Roterande motor: funktionsprincip. För- och nackdelar med en roterande motor

Innehållsförteckning:

Roterande motor: funktionsprincip. För- och nackdelar med en roterande motor
Roterande motor: funktionsprincip. För- och nackdelar med en roterande motor
Anonim

Med uppfinningen av förbränningsmotorn har framstegen i utvecklingen av fordonsindustrin gått långt framåt. Trots att den allmänna strukturen hos förbränningsmotorn förblev densamma, förbättrades dessa enheter ständigt. Tillsammans med dessa motorer dök mer progressiva roterande enheter upp. Men varför har de inte blivit utbredda i bilvärlden? Vi kommer att överväga svaret på denna fråga i artikeln.

Historia om aggregatets uppkomst

Den roterande motorn designades och testades av utvecklarna Felix Wankel och W alter Freude 1957. Den första bilen som denna enhet installerades på var NSU Spyder sportbil. Studier har visat att med en motoreffekt på 57 hästkrafter kunde den här bilen accelerera till hela 150 kilometer i timmen. Tillverkningen av "Spider"-bilar utrustade med en 57-hästars roterande motor varade i cirka 3 år.

roterande motors arbetsprincip
roterande motors arbetsprincip

Efter det började den här typen av motorer att utrusta NSU Ro-80-bilen. Därefter installerades roterande motorer på Citroens, Mercedes, VAZ och Chevrolets.

En av de vanligaste bilarna med roterande motorer är den japanska sportbilen Mazda Cosmo Sport. Japanerna började också utrusta RX-modellen med denna motor. Principen för driften av en roterande motor (Mazda RX) var att ständigt rotera rotorn med en förändring i arbetscykler. Men mer om det senare.

För närvarande är den japanska biltillverkaren inte engagerad i serietillverkning av bilar med roterande motorer. Den sista modellen som en sådan motor installerades på var Mazda RX8 med modifieringen Spirit R. Men 2012 avbröts tillverkningen av denna version av bilen.

Design och funktionsprincip

Vilken funktionsprincip har en roterande motor? Denna typ av motor kännetecknas av en 4-takts handlingscykel, som i en klassisk förbränningsmotor. Funktionsprincipen för en roterande kolvmotor skiljer sig dock något från den för konventionella kolvmotorer.

Vad är den här motorns huvudfunktion? Stirling-rotationsmotorn har i sin design inte 2, inte 4 och inte 8 kolvar, utan bara en. Det kallas en rotor. Detta element roterar i en cylinder av en speciell form. Rotorn är monterad på axeln och ansluten till kugghjulet. Den senare har en växelkoppling med startmotor. Elementet roterar längs en epitrokoid kurva. Det vill säga att rotorbladen växelvis täcker cylinderkammaren. I den senare sker bränsleförbränning. Funktionsprincipen för en roterande motor (inklusive Mazda Cosmo Sport) är att mekanismen i ett varv trycker tre kronblad av hårda cirklar. När delen roterar i kroppen ändrar de tre facken inuti sin storlek. Genom att ändra måtten skapas ett visst tryck i kamrarna.

Arbetsfaser

Hur fungerar en roterande motor? Funktionsprincipen (gif-bilder och RPD-diagrammet du kan se nedan) för denna motor är som följer. Motorns funktion består av fyra upprepade cykler, nämligen:

  1. Bränsletillförsel. Detta är den första fasen av motorn. Det inträffar i det ögonblick då toppen av rotorn är i nivå med matningshålet. När kammaren är öppen mot huvudfacket närmar sig dess volym ett minimum. Så snart rotorn roterar förbi den kommer bränsle-luftblandningen in i facket. Efter det stängs kammaren igen.
  2. Kompression. När rotorn fortsätter sin rörelse minskar utrymmet i facket. Således komprimeras en blandning av luft och bränsle. Så snart mekanismen passerar tändstiftsfacket minskar kammarens volym igen. Vid denna tidpunkt antänds blandningen.
  3. Tändningar. Ofta har en roterande motor (inklusive VAZ-21018) flera tändstift. Detta beror på den stora längden på förbränningskammaren. Så snart ljuset antänder den brännbara blandningen, ökar trycknivån inuti tiofaldig. Således drivs rotorn igen. Vidare fortsätter trycket i kammaren och mängden gaser att växa. I detta ögonblick rör sig rotorn och vridmoment skapas. Detta fortsätter tills mekanismen passerar avgaskammaren.
  4. Utsläpp av gaser. När rotorn passerar detta fack börjar högtrycksgasen röra sig fritt in i avgasröret. I det här fallet stannar inte mekanismens rörelse. Rotorn roterar stabilt tills förbränningskammarens volym åter sjunker till ett minimum. Vid det här laget kommer den återstående mängden avgaser att pressas ut ur motorn.
VAZ roterande motor
VAZ roterande motor

Detta är exakt funktionsprincipen för en roterande motor. VAZ-2108, på vilken RPD också var monterad, liksom den japanska Mazda, kännetecknades av motorns tysta drift och hög dynamisk prestanda. Men denna modifiering lanserades aldrig i massproduktion. Så vi fick reda på vad principen för drift av en roterande motor är.

Nackdelar och fördelar

Inget konstigt att denna motor har uppmärksammats av så många biltillverkare. Dess speciella arbetsprincip och design har ett antal fördelar jämfört med andra typer av förbränningsmotorer.

Så vad är för- och nackdelarna med en roterande motor? Låt oss börja med de uppenbara fördelarna. För det första har den roterande motorn den mest balanserade designen och orsakar därför praktiskt taget inte höga vibrationer under drift. För det andra har denna motor en lättare vikt och större kompaktitet, och därför är installationen särskilt relevant för sportbilstillverkare. Dessutom gjorde enhetens låga vikt det möjligt för designers att uppnå en idealisk viktfördelning av axellaster. Således blev en bil med denna motor mer stabil och manövrerbar på vägen.

hur en mazda roterande motor fungerar
hur en mazda roterande motor fungerar

Och, naturligtvis, designutrymmet. Trots samma antal driftscykler är enheten för denna motor mycket enklare än den för en kolvmotsvarighet. För att skapa en roterande motor krävdes ett minsta antal komponenter och mekanismer.

Det viktigaste trumfkortet för denna motor är dock inte dess vikt och låga vibrationer, utan dess höga effektivitet. På grund av den speciella funktionsprincipen hade den roterande motorn större kraft och effektivitet.

Nu till nackdelarna. De visade sig vara mycket mer än fördelar. Den främsta anledningen till att tillverkarna vägrade köpa sådana motorer var deras höga bränsleförbrukning. I genomsnitt, för hundra kilometer, förbrukade en sådan enhet upp till 20 liter bränsle, och detta, ser du, är en betydande kostnad enligt dagens standarder.

Svårigheter att tillverka delar

Dessutom är det värt att notera den höga kostnaden för att tillverka delar till denna motor, vilket förklarades av komplexiteten i att tillverka rotorn. För att denna mekanism ska kunna passera den epitrokoidala kurvan korrekt krävs hög geometrisk noggrannhet (inklusive för cylindern). Därför är det vid tillverkning av roterande motorer omöjligt att göra utan specialiserad dyr utrustning och specialkunskap inom det tekniska området. Följaktligen är alla dessa kostnader inkluderade i bilens pris i förskott.

Överhettning och hög belastning

På grund av den speciella designen var denna enhet ofta utsatt för överhettning. Hela problemet var den linsformade formen på förbränningskammaren.

roterande stirlingmotor
roterande stirlingmotor

Däremot har klassiska förbränningsmotorer en sfärisk kammardesign. Bränslet som brinner i linsmekanismen omvandlas till termisk energi, som förbrukas inte bara för arbetsslaget utan också för att värma själva cylindern. I slutändan leder den frekventa "kokningen" av enheten till snabbt slitage och fel.

Resource

Inte bara cylindern tål tunga belastningar. Studier har visat att under driften av rotorn faller en betydande del av lasterna på tätningarna mellan mekanismernas munstycken. De utsätts för ett konstant tryckfall, så motorns maximala livslängd är inte mer än 100-150 tusen kilometer.

rotationsmotorns funktionsprincip på en vaz
rotationsmotorns funktionsprincip på en vaz

Därefter behöver motorn en större översyn, vars kostnad ibland motsvarar att köpa en ny enhet.

Oljeförbrukning

Rotormotorn kräver dessutom mycket underhåll.

funktionsprincipen för en roterande kolvmotor
funktionsprincipen för en roterande kolvmotor

Den har en oljeförbrukning på mer än 500 milliliter per tusen kilometer, vilket gör det nödvändigt att fylla på vätska var 4-5 tusen kilometer.kilometers löpning. Om du inte byter ut den i tid kommer motorn helt enkelt att misslyckas. Det vill säga, frågan om att serva en roterande motor måste hanteras på ett mer ansvarsfullt sätt, annars är det minsta misstag behäftat med kostsamma reparationer på enheten.

Varieties

För närvarande finns det fem varianter av dessa typer av ballast:

  1. Rotormotorer med fram- och återgående axelrörelser.
  2. Med jämn axelrotation. Samtidigt används inga tätningsmekanismer i dess design. Placeringen av förbränningskamrarna de har en spir altyp.
  3. roterande motor principen för drift nackdelar och fördelar
    roterande motor principen för drift nackdelar och fördelar
  4. Enheter med pulserande-roterande rörelse riktade i en riktning.
  5. Med planetaxelrotation, utan tätningselement. Ett slående exempel på detta är Wankel-motorn.
  6. RPD med enhetlig drift av arbetselement och en spir altyp av arrangemang av förbränningskammare.

Rotary engine (VAZ-21018-2108)

Historien för skapandet av VAZ-roterande förbränningsmotorer går tillbaka till 1974. Det var då som den första RPD-designbyrån skapades. Den första motorn som utvecklades av våra ingenjörer hade dock en liknande design som Wankel-motorn, som var utrustad med importerade NSU Ro80 sedaner. Den sovjetiska motsvarigheten hette VAZ-311. Detta är den allra första sovjetiska rotationsmotorn. Funktionsprincipen på VAZ-bilar med denna motor har samma Wankel RPD-driftalgoritm.

Den första bilen som dessa motorer installerades på var modifieringen av VAZ 21018. Bilen skilde sig praktiskt taget inte från sin "förfader" - modell 2101 - med undantag för den använda förbränningsmotorn. Under huven på nyheten fanns en ensektions RPD med en kapacitet på 70 hästkrafter. Men som ett resultat av forskning på alla 50 modellprover, hittades många motorhaverier, vilket tvingade Volzhsky-fabriken att vägra att använda denna typ av förbränningsmotor på sina bilar under de närmaste åren.

roterande motor arbetsprincip
roterande motor arbetsprincip

Den främsta orsaken till inhemska RPD-fel var opålitliga tätningar. Men sovjetiska designers bestämde sig för att rädda detta projekt genom att presentera världen med en ny 2-sektions roterande motor VAZ-411. Därefter utvecklades en förbränningsmotor av märket VAZ-413. Deras huvudsakliga skillnader var i makt. Den första kopian utvecklades upp till 120 hästkrafter, den andra - cirka 140. Dessa enheter ingick dock inte i serien igen. Fabriken bestämde sig för att endast sätta dem på tjänstebilar som används av trafikpolisen och KGB.

Motorer för flyg, "åttor" och "nior"

Under de följande åren försökte utvecklarna skapa en roterande motor för inhemska småflygplan, men alla försök misslyckades. Som ett resultat tog formgivarna återigen upp utvecklingen av motorer för personbilar (nu framhjulsdrivna) VAZ-serien 8 och 9. Till skillnad från sina föregångare var de nyutvecklade VAZ-414- och 415-motorerna universella och kunde användas på bakhjulsdrivna bilar som Volga, Moskvich och så vidare.

Karakteristika för RPD VAZ-414

roterande motor principen för drift nackdelar och fördelar
roterande motor principen för drift nackdelar och fördelar

För första gången dök den här motorn upp på "niorna" först 1992. Jämfört med sina "förfäder" hade denna motor följande fördelar:

  • Hög specifik effekt, vilket gjorde det möjligt för bilen att ringa "hundra" på bara 8-9 sekunder.
  • Bra effektivitet. Det var möjligt att få upp till 110 hästkrafter från en liter bränt bränsle (och detta utan någon påtvingning och ytterligare borrning av cylinderblocket).
  • Hög potential för forcering. Med rätt inställningar var det möjligt att öka motoreffekten med flera tiotals hästkrafter.
  • Höghastighetsmotor. En sådan motor kunde fungera även vid 10 000 rpm. Under sådana belastningar kunde bara en roterande motor fungera. Funktionsprincipen för klassiska förbränningsmotorer tillåter inte dem att arbeta under lång tid vid höga hastigheter.
  • Relativt låg bränsleförbrukning. Om de tidigare exemplaren "ätit" cirka 18-20 liter bränsle per "hundra", så förbrukade denna enhet endast 14-15 i genomsnittlig drift.

Dagens situation med RPD vid Volga Automobile Plant

Alla motorer som beskrivs ovan blev inte så populära, och snart minskade deras produktion. I framtiden har Volga Automobile Plant inga planer på att återuppliva utvecklingen av roterande motorer. Så RPD VAZ-414 kommer att förbli ett skrynkligt papper i hushållsteknikens historia.

Så, vi fick reda på vilken roterande motor som har principen för drift och enhet.

Rekommenderad: