Roterende motor: funktionsprincip. Fordele og ulemper ved en roterende motor

Indholdsfortegnelse:

Roterende motor: funktionsprincip. Fordele og ulemper ved en roterende motor
Roterende motor: funktionsprincip. Fordele og ulemper ved en roterende motor
Anonim

Med opfindelsen af forbrændingsmotoren er fremskridtet i udviklingen af bilindustrien gået langt frem. På trods af at den generelle struktur af forbrændingsmotoren forblev den samme, blev disse enheder konstant forbedret. Sammen med disse motorer dukkede mere progressive roterende enheder op. Men hvorfor er de ikke blevet udbredt i bilverdenen? Vi vil overveje svaret på dette spørgsmål i artiklen.

Historie om aggregatets fremkomst

Den roterende motor blev designet og testet af udviklerne Felix Wankel og W alter Freude i 1957. Den første bil, som denne enhed blev installeret på, var NSU Spyder sportsvogn. Undersøgelser har vist, at med en motoreffekt på 57 hestekræfter var denne bil i stand til at accelerere til hele 150 kilometer i timen. Produktionen af "Spider"-biler udstyret med en 57-hestes roterende motor varede omkring 3 år.

roterende motors arbejdsprincip
roterende motors arbejdsprincip

Derefter begyndte denne type motor at udstyre NSU Ro-80-bilen. Efterfølgende blev der installeret roterende motorer på Citroen, Mercedes, VAZ og Chevrolet.

En af de mest almindelige biler med roterende motorer er den japanske sportsvogn Mazda Cosmo Sport. Japanerne begyndte også at udstyre RX-modellen med denne motor. Princippet for drift af en roterende motor (Mazda RX) var konstant at rotere rotoren med en ændring i arbejdscyklusser. Men mere om det senere.

På nuværende tidspunkt er den japanske bilproducent ikke involveret i serieproduktion af biler med roterende motorer. Den sidste model, som en sådan motor blev installeret på, var Mazda RX8 af Spirit R-modifikationen. Men i 2012 blev produktionen af denne version af bilen indstillet.

Design og funktionsprincip

Hvad er driftsprincippet for en roterende motor? Denne type motor er kendetegnet ved en 4-takts handlingscyklus, som i en klassisk forbrændingsmotor. Funktionsprincippet for en rotationsstempelmotor er dog lidt anderledes end konventionelle stempelmotorer.

Hvad er hovedegenskaben ved denne motor? Stirling rotationsmotoren har i sit design ikke 2, ikke 4 og ikke 8 stempler, men kun ét. Det kaldes en rotor. Dette element roterer i en cylinder med en speciel form. Rotoren er monteret på akslen og forbundet med tandhjulet. Sidstnævnte har gearkobling med starter. Elementet roterer langs en epitrokoid kurve. Det vil sige, at rotorbladene skiftevis dækker cylinderkammeret. I sidstnævnte forekommer brændstofforbrænding. Princippet for drift af en roterende motor (inklusive Mazda Cosmo Sport) er, at mekanismen i en omdrejning skubber tre kronblade af hårde cirkler. Når delen roterer i kroppen, ændrer de tre rum indeni deres størrelse. Ved at ændre dimensionerne skabes et vist tryk i kamrene.

Arbejdsfaser

Hvordan fungerer en roterende motor? Funktionsprincippet (gif-billeder og RPD-diagrammet, du kan se nedenfor) for denne motor er som følger. Driften af motoren består af fire gentagne cyklusser, nemlig:

  1. Brændstofforsyning. Dette er den første fase af motoren. Det sker i det øjeblik, hvor toppen af rotoren er på niveau med fødehullet. Når kammeret er åbent til hovedrummet, nærmer dets volumen et minimum. Så snart rotoren roterer forbi den, kommer brændstof-luftblandingen ind i rummet. Derefter lukkes kammeret igen.
  2. Kompression. Når rotoren fortsætter sin bevægelse, mindskes pladsen i rummet. Således komprimeres en blanding af luft og brændstof. Så snart mekanismen passerer tændrørsrummet, falder kammerets volumen igen. På dette tidspunkt antændes blandingen.
  3. Tændinger. Ofte har en roterende motor (inklusive VAZ-21018) flere tændrør. Dette skyldes den store længde af forbrændingskammeret. Så snart stearinlyset antænder den brændbare blanding, stiger trykket indeni tidoblet. Dermed drives rotoren igen. Ydermere fortsætter trykket i kammeret og mængden af gasser med at vokse. I dette øjeblik bevæger rotoren sig, og der skabes drejningsmoment. Dette fortsætter, indtil mekanismen passerer udstødningskammeret.
  4. Emission af gasser. Når rotoren passerer dette rum, begynder højtryksgassen at bevæge sig frit ind i udstødningsrøret. I dette tilfælde stopper mekanismens bevægelse ikke. Rotoren roterer stabilt, indtil forbrændingskammerets volumen igen falder til et minimum. På dette tidspunkt vil den resterende mængde udstødningsgas blive presset ud af motoren.
VAZ roterende motor
VAZ roterende motor

Dette er præcis princippet om en roterende motors drift. VAZ-2108, som RPD'en også var monteret på, ligesom den japanske Mazda, var kendetegnet ved den stille drift af motoren og høj dynamisk ydeevne. Men denne modifikation blev aldrig lanceret i masseproduktion. Så vi fandt ud af, hvad princippet om drift af en roterende motor er.

Ulempe og fordele

Ikke underligt, at denne motor har tiltrukket sig opmærksomhed fra så mange bilproducenter. Dets specielle arbejdsprincip og design har en række fordele i forhold til andre typer forbrændingsmotorer.

Så hvad er fordelene og ulemperne ved en roterende motor? Lad os starte med de åbenlyse fordele. For det første har den roterende motor det mest afbalancerede design og forårsager derfor praktisk t alt ikke høje vibrationer under drift. For det andet har denne motor en lettere vægt og større kompaktitet, og derfor er installationen særlig relevant for sportsvognsproducenter. Derudover gjorde den lave vægt af enheden det muligt for designere at opnå en ideel vægtfordeling af akseltryk. Således blev en bil med denne motor mere stabil og manøvredygtig på vejen.

hvordan en mazda roterende motor fungerer
hvordan en mazda roterende motor fungerer

Og, selvfølgelig, designrummet. På trods af det samme antal driftscyklusser er enheden i denne motor meget enklere end en stempelmodpart. For at skabe en roterende motor krævedes et minimum antal komponenter og mekanismer.

Det vigtigste trumfkort for denne motor er imidlertid ikke dens vægt og lave vibrationer, men dens høje effektivitet. På grund af det særlige funktionsprincip havde rotationsmotoren større kraft og effektivitet.

Nu til ulemperne. De viste sig at være meget mere end fordele. Hovedårsagen til, at producenterne nægtede at købe sådanne motorer, var deres høje brændstofforbrug. I gennemsnit brugte en sådan enhed i hundrede kilometer op til 20 liter brændstof, og det, ser du, er en betydelig udgift efter nutidens standarder.

Svære ved at producere dele

Derudover er det værd at bemærke de høje omkostninger ved fremstilling af dele til denne motor, som blev forklaret af kompleksiteten ved at fremstille rotoren. For at denne mekanisme korrekt kan passere den epitrochoidale kurve, er høj geometrisk nøjagtighed nødvendig (inklusive for cylinderen). Derfor er det ved fremstilling af roterende motorer umuligt at undvære specialiseret dyrt udstyr og særlig viden på det tekniske område. Derfor er alle disse omkostninger inkluderet i bilens pris på forhånd.

Overophedning og høje belastninger

På grund af det specielle design var denne enhed også ofte udsat for overophedning. Hele problemet var den linseformede form af forbrændingskammeret.

roterende stirling motor
roterende stirling motor

I modsætning hertil har klassiske forbrændingsmotorer et sfærisk kammerdesign. Brændstoffet, der brænder i den linseformede mekanisme, omdannes til termisk energi, som ikke kun forbruges til arbejdsslaget, men også til opvarmning af selve cylinderen. I sidste ende fører den hyppige "kogning" af enheden til hurtigt slid og svigt.

Resource

Ikke kun cylinderen tåler tunge belastninger. Undersøgelser har vist, at under driften af rotoren falder en betydelig del af belastningerne på tætningerne placeret mellem mekanismernes dyser. De er udsat for et konstant trykfald, så motorens maksimale levetid er ikke mere end 100-150 tusinde kilometer.

roterende motor princip for drift på en vaz
roterende motor princip for drift på en vaz

Derefter trænger motoren til et større eftersyn, hvis omkostninger nogle gange svarer til at købe en ny enhed.

Olieforbrug

Den roterende motor er også meget krævende for vedligeholdelse.

princippet om drift af en roterende stempelmotor
princippet om drift af en roterende stempelmotor

Den har et olieforbrug på mere end 500 milliliter pr. 1.000 kilometer, hvilket gør det nødvendigt at fylde væske på hver 4.-5.000 kilometer.kilometers løb. Hvis du ikke udskifter den i tide, vil motoren simpelthen svigte. Det vil sige, at spørgsmålet om servicering af en roterende motor skal behandles mere ansvarligt, ellers er den mindste fejl fyldt med dyre reparationer af enheden.

varianter

I øjeblikket er der fem varianter af disse typer aggregater:

  1. Rotormotorer med frem- og tilbagegående akselbevægelser.
  2. Med ensartet akselrotation. Samtidig bruges der ingen tætningsmekanismer i dets design. Placeringen af forbrændingskamrene har en spir altype.
  3. roterende motor princippet om drift ulemper og fordele
    roterende motor princippet om drift ulemper og fordele
  4. Enheder med pulserende-roterende bevægelse rettet i 1 retning.
  5. Med planetarisk akselrotation, uden tætningselementer. Et slående eksempel på dette er Wankel-motoren.
  6. RPD med ensartet betjening af arbejdselementer og en spir altype til arrangement af forbrændingskamre.

Roterende motor (VAZ-21018-2108)

Historien om skabelsen af VAZ roterende forbrændingsmotorer går tilbage til 1974. Det var dengang, det første RPD designbureau blev oprettet. Den første motor udviklet af vores ingeniører havde dog et lignende design som Wankel-motoren, som var udstyret med importerede NSU Ro80 sedans. Den sovjetiske modstykke fik navnet VAZ-311. Dette er den allerførste sovjetiske roterende motor. Funktionsprincippet på VAZ-biler med denne motor har den samme Wankel RPD-driftsalgoritme.

Den første bil, som disse motorer blev installeret på, var VAZ 21018-modifikationen. Bilen adskilte sig praktisk t alt ikke fra sin "forfader" - model 2101 - med undtagelse af den anvendte forbrændingsmotor. Under hætten af nyheden var en enkelt-sektion RPD med en kapacitet på 70 hestekræfter. Men som et resultat af forskning på alle 50 modelprøver blev der fundet adskillige motorhavarier, som tvang Volzhsky-fabrikken til at nægte at bruge denne type forbrændingsmotor på sine biler i de næste par år.

roterende motor arbejdsprincip
roterende motor arbejdsprincip

Hovedårsagen til RPD-fejl i hjemmet var upålidelige forseglinger. Imidlertid besluttede sovjetiske designere at redde dette projekt ved at præsentere verden med en ny 2-sektions roterende motor VAZ-411. Efterfølgende blev en forbrændingsmotor af mærket VAZ-413 udviklet. Deres største forskelle var magten. Den første kopi udviklede op til 120 hestekræfter, den anden - omkring 140. Disse enheder blev dog ikke inkluderet i serien igen. Fabrikken besluttede kun at sætte dem på officielle biler, der bruges af færdselspolitiet og KGB.

Motorer til luftfart, "ottere" og "niere"

I de efterfølgende år forsøgte udviklerne at skabe en roterende motor til indenlandske småfly, men alle forsøg var mislykkede. Som et resultat tog designerne igen op på udviklingen af motorer til personbiler (nu forhjulstræk) VAZ serie 8 og 9. I modsætning til deres forgængere var de nyudviklede VAZ-414 og 415 motorer universelle og kunne bruges på baghjulstrukne biler som Volga, Moskvich og så videre.

Karakteristika for RPD VAZ-414

roterende motor princippet om drift ulemper og fordele
roterende motor princippet om drift ulemper og fordele

For første gang dukkede denne motor op på "nierne" først i 1992. Sammenlignet med sine "forfædre" havde denne motor følgende fordele:

  • Høj specifik effekt, som gjorde det muligt for bilen at ringe til "hundrede" på kun 8-9 sekunder.
  • Stor effektivitet. Det var muligt at få op til 110 hestekræfter fra en liter brændt brændstof (og det er uden nogen form for forcering og yderligere boring af cylinderblokken).
  • Højt potentiale for forcering. Med de rigtige indstillinger var det muligt at øge motorkraften med flere tiere hestekræfter.
  • Højhastighedsmotor. En sådan motor var i stand til at arbejde selv ved 10.000 omdr./min. Under sådanne belastninger kunne kun en roterende motor fungere. Funktionsprincippet for klassiske forbrændingsmotorer tillader dem ikke at fungere i lang tid ved høje hastigheder.
  • Relativt lavt brændstofforbrug. Hvis de tidligere kopier "spiste" omkring 18-20 liter brændstof pr. "hundrede", så forbrugte denne enhed kun 14-15 i gennemsnitsdrift.

Dagens situation med RPD på Volga Automobile Plant

Alle motorerne beskrevet ovenfor vandt ikke meget popularitet, og snart blev deres produktion indskrænket. I fremtiden har Volga Automobile Plant ingen planer om at genoplive udviklingen af roterende motorer. Så RPD VAZ-414 vil forblive et krøllet stykke papir i husholdningsingeniørens historie.

Så vi fandt ud af, hvilken roterende motor der har princippet om drift og enhed.

Anbefalede: