Rotary engine: prinsipyo ng pagpapatakbo, mga tampok

2024 May -akda: Erin Ralphs | [email protected]. Huling binago: 2024-02-19 19:29

Ang makina ang pundasyon ng anumang sasakyan. Kung wala ito, imposible ang paggalaw ng kotse. Sa ngayon, ang pinakakaraniwan ay mga piston internal combustion engine. Kung pinag-uusapan natin ang karamihan sa mga cross-country na kotse, ito ay mga in-line na four-cylinder internal combustion engine. Gayunpaman, may mga kotse na may ganitong mga makina, kung saan ang klasikong piston ay wala sa prinsipyo. Ang mga motor na ito ay may ganap na magkakaibang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo. Ang mga ito ay tinatawag na rotary internal combustion engine. Ano ang mga yunit na ito, ano ang kanilang mga tampok, kalamangan at kahinaan? Isaalang-alang sa aming artikulo ngayong araw.

Katangian

Ang rotary engine ay isa sa mga uri ng thermal internal combustion engine. Sa kauna-unahang pagkakataon ang naturang motor ay binuo pabalik sa malayong ika-19 na siglo. Sa ngayon, ginagamit ang rotary engine sa Mazda RX-8 at sa ilang iba pang mga sports car. Ang naturang motor ay may pangunahing katangian - wala itong mga reciprocating na paggalaw, gaya ng sa isang kumbensyonal na internal combustion engine.

Dito isinasagawa ang pag-ikotespesyal na tatsulok na rotor. Nasa isang espesyal na gusali siya. Ang isang katulad na pamamaraan ay isinagawa noong 50s ng huling siglo ng kumpanya ng Aleman na NSU. Ang may-akda ng naturang internal combustion engine ay si Felix Wankel. Ito ay ayon sa kanyang pamamaraan na ang lahat ng modernong rotary engine ay ginawa (ang Mazda RX ay walang exception).

Device

Ang disenyo ng power unit ay kinabibilangan ng:

• Kaso.
• Output shaft.
• Rotor.

Ang case mismo ang pangunahing working chamber. Sa isang rotary engine, mayroon itong hugis-itlog na hugis. Ang ganitong hindi pangkaraniwang disenyo ng silid ng pagkasunog ay dahil sa paggamit ng isang trihedral rotor. Kaya, pagdating sa pakikipag-ugnay sa mga dingding, nabuo ang mga nakahiwalay na saradong mga contour. Nasa kanila na ang mga gumaganang cycle ng panloob na combustion engine ay isinasagawa. Ito ay:

• Inlet.
• Compression.
• Ignition at working stroke.
• Bitawan.

Kabilang sa mga feature ng rotary internal combustion engine, nararapat na tandaan ang kawalan ng mga classic na intake at exhaust valve. Sa halip, ginagamit ang mga espesyal na butas. Matatagpuan ang mga ito sa mga gilid ng combustion chamber. Ang mga butas na ito ay direktang konektado sa exhaust system at sa power system.

Rotor

Ang batayan ng disenyo ng power plant ng ganitong uri ay ang rotor. Ginagawa nito ang pag-andar ng mga piston sa makinang ito. Gayunpaman, ang rotor ay nasa isang kopya, habang ang mga piston ay maaaring mula tatlo hanggang labindalawa o higit pa. Ang hugis ng elementong ito ay kahawig ng isang tatsulok na may bilugan na mga gilid.

Kailangan ang ganitong mga gilidpara sa mas airtight at mataas na kalidad na sealing ng combustion chamber. Tinitiyak nito ang tamang pagkasunog ng pinaghalong gasolina. Ang mga espesyal na plato ay matatagpuan sa itaas na bahagi ng mukha at sa mga gilid nito. Gumaganap sila bilang mga singsing ng compression. Ang rotor ay naglalaman din ng mga ngipin. Nagsisilbi sila upang paikutin ang drive, na nagtutulak din sa output shaft. Pag-uusapan natin ang tungkol sa appointment ng huli sa ibaba.

Val

Dahil dito, walang crankshaft sa isang rotary piston engine. Sa halip, isang elemento ng output ang ginagamit. Kaugnay sa sentro nito ay may mga espesyal na protrusions (cams). Ang mga ito ay matatagpuan asymmetrically. Ang metalikang kuwintas mula sa rotor, na ipinapadala sa cam, ay nagiging sanhi ng pag-ikot ng baras sa paligid ng axis nito. Lumilikha ito ng enerhiya na kailangan para ilipat ang mga drive at gulong sa kotse.

Beats

Ano ang prinsipyo ng paggana ng isang rotary engine? Ang algorithm ng pagkilos, sa kabila ng mga katulad na cycle na may piston engine, ay iba. Kaya, ang simula ng cycle ay nangyayari kapag ang isa sa mga dulo ng rotor ay dumaan sa inlet channel ng panloob na combustion engine housing. Sa ngayon, sa ilalim ng pagkilos ng vacuum, ang isang nasusunog na halo ay sinipsip sa silid. Sa karagdagang pag-ikot ng rotor, nangyayari ang compression stroke ng pinaghalong. Nangyayari ito kapag ang kabilang dulo ay dumaan sa pasukan. Ang presyon ng pinaghalong unti-unting tumataas. Tuluyan itong nag-aapoy. Ngunit hindi ito nag-aapoy mula sa puwersa ng compression, ngunit mula sa spark ng isang spark plug. Pagkatapos nito, magsisimula ang working cycle ng rotor stroke.

Dahil ang combustion chamber sa naturang makina ay may hugis-itlog na hugis, ipinapayong gumamit ng dalawang kandila sa disenyo. Pinapayagan ka nitong mabilis na mag-apoy ng pinaghalong. Kaya, ang harap ng apoy ay kumakalat nang mas pantay. Sa pamamagitan ng paraan, dalawang kandila sa bawat silid ng pagkasunog ay maaari ding gamitin sa isang maginoo na piston na panloob na combustion engine (ang disenyo na ito ay napakabihirang). Gayunpaman, para sa isang rotary engine, ito ay kinakailangan.

Pagkatapos ng pag-aapoy, isang mataas na presyon ng mga gas ang nabuo sa silid. Ang puwersa ay napakahusay na pinapayagan nito ang rotor na umikot sa sira-sira. Nag-aambag ito sa pagbuo ng metalikang kuwintas sa output shaft. Habang papalapit ang tuktok ng rotor sa labasan, ang puwersa at presyon ng enerhiya ng mga gas ay nabawasan. Kusang sumugod sila sa outlet channel. Matapos ganap na malaya ang camera sa mga ito, magsisimula ang isang bagong proseso. Magsisimula muli ang rotary engine sa intake stroke, compression, ignition, at pagkatapos ay power stroke.

Tungkol sa sistema ng pagpapadulas at nutrisyon

Walang pagkakaiba ang unit na ito sa sistema ng supply ng gasolina. Gumagamit din ito ng submersible pump na naghahatid ng gasolina sa ilalim ng presyon mula sa tangke. Ngunit ang sistema ng pagpapadulas ay may sariling mga katangian. Kaya, ang langis para sa mga gasgas na bahagi ng makina ay direktang pinapakain sa silid ng pagkasunog. Ang isang espesyal na butas ay ibinigay para sa pagpapadulas. Ngunit ang tanong ay lumitaw: saan napupunta ang langis kung ito ay pumasok sa silid ng pagkasunog? Narito ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay katulad ng isang two-stroke engine. Ang grasa ay pumapasok sa silid at nasusunog sa gasolina. Ang pamamaraan ng operasyon na ito ay ginagamit sa bawat rotary vane engine, kabilang ang mga piston engine. Dahil sa espesyal na disenyo ng sistema ng pagpapadulas, ang mga naturang motor ay hindi matugunan ang modernomga regulasyon sa kapaligiran. Ito ay isa sa ilang mga dahilan kung bakit ang mga rotary engine ay hindi pangkomersyal na ginagamit sa VAZ at iba pang mga modelo ng kotse. Gayunpaman, una naming tandaan ang mga pakinabang ng RPD.

Pros

Maraming pakinabang ang ganitong uri ng makina. Una, ang motor na ito ay may maliit na timbang at sukat. Pinapayagan ka nitong makatipid ng espasyo sa kompartimento ng engine at ilagay ang panloob na engine ng pagkasunog sa anumang kotse. Gayundin, ang mababang timbang ay nag-aambag sa isang mas tamang pamamahagi ng timbang ng kotse. Pagkatapos ng lahat, karamihan sa masa sa mga kotse na may klasikong internal combustion engine ay puro sa harap ng katawan.

Pangalawa, ang rotary piston engine ay may mataas na power density. Kung ikukumpara sa mga klasikong motor, ang figure na ito ay isa at kalahati hanggang dalawang beses na mas mataas. Gayundin, ang rotary engine ay may mas malawak na istante ng metalikang kuwintas. Ito ay magagamit halos mula sa idle, habang ang mga maginoo na panloob na combustion engine ay kailangang paikutin hanggang apat hanggang limang libo. Sa pamamagitan ng paraan, ang isang umiinog na motor ay mas madaling makakuha ng mataas na bilis. Isa pa itong plus.

Pangatlo, ang naturang makina ay may mas simpleng disenyo. Walang mga balbula, walang mga bukal, walang mekanismo ng pihitan sa kabuuan. Kasabay nito, walang karaniwang sistema ng pamamahagi ng gas na may sinturon at isang camshaft. Ito ay ang kawalan ng KShM na nag-aambag sa isang mas madaling hanay ng mga rebolusyon sa pamamagitan ng isang umiinog na internal combustion engine. Ang nasabing motor ay umiikot hanggang walo hanggang sampung libo sa isang bahagi ng isang segundo. Well, isa pang plus ay hindi gaanong hilig sumabog.

Cons

Ngayon pag-usapan natin ang mga disadvantage dahil sa paggamit ng rotarynaging limitado ang mga motor. Ang unang minus ay ang mataas na mga kinakailangan para sa kalidad ng langis. Kahit na ang motor ay gumagana tulad ng isang two-stroke, hindi mo maaaring punan ang murang "mineral na tubig" dito. Ang mga bahagi at mekanismo ng yunit ng kuryente ay sumasailalim sa mga makabuluhang pagkarga, samakatuwid, upang mai-save ang mapagkukunan, kinakailangan ang isang siksik na pelikula ng langis sa pagitan ng mga pares ng rubbing. Siyanga pala, anim na libong kilometro ang iskedyul ng pagpapalit ng langis.

Ang susunod na kawalan ay tungkol sa mabilis na pagkasira ng mga elemento ng sealing ng rotor. Ito ay dahil sa maliit na patch ng contact. Dahil sa pagsusuot ng mga elemento ng sealing, nabuo ang isang mataas na presyon ng kaugalian. Ito ay may negatibong epekto sa rotary engine performance at pagkonsumo ng langis (at dahil dito sa environmental performance).

Paglilista ng mga pagkukulang, ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit sa pagkonsumo ng gasolina. Kung ikukumpara sa isang cylinder-piston engine, ang isang rotary engine ay walang fuel efficiency, lalo na sa medium at low speeds. Ang isang kapansin-pansing halimbawa nito ay ang Mazda RX-8. Sa dami ng 1.3 litro, ang makinang ito ay kumonsumo ng hindi bababa sa 15 litro ng gasolina bawat daan. Kapansin-pansin, sa matataas na bilis ng rotor, nakakamit ang pinakamalaking fuel efficiency.

Gayundin, ang mga rotary engine ay madaling mag-overheat. Ito ay dahil sa espesyal na lenticular na hugis ng combustion chamber. Hindi ito nag-aalis ng init nang maayos kumpara sa isang spherical (tulad ng sa maginoo na panloob na mga makina ng pagkasunog), samakatuwid, sa panahon ng operasyon, dapat mong palaging subaybayan ang sensor ng temperatura. Sa kaso ng overheating, ang rotor ay deformed. Kapag nagtatrabaho, ito ay bubuo ng mga makabuluhang scuffs. Bilang resulta, lalapit sa dulo ang mapagkukunan ng motor.

Sa kabila ng simpleng disenyo at kawalan ng mekanismo ng crank, mahirap ayusin ang motor na ito. Ang ganitong mga makina ay napakabihirang at kakaunti sa mga manggagawa ang may karanasan sa kanila. Samakatuwid, maraming mga serbisyo ng kotse ang tumangging "mag-capitalize" ng mga naturang motor. At ang mga nakikibahagi sa mga rotor ay humihingi ng hindi kapani-paniwalang halaga ng pera para dito. Kailangan mong magbayad o mag-install ng bagong makina. Ngunit hindi ito isang garantiya ng isang mataas na mapagkukunan. Ang ganitong mga motor ay nag-aalaga ng maximum na 100 libong kilometro (kahit na may katamtamang operasyon at napapanahong pagpapanatili). At ang Mazda RX-8 engine ay walang exception.

VAZ rotary engine

Alam ng lahat na ang mga naturang makina ay ginamit ng Japanese manufacturer na Mazda sa kanilang mga taon. Gayunpaman, kakaunti ang nakakaalam ng katotohanan na ang RPD ay ginamit din sa Unyong Sobyet sa VAZ Classic. Ang nasabing motor ay binuo sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng ministeryo para sa mga espesyal na serbisyo. Ang VAZ-21079, na nilagyan ng naturang makina, ay isang analogue ng sikat na itim na "Volga-catch-up" na may walong silindro na makina.

Ang pagbuo ng rotary piston engine para sa VAZ ay nagsimula noong kalagitnaan ng dekada 70. Ang gawain ay hindi madali - upang lumikha ng isang umiinog na makina na hihigit sa tradisyonal na piston internal combustion engine sa lahat ng aspeto. Ang pagbuo ng isang bagong yunit ng kuryente ay isinagawa ng mga espesyalista mula sa mga negosyo ng Samara aviation. Ang pinuno ng assembly at design bureau ay si Boris Sidorovich Pospelov.

Ang pagbuo ng mga power unit ay kasabay ng pag-aaral ng rotary motors ng mga dayuhang modelo. Ang mga unang kopya ay hindi naiiba sa mataas na pagganap, at hindi sila napunta sa serye. Pagkalipas ng ilang taon, maraming mga variant ng RPD para sa klasikong VAZ ang nilikha. Ang makina ng VAZ-311 ay kinilala bilang ang pinakamahusay sa kanila. Ang makinang ito ay may parehong geometrical na mga parameter gaya ng Japanese 1ZV engine. Ang pinakamataas na lakas ng yunit ay 70 lakas-kabayo. Sa kabila ng di-kasakdalan ng disenyo, nagpasya ang pamamahala na ilabas ang unang pang-industriyang batch ng mga RPD, na na-install sa mga opisyal na sasakyan ng VAZ-2101. Gayunpaman, maraming mga pagkukulang ang natuklasan sa lalong madaling panahon: ang motor ay nakabuo ng isang alon ng mga reklamo, isang iskandalo ang sumiklab at ang bilang ng mga empleyado ng bureau ng disenyo ay makabuluhang nabawasan. Dahil sa madalas na pagkasira, ang unang VAZ-311 rotary engine ay hindi na ipinagpatuloy.

Ngunit hindi doon nagtapos ang kuwento ng Soviet RPD. Noong dekada 80, nagawa pa rin ng mga inhinyero na lumikha ng isang rotary engine na makabuluhang lumampas sa mga katangian ng isang piston internal combustion engine. Kaya, ito ay isang VAZ-4132 rotary engine. Ang yunit ay nakabuo ng lakas na 120 lakas-kabayo. Nagbigay ito ng mahusay na dynamic na pagganap ng VAZ-2105. Gamit ang makinang ito, ang kotse ay bumilis sa daan-daan sa loob ng 9 na segundo. At ang pinakamataas na bilis ng "catch-up" ay 180 kilometro bawat oras. Kabilang sa mga pangunahing bentahe, nararapat na tandaan ang mataas na torque ng makina, na magagamit sa buong hanay ng rev at ang mataas na litro ng lakas, na nakamit nang walang anumang tulong.

Noong 90s, nagsimula ang AvtoVAZ na bumuo ng isang bagong rotary engine, na ilalagay sa "siyam". Kaya, noong 1994m taon, isang bagong power unit VAZ-415 ang ipinanganak. Ang motor ay may gumaganang dami ng 1300 cubic centimeters at dalawang combustion chamber. ang compression ratio ng bawat isa ay 9.4. Ang power plant na ito ay may kakayahang umikot hanggang sampung libong rebolusyon. Kasabay nito, ang makina ay nakikilala sa pamamagitan ng mababang pagkonsumo ng gasolina. Sa karaniwan, ang yunit ay kumonsumo ng 13-14 litro bawat daan sa pinagsamang ikot (ito ay isang mahusay na tagapagpahiwatig para sa isang lumang umiinog na panloob na makina ng pagkasunog ayon sa mga pamantayan ngayon). Kasabay nito, ang makina ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mababang timbang ng curb. Nang walang mga kalakip, tumitimbang lamang siya ng 113 kilo.

Ang pagkonsumo ng langis ng VAZ-415 engine ay 0.6 porsiyento ng partikular na pagkonsumo ng gasolina. Ang mapagkukunan ng panloob na combustion engine bago ang overhaul ay 125 libong kilometro. Ang motor, na naka-install sa "siyam", ay nagpakita ng mahusay na mga dynamic na katangian. Kaya, ang acceleration sa daan-daan ay tumagal lamang ng siyam na segundo. At ang pinakamataas na bilis ay 190 kilometro bawat oras. Mayroon ding mga eksperimentong sample ng VAZ-2108 na may rotary engine. Dahil sa mas magaan na timbang nito, ang rotary "eight" ay bumilis sa daan-daan sa loob lamang ng walong segundo. At ang pinakamataas na bilis sa panahon ng mga pagsubok ay 200 kilometro bawat oras. Gayunpaman, ang mga motor na ito ay hindi kailanman pumasok sa serye. Hindi mo mahahanap ang mga ito sa pangalawang merkado at sa mga disassembly din.

Summing up

Kaya, nalaman namin kung ano ang rotary engine. Tulad ng nakikita mo, ito ay isang napaka-kagiliw-giliw na pag-unlad na naglalayong makuha ang pinakamataas na kahusayan at kapangyarihan. Gayunpaman, dahil sa kanilang disenyo, ang mga mekanismo ng rotor ay mabilis na nawala. Naapektuhan nito ang mapagkukunan ng makina. Kahit naJapanese RPD ito ay hindi hihigit sa isang daang libong kilometro. Gayundin, ang mga motor na ito ay may mataas na mga kinakailangan para sa mga pampadulas at hindi nakakatugon sa mga modernong pamantayan sa kapaligiran. Samakatuwid, ang mga rotary piston internal combustion engine ay hindi naging partikular na sikat sa industriya ng sasakyan.