Branża motoryzacyjna stale się rozwija. Nic dziwnego, że pojawiają się alternatywne technologie, które jednak rzadko pojawiają się w masowej produkcji. Silniki obrotowe można sklasyfikować jako takie.
Ważny! Szybki impuls do rozwoju motoryzacji dał wynalezienie silnika spalinowego. W rezultacie samochody zaczęły jeździć na paliwie płynnym i rozpoczęła się era benzyny.
Maszyny z silnikiem rotacyjnym
Obrotowy silnik tłokowy został wynaleziony przez NSU. Twórcą aparatu został Walter Freude. Niemniej jednak to urządzenie w kręgach naukowych nosi imię innego naukowca, a mianowicie Wankla.
Faktem jest, że nad tym projektem pracował duet inżynierów. Ale główna rola w tworzeniu urządzenia należała do Freude. Podczas gdy pracował nad technologią obrotową, Wankel pracował nad innym projektem, który zakończył się niczym.
Niemniej jednak, w wyniku tajnych gier, wszyscy znamy teraz ten aparat jako silnik obrotowy Wankla. Pierwszy działający model został zmontowany w 1957 roku. NSU Spider stał się samochodem pionierskim. W tym czasie był w stanie rozwinąć prędkość stu pięćdziesięciu kilometrów. Moc silnika „Pająka” wynosiła 57 litrów. z.
„Pająk” z silnikiem rotacyjnym był produkowany od 1964 do 1967 roku. Ale to nigdy nie stało się powszechne. Jednak producenci samochodów nie zrezygnowali z tej technologii. Co więcej, wypuścili kolejny model - NSU Ro-80 i stał się prawdziwym przełomem. Właściwy marketing odegrał dużą rolę.
Zwróć uwagę na tytuł. Zawiera już informację, że maszyna jest wyposażona w silnik obrotowy. Być może efektem tego sukcesu była instalacja tych silników w tak znanych samochodach jak:
- Citroen GS Birotor,
- Mercedes-Benz C111,
- Korweta Chevroleta,
- Ładowarka 21018.
Silniki obrotowe zyskały największą popularność w kraju „Wschodzącego Słońca”. Japońska firma Mazda podjęła wówczas ryzykowny krok i zaczęła produkować samochody z wykorzystaniem tej technologii.
Pierwszym znakiem Mazdy był samochód Cosmo Sport. Nie można powiedzieć, że zyskała ogromną popularność, ale znalazła swoją publiczność. Był to jednak dopiero pierwszy krok do wejścia silników rotacyjnych na rynek japoński, a wkrótce także na rynek światowy.
Japońscy inżynierowie nie tylko nie rozpaczali, ale wręcz przeciwnie, zaczęli pracować z potrojoną siłą. Efektem ich pracy była seria, którą z zachwytem wspominają wszyscy ścigający się na ulicy w dowolnym kraju na świecie - w skrócie Rotor-eXperiment lub RX.
W ramach tej serii wydano kilka legendarnych modeli, w tym Mazdę RX-7. Powiedzieć, że ten samochód z silnikiem rotacyjnym był popularny, to nic nie mówić. Od niej zaczęły miliony fanów wyścigów ulicznych. Przy stosunkowo niskiej cenie miał niesamowite parametry techniczne:
- przyspieszenie do setek - 5,3 sekundy;
- maksymalna prędkość - 250 kilometrów na godzinę;
- moc - 250-280 koni mechanicznych, w zależności od modyfikacji.
Samochód jest prawdziwym dziełem sztuki, jest lekki i zwrotny, a jego silnik jest godny podziwu. Dzięki opisanym powyżej cechom ma objętość zaledwie 1,3 litra. Posiada dwie sekcje, a napięcie pracy wynosi 13V.
Uwaga! Mazda RX-7 była produkowana od 1978 do 2002 roku. W tym czasie wyprodukowano około miliona samochodów z silnikami rotacyjnymi.
Niestety ostatni model z tej serii został wydany w 2008 roku. Mazda RX8 uzupełnia legendarną gamę. Właściwie w tym miejscu historię silnika rotacyjnego w masowej produkcji można uznać za kompletną.
Zasada działania
Wielu ekspertów motoryzacyjnych uważa, że projekt konwencjonalnego aparatu tłokowego należy pozostawić w odległej przeszłości. Niemniej jednak miliony samochodów wymagają godnej wymiany, niezależnie od tego, czy silnik obrotowy może się nimi stać, zastanówmy się.
Zasada działania silnika obrotowego opiera się na ciśnieniu, które powstaje podczas spalania paliwa. Główną częścią konstrukcji jest wirnik, który odpowiada za tworzenie ruchów o pożądanej częstotliwości. W rezultacie energia jest przekazywana do sprzęgła. Wirnik wypycha go, przenosząc na koła.
Wirnik ma kształt trójkąta. Materiałem konstrukcyjnym jest stal stopowa. Część znajduje się w owalnym korpusie, w którym w rzeczywistości zachodzi rotacja, a także szereg procesów ważnych dla produkcji energii:
- kompresja mieszanki,
- wtrysk paliwa,
- tworzenie iskry,
- Zapas tlenu,
- zrzut surowców odpadowych.
Główną cechą urządzenia z silnikiem obrotowym jest to, że wirnik ma bardzo nietypowy wzorzec ruchu. Rezultatem takiego rozwiązania konstrukcyjnego są trzy komórki całkowicie odizolowane od siebie.
Uwaga! W każdej komórce zachodzi pewien proces.
Pierwsza komórka otrzymuje mieszankę powietrzno-paliwową. Mieszanie odbywa się we wnęce. Następnie wirnik przenosi otrzymaną substancję do następnej komory. To tutaj odbywa się kompresja i zapłon.
Zużyte paliwo jest usuwane w trzeciej komórce. Skoordynowana praca trzech przedziałów jest właśnie tym, co daje niesamowite osiągi, które zostały zademonstrowane na przykładzie samochodów z serii RX.
Ale główny sekret urządzenia tkwi w czymś zupełnie innym. Faktem jest, że procesy te nie powstają jeden po drugim, zachodzą natychmiast. W rezultacie trzy cykle przechodzą w jednym obrocie.
Powyżej przedstawiono schemat działania podstawowego silnika obrotowego. Wielu producentów próbuje unowocześnić technologię, aby osiągnąć większą wydajność. Niektórym się udaje, innym zawodzą.
Japońskim inżynierom udało się. Wspomniane powyżej silniki Mazdy mają do trzech wirników. Możesz sobie wyobrazić, o ile wzrośnie wydajność w tym przypadku.
Podajmy ilustrujący przykład. Weźmy konwencjonalny silnik RPD z dwoma wirnikami i znajdźmy najbliższy odpowiednik - sześciocylindrowy silnik spalinowy. Jeśli dodamy do projektu kolejny wirnik, szczelina będzie nawet kolosalna - 12 cylindrów.
Rodzaje silników rotacyjnych
Wiele firm motoryzacyjnych podjęło się produkcji silników rotacyjnych. Nic dziwnego, że wprowadzono wiele modyfikacji, z których każda ma swoją własną charakterystykę:
- Obrotowy silnik o ruchu wielokierunkowym. Wirnik nie obraca się tutaj, lecz obraca się wokół własnej osi. Proces kompresji odbywa się między łopatkami silnika.
- Silnik z pulsacyjnym wirnikiem obrotowym. Wewnątrz korpusu znajdują się dwa wirniki. Kompresja następuje między ostrzami tych dwóch elementów, gdy zbliżają się i wycofują.
- Silnik obrotowy z klapą uszczelniającą - ta konstrukcja jest nadal szeroko stosowana w silnikach pneumatycznych. W przypadku obrotowych silników spalinowych komora, w której następuje zapłon, jest znacząco zmieniona.
- Silnik obrotowy napędzany ruchami obrotowymi. Uważa się, że ten konkretny projekt jest najbardziej zaawansowany technicznie. Nie ma tu części posuwisto-zwrotnych. Dlatego silniki obrotowe tego typu z łatwością osiągają 10 000 obr./min.
- Planetarny silnik rotacyjny jest pierwszą modyfikacją wymyśloną przez dwóch inżynierów.
Jak widać nauka nie stoi w miejscu, znaczna liczba typów silników obrotowych pozwoli mieć nadzieję na dalszy rozwój technologii w odległej przyszłości.
Zalety i wady silnika rotacyjnego
Jak widać, dużą popularnością cieszyły się wówczas silniki obrotowe. Co więcej, legendarne samochody rzeczywiście były wyposażone w silniki tej klasy. Aby zrozumieć, dlaczego to urządzenie zostało zainstalowane w zaawansowanych modelach japońskich samochodów, musisz poznać wszystkie jego zalety i wady.
Godność
Z przedstawionego wcześniej tła wiesz już, że silnik rotacyjny kiedyś przyciągał uwagę producentów silników z kilku powodów:
- Zwiększona zwartość projektu.
- Lekka waga.
- RPD jest dobrze wyważony i wytwarza minimalne wibracje podczas pracy.
- Liczba części zamiennych w silniku jest o rząd wielkości mniejsza niż w analogu tłoka.
- RPD ma wysokie właściwości dynamiczne
Najważniejszą zaletą RPD jest jego wysoka gęstość mocy. Samochód z silnikiem obrotowym może przyspieszyć do 100 kilometrów bez przełączania na wysokie biegi przy zachowaniu dużej liczby obrotów.
Ważny! Zastosowanie silnika rotacyjnego pozwala na osiągnięcie zwiększonej stabilności pojazdu na drodze dzięki idealnemu rozłożeniu masy.
niedogodności
Teraz nadszedł czas, aby dowiedzieć się więcej, dlaczego pomimo wszystkich zalet większość producentów przestała montować silniki rotacyjne w swoich samochodach. Wady RPD obejmują:
- Zwiększone zużycie paliwa podczas pracy na niskich obrotach. W najbardziej wymagających maszynach może osiągnąć 20-25 litrów na 100 kilometrów.
- Trudności w produkcji. Na pierwszy rzut oka konstrukcja silnika obrotowego jest znacznie prostsza niż silnika tłokowego. Ale diabeł tkwi w szczegółach. Wykonanie ich jest niezwykle trudne. Dokładność geometryczna każdej części musi być na idealnym poziomie, w przeciwnym razie wirnik nie będzie w stanie przejść krzywej epitrochoidalnej z prawidłowym wynikiem. Do jego produkcji RPD wymaga bardzo precyzyjnego sprzętu, który kosztuje dużo pieniędzy.
- Silnik rotacyjny często się przegrzewa. Wynika to z niezwykłej konstrukcji komory spalania. Niestety, nawet po wielu latach inżynierowie nie byli w stanie naprawić tej wady. Nadmiar energii wytworzony przez spalanie paliwa nagrzewa cylinder. Powoduje to znaczne zużycie silnika i skraca jego żywotność.
- Również silnik rotacyjny cierpi na spadki ciśnienia. Efektem tego efektu jest szybkie zużycie uszczelek. Żywotność jednego dobrze zmontowanego RPD mieści się w zakresie od 100 do 150 tysięcy kilometrów. Po przejściu tego kamienia milowego remont nie jest już możliwy.
- Skomplikowana procedura wymiany oleju. Zużycie oleju silnika obrotowego na 1000 kilometrów wynosi 600 mililitrów. Aby części zostały odpowiednio nasmarowane, olej należy wymieniać raz na 5000 km. Jeśli nie zostanie to zrobione, bardzo prawdopodobne jest poważne uszkodzenie kluczowych elementów urządzenia.
Jak widać, pomimo wybitnych zalet, RPD ma szereg istotnych wad. Niemniej jednak działy projektowe wiodących firm motoryzacyjnych wciąż starają się unowocześnić tę technologię i kto wie, może pewnego dnia odniosą sukces.
Wyniki
Silniki rotacyjne mają wiele istotnych zalet, są dobrze wyważone, pozwalają na szybki wzrost prędkości i zapewniają prędkość do 100 km w 4-7 sekund. Ale silniki obrotowe mają również wady, z których główną jest krótki okres użytkowania.
»Większość ludzi kojarzy się z cylindrami i tłokami, systemem dystrybucji gazu i mechanizmem korbowym. Dzieje się tak dlatego, że zdecydowana większość samochodów wyposażona jest w klasyczny i najpopularniejszy typ silnika – tłokowy.
Dzisiaj porozmawiamy o obrotowym silniku tłokowym Wankla, który ma cały zestaw wybitnych właściwości technicznych i kiedyś miał otwierać nowe perspektywy w przemyśle motoryzacyjnym, ale nie mógł zająć należnego mu miejsca i nie stał się powszechny.
Historia stworzenia
Za pierwszy rotacyjny silnik cieplny uważa się eolipil. W pierwszym wieku naszej ery został stworzony i opisany przez greckiego inżyniera mechanika Herona z Aleksandrii.
Konstrukcja eolipilu jest dość prosta: obracająca się sfera z brązu znajduje się na osi przechodzącej przez środek symetrii. Para wodna stosowana jako płyn roboczy wypływa z dwóch dysz zainstalowanych w środku kuli naprzeciw siebie i prostopadle do osi nasadki.
Mechanizmy działania wody i wiatraków, wykorzystujące siłę żywiołów jako energię, można również przypisać wirującym silnikom starożytności.
Klasyfikacja silników obrotowych
Komora robocza rotacyjnego silnika spalinowego może być hermetycznie zamknięta lub mieć stałe połączenie z atmosferą, gdy łopatki wirnika wirnika oddzielają go od otoczenia. Na tej zasadzie budowane są turbiny gazowe.
Wśród silników z tłokiem obrotowym z zamkniętymi komorami spalania specjaliści wyróżniają kilka grup. Separacja może odbywać się w zależności od: obecności lub braku elementów uszczelniających, zgodnie z trybem pracy komory spalania (przerywany-pulsujący lub ciągły), zgodnie z rodzajem obrotu korpusu roboczego.
Należy zauważyć, że większość z opisanych projektów nie posiada ważnych próbek i istnieje na papierze.
Zostały sklasyfikowane przez rosyjskiego inżyniera I.Yu. Isaev, który sam jest zajęty tworzeniem idealnego silnika obrotowego. Przeanalizował patenty w Rosji, Ameryce i innych krajach, łącznie ponad 600.
Obrotowy silnik spalinowy z ruchem posuwisto-zwrotnym
Wirnik w takich silnikach nie obraca się, ale powoduje ruch posuwisto-zwrotny łuku. Łopatki na wirniku i stojanie są nieruchome, a między nimi występują suwy rozprężania i sprężania.
Z ruchem pulsacyjno-obrotowym, jednokierunkowym
W obudowie silnika znajdują się dwa obracające się wirniki, ściskanie między ich łopatkami w momencie zbliżenia, a rozprężanie w momencie demontażu. Ze względu na nierównomierny obrót ostrzy wymagany jest zaawansowany mechanizm wyrównujący.
Z klapami uszczelniającymi i ruchami posuwisto-zwrotnymi
Schemat z powodzeniem stosowany w silnikach pneumatycznych, w których obrót odbywa się za pomocą sprężonego powietrza, nie zakorzenił się w silnikach spalinowych ze względu na wysokie ciśnienie i temperatury.
Z uszczelkami i ruchami posuwisto-zwrotnymi ciała
Schemat jest podobny do poprzedniego, tylko klapy uszczelniające znajdują się nie na wirniku, ale na obudowie silnika. Wady są takie same: niemożność zapewnienia wystarczającej szczelności łopatek obudowy z wirnikiem przy zachowaniu ich mobilności.
Silniki o równomiernym ruchu elementów roboczych i innych
Najbardziej obiecujące i zaawansowane typy silników rotacyjnych. Teoretycznie mogą rozwijać najwyższe obroty i uzyskiwać moc, ale do tej pory nie udało się stworzyć jednego obwodu roboczego dla silnika spalinowego.
Z planetarnym, obrotowym ruchem elementu roboczego
Ta ostatnia zawiera najbardziej znany ogółowi społeczeństwa schemat silnika z tłokiem obrotowym autorstwa inżyniera Felixa Wankla.
Chociaż istnieje ogromna liczba innych konstrukcji typu planetarnego:
- Umpleby
- Szary i Dremmond
- Marshall
- Spand
- Renault (Renault)
- Tomasz (Tomasz)
- Wellinder i Skoog
- Senso (Sensand)
- Maillarda
- Ferro
Historia Wankla
Życie Feliksa Heinricha Wankla nie było łatwe, wcześnie został osierocony (ojciec przyszłego wynalazcy zginął w I wojnie światowej), Felix nie mógł zebrać funduszy na studia uniwersyteckie, a jego zawód pracy nie pozwolił mu stać się silnym krótkowzroczność.
To skłoniło Wankla do samodzielnego studiowania dyscyplin technicznych, dzięki czemu w 1924 roku wpadł na pomysł stworzenia silnika rotacyjnego z obrotową komorą spalania wewnętrznego.
W 1929 otrzymał patent na wynalazek, który był pierwszym krokiem do stworzenia słynnego Wankla RPD. W 1933 roku wynalazca, znajdujący się w szeregach przeciwników Hitlera, spędza sześć miesięcy w więzieniu. Po wyjściu na wolność zainteresowali się rozwojem silnika rotacyjnego w BMW i zaczęli finansować dalsze badania, przeznaczając do pracy warsztat w Landau.
Po wojnie trafia do Francuzów jako reparacje, a sam wynalazca trafia do więzienia jako wspólnik hitlerowskiego reżimu. Dopiero w 1951 roku Felix Heinrich Wankel dostał pracę w firmie produkującej motocykle NSU i kontynuuje swoje badania.
W tym samym roku rozpoczął współpracę z głównym projektantem NSU Walterem Freude, który sam od dawna zajmuje się badaniami nad rozwojem silnika z tłokami obrotowymi do motocykli wyścigowych. W 1958 roku na stanowisku testowym powstaje pierwszy prototyp silnika.
Jak działa silnik obrotowy
Jednostka napędowa, zaprojektowana przez Freude'a i Wankla, to wirnik w kształcie trójkąta Reuleaux. Wirnik obraca się planetarnie wokół koła zębatego zamocowanego w środku stojana - stacjonarnej komory spalania. Sama komora wykonana jest w formie epitrochoidy, która niejasno przypomina ósemkę z wydłużonym na zewnątrz środkiem, działa jak walec.
Wirnik poruszający się wewnątrz komory spalania tworzy wnęki o zmiennej objętości, w których odbywają się skoki silnika: dolotowy, sprężający, zapłonowy i wydechowy. Komory są hermetycznie oddzielone od siebie uszczelnieniami - wierzchołkami, których zużycie jest słabym punktem silników z tłokiem obrotowym.
Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej odbywa się jednocześnie za pomocą dwóch świec zapłonowych, ponieważ komora spalania ma wydłużony kształt i dużą objętość, co spowalnia szybkość spalania mieszaniny roboczej.
W silniku obrotowym stosuje się kąt opóźnienia, a nie kąt wyprzedzenia, jak w silniku tłokowym. Jest to konieczne, aby zapłon nastąpił nieco później, a siła wybuchu popycha wirnik we właściwym kierunku.
Konstrukcja Wankla umożliwiła znaczne uproszczenie silnika, rezygnację z wielu części. Zniknęła potrzeba oddzielnego mechanizmu dystrybucji gazu, znacznie spadła waga i wymiary silnika.
Zalety
Jak wspomniano wcześniej, silnik rotacyjny Wankla nie wymaga tylu części co silnik tłokowy, dlatego ma mniejsze rozmiary, wagę i gęstość mocy (liczba „koni” na kilogram masy).
Brak mechanizmu korbowego (w wersji klasycznej), co pozwoliło zmniejszyć wagę i obciążenie wibracyjne. Ze względu na brak ruchów tłoka posuwisto-zwrotnego i niewielką masę ruchomych części silnik może się rozwijać i wytrzymywać bardzo wysokie obroty, niemal natychmiast reagując na wciśnięcie pedału gazu.
Silnik obrotowy dostarcza moc w trzech czwartych każdego obrotu wału wyjściowego, podczas gdy silnik tłokowy wytwarza tylko jedną czwartą.
niedogodności
Wynika to z faktu, że silnik Wankla, ze wszystkimi jego zaletami, ma wiele wad, dziś tylko Mazda nadal go rozwija i ulepsza. Chociaż patent na to kupiły setki firm, w tym Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan i inne.
Mały zasób
Główną i najważniejszą wadą jest niska żywotność silnika. Średnio dla Rosji wynosi 100 tysięcy kilometrów. W Europie, Stanach Zjednoczonych i Japonii liczba ta jest dwukrotnie wyższa dzięki jakości paliwa i kompetentnej konserwacji.
Największym obciążeniem są płyty metalowe, wierzchołkami są promieniowe uszczelnienia końcowe pomiędzy komorami. Muszą wytrzymać wysokie temperatury, ciśnienia i obciążenia promieniowe. W RX-7 wysokość wierzchołka wynosi 8,1 milimetra, zalecana jest wymiana przy zużyciu do 6,5, w RX-8 została zmniejszona do 5,3 fabrycznych, a dopuszczalne zużycie nie przekracza 4,5 milimetra.
Ważne jest monitorowanie sprężania, stanu oleju i dysz olejowych dostarczających smar do komory silnika. Głównymi oznakami zużycia silnika i zbliżającym się remontem są niskie sprężanie, zużycie oleju i trudny rozruch na gorąco.
Niska przyjazność dla środowiska
Ponieważ układ smarowania silnika z tłokiem obrotowym polega na bezpośrednim wtryskiwaniu oleju do komory spalania, a także na niepełnym spalaniu paliwa, gazy spalinowe mają zwiększoną toksyczność. Utrudniało to przejście audytów środowiskowych, które trzeba było spełnić, aby sprzedawać samochody na rynku amerykańskim.
Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie Mazdy stworzyli reaktor termiczny, który spalał węglowodory przed uwolnieniem do atmosfery. Po raz pierwszy został zainstalowany w samochodzie Mazda R100.
Zamiast ograniczać produkcję, jak inne, Mazda zaczęła w 1972 roku sprzedawać pojazdy wyposażone w Rotary Engine Anti-Pollution System (REAPS).
Wysokie zużycie
Wszystkie samochody z silnikami rotacyjnymi wyróżniają się wysokim zużyciem paliwa.
Oprócz Mazdy pojawiły się także Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (czterosekcyjny, pojemność 4 litry), Citroen M35, ale są to głównie modele eksperymentalne, a ze względu na kryzys olejowy, który wybuchł w Lata 80. ich produkcja została wstrzymana...
Niewielka długość suwu roboczego wirnika oraz sierpowaty kształt komory spalania nie pozwalają na całkowite wypalenie roboczej mieszaniny. Wylot otwiera się jeszcze przed momentem całkowitego spalania, gazy nie mają czasu na przeniesienie całej siły nacisku na wirnik. Dlatego temperatura spalin tych silników jest tak wysoka.
Historia krajowego RPD
Na początku lat 80. ZSRR zainteresował się również technologią. To prawda, że patent nie został zakupiony i postanowili zająć się wszystkim własnym umysłem, innymi słowy, skopiować zasadę działania i urządzenie silnika obrotowego Mazdy.
W tym celu powstało biuro projektowe oraz warsztat do produkcji seryjnej w Togliatti. W 1976 roku powstał pierwszy prototyp jednosekcyjnego silnika VAZ-311 o mocy 70 KM. z. zainstalowany na 50 samochodach. W bardzo krótkim czasie opracowali zasób. Słaba równowaga SEM (mechanizm rotacyjno-ekscentryczny) i szybkie zużycie wierzchołków dały się odczuć.
Jednak rozwojem zainteresowały się służby specjalne, dla których dynamiczne właściwości silnika były znacznie ważniejsze niż zasób. W 1982 roku światło dzienne ujrzał dwusekcyjny silnik rotacyjny VAZ-411 o szerokości wirnika 70 cm i mocy 120 KM. z. i VAZ-413 z wirnikiem 80 cm i 140 litrów. z. Później silniki VAZ-414 zostały wykorzystane do wyposażenia samochodów KGB, GAI i Ministerstwa Spraw Wewnętrznych.
Od 1997 roku w samochodzie publicznym zainstalowano jednostkę napędową VAZ-415, pojawia się Wołga z trzyczęściowym RPD VAZ-425. Dziś w Rosji samochody nie są wyposażone w takie silniki.
Lista pojazdów z obrotowym silnikiem tłokowym
Marka | Model |
---|---|
NSU | Pająk |
Ro80 | |
Mazda | Cosmo Sport (110S) |
Familia Rotary Coupe | |
Parkway Rotary 26 | |
Capella (RX-2) | |
Sawanna (RX-3) | |
RX-4 | |
RX-7 | |
RX-8 | |
Kosmos Eunos | |
Odbiór obrotowy | |
Luce R-130 | |
Mercedes | C-111 |
XP-882 Cztery Wirniki | |
Citroën | M35 |
GS Birotor (GZ) | |
NS | 21019 (Arkanum) |
2105-09 | |
GAZ | 21 |
24 | |
3102 |
Lista silników rotacyjnych Mazdy
Typ | Opis |
---|---|
40A | Pierwsze stanowisko testowe, promień wirnika 90 mm |
L8A | System smarowania suchej miski olejowej, promień wirnika 98 mm, pojemność 792 cm3 cm |
10A (0810) | Dwuczęściowy, 982 cm3 cm, moc 110 litrów. z., mieszanie oleju z paliwem do smarowania, waga 102 kg |
10A (0813) | 100 litrów. sek., wzrost wagi do 122 kg |
10A (0866) | 105 litrów. s., technologia redukcji emisji REAPS |
13A | Do napędu na przednie koła R-130, pojemność 1310 cc cm, 126 l. s., promień wirnika 120 mm |
12A | Objętość 1146 cbm cm, utwardzony materiał wirnika, zwiększona żywotność stojana, uszczelki wykonane z żeliwa |
12A Turbo | Wtrysk półbezpośredni, 160 KM z. |
12B | Pojedynczy dystrybutor zapłonu |
13B | Najmasywniejszy silnik o pojemności 1308 cm3. cm, niska emisja |
13B-RESI | 135 l. p., RESI (Rotary Engine Super Injection) i wtrysk Bosch L-Jetronic |
13B-DEI | 146 l. str., zmienny dolot, układy 6PI i DEI, wtrysk z 4 wtryskiwaczami |
13B-RE | 235 l. z., dużymi turbinami HT-15 i małymi HT-10 |
13B-REW | 280 l. str., 2 sekwencyjne turbiny Hitachi HT-12 |
13B-MSP Renesis | Ekologiczny i ekonomiczny, może działać na wodorze |
13G / 20B | Silniki trzywirnikowe do wyścigów samochodowych, 1962 cm3. cm, moc 300 litrów. z. |
13J / R26B | Czterowirnikowy, do wyścigów samochodowych, pojemność 2622 cu. cm, moc 700 litrów. z. |
16X (Renesis 2) | 300 litrów. s., samochód koncepcyjny Taiki |
Zasady działania silnika obrotowego
- wymieniaj olej co 3-5 tysięcy kilometrów. Zużycie 1,5 litra na 1000 km jest uważane za normalne.
- monitorują stan dysz olejowych, ich średnia żywotność to 50 tys.
- wymieniaj filtr powietrza co 20 tys.
- używaj tylko specjalnych świec, zasobów 30-40 tysięcy kilometrów.
- napełnij zbiornik benzyną nie niższą niż AI-95, ale lepiej AI-98.
- zmierzyć kompresję podczas wymiany oleju. W tym celu stosuje się specjalne urządzenie, kompresja powinna wynosić 6,5-8 atmosfer.
Podczas pracy z kompresją poniżej tych wskaźników standardowy zestaw naprawczy może nie wystarczyć - będziesz musiał zmienić całą sekcję i ewentualnie cały silnik.
Dziś jest
Do chwili obecnej trwa seryjna produkcja modelu Mazda RX-8, wyposażonego w silnik Renesis (w skrócie Rotary Engine + Genesis).
Projektantom udało się zmniejszyć o połowę zużycie oleju i 40% zużycia paliwa, a także sprowadzić klasę środowiskową do poziomu Euro-4. Silnik o pojemności 1,3 litra dostarcza 250 KM. z.
Mimo wszystkich osiągnięć Japończycy na tym nie kończą. Wbrew twierdzeniom większości ekspertów, że RPD nie ma przyszłości, nie przestają ulepszać technologii i nie tak dawno zaprezentowali koncepcję sportowego coupe RX-Vision, z silnikiem rotacyjnym SkyActive-R.
Silnik obrotowy to silnik spalinowy, który zasadniczo różni się od konwencjonalnego silnika tłokowego.
W silniku tłokowym w tej samej objętości przestrzeni (cylindra) wykonywane są cztery suwy: wlot, sprężanie, suw roboczy i wydech. Silnik obrotowy wykonuje te same ruchy, ale wszystkie zachodzą w różnych częściach komory. Można to porównać do posiadania oddzielnego cylindra dla każdego skoku, z tłokiem stopniowo przemieszczającym się z jednego cylindra do drugiego.
Silnik rotacyjny został wynaleziony i opracowany przez dr Felixa Wankela i jest czasami nazywany silnikiem Wankla lub silnikiem rotacyjnym Wankla.
W tym artykule wyjaśnimy, jak działa silnik obrotowy. Najpierw spójrzmy, jak to działa.
Zasada działania silnika obrotowego
Wirnik i obudowa silnika obrotowego Mazda RX-7. Części te zastępują tłoki, cylindry, zawory i wałek rozrządu silnika tłokowego.
Podobnie jak silnik tłokowy, silnik obrotowy wykorzystuje ciśnienie wytwarzane przez spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. W silnikach tłokowych to ciśnienie narasta w cylindrach i napędza tłoki. Korbowody i wał korbowy przekształcają ruch posuwisto-zwrotny tłoka w ruch obrotowy, który można wykorzystać do skręcania kół pojazdu.
W silniku obrotowym ciśnienie spalania wytwarzane jest w komorze utworzonej przez część obudowy przykrytą bokiem trójkątnego wirnika, który jest używany zamiast tłoków.
Wirnik obraca się po trajektorii przypominającej linię narysowaną przez spirograf. Dzięki tej trajektorii wszystkie trzy wierzchołki wirnika stykają się z obudową, tworząc trzy oddzielne objętości gazu. Wirnik obraca się, a każda z tych objętości na przemian rozszerza się i kurczy. Pozwala to na dostanie się mieszanki paliwowo-powietrznej do silnika, sprężanie, przydatną pracę rozprężania i wydech.
Mazda RX-8
Mazda była pionierem masowej produkcji pojazdów z silnikiem rotacyjnym. RX-7, który wszedł do sprzedaży w 1978 roku, był prawdopodobnie najbardziej udanym samochodem z silnikiem rotacyjnym. Ale poprzedziły ją liczne samochody, ciężarówki, a nawet autobusy z napędem obrotowym, począwszy od Cosmo Sport z 1967 roku. Jednak RX-7 nie był produkowany od 1995 roku, ale pomysł na silnik obrotowy nie wymarł.
Mazda RX-8 jest napędzana silnikiem obrotowym o nazwie RENESIS. Ten silnik został uznany za najlepszy silnik 2003 roku. Jest to wolnossący dwuwirnikowiec o mocy 250 KM.
Struktura silnika obrotowego
Silnik rotacyjny posiada układ zapłonu i wtrysku paliwa podobny do tych stosowanych w silnikach tłokowych. Konstrukcja silnika obrotowego różni się zasadniczo od silnika tłokowego.
Wirnik
Wirnik ma trzy wypukłe boki, z których każdy działa jak tłok. Każda strona wirnika jest zagłębiona, co zwiększa prędkość wirnika, zapewniając więcej miejsca na mieszankę paliwowo-powietrzną.W górnej części każdej powierzchni znajduje się metalowa płyta, która dzieli przestrzeń na komory. Ściany tych komór tworzą dwa metalowe pierścienie po każdej stronie wirnika.
W środku wirnika znajduje się koło zębate z wewnętrznym układem zębów. Współpracuje z przekładnią przymocowaną do ciała. Ta para ustala trajektorię i kierunek obrotu wirnika w obudowie.
Obudowa (stojan)
Ciało ma kształt owalny (a dokładniej epitrochoidalny). Kształt komory jest zaprojektowany tak, aby trzy wierzchołki wirnika zawsze stykały się ze ścianą komory, tworząc trzy izolowane objętości gazu.
W każdej części ciała zachodzi jeden z procesów spalania wewnętrznego. Przestrzeń ciała podzielona jest na cztery paski:
- Wlot
- Kompresja
- Działający zegar
- Uwolnienie
Wał wyjściowy
Wał wyjściowy (uwaga mimośrodowe krzywki)
Wał wyjściowy ma zaokrąglone krzywki umieszczone mimośrodowo, tj. odsunięcie od osi środkowej. Każdy wirnik jest dopasowany do jednego z tych występów. Wał wyjściowy jest analogiczny do wału korbowego w silnikach tłokowych. Podczas obracania wirnik popycha krzywki. Ponieważ krzywki są zamontowane asymetrycznie, siła, z jaką wirnik naciska na nią, wytwarza moment obrotowy na wale wyjściowym, powodując jego obrót.
Zbieranie silnika obrotowego
Silnik rotacyjny jest montowany warstwowo. Dwuwirnikowy silnik składa się z pięciu warstw utrzymywanych na miejscu przez długie śruby w okręgu. Chłodziwo przepływa przez wszystkie części konstrukcji.Dwie zewnętrzne warstwy mają uszczelnienia i łożyska wału wyjściowego. Izolują również dwie części obudowy, w których znajdują się wirniki. Wewnętrzne powierzchnie tych części są gładkie, aby zapewnić prawidłowe uszczelnienie wirników. Port wlotowy zasilania znajduje się na każdej z części końcowych.
Część obudowy, w której znajduje się wirnik (zwróć uwagę na położenie portu wylotowego)
Kolejna warstwa zawiera owalną obudowę wirnika i otwór wylotowy. W tej części obudowy zamontowany jest wirnik.
Sekcja środkowa zawiera dwa porty wlotowe, po jednym dla każdego wirnika. Oddziela również wirniki, dzięki czemu jego wewnętrzna powierzchnia jest gładka.
W środku każdego wirnika znajduje się koło zębate z wewnętrznymi zębami, które obraca się wokół mniejszego koła zębatego zamontowanego na obudowie silnika. Określa trajektorię obrotu wirnika.
Moc silnika obrotowego
Centralnie umieszczony port wlotowy dla każdego wirnika
Podobnie jak silniki tłokowe, obrotowy silnik spalinowy wykorzystuje cykl czterosuwowy. Ale w silniku obrotowym taki cykl przebiega inaczej.
Podczas jednego pełnego obrotu wirnika wał mimośrodowy wykonuje trzy obroty.
Głównym elementem silnika obrotowego jest wirnik. Działa jak tłok w konwencjonalnym silniku tłokowym. Wirnik jest zamontowany na dużej okrągłej krzywce na wale wyjściowym. Krzywka jest odsunięta od osi wału i działa jak korba, umożliwiając wirnikowi obracanie wału. Obracając się wewnątrz obudowy, wirnik popycha krzywkę po obwodzie, obracając ją trzykrotnie w jednym pełnym obrocie wirnika.
Rozmiar komór utworzonych przez wirnik zmienia się podczas jego obrotu. Ta zmiana rozmiaru zapewnia działanie pompujące. Następnie przyjrzymy się każdemu z czterech uderzeń silnika obrotowego.
Wlot
Skok ssania rozpoczyna się, gdy końcówka wirnika przechodzi przez otwór wlotowy. W momencie, gdy wierzchołek przechodzi przez otwór wlotowy, objętość komory jest bliska minimum. Ponadto zwiększa się objętość komory i zasysana jest mieszanka paliwowo-powietrzna.Gdy wirnik obraca się dalej, komora jest izolowana i rozpoczyna się suw sprężania.
Kompresja
Wraz z dalszym obrotem wirnika objętość komory maleje, a mieszanka paliwowo-powietrzna jest sprężana. Gdy wirnik przechodzi przez świece zapłonowe, objętość komory jest bliska minimum. W tym momencie następuje zapłon.Działający zegar
Wiele silników obrotowych ma dwie świece zapłonowe. Komora spalania ma dość dużą objętość, więc gdyby była jedna świeca, zapłon byłby wolniejszy. Gdy mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się, wytwarzane jest ciśnienie, które napędza wirnik.Ciśnienie spalania obraca wirnik w kierunku zwiększania objętości komory. Gazy spalinowe nadal rozszerzają się, obracając wirnik i wytwarzając energię, aż górna część wirnika przejdzie przez otwór wylotowy.
Uwolnienie
Gdy wirnik przechodzi przez otwór wydechowy, gazy spalinowe pod wysokim ciśnieniem ulatniają się do układu wydechowego. Gdy wirnik obraca się dalej, objętość komory zmniejsza się, wypychając pozostałe spaliny do otworu wylotowego. Gdy objętość komory zbliża się do minimum, górna część wirnika przechodzi przez otwór wlotowy i cykl się powtarza.Należy zauważyć, że każda z trzech stron wirnika jest zawsze zaangażowana w jeden z etapów cyklu, tj. w jednym pełnym obrocie wirnika wykonywane są trzy suwy robocze. Na jeden pełny obrót wirnika wał wyjściowy wykonuje trzy obroty, ponieważ na jeden obrót wału przypada jeden cykl.
Różnice i problemy
W porównaniu z silnikiem tłokowym, silnik obrotowy ma pewne różnice.Mniej ruchomych części
W przeciwieństwie do silnika tłokowego, silnik obrotowy wykorzystuje mniej ruchomych części. Silnik dwuwirnikowy ma trzy ruchome części: dwa wirniki i wał wyjściowy. Nawet najprostszy czterocylindrowy silnik wykorzystuje aż 40 ruchomych części, w tym tłoki, korbowody, wałki rozrządu, zawory, sprężyny zaworowe, wahacze, pasek rozrządu i wał korbowy.Dzięki zmniejszeniu liczby ruchomych części zwiększa się niezawodność silnika obrotowego. Z tego powodu niektórzy producenci stosują w swoich samolotach silniki obrotowe zamiast silników tłokowych.
Gładka operacja
Wszystkie części silnika obrotowego obracają się w sposób ciągły w tym samym kierunku, a nie ciągle zmieniają kierunek ruchu, jak tłoki w konwencjonalnym silniku. Silniki obrotowe wykorzystują wyważone przeciwwagi obrotowe do tłumienia wibracji.Dostarczanie mocy jest również płynniejsze. Z uwagi na fakt, że każdy skok cyklu występuje podczas obrotu wirnika o 90 stopni, a wał wyjściowy wykonuje trzy obroty na każdy obrót wirnika, każdy cykl cyklu następuje podczas obrotu wału wyjściowego o 270 stopni. Oznacza to, że silnik z jednym wirnikiem dostarcza moc przy 3/4 obrotach wału wyjściowego. W jednocylindrowym silniku tłokowym proces spalania odbywa się przy 180 stopniach co drugi obrót, tj. 1/4 każdego obrotu wału korbowego (wał wyjściowy silnika tłokowego).
Powolna praca
Ze względu na to, że wirnik obraca się z prędkością równą 1/3 prędkości obrotowej wału wyjściowego, główne ruchome części silnika obrotowego poruszają się wolniej niż części w silniku tłokowym. Zapewnia to również niezawodność.Problemy
Silniki obrotowe mają szereg problemów:- Zaawansowana produkcja zgodna z normami składu emisji.
- Koszty produkcji silników rotacyjnych są wyższe w porównaniu z silnikami tłokowymi, ponieważ liczba produkowanych silników rotacyjnych jest mniejsza.
- Zużycie paliwa w samochodach z silnikami obrotowymi jest wyższe w porównaniu z silnikami tłokowymi, ze względu na zmniejszenie sprawności termodynamicznej ze względu na dużą objętość komory spalania i niski stopień sprężania.
System dystrybucji gazu realizowany jest dzięki obrotowi butli. Cylinder wykonuje ruch obrotowy naprzemiennie przechodząc przez rurę wlotową i wylotową, podczas gdy tłok porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym.
Brytyjska firma RCV Engines została utworzona w 1997 roku specjalnie w celu badania, testowania i wreszcie wprowadzenia na rynek tylko jednego wynalazku. Jest w rzeczywistości zaszyfrowany w nazwie firmy: „Rotary Cylinder Valve” - RCV. Jak dotąd firma z siedzibą w Wimborne nie tylko poprawiła technologię, ale udowodniła, że nowa koncepcja działa. Rozpoczęła już seryjną produkcję linii małych silników czterosuwowych o objętości roboczej od 9,5 do 50 „kostek” przeznaczonych do modeli samolotów, kosiarek, ręcznych pił łańcuchowych i podobnego sprzętu. Jednak już 1 lutego 2006 roku firma zaprezentowała pierwszą próbkę silnika skutera o pojemności 125 cm3, dzięki czemu wielu osobom dała powód do pierwszego zapoznania się z tą mało znaną technologią – RCV.
Autorzy wynalazku deklarują obniżenie kosztów własnych silników (o kilka procent) dzięki zmniejszeniu liczby części i zwiększeniu ich gęstości mocy zarówno na jednostkę objętości, jak i na jednostkę masy, w porównaniu z analogami tej samej klasy (o 20 proc.).
Zasada działania
Mamy więc silnik czterosuwowy, w którym nie ma zwykłych zaworów i całego układu ich napędu. Zamiast tego Brytyjczycy sprawili, że cylinder roboczy samego silnika pracował jako dystrybutor gazu, który w silnikach RCV obraca się wokół własnej osi.
W takim przypadku tłok wykonuje dokładnie te same ruchy, co poprzednio. Ale ścianki cylindra obracają się wokół tłoka (cylinder jest zamocowany wewnątrz silnika na dwóch łożyskach).
Na krawędzi cylindra znajduje się rura odgałęziona, która na przemian otwiera się do portu wlotowego lub wylotowego. Przewidziano tu również uszczelnienie ślizgowe, które działa podobnie jak pierścienie tłokowe - umożliwia rozprężanie cylindra po nagrzaniu bez utraty szczelności.
Świeca jest wyśrodkowana i obraca się wraz z cylindrem. Podobno zastosowano tu ślizgowy styk grafitowy, dobrze znany kierowcom ze starych mechanicznych rozdzielaczy zapłonu.
Tylko trzy biegi napędzają cylinder: jeden na cylindrze, jeden na wale korbowym i jeden pośredni. Oczywiście prędkość obrotowa cylindra jest o połowę mniejsza od prędkości wału korbowego.
Zobacz też
Źródła
Napisz recenzję do artykułu „Silnik z zaworem obrotowym”
Fragment charakteryzujący silnik z zaworem obrotowym
W miarę zbliżania się wroga do Moskwy pogląd Moskwy na ich położenie nie tylko nie stał się poważniejszy, ale wręcz przeciwnie, jeszcze bardziej frywolny, jak to zwykle bywa z ludźmi, którzy widzą zbliżające się wielkie niebezpieczeństwo. Kiedy zbliża się niebezpieczeństwo, w duszy człowieka zawsze przemawiają dwa głosy: jeden bardzo rozsądnie mówi, że człowiek powinien wziąć pod uwagę samą właściwość niebezpieczeństwa i środki, aby się go pozbyć; drugi mówi jeszcze bardziej rozsądnie, że myślenie o niebezpieczeństwie jest zbyt trudne i bolesne, podczas gdy nie jest w mocy człowieka wszystko przewidzieć i uciec od ogólnego biegu rzeczy, dlatego lepiej jest odwrócić się od trudnego. aż nadejdzie i pomyśl o przyjemnym. W samotności człowiek jest najczęściej oddawany pierwszemu głosowi, w społeczeństwie przeciwnie, drugiemu. Tak było teraz z mieszkańcami Moskwy. Dawno nie bawili się w Moskwie tak dobrze jak w tym roku.Plakaty Rostopczyńskiego z wizerunkiem na szczycie pijalni, całującego się mężczyzny i moskiewskiego kupca Karpuszki Czigirin, który będąc w wojownikach i po wypiciu dodatkowego haka na tyłek, usłyszał, że Bonaparte chce jechać do Moskwy, rozgniewał się , zbeształ wszystkich Francuzów złymi słowami, opuścił pijalnię i przemówił pod orłem do zgromadzonych ludzi, był czytany i dyskutowany na równi z ostatnią burzą Wasilija Lwowicza Puszkina.
W klubie, w narożnym pokoju, mieli czytać te plakaty, a niektórym podobało się, jak Karpuszka wyśmiewał się z Francuzów, mówiąc, że spuchną od kapusty, przeleją się od owsianki, uduszą się z kapusty, że wszyscy są krasnoludki i ta jedna kobieta rzucała na nie widłami... Niektórzy nie aprobowali tego tonu i mówili, że jest wulgarny i głupi. Mówiono, że Rostopchin wypędził Francuzów, a nawet wszystkich cudzoziemców z Moskwy, że wśród nich byli szpiedzy i agenci Napoleona; ale powiedzieli to głównie po to, aby przekazać dowcipne słowa wypowiedziane przez Rostopchin, kiedy zostali wysłani. Cudzoziemców wysłano barką do Niżnego, a Rostopchin powiedział im: „Rentrez en vous meme, entrez dans la barque et n” en faites pas une barque ne Charon. biura rządowe z Moskwy i od razu dodał dowcip Szinszyna, że Moskwa powinna być wdzięczna Napoleonowi za to samo wydane na swoich wojowników, ale najlepsze w czynie Bezuchowa jest to, że sam włoży mundur i pojedzie przed pułku i nie weźmie nic za miejsca od tych, którzy na niego patrzą.
Wraz z wynalezieniem silnika spalinowego nastąpił postęp w rozwoju przemysłu motoryzacyjnego. Pomimo tego, że ogólna konstrukcja silnika spalinowego pozostała taka sama, jednostki te były stale ulepszane. Wraz z tymi silnikami pojawiły się bardziej progresywne jednostki obrotowe. Ale dlaczego nie rozpowszechniły się w świecie motoryzacji? Odpowiedź na to pytanie rozważymy w artykule.
Historia jednostki
Silnik obrotowy został zaprojektowany i przetestowany przez konstruktorów Felixa Wankla i Waltera Freude w 1957 roku. Pierwszym samochodem, w którym zainstalowano to urządzenie, był samochód sportowy NSU Spider. Badania wykazały, że przy mocy silnika 57 koni mechanicznych samochód ten był w stanie rozpędzić się do imponujących 150 kilometrów na godzinę. Produkcja samochodów Spider wyposażonych w 57-konny silnik rotacyjny trwała około 3 lata.
Następnie ten typ silnika zaczął wyposażać samochód NSU Ro-80. Następnie silniki rotacyjne zostały zainstalowane w Citroenach, Mercedesach, VAZach i Chevroletach.
Jednym z najpopularniejszych samochodów z silnikiem rotacyjnym jest japoński model Mazda Cosmo Sport. Również Japończycy zaczęli wyposażać model RX w ten silnik. Zasada działania silnika obrotowego („Mazda” RX) polegała na ciągłym obrocie wirnika ze zmianą cykli zegara. Ale o tym później.
W chwili obecnej japoński producent samochodów nie zajmuje się seryjną produkcją samochodów z silnikami obrotowymi. Ostatnim modelem, na którym zamontowano taki silnik, była Mazda RX8 w modyfikacji Spirit R. Jednak w 2012 roku zaprzestano produkcji tej wersji samochodu.
Urządzenie i zasada działania
Jaka jest zasada działania silnika obrotowego? Ten typ silnika wyróżnia 4-suwowy cykl działania, jak w klasycznym silniku spalinowym. Jednak zasada działania silnika z tłokiem obrotowym różni się nieco od działania konwencjonalnych silników tłokowych.
Jaka jest główna cecha tego silnika? Obrotowy silnik Stirlinga ma w swojej konstrukcji nie 2, nie 4 lub nie 8 tłoków, ale tylko jeden. Nazywa się to wirnikiem. Ten element obraca się w cylindrze o specjalnym kształcie. Wirnik nasuwa się na wał i łączy z kołem zębatym. Ten ostatni ma sprzęgło zębate z rozrusznikiem. Element obraca się wzdłuż krzywej epitrochoidalnej. Oznacza to, że łopatki wirnika na przemian pokrywają komorę cylindra. W tym ostatnim spalane jest paliwo. Zasada działania silnika rotacyjnego (w tym Mazda Cosmo Sport) polega na tym, że w jednym obrocie mechanizm wypycha trzy płatki twardych kółek. W miarę obracania się części w etui, trzy przegródki wewnątrz zmieniają swój rozmiar. Ze względu na zmianę wymiarów w komorach powstaje pewne ciśnienie.
Fazy pracy
Jak działa silnik rotacyjny? Zasada działania (obrazy GIF i schemat RPD można zobaczyć poniżej) tego silnika jest następująca. Praca silnika składa się z czterech powtarzalnych cykli, a mianowicie:
- Zapas paliwa. To pierwsza faza pracy silnika. Występuje, gdy górna część wirnika znajduje się na poziomie otworu podającego. Gdy komora jest otwarta na komorę główną, jej objętość zbliża się do minimum. Gdy tylko wirnik obraca się obok niego, mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi do komory. Następnie komora zostaje ponownie zamknięta.
- Kompresja... Gdy wirnik nadal się porusza, przestrzeń w komorze zmniejsza się. W ten sposób sprężana jest mieszanina powietrza i paliwa. Gdy tylko mechanizm przejdzie przez komorę ze świecami zapłonowymi, objętość komory ponownie się zmniejsza. W tym momencie mieszanina zapala się.
- Stany zapalne... Często silnik obrotowy (w tym VAZ-21018) ma kilka świec zapłonowych. Wynika to z dużej długości komory spalania. Gdy tylko świeca zapali palną mieszankę, poziom ciśnienia wewnątrz wzrasta dziesięciokrotnie. W ten sposób wirnik jest ponownie aktywowany. Ponadto ciśnienie w komorze i ilość gazów stale rosną. W tym momencie wirnik porusza się i generowany jest moment obrotowy. Trwa to, dopóki mechanizm nie przejdzie przez komorę wydechową.
- Uwalnianie gazów. Gdy wirnik mija ten przedział, gaz pod wysokim ciśnieniem zaczyna swobodnie przemieszczać się do rury wydechowej. W takim przypadku ruch mechanizmu nie zatrzymuje się. Wirnik obraca się stabilnie, aż objętość komory spalania ponownie spadnie do minimum. Do tego czasu pozostała ilość spalin zostanie wyciśnięta z silnika.
Na tym właśnie polega zasada działania silnika obrotowego. VAZ-2108, na którym również zamontowano RPD, podobnie jak japońska Mazda, wyróżniał się cichą pracą silnika i wysoką dynamiką. Ale ta modyfikacja nigdy nie została wprowadzona do masowej produkcji. Tak więc dowiedzieliśmy się, jaka jest zasada działania silnika obrotowego.
Wady i zalety
Nie bez powodu ten silnik przyciągnął uwagę tak wielu producentów samochodów. Jego specjalna zasada działania i konstrukcja mają szereg zalet w porównaniu z innymi typami silników spalinowych.
Więc jakie są plusy i minusy silnika rotacyjnego? Zacznijmy od wyraźnych korzyści. Po pierwsze, silnik rotacyjny ma najbardziej zrównoważoną konstrukcję, dzięki czemu praktycznie nie powoduje dużych drgań podczas pracy. Po drugie, ten silnik ma mniejszą wagę i większą kompaktowość, dlatego jego instalacja jest szczególnie istotna dla producentów samochodów sportowych. Ponadto niska waga jednostki umożliwiła projektantom osiągnięcie idealnego rozkładu masy wzdłuż osi. Dzięki temu samochód z tym silnikiem staje się bardziej stabilny i zwrotny na drodze.
I oczywiście przestronność projektu. Pomimo tej samej liczby uderzeń konstrukcja tego silnika jest znacznie prostsza niż w przypadku analogu tłokowego. Aby stworzyć silnik obrotowy, wymagana była minimalna liczba jednostek i mechanizmów.
Jednak głównym atutem tego silnika nie jest masa i niskie wibracje, ale wysoka wydajność. Ze względu na specjalną zasadę działania silnik obrotowy miał dużą moc i sprawność.
Teraz o wadach. Okazało się, że to znacznie więcej niż zalety. Głównym powodem, dla którego producenci odmówili zakupu takich silników, było ich wysokie zużycie paliwa. Średnio taka jednostka zużywa do 20 litrów paliwa na sto kilometrów, a to, jak widać, jest znacznym zużyciem jak na dzisiejsze standardy.
Złożoność produkcji części
Ponadto warto zwrócić uwagę na wysoki koszt produkcji części tego silnika, co tłumaczy się złożonością produkcji wirnika. Aby mechanizm ten prawidłowo przechodził przez krzywą epitrochoidalną, wymagana jest wysoka dokładność geometryczna (również dla cylindra). Dlatego w produkcji silników obrotowych nie można obejść się bez specjalistycznego drogiego sprzętu i specjalnej wiedzy w dziedzinie technicznej. W związku z tym wszystkie te koszty są z góry wliczone w cenę samochodu.
Przegrzanie i duże obciążenia
Ponadto, ze względu na specjalną konstrukcję, jednostka ta często ulegała przegrzaniu. Cały problem tkwił w soczewkowym kształcie komory spalania.
Natomiast klasyczne ICE mają sferyczną konstrukcję komory. Paliwo spalające się w mechanizmie soczewkowym zamieniane jest na energię cieplną, która jest zużywana nie tylko na skok roboczy, ale także na nagrzanie samego cylindra. Ostatecznie częste „gotowanie” urządzenia prowadzi do szybkiego zużycia i awarii.
Ratunek
Nie tylko cylinder wytrzymuje duże obciążenia. Badania wykazały, że podczas pracy wirnika znaczna część obciążeń spada na uszczelki znajdujące się pomiędzy dyszami mechanizmów. Podlegają stałemu spadkowi ciśnienia, więc maksymalny zasób silnika nie przekracza 100-150 tysięcy kilometrów.
Następnie silnik wymaga gruntownego remontu, którego koszt jest czasem równoznaczny z zakupem nowej jednostki.
Zużycie oleju
Również silnik rotacyjny jest bardzo wymagający pod względem konserwacji.
Jego zużycie oleju wynosi ponad 500 mililitrów na 1000 kilometrów, co zmusza go do napełniania płynem co 4-5 tysięcy kilometrów. Jeśli nie dokonasz wymiany na czas, silnik po prostu ulegnie awarii. Oznacza to, że do kwestii serwisowania silnika obrotowego należy podchodzić bardziej odpowiedzialnie, w przeciwnym razie najmniejszy błąd jest obarczony kosztowną naprawą jednostki.
Odmiany
W chwili obecnej istnieje pięć odmian tego typu kruszyw:
Silnik obrotowy (VAZ-21018-2108)
Historia powstania obrotowych silników spalinowych VAZ sięga 1974 roku. Powstało wtedy pierwsze biuro projektowe RPD. Jednak pierwszy silnik opracowany przez naszych inżynierów miał podobną konstrukcję do silnika Wankla, który był wyposażony w importowane sedany NSU Ro80. Radziecki odpowiednik został nazwany VAZ-311. To pierwszy radziecki silnik obrotowy. Zasada działania w samochodach VAZ tego silnika ma ten sam algorytm działania Wankla RPD.
Pierwszym samochodem, na którym zaczęto instalować te silniki, była modyfikacja VAZ 21018. Samochód praktycznie nie różnił się od swojego „przodka” - modelu 2101 - z wyjątkiem zastosowanego silnika spalinowego. Pod maską nowości znajdował się jednosekcyjny RPD o mocy 70 koni mechanicznych. Jednak w wyniku badań wszystkich 50 próbek modelowych stwierdzono liczne awarie silników, które zmusiły zakład Wołżski do rezygnacji ze stosowania tego typu silnika spalinowego w swoich samochodach na kolejne kilka lat.
Główną przyczyną wadliwego działania krajowego RPD były zawodne plomby. Jednak radzieccy projektanci postanowili uratować ten projekt, prezentując światu nowy 2-sekcyjny silnik rotacyjny VAZ-411. Następnie opracowano silnik spalinowy marki VAZ-413. Ich głównymi różnicami była władza. Pierwszy egzemplarz rozwinął się do 120 koni mechanicznych, drugi – około 140. Jednak jednostki te nie znalazły się ponownie w serii. Zakład zdecydował się zainstalować je tylko w oficjalnych samochodach używanych przez policję drogową i KGB.
Silniki dla lotnictwa „ósemki” i „dziewiątki”
W kolejnych latach twórcy próbowali stworzyć silnik rotacyjny do krajowych małych samolotów, ale wszystkie próby zakończyły się niepowodzeniem. W rezultacie projektanci ponownie zaczęli opracowywać silniki do samochodów osobowych (obecnie z napędem na przednie koła) serii VAZ 8 i 9. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, nowo opracowane silniki VAZ-414 i 415 były uniwersalne i mogły być stosowane na tylnych kołach jeździć modelami samochodów, takimi jak „Wołga”, „Moskwicz” itp.
Charakterystyka RPD VAZ-414
Po raz pierwszy ten silnik pojawił się na „dziewiątkach” dopiero w 1992 roku. W porównaniu do swoich „przodków” silnik ten miał następujące zalety:
- Wysoka moc właściwa, która pozwoliła samochodowi uzyskać „setkę” w zaledwie 8-9 sekund.
- Świetna wydajność. Z jednego litra spalonego paliwa można było uzyskać nawet 110 koni mechanicznych (i to bez żadnego wyciskania i dodatkowego wiercenia bloku cylindrów).
- Wysoki potencjał doładowania. Przy odpowiednim tuningu udało się zwiększyć moc silnika o kilkadziesiąt koni mechanicznych.
- Szybki silnik. Taki silnik był w stanie pracować nawet przy 10 000 obr/min. Przy takich obciążeniach mógł działać tylko silnik obrotowy. Zasada działania klasycznych silników spalinowych nie pozwala na ich długą eksploatację przy dużych prędkościach.
- Stosunkowo niskie zużycie paliwa. Jeśli poprzednie egzemplarze „zjadły” około 18-20 litrów paliwa na „sto”, to ta jednostka zużyła tylko 14-15 w przeciętnym trybie pracy.
Obecna sytuacja z RPD w Wołżskim Zakładzie Samochodowym
Wszystkie opisane powyżej silniki nie zyskały dużej popularności, a wkrótce ich produkcja została ograniczona. W przyszłości Volzhsky Automobile Plant nie planuje ożywienia rozwoju silników rotacyjnych. Tak więc RPD VAZ-414 pozostanie zmiętą kartką papieru w historii krajowej inżynierii mechanicznej.
Tak więc dowiedzieliśmy się, jaka jest zasada działania i urządzenie ma silnik obrotowy.