Galite įsivaizduoti, kiek tokiu atveju padidės produktyvumas.

Atnešam aiškus pavyzdys. Paimkime įprastą RPD variklį su dviem rotoriais ir suraskime artimiausią analogą - šešių cilindrų variklis vidaus degimas. Jei prie konstrukcijos pridėsite dar vieną rotorių, tada tarpas bus visiškai milžiniškas - 12 cilindrų.

Rotorinių variklių tipai

Daugelis automobilių įmonių ėmėsi rotorinių variklių gamybos. Nenuostabu, kad buvo sukurta daug modifikacijų, kurių kiekviena turi savo ypatybes:

1. Sukamasis variklis su kelių krypčių judesiu. Rotorius čia nesisuka, o tarsi sukasi aplink savo ašį. Suspaudimo procesas vyksta tarp variklio menčių.
2. Rotorinis pulsuojantis variklis. Korpuso viduje yra du rotoriai. Suspaudimas praeina tarp šių dviejų elementų ašmenų, kai jie artėja ir tolsta.
3. Rotorinis variklis su sandarinimo dangteliu – ši konstrukcija vis dar plačiai naudojama oro varikliuose. Rotoriniams vidaus degimo varikliams kamera, kurioje vyksta uždegimas, yra gerokai pakeista.
4. Rotorinis variklis veikia dėl sukimosi judesių. Manoma, kad šis konkretus dizainas yra techniškai pažangiausias. Nėra dalių, kurios atlieka slankiuosius judesius. Todėl tokio tipo rotoriniai varikliai nesunkiai pasiekia 10 000 aps./min.
5. Planetinis rotacinis variklis yra pati pirmoji modifikacija, kurią išrado du inžinieriai.

Kaip matote, mokslas nestovi vietoje, todėl galime tikėtis, kad daugybė rotacinių variklių tolimesnis vystymas technologija tolimoje ateityje.

Rotorinio variklio privalumai ir trūkumai

Kaip matote, rotoriniai varikliai vienu metu buvo populiarūs. Be to, tikrai legendiniai automobiliai buvo aprūpinti šios klasės varikliais. Norėdami suprasti, kodėl šis įrenginys buvo įdiegtas pažangiuose modeliuose Japoniški automobiliai, turite žinoti visus jo privalumus ir trūkumus.

Privalumai

Iš anksčiau pateikto fono jau žinote, kad rotorinis variklis vienu metu traukė didelis dėmesys variklių gamintojų, tam buvo keletas priežasčių:

1. Padidintas kompaktiškas dizainas.
2. Lengvas svoris.
3. RPD yra gerai subalansuotas ir veikimo metu sukuria minimalias vibracijas.
4. Atsarginių dalių skaičius variklyje yra daug mažesnis nei jo stūmokliniame atitikmenyje.
5. RPD pasižymi aukštomis dinaminėmis savybėmis

Svarbiausias RPD privalumas – didelis galios tankis. Automobilis su rotoriniu varikliu gali įsibėgėti iki 100 kilometrų neperjungdamas aukštos pavaros išlaikant didelį apsisukimų skaičių.

Svarbu! Rotorinio variklio naudojimas leidžia padidinti automobilio stabilumą kelyje dėl idealaus svorio paskirstymo.

Trūkumai

Dabar atėjo laikas išsiaiškinti, kodėl, nepaisant visų privalumų, dauguma gamintojų nustojo montuoti rotorinius variklius savo automobiliuose. RPD trūkumai yra šie:

1. Padidėjęs vartojimas kuro dirbant žemų apsukų. Daugiausiai resursų reikalaujančiuose automobiliuose jis gali siekti 20-25 litrus 100 kilometrų.
2. Sunku gaminti. Iš pirmo žvilgsnio rotorinio variklio konstrukcija yra daug paprastesnė nei stūmoklinio. Bet velnias slypi detalėse. Juos labai sunku pagaminti. Kiekvienos atsarginės dalies geometrinis tikslumas turi būti idealaus lygio, kitaip rotorius negalės įveikti epitrochoidinės kreivės su tinkamu rezultatu. RPD gamybai reikalinga itin tiksli įranga, kuri kainuoja nemažus pinigus.
3. Rotorinis variklis dažnai perkaista. Taip yra dėl neįprastos degimo kameros struktūros. Deja, net ir po daugelio metų inžinieriams nepavyko ištaisyti šio defekto. Perteklinė energija, susidaranti deginant kurą, kaitina cilindrą. Tai labai susidėvi variklį ir sutrumpina jo tarnavimo laiką.
4. Be to, rotacinis variklis kenčia nuo slėgio kritimo. Šio poveikio rezultatas – greitas tarpiklių susidėvėjimas. Vieno gerai surinkto RPD tarnavimo laikas svyruoja nuo 100 iki 150 tūkstančių kilometrų. Įveikus šį etapą be kapitalinio remonto jau nebegalima.
5. Sudėtinga procedūra tepalų keitimas. Rotorinio variklio alyvos sąnaudos 1000 kilometrų yra 600 mililitrų. Siekiant užtikrinti, kad dalys būtų tinkamai suteptos, alyvą reikia keisti kartą per 5000 km. Jei tai nebus padaryta, tai bus labai tikėtina rimta žala pagrindiniai įrenginio komponentai.

Kaip matote, nepaisant išskirtinių RPD pranašumų, jis turi daugybę reikšmingų trūkumų. Tačiau projektavimo skyriai pirmauja automobilių įmonės Jie vis dar bando modernizuoti šią technologiją, ir kas žino, gal kada nors pavyks.

Rezultatai

Rotoriniai varikliai turi daug reikšmingų privalumų, jie yra gerai subalansuoti, leidžia greitai padidinti greitį ir nuvažiuoti iki 100 km per 4-7 sekundes. Tačiau sukamieji varikliai turi ir trūkumų, kurių pagrindinis yra trumpas tarnavimo laikas.

Rotorinio variklio idėja pernelyg viliojanti: kai konkurentas labai toli nuo idealo, atrodo, kad tuoj įveiksime trūkumus ir gausime ne variklį, o patį tobulumą... Šių iliuzijų nelaisvėje buvo „Mazda“ iki pat 2012 m., kai paskutinis modelis su rotoriniu varikliu – RX-8.

Rotorinio variklio sukūrimo istorija

Antrasis rotorinio variklio (RPE) pavadinimas yra Wankel (savotiškas dyzelinio variklio analogas). Būtent Feliksui Wankeliui šiandien priskiriami rotorinio stūmoklinio variklio išradėjo laurai, pasakojama net jaudinanti istorija apie tai, kaip Wankelis ėjo savo tikslo link tuo pat metu, kai Hitleris ėjo link jo.

Tiesą sakant, viskas buvo šiek tiek kitaip: talentingas inžinierius Felixas Wankelis tikrai dirbo kurdamas naują paprastas variklis vidaus degimo, tačiau tai buvo kitoks variklis, pagrįstas jungtiniu rotorių sukimu.

Po karo Vokietijos įmonė NSU, kuri daugiausia užsiėmė motociklų gamyba, Wankel buvo įdarbinta į vieną iš darbo grupių, kuriančių rotacinį variklį, vadovaujamą Walterio Freude'o.

Wankel indėlis buvo išsamūs rotacinių vožtuvų sandariklių tyrimai. Pagrindinė schema o inžinerinė koncepcija yra Freudo. Nors Wankel turėjo dvigubo sukimosi patentą.

Pirmasis variklis turėjo sukamą kamerą ir stacionarų rotorių. Dizaino nepatogumai pasiūlė idėją pakeisti išdėstymą.

Pirmasis besisukantis rotorinis variklis pradėjo veikti 1958 m. viduryje. Nuo mūsų laikų palikuonio ji mažai skyrėsi – išskyrus tai, kad žvakes reikėjo perkelti į korpusą.

Netrukus bendrovė paskelbė, kad pavyko sukurti naują ir labai perspektyvus variklis. Licencijas gaminti šį variklį įsigijo beveik šimtas automobilių gamybos įmonių. Trečdalis licencijų atsidūrė Japonijoje.

RPD SSRS

Ir čia Sovietų Sąjunga Licencijos visai nepirkau. Mūsų pačių rotorinio variklio kūrimas prasidėjo nuo to, kad jie buvo atvežti į Sąjungą ir išmontuoti vokiškas automobilis Ro-80, kurį NSU pradėjo gaminti 1967 m.

Po septynerių metų VAZ gamykloje atsirado projektavimo biuras, kūręs išskirtinai rotacinius stūmoklinius variklius. Jo dėka VAZ-311 variklis pasirodė 1976 m. Tačiau pirmasis blynas pasirodė gumbuotas ir buvo rafinuotas dar šešerius metus.

Pirmasis sovietinis gamybos automobilis su rotoriniu varikliu - tai VAZ-21018, pristatytas 1982 m. Deja, jau bandomojoje partijoje sugedo visų automobilių varikliai. Ją užbaigė dar metus, po to pasirodė VAZ-411 ir VAZ 413, kurie buvo pradėti eksploatuoti. teisėsaugos institucijos TSRS. Dėl degalų sąnaudų ir trumpo variklio tarnavimo jie itin nesijaudino, tačiau jiems reikėjo greitų, galingų, tačiau nepastebimų automobilių, kurie galėtų neatsilikti nuo svetimo automobilio.

RPD Vakaruose

Vakaruose rotorinis variklis nesukėlė bumo, o jo plėtra JAV ir Europoje padėjo tašką 1973 m. degalų krizei, kai benzino kainos išaugo, o automobilių pirkėjai pradėjo teirautis ekonomiškų degalų sąnaudų modelių kainos. .

Atsižvelgiant į tai, kad rotorinis variklis šimtui kilometrų sunaudodavo iki 20 litrų benzino, jo pardavimai krizės metu nukrito iki ribos.

Vienintelė šalis Rytuose, kuri neprarado tikėjimo, buvo Japonija. Tačiau net ir ten gamintojai greitai prarado susidomėjimą varikliu, kuris nenorėjo tobulėti. Ir galų gale liko tik vienas tvirtas alavinis kareivis - Mazda kompanija. SSRS kuro krizė nebuvo jaučiama. Žlugus Sąjungai transporto priemonių su RPD gamyba tęsėsi. VAZ nustojo dirbti su RPD tik 2004 m. „Mazda“ susitaikė tik 2012 m.

Rotacinio variklio savybės

Dizainas pagrįstas trikampio formos rotoriumi, kurio kiekvienas paviršius yra išgaubtas (). Rotorius planetiškai sukasi aplink centrinę ašį – statorių. Trikampio viršūnės apibūdina sudėtingą kreivę, vadinamą epitrochoidu. Šios kreivės forma lemia kapsulės, kurioje sukasi rotorius, formą.

Rotorinis variklis turi tuos pačius keturių taktų ciklus kaip ir jo konkurentas – stūmoklinis variklis.

Kameros susidaro tarp rotoriaus kraštų ir kapsulės sienelių, jų forma yra kintamos pusmėnulio formos, dėl to kai kurie reikšmingų trūkumų dizaino. Norint izoliuoti kameras viena nuo kitos, naudojami sandarikliai - radialinės ir galinės plokštės.

Jei lygintume rotorinį vidaus degimo variklį su stūmokliniu, pirmiausia į akis krenta tai, kad per vieną rotoriaus apsisukimą galios taktas įvyksta tris kartus, o išėjimo velenas sukasi tris kartus greičiau nei pats rotorius.

U RPD trūksta dujų skirstymo sistemos, kuris labai supaprastina jo dizainą. Ir didelė specifinė galia, esant mažam įrenginio dydžiui ir svoriui dėl alkūninio veleno trūkumo, švaistikliai ir kitos sąsajos tarp kamerų.

Rotorinių variklių privalumai ir trūkumai

Privalumai

Puikus dalykas apie rotorinį variklį yra tai susideda iš daug mažiau dalių nei jos konkurentas – 35-40 proc.

Du tos pačios galios varikliai – sukamieji ir stūmokliniai – labai skirsis savo dydžiu. Stūmoklis dvigubai didesnis.

Rotorinis variklis nepatiria didelės apkrovos dideliu greičiu net jei įjungdami žemą pavarą pagreitinsite automobilį iki didesnio nei 100 km/h greičio.

Automobilį su rotoriniu varikliu lengviau subalansuoti, kuris duoda padidintas stabilumas automobiliai kelyje.

Net lengviausias iš Transporto priemonė nepatiria vibracijos, nes RPD vibruoja daug mažiau nei stūmoklis. Taip nutinka dėl didesnio RPD balanso.

Trūkumai

Vairuotojai tai vadintų pagrindiniu rotorinio variklio trūkumu mažas išteklius, o tai yra tiesioginė jo dizaino pasekmė. Tarpinės itin greitai susidėvi, nes nuolat kinta jų darbo kampas.


Variklis patiria temperatūros pokyčiai kiekvienas potėpis, o tai taip pat prisideda prie medžiagos susidėvėjimo. Pridėkite slėgį, kuris daromas ant besitrinančių paviršių, kuriuos galima apdoroti tik įpurškiant alyvą tiesiai į kolektorių.

Plombų susidėvėjimas sukelia nuotėkį tarp kamerų, kurių slėgio skirtumai yra per dideli. Dėl to Variklio efektyvumas krenta, didėja žala aplinkai.

Pusmėnulis Kamerų forma neprisideda prie visiško kuro degimo, o rotoriaus sukimosi greitis ir trumpas darbinio eigos ilgis yra priežastis, dėl kurios į išmetamąsias dujas išstumia dar per karštas, ne iki galo sudegintas dujas. Be benzino degimo produktų, yra ir alyvos, dėl kurios išmetamosios dujos yra labai toksiškos. Stūmoklis – mažiau kenkia aplinkai.

Per didelis apetitas Benzininis variklis jau buvo paminėtas, bet jis sunaudoja iki 1 litro alyvos 1000 km. Be to, pamiršę apie alyvą, galite baigti kapitalinį remontą, jei ne variklio pakeitimą.

Auksta kaina- dėl to, kad varikliui gaminti reikia itin tikslios įrangos ir labai kokybiškų medžiagų.

Kaip matote, rotorinis variklis turi daug trūkumų, tačiau stūmoklinis variklis taip pat yra netobulas, todėl konkurencija tarp jų nenutrūko taip ilgai. Ar tai amžinai baigėsi? Laikas parodys.

Mes pasakojame, kaip veikia ir veikia rotacinis variklis.

Išradus vidaus degimo variklį, automobilių pramonės plėtros pažanga pažengė į priekį. Nepaisant to, kad generolas vidaus degimo variklio įtaisas išliko tokie patys, šie agregatai buvo nuolat tobulinami. Kartu su šiais varikliais atsirado ir progresyvesni rotacinio tipo agregatai. Bet kodėl jie niekada nebuvo plačiai paplitę pasaulyje? automobilių pasaulis? Atsakymą į šį klausimą panagrinėsime straipsnyje.

Vieneto istorija

Rotorinį variklį suprojektavo ir išbandė kūrėjai Felixas Wankelis ir Walteris Freude'as 1957 m. Pirmasis automobilis, kuriame buvo sumontuotas šis įrenginys, buvo sportinis automobilis NSU Spider. Tyrimai parodė, kad su 57 arklio galių variklio galia šį automobilį turėjo galimybę įsibėgėti iki milžiniško 150 kilometrų per valandą greičio. „Spider“ automobilių su 57 arklio galių rotoriniu varikliu gamyba truko apie 3 metus.

Po to NSU Ro-80 automobilis buvo pradėtas komplektuoti su tokio tipo varikliu. Vėliau rotoriniai varikliai buvo sumontuoti „Citroen“, „Mercedes“, „VAZ“ ir „Chevrolet“ automobiliuose.

Vienas iš labiausiai paplitusių automobilių su rotoriniu varikliu yra japoniško sportinio automobilio Mazda Cosmo Sport modelis. Japonai šiuo varikliu pradėjo aprūpinti ir RX modelį. Rotorinio variklio (Mazda RX) veikimo principas buvo nuolatinis rotoriaus sukimasis su kintamaisiais veikimo ciklais. Bet daugiau apie tai šiek tiek vėliau.

Šiuo metu Japonijos automobilių gamintojas nevykdo serijinės automobilių su rotoriniais varikliais gamyba. Naujausias Modelis, ant kurio buvo sumontuotas toks variklis, tapo Spirit R modifikacija Mazda RX8. Tačiau 2012 metais šios automobilio versijos gamyba buvo nutraukta.

Dizainas ir veikimo principas

Koks yra rotorinio variklio veikimo principas? Šio tipo varikliai, kaip ir klasikinis vidaus degimo variklis, turi 4 taktų ciklą. Tačiau rotorinio stūmoklinio variklio veikimo principas šiek tiek skiriasi nuo įprasto stūmoklinio variklio.

Ką Pagrindinis bruožasšio variklio? Rotorinis Stirlingo variklis savo konstrukcijoje turi ne 2, ne 4 ar 8 stūmoklius, o tik vieną. Jis vadinamas rotoriumi. Sukasi šis elementas cilindre speciali forma. Rotorius sumontuotas ant veleno ir prijungtas prie krumpliaračio. Pastarasis turi pavarų sankabą su starteriu. Elementas sukasi išilgai epitrochoidinės kreivės. Tai yra, rotoriaus mentės pakaitomis persidengia su cilindro kamera. Pastarajame vyksta kuro degimas. Rotorinio variklio (įskaitant Mazda Cosmo Sport) veikimo principas yra tas, kad per vieną apsisukimą mechanizmas nustumia tris standžių apskritimų žiedlapius. Kai dalis sukasi korpuse, trys viduje esantys skyriai keičiasi. Dėl dydžio pasikeitimo kamerose susidaro tam tikras slėgis.

Darbo fazės

Kaip veikia rotacinis variklis? Šio variklio veikimo principas (gif vaizdai ir RPD diagrama matote žemiau) yra toks. Variklio veikimas susideda iš keturių pasikartojančių ciklų, būtent:

1. Kuro tiekimas. Tai pirmasis variklio veikimo etapas. Tai atsiranda tuo metu, kai rotoriaus viršus yra tiekimo angos lygyje. Kai kamera atidaryta į pagrindinį skyrių, jos tūris artėja prie minimumo. Kai tik rotorius sukasi pro jį, skyrius patenka kuro-oro mišinys. Po to fotoaparatas vėl užsidaro.
2. Suspaudimas. Rotoriui toliau judant, erdvė skyriuje mažėja. Taigi oro ir kuro mišinys suspaudžiamas. Kai tik mechanizmas praeina pro skyrių su uždegimo žvakėmis, kameros tūris vėl sumažėja. Šiuo metu mišinys užsidega.
3. Uždegimas. Dažnai rotacinis variklis (įskaitant VAZ-21018) turi keletą uždegimo žvakių. Taip yra dėl didelio degimo kameros ilgio. Kai tik žvakė užsidega degus mišinys, slėgio lygis viduje padidėja dešimtis kartų. Taigi, rotorius vėl varomas. Be to, slėgis kameroje ir dujų kiekis toliau didėja. Šiuo metu rotorius juda ir sukuriamas sukimo momentas. Tai tęsiasi tol, kol mechanizmas praeina pro išmetimo skyrių.
4. Dujų išsiskyrimas. Kai praeina rotorius šis skyrius, aukšto slėgio dujos pradeda laisvai judėti į išmetimo vamzdį. Tokiu atveju mechanizmo judėjimas nesustoja. Rotorius sukasi tolygiai, kol degimo kameros tūris vėl nukrenta iki minimumo. Iki to laiko likęs išmetamųjų dujų kiekis bus išspaustas iš variklio.

Būtent toks yra rotorinio variklio veikimo principas. VAZ-2108, ant kurio taip pat buvo sumontuotas RPD, kaip ir japoniška Mazda, išsiskyrė tyliu variklio darbu ir aukštu dinamines charakteristikas. Bet į masinė produkcijaŠi modifikacija niekada nebuvo išleista. Taigi, išsiaiškinome, koks yra rotorinio variklio veikimo principas.

Trūkumai ir privalumai

Ne veltui šis variklis patraukė daugybės automobilių gamintojų dėmesį. Jo specialus veikimo principas ir dizainas turi visa linija pranašumų, palyginti su kitų tipų vidaus degimo varikliais.

Taigi, kokie yra rotorinio variklio privalumai ir trūkumai? Pradėkime nuo aiškūs pranašumai. Pirma, rotorinis variklis turi labiausiai subalansuotą konstrukciją, todėl veikimo metu praktiškai nesukelia didelių vibracijų. Antra, šis variklis yra lengvesnis ir kompaktiškesnis, todėl jo montavimas ypač aktualus sportinių automobilių gamintojams. Be to, dėl nedidelio įrenginio svorio dizaineriai galėjo tai pasiekti tobulas svorio paskirstymas ašių apkrovos. Taip automobilis su šiuo varikliu tapo stabilesnis ir manevringesnis kelyje.

Ir, žinoma, dizaino erdvumas. Nepaisant to paties smūgių skaičiaus, šio variklio konstrukcija yra daug paprastesnė nei jo stūmoklio. Norint sukurti sukamąjį variklį, reikėjo minimalaus komponentų ir mechanizmų skaičiaus.

Tačiau pagrindinis šio variklio koziris – ne masė ir žemos vibracijos, o jo didelis efektyvumas. Dėl ypatingo veikimo principo rotacinis variklis turėjo daugiau galios ir efektyvumą.

Dabar apie trūkumus. Jų buvo daug daugiau nei privalumų. Pagrindinė priežastis, kodėl gamintojai atsisakė pirkti tokius variklius, buvo didelės jų degalų sąnaudos. Vidutiniškai toks agregatas išeikvodavo iki 20 litrų degalų šimtui kilometrų, o tai, matai, šiandienos standartais yra nemažos išlaidos.

Sunkumai gaminant dalis

Be to, verta paminėti dideles šio variklio dalių gamybos sąnaudas, kurias paaiškino rotoriaus gamybos sudėtingumas. Tam, kad šis mechanizmas teisingai praėjo epitrochoidinę kreivę, reikalingas didelis geometrinis tikslumas (cilindrui taip pat). Todėl rotorinių variklių gamyboje neįmanoma išsiversti be specializuotos brangios įrangos ir specialių žinių technikos sritis. Atitinkamai, visos šios išlaidos iš anksto įskaičiuotos į automobilio kainą.

Perkaitimas ir didelės apkrovos

Be to, dėl ypatingo dizaino šis įrenginys dažnai perkaisdavo. Visa problema buvo lęšio formos degimo kameros forma.

Priešingai, klasikiniai vidaus degimo varikliai turi sferinės kameros dizainą. Lęšio formos mechanizme degantis kuras paverčiamas šilumine energija, kuri sunaudojama ne tik darbiniam eigai, bet ir pačiam cilindrui šildyti. Galų gale, dažnas įrenginio „virinimas“ sukelia greitas nusidėvėjimas ir jo nesėkmė.

Išteklius

Nukenčia ne tik cilindras sunkių krovinių. Tyrimai parodė, kad rotoriaus veikimo metu nemaža apkrovos dalis tenka sandarikliams, esantiems tarp mechanizmų purkštukų. Jie atidengti nuolatinė kaita slėgis, todėl maksimali variklio eksploatavimo trukmė yra ne daugiau kaip 100–150 tūkstančių kilometrų.

Po to varikliui reikia kapitalinė renovacija, kurio kaina kartais prilygsta naujo vieneto pirkimui.

Alyvos suvartojimas

Be to, rotorinis variklis labai reikalauja priežiūros.

Jo alyvos sąnaudos yra daugiau nei 500 mililitrų 1 tūkstančiui kilometrų, o tai verčia užpildyti skystį kas 4–5 tūkstančius kilometrų. Jei laiku nepakeisite, variklis tiesiog suges. Tai yra, rotorinio variklio aptarnavimo klausimą reikia žiūrėti atsakingiau, kitaip menkiausia klaida yra kupinas brangaus įrenginio remonto.

Veislės

Įjungta Šis momentas Yra penkios šių tipų vienetų rūšys:

Rotorinis variklis (VAZ-21018-2108)

VAZ automobilių kūrimo istorija rotoriniai vidaus degimo varikliai datuojamas 1974 m. Tada buvo sukurtas pirmasis RPD projektavimo biuras. Tačiau pirmasis mūsų inžinierių sukurtas variklis buvo panašios konstrukcijos kaip Wankel variklis, kuris buvo montuojamas importuotuose NSU Ro80 sedanuose. Sovietinis analogas buvo vadinamas VAZ-311. Tai pirmasis sovietinis rotorinis variklis. Veikimo principas VAZ automobiliaiŠis variklis turi tą patį Wankel RPD veikimo algoritmą.

Pirmasis automobilis, kuriame buvo pradėti montuoti šie varikliai, buvo VAZ modifikacija 21018. Automobilis praktiškai nesiskyrė nuo savo „protėvio“ – modelio 2101 – išskyrus naudotą vidaus degimo variklį. Po naujojo gaminio gaubtu buvo vienos sekcijos RPD, kurios galia siekė 70 arklio galių. Tačiau, atlikus visų 50 modelių pavyzdžių tyrimus, buvo aptikta daugybė variklio gedimų, dėl kurių Volžskio gamykla kelerius ateinančius metus buvo atsisakyta naudoti tokio tipo vidaus degimo variklius savo automobiliuose.

Pagrindinė gedimų priežastis vidaus RPD buvo dėl nepatikimų plombų. Tačiau sovietų dizaineriai nusprendė išsaugoti šį projektą, pristatydami pasauliui naują 2 sekcijų rotorinį variklį VAZ-411. Vėliau buvo sukurtas VAZ-413 markės vidaus degimo variklis. Pagrindiniai jų skirtumai buvo valdžioje. Pirmasis egzempliorius išvystydavo iki 120 arklio galių, antrasis – apie 140. Tačiau šie agregatai ir vėl nebuvo įtraukti į seriją. Gamykla nusprendė juos montuoti tik tarnybinėse transporto priemonėse, kurias naudoja kelių policija ir KGB.

Aviacijos varikliai, aštuntukai ir devynetai

Vėlesniais metais kūrėjai bandė sukurti sukamąjį variklį vietiniams mažiems orlaiviams, tačiau visi bandymai buvo nesėkmingi. Dėl to dizaineriai vėl pradėjo kurti variklius keleiviniams (dabar varomiems priekiniais ratais) 8 ir 9 serijų VAZ automobiliams, skirtingai nei jų pirmtakai, naujai sukurti VAZ-414 ir 415 varikliai buvo universalūs ir gali būti naudojami galiniuose. ratais varomų automobilių modelių, tokių kaip Volga ir Moskvich ir pan.

RPD VAZ-414 charakteristikos

Šis variklis pirmą kartą pasirodė „devynetuose“ tik 1992 m. Palyginti su „protėviais“, šis variklis turėjo šiuos privalumus:

• Didelė specifinė galia, dėl kurios automobilis „šimtą“ pasiekė vos per 8–9 sekundes.
• Didelis efektyvumas. Iš vieno litro sudeginto kuro buvo galima išgauti iki 110 arklio galių (ir tai be jokio padidinimo ar papildomo cilindrų bloko gręžimo).
• Didelis prievartos potencialas. At teisingas nustatymas buvo galima padidinti variklio galią keliomis dešimtimis arklio galių.
• Didelio greičio variklis. Toks variklis buvo pajėgus dirbti net 10 000 aps./min. Esant tokioms apkrovoms galėjo veikti tik rotorinis variklis. Klasikinių vidaus degimo variklių veikimo principas neleidžia jų ilgai eksploatuoti dideliu greičiu.
• Santykinai mažos degalų sąnaudos. Jei ankstesni egzemplioriai „suvalgydavo“ apie 18–20 litrų degalų vienam „šimtui“, tai šis įrenginys vidutiniškai sunaudojo tik 14–15.

Dabartinė padėtis su RPD Volžskio automobilių gamykloje

Visi aukščiau aprašyti varikliai didelio populiarumo nesulaukė, todėl jų gamyba netrukus buvo nutraukta. Ateityje Volžskio automobilių gamykla dar neplanuoja atgaivinti rotorinių variklių kūrimo. Taigi VAZ-414 RPD išliks suglamžytas popierius buitinės mechanikos inžinerijos istorijoje.

Taigi, išsiaiškinome, koks yra rotorinio variklio veikimo principas ir konstrukcija.

Rotorinis variklis yra vidaus degimo variklis, kurio konstrukcija iš esmės skiriasi nuo įprasto stūmoklinio variklio.
Stūmokliniame variklyje tame pačiame erdvės (cilindro) tūryje atliekami keturi taktai: įsiurbimas, suspaudimas, galios eiga ir išmetimas. Rotorinis variklis atlieka tuos pačius smūgius, tačiau jie visi vyksta skirtingose ​​kameros dalyse. Tai galima palyginti su atskiru cilindru kiekvienam eigai, kai stūmoklis palaipsniui juda iš vieno cilindro į kitą.

Rotorinį variklį išrado ir sukūrė daktaras Felixas Wankelis ir kartais vadinamas Wankel varikliu arba Wankel rotaciniu varikliu.

Šiame straipsnyje mes kalbėsime apie tai, kaip veikia rotorinis variklis. Pirmiausia pažvelkime į jo veikimo principą.

Rotorinio variklio veikimo principas

Rotorinis Mazda RX-7 variklio rotorius ir korpusas. Šios dalys pakeičia stūmoklinio variklio stūmoklius, cilindrus, vožtuvus ir skirstomąjį veleną.

Kaip ir stūmoklinis variklis, rotorinis variklis naudoja slėgį, kuris susidaro degimo metu oro ir kuro mišinys. Stūmokliniuose varikliuose šis slėgis sukuriamas cilindruose ir varo stūmoklius. Švaistikliai ir alkūninis velenas stūmoklio grįžtamąjį judesį paverčia sukimosi judesiu, kuriuo galima sukti automobilio ratus.

Rotoriniame variklyje degimo slėgis susidaro kameroje, kurią sudaro korpuso dalis, uždaryta trikampio rotoriaus šonu, kuris naudojamas vietoj stūmoklių.

Rotorius sukasi palei kelią, kuris primena spirografo nubrėžtą liniją. Dėl šios trajektorijos visos trys rotoriaus viršūnės liečiasi su korpusu, sudarydamos tris atskirus dujų tūrius. Rotorius sukasi ir kiekvienas iš šių tūrių pakaitomis plečiasi ir susitraukia. Tai užtikrina oro ir kuro mišinio patekimą į variklį, suspaudimą, naudingo darbo kai dujos plečiasi ir išsiskiria išmetamosios dujos.

Mazda RX-8

Mazda tapo masinės rotorinių variklių automobilių gamybos pradininke. Bene daugiausiai buvo RX-7, kuris buvo parduotas 1978 m sėkmingas automobilis su rotoriniu varikliu. Tačiau prieš tai buvo daugybė rotorinių automobilių, sunkvežimių ir net autobusų, pradedant 1967 m. Cosmo Sport. Tačiau RX-7 nebegaminamas nuo 1995 m., tačiau rotorinio variklio idėja nėra mirusi.

„Mazda RX-8“ turi rotorinį variklį, vadinamą RENESIS. Šis variklis buvo pavadintas geriausias variklis 2003 m. Tai natūraliai įsiurbtas dviejų rotorių ir išvysto 250 AG.

Rotorinio variklio konstrukcija

Rotorinis variklis turi uždegimo sistemą ir degalų įpurškimo sistemą, panašią į tas, kurios naudojamos stūmokliniuose varikliuose. Rotorinio variklio struktūra iš esmės skiriasi nuo stūmoklinio variklio.

Rotorius

Rotorius turi tris išgaubtas puses, kurių kiekviena atlieka stūmoklio vaidmenį. Kiekvienoje rotoriaus pusėje yra įduba, kuri padidina rotoriaus sukimosi greitį ir suteikia daugiau vietos oro ir kuro mišiniui.

Kiekvieno veido viršuje yra metalinė plokštė, kuri padalija erdvę į kameras. Du metaliniai žiedai kiekvienoje rotoriaus pusėje sudaro šių kamerų sienas.

Rotoriaus centre yra krumpliaratis su vidiniais dantimis. Jis dera su pavara, sumontuota ant kūno. Ši mova nustato korpuse esančio rotoriaus trajektoriją ir sukimosi kryptį.

Korpusas (statorius)

Kūnas yra ovalo formos (tiksliau epitrochoido formos). Kameros forma suprojektuota taip, kad trys rotoriaus viršūnės visada liestųsi su kameros sienele, sukuriant tris izoliuotus dujų tūrius.

Kiekvienoje kūno dalyje vyksta vienas iš vidaus degimo procesų. Korpuso erdvė padalinta į keturis potėpius:

• Įvadas
• Suspaudimas
• Galios smūgis
• Paleisti

Įleidimo ir išleidimo angos yra korpuse. Prievaduose nėra vožtuvų. Išmetimo anga yra tiesiogiai prijungta prie išmetimo sistemos, o įsiurbimo anga yra tiesiogiai prijungta prie droselio korpuso.

Išėjimo velenas

Išėjimo velenas (atkreipkite dėmesį į ekscentrinius kumštelius)

Išėjimo velenas turi suapvalintas kumštelių iškyšas, išdėstytas ekscentriškai, t.y. pasislinkęs centrinės ašies atžvilgiu. Kiekvienas rotorius yra susietas su viena iš šių iškyšų. Išėjimo velenas yra analogiškas alkūniniam velenui stūmokliniuose varikliuose. Kai rotorius sukasi, jis stumia kumštelius. Kadangi kumšteliai sumontuoti asimetriškai, jėga, kuria jį spaudžia rotorius, sukuria sukimo momentą ant išėjimo veleno, todėl jis sukasi.

Rotacinio variklio surinkimas

Rotorinis variklis surenkamas sluoksniais. Dviejų rotorių variklis susideda iš penkių sluoksnių, laikomų ilgais varžtais, išdėstytais apskritime. Aušinimo skystis praeina per visas konstrukcijos dalis.

Dviejuose išoriniuose sluoksniuose yra išėjimo veleno sandarikliai ir guoliai. Jie taip pat izoliuoja dvi korpuso dalis, kuriose yra rotoriai. Šių dalių vidiniai paviršiai yra lygūs, o tai užtikrina tinkamą rotorių sandarumą. Tiekimo įleidimo anga yra kiekvienoje išorinėje dalyje.

Korpuso dalis, kurioje yra rotorius (atkreipkite dėmesį į išmetimo angos vietą)

Kitas sluoksnis apima ovalo formos rotoriaus korpusą ir išmetimo angą. Šioje korpuso dalyje sumontuotas rotorius.

Centrinėje dalyje yra du įleidimo angos - po vieną kiekvienam rotoriui. Jis taip pat atskiria rotorius, todėl vidinis paviršius yra lygus.

Kiekvieno rotoriaus centre yra krumpliaratis su vidiniais dantimis, kurios sukasi aplink mažesnę pavarą, sumontuotą ant variklio korpuso. Jis nustato rotoriaus sukimosi kelią.

Rotacinio variklio galia

Centrinėje dalyje yra kiekvieno rotoriaus įleidimo anga

Kaip ir stūmokliniai varikliai, rotorinis vidaus degimo variklis naudoja keturių taktų ciklą. Tačiau sukamajame variklyje šis ciklas atliekamas kitaip.

Per vieną pilną rotoriaus apsisukimą ekscentrinis velenas daro tris apsisukimus.

Pagrindinis rotorinio variklio elementas yra rotorius. Įprastiniame stūmokliniame variklyje jie veikia kaip stūmokliai. Rotorius sumontuotas ant didelio apvalaus kumštelio ant išėjimo veleno. Kumštelis yra paslinktas centrinės veleno ašies atžvilgiu ir veikia kaip švaistiklis, leidžiantis rotoriui sukti veleną. Sukdamasis korpuso viduje, rotorius stumia kumštelį aplink apskritimą, sukdamas jį tris kartus per vieną pilną rotoriaus apsisukimą.

Rotoriaus suformuotų kamerų dydis jam besisukant kinta. Šis dydžio pasikeitimas užtikrina siurbimo veiksmą. Toliau apžvelgsime kiekvieną iš keturių rotorinio variklio taktų.

Įvadas

Įsiurbimo eiga prasideda, kai rotoriaus galas praeina per įsiurbimo angą. Tuo metu, kai viršūnė eina per įleidimo angą, kameros tūris yra artimas minimaliam. Tada padidėja kameros tūris ir įsiurbiamas oro ir kuro mišinys.

Rotoriui pasisukus toliau, kamera izoliuojama ir prasideda suspaudimo eiga.

Suspaudimas

Toliau sukant rotorių, kameros tūris mažėja, o oro ir kuro mišinys suspaudžiamas. Kai rotorius praeina per uždegimo žvakes, kameros tūris yra artimas minimumui. Šiuo metu įvyksta užsidegimas.

Galios smūgis

Daugelis rotorinių variklių turi dvi uždegimo žvakes. Degimo kamera yra gana didelio tūrio, todėl jei būtų viena žvakė, užsidegimas vyktų lėčiau. Kai užsidega oro ir kuro mišinys, susidaro slėgis, dėl kurio rotorius juda.

Degimo slėgis pasuka rotorių link kameros tūrio didinimo. Degimo dujos toliau plečiasi, sukdamos rotorių ir gamindamos energiją, kol rotoriaus galas praeis pro išmetimo angą.

Paleisti

Rotoriui einant per išmetimo angą, susidaro degimo dujos aukštas spaudimas išeiti į išmetimo sistema. Rotoriui besisukant toliau, kameros tūris mažėja, likusios išmetamosios dujos stumiamos į išmetimo angą. Kai kameros tūris artėja prie minimumo, rotoriaus galas praeina pro įleidimo angą ir ciklas kartojasi.

Pažymėtina, kad kiekviena iš trijų rotoriaus pusių visada dalyvauja viename iš ciklo taktų, t.y. Vienam pilnam rotoriaus apsisukimui atliekami trys galios smūgiai. Per vieną pilną rotoriaus apsisukimą išėjimo velenas daro tris apsisukimus, nes Vienam veleno apsisukimui yra vienas taktas.

Skirtumai ir problemos

Palyginti su stūmokliniu varikliu, rotorinis variklis turi tam tikrų skirtumų.

Mažiau judančių dalių

Skirtingai nei stūmoklinis variklis, rotorinis variklis naudoja mažiau judančių dalių. Dviejų rotorių variklis turi tris judančias dalis: du rotorius ir išėjimo veleną. Net ir paprasčiausiu keturių cilindrų variklis Yra ne mažiau kaip 40 judančių dalių, įskaitant stūmoklius, švaistiklius, skirstomąjį veleną, vožtuvus, vožtuvų spyruokles, svirties svirtis, paskirstymo diržą ir alkūninį veleną.

Sumažinus judančių dalių skaičių, padidėja rotorinio variklio patikimumas. Dėl šios priežasties kai kurie gamintojai savo orlaiviuose naudoja rotorinius, o ne stūmoklinius.

Sklandus veikimas

Visos rotorinio variklio dalys nuolat sukasi viena kryptimi, o ne nuolat keičia kryptį, kaip įprasto variklio stūmokliai. Sukamuosiuose varikliuose vibracijai slopinti naudojami subalansuoti besisukantys atsvarai.

Galios tiekimas taip pat sklandesnis. Dėl to, kad kiekvienas ciklo ciklas vyksta rotoriaus sukimosi metu 90 laipsnių kampu, o išėjimo velenas daro tris apsisukimus kiekvienam rotoriaus apsisukimui, kiekvienas ciklo ciklas vyksta sukantis 270 laipsnių išėjimo velenui. Tai reiškia, kad vieno rotoriaus variklis tiekia galią 3/4 išėjimo veleno apsisukimų. Vieno cilindro stūmokliniame variklyje degimo procesas vyksta 180 laipsnių kampu kas antrą apsisukimą, t.y. 1/4 kiekvieno alkūninio veleno apsisukimo (stūmoklinio variklio išėjimo velenas).

Lėtas darbas

Kadangi rotorius sukasi 1/3 išėjimo veleno greičio, pagrindinės judančios dalys rotaciniame variklyje juda lėčiau nei stūmoklinio variklio. Tai taip pat užtikrina patikimumą.

Problemos

Rotoriniai varikliai turi keletą problemų:

• Sudėtinga gamyba pagal emisijos standartus.
• Rotacinių variklių gamybos sąnaudos yra didesnės nei stūmoklinių, nes pagaminama mažiau sukamųjų variklių.
• Degalų sąnaudos automobiliams su rotoriniais varikliais yra didesnės lyginant su stūmokliniais varikliais dėl to, kad termodinaminis efektyvumas sumažėja dėl didelio degimo kameros tūrio ir mažo suspaudimo laipsnio.