Jaka jest różnica między wirnikiem fazowym a wirnikiem klatkowym. Cechy konstrukcyjne silnika obrotowego

Wraz z wynalezieniem silnika spalanie wewnętrzne  postępy w rozwoju przemysłu motoryzacyjnego poczyniły znaczne postępy. Pomimo tego ogólne urządzenie  ICE pozostało bez zmian, jednostki te są ciągle ulepszane. Wraz z tymi silnikami pojawiły się bardziej zaawansowane agregaty obrotowe. Ale dlaczego się nie rozpowszechnili świat samochodowy? W artykule rozważymy odpowiedź na to pytanie.

Historia jednostki

Silnik rotacyjny został zaprojektowany i przetestowany przez twórców Felixa Wankela i Waltera Freude'a w 1957 roku. Pierwszym samochodem, na którym zainstalowano to urządzenie, jest samochód sportowy NSU Spider. Badania wykazały, że przy mocy silnika 57 moc ten samochód  miał okazję przyspieszyć do ogromnych 150 kilometrów na godzinę. Produkcja samochodów Spider wraz z obrotowym silnikiem o mocy 57 koni mechanicznych trwała około 3 lat.

Następnie samochód NSU Ro-80 został wyposażony w ten typ silnika. Następnie silniki obrotowe zostały zainstalowane w Citroens, Mercedes, VAZ i Chevrolets.

Jednym z najpopularniejszych samochodów z silnikiem obrotowym jest japoński model sportowy „Mazda” Cosmo Sport. Ponadto Japończycy zaczęli wyposażać model RX w ten silnik. Zasada działania silnik rotacyjny  („Mazda” RX) polegał na stałym obrocie wirnika ze zmianą cyklu zegara. Ale o tym później.

Obecnie japoński producent samochodów nie zajmuje się seryjną produkcją maszyn z silnikami obrotowymi. Najnowszy model, na którym taki silnik został zainstalowany, stał się modyfikacją „Mazda” RX8 Spirit R. Jednak w 2012 r. zaprzestano produkcji tej wersji samochodu.

Urządzenie i zasada działania

Jaką zasadę ma silnik rotacyjny? Ten typ silnika wyróżnia się czterosuwowym cyklem działania, podobnie jak w klasycznym ICE. Jednak zasada działania silnik z tłokiem obrotowym  nieco różni się od konwencjonalnego tłoka.

W czym główna cecha ten silnik? Silnik rotacyjny Stirlinga ma w swojej konstrukcji nie 2, nie 4 i nie 8 tłoków, ale tylko jeden. Nazywa się to wirnikiem. Ten element obraca się w cylindrze o specjalnym kształcie. Wirnik jest zamontowany na wale i podłączony do koła zębatego. Ten ostatni ma sprzęgło zębate z rozrusznikiem. Obrót elementu zachodzi wzdłuż krzywej epitrochoidalnej. Oznacza to, że łopaty wirnika naprzemiennie zachodzą na komorę cylindra. W tym ostatnim zachodzi spalanie paliwa. Zasada działania silnika obrotowego (w tym Mazdy Cosmo Sport) polega na tym, że w jednym obrocie mechanizm popycha trzy płatki twardych kół. Podczas gdy część obraca się w obudowie, trzy przedziały wewnątrz zmieniają swój rozmiar. Z powodu zmiany rozmiaru w komorach powstaje pewne ciśnienie.

Fazy \u200b\u200bpracy

Jak działa silnik rotacyjny? Zasada działania (obrazy gif i schemat RPD, które widać poniżej) tego silnika jest następująca. Działanie silnika składa się z czterech powtarzających się cykli, a mianowicie:

1. Zapas paliwa  To pierwszy etap pracy silnika. Występuje w momencie, gdy górna część wirnika znajduje się na poziomie otworu zasilającego. Gdy kamera jest otwarta na komorę główną, jej głośność zbliża się do minimum. Gdy tylko rotor się obróci, wchodzi do przedziału mieszanka paliwowo-powietrzna. Następnie kamera ponownie się zamknie.
2. Kompresja. Gdy wirnik nadal się porusza, przestrzeń w komorze zmniejsza się. Tak więc mieszanina jest sprężana z powietrza i paliwa. Gdy tylko mechanizm mija komorę ze świecami zapłonowymi, objętość komory ponownie maleje. W tym momencie mieszanina zapala się.
3. Zapłon. Często silnik rotacyjny (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 napędzany. Ponadto ciśnienie w komorze i ilość gazów nadal rosną. W tej chwili wirnik porusza się i wytwarza moment obrotowy. Trwa to, dopóki mechanizm nie minie komory wydechowej.
4. Uwalnianie gazu  Kiedy rotor mija ten przedział, gaz pod wysokim ciśnieniem zaczyna swobodnie przepływać 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.

Dokładnie tak działa silnik rotacyjny. VAZ-2108, na którym również zamontowano RPD, podobnie jak japońska Mazda, wyróżniał się cichą pracą silnika i wysoką charakterystyka dynamiczna. Ale w produkcja masowa  Ta modyfikacja nie została uruchomiona. Dowiedzieliśmy się więc, co działa silnik rotacyjny.

Wady i zalety

Nie na próżno ten silnik  zwrócił uwagę tak wielu producentów samochodów. Jego specjalna zasada działania i konstrukcja mają cała seria  zalety w porównaniu z innymi rodzajami ICE.

Jakie są wady i zalety silnika obrotowego? Zacznijmy od wyraźnych korzyści. Po pierwsze, silnik rotacyjny ma najbardziej wyważoną konstrukcję i dlatego praktycznie nie powoduje wysokich wibracji podczas pracy. Po drugie, silnik ten ma mniejszą masę i większą zwartość, dlatego jego instalacja jest szczególnie istotna dla producentów samochodów sportowych. Ponadto niska waga urządzenia umożliwiła projektantom uzyskanie idealnego rozkładu ciężaru wzdłuż osi. W ten sposób samochód z tym silnikiem stał się bardziej stabilny i zwrotny na drodze.

No i oczywiście zakres projektu. Pomimo takiej samej liczby cykli zegara konstrukcja tego silnika jest znacznie prostsza niż w przypadku tłoka. Aby stworzyć silnik obrotowy, wymagana była minimalna liczba węzłów i mechanizmów.

Jednak główną kartą atutową tego silnika nie jest masa i niskie wibracje, ale wysoka wydajność. Dzięki specjalnej zasadzie działania silnik obrotowy  miał wysoka moc  i wydajność.

Teraz o niedociągnięciach. Okazały się czymś więcej niż zaletami. Głównym powodem, dla którego producenci odmówili zakupu takich silników, był ich wysoki przepływ  paliwo. Średnio taka jednostka zużywała do 20 litrów paliwa na sto kilometrów, a to, jak widzicie, jest znacznym wydatkiem w dzisiejszych standardach.

Złożoność produkcji części

Ponadto warto zwrócić uwagę na wysoki koszt produkcji części tego silnika, co wyjaśniono złożonością produkcji wirnika. Aby ten mechanizm  poprawnie przeszedł krzywą epitrochoidalną, potrzebna jest wysoka dokładność geometryczna (również dla cylindra). Dlatego przy produkcji silników obrotowych nie można obejść się bez specjalistycznego drogiego sprzętu i specjalnej wiedzy w dziedzinie techniki. W związku z tym wszystkie te koszty są z góry określone w cenie samochodu.

Przegrzanie i duże obciążenia

Ponadto, ze względu na specjalną konstrukcję, urządzenie to często ulegało przegrzaniu. Cały problem polegał na soczewkowym kształcie komory spalania.
Natomiast klasyczne ICE mają sferyczną konstrukcję aparatu. Paliwo, które spala się w soczewkowym mechanizmie, jest przekształcane w energię cieplną zużywaną nie tylko na skok, ale także na ogrzewanie samego cylindra. Ostatecznie częste „wrzenie” urządzenia prowadzi do szybkiego zużycia i uszkodzeń.

Zasób

Cylinder wytrzymuje nie tylko duże obciążenia. Badania wykazały, że podczas pracy wirnika znaczna część obciążenia spada na uszczelki znajdujące się między dyszami mechanizmów. Są narażone na stały spadek ciśnienia, ponieważ maksymalny zasób  silnik nie przekracza 100-150 tysięcy kilometrów.

Następnie silnik wymaga poważnych napraw, których koszt jest czasami równoważny z zakupem nowej jednostki.

Zużycie oleju

Ponadto silnik rotacyjny jest bardzo wymagający w zakresie konserwacji.

Zużycie oleju wynosi ponad 500 mililitrów na 1 tysiąc kilometrów, co powoduje konieczność uzupełniania płynu co 4-5 tysięcy kilometrów. Jeśli nie wymienisz go na czas, silnik po prostu ulegnie awarii. Oznacza to, że do kwestii obsługi silnika obrotowego należy podejść bardziej odpowiedzialnie, w przeciwnym razie najdrobniejszy błąd będzie obarczony kosztowną naprawą jednostki.

Odmiany

On chwila  Istnieje pięć odmian tego typu agregatów:

Silnik rotacyjny (VAZ-21018-2108)

Historia powstania obrotowego ICE VAZ sięga 1974 roku. Właśnie wtedy powstało pierwsze biuro projektowe RPD. Jednak pierwszy silnik opracowany przez naszych inżynierów miał podobny projekt z silnikiem Wankel, który był wyposażony w importowane sedany NSU Ro80. Sowiecki odpowiednik nazywał się VAZ-311. To pierwszy radziecki silnik rotacyjny. Zasada działania na Samochody VAZ  Ten silnik ma ten sam algorytm Wankel RPD.

Pierwszym samochodem, na którym zaczęto instalować te silniki, był VAZ modyfikacji 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 modeli stwierdzono liczne awarie silnika, które zmusiły fabrykę Wołżskiego do rezygnacji z tego rodzaj silnika spalinowego  w swoich samochodach przez kilka następnych lat.

Główna przyczyna wadliwego działania krajowe RPD składał się z nierzetelnych pieczęci. Jednak radzieccy projektanci postanowili uratować ten projekt, prezentując światu nowy 2-sekcyjny silnik obrotowy VAZ-411. Został następnie opracowany Marka ICE  VAZ-413. Ich główne różnice polegały na sile. Pierwsza instancja rozwijała się do 120 koni mechanicznych, druga - około 140. Jednak jednostki te nie zostały ponownie włączone do serii. Roślina postanowiła je tylko założyć samochody służbowestosowane w policji drogowej i KGB.

Silniki dla lotnictwa, ósemki i dziewiątki

W kolejnych latach programiści próbowali stworzyć silnik obrotowy dla domowych małych samolotów, ale wszystkie próby zakończyły się niepowodzeniem. W rezultacie projektanci ponownie zaczęli opracowywać silniki do samochodów osobowych (obecnie z napędem na przednie koła) VAZ serii 8 i 9. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, nowo opracowane silniki VAZ-414 i 415 były uniwersalne i mogą być stosowane w samochodach z napędem na tylne koła typu Volga, Moskvich i tak dalej.

Charakterystyka RPD VAZ-414

Po raz pierwszy silnik ten pojawił się na „dziewiątkach” dopiero w 1992 roku. W porównaniu ze swoimi „przodkami” silnik ten miał następujące zalety:

• Wysoka moc właściwa, dzięki której samochód mógł zyskać „sto” w zaledwie 8-9 sekund.
• Wysoka wydajność Z jednego litra spalonego paliwa można było uzyskać do 110 koni mechanicznych (i to bez żadnego doładowania i dodatkowego nudnego bloku cylindrów).
• Wysoki potencjał do wzmocnienia. At odpowiednia konfiguracja  możliwe było zwiększenie mocy silnika o kilkadziesiąt koni mechanicznych.
• Silnik o dużej prędkości. Taki silnik był w stanie pracować nawet przy 10.000 obr / min. Pod takimi obciążeniami może działać tylko silnik rotacyjny. Zasada działania klasycznych silników spalinowych nie pozwala im długo pracować przy dużych prędkościach.
• Stosunkowo niskie zużycie paliwa. Jeśli poprzednie kopie „zjadły” około „18-20 litrów” paliwa na „sto”, to urządzenie zużywało tylko 14-15 w średnim trybie pracy.

Obecna sytuacja z RPD w Volga Automobile Plant

Wszystkie powyższe silniki nie zyskały dużej popularności i wkrótce ich produkcja została ograniczona. W przyszłości Volga Automobile Plant nie planuje ożywić rozwoju silników obrotowych. Tak więc RPM VAZ-414 pozostanie zmiętym skrawkiem papieru w historii inżynierii domowej.

Dowiedzieliśmy się więc, który silnik obrotowy ma działającą zasadę i urządzenie.

Niewiele osób wie, że wraz z klasycznymi silnikami tłokowymi, jednostki obrotowe są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, które nazywane są silnikami Wankla z nazwiska wynalazcy. Są silnikami zasada wewnętrzna  spalanie paliwa jednak jego struktura i zasady działania są zupełnie inne. Dzisiaj porozmawiamy bardziej szczegółowo o silnikach obrotowych.

Konstrukcja silnika obrotowego

Główne części silnika Wankla w swojej konstrukcji nie mają nic wspólnego z klasycznymi silnikami ICE.

Jego główne części są następujące:

1. Główna komora robocza

Korpus dowolnej jednostki obrotowej jest owalną metalową komorą, w której zachodzą główne procesy robocze - tryb wlotowy, cykl sprężania, proces spalania paliwa i uwalnianie spalin. Kształt komory nie jest przypadkowy. Wykonany jest w taki sposób, że podczas interakcji z wirnikiem jego ściany stykają się ze wszystkimi jego wierzchołkami, tworząc kilka zamkniętych pętli. Otwory wlotowe i wylotowe takich silników nie mają zaworów. Są one umieszczone bezpośrednio po bokach komory gotowania i są bezpośrednio podłączone rura wydechowa  i system zasilania.

2. Wirnik

Kształt wirnika przypomina nieco trójkąt, którego krawędzie mają wypukłą krzywiznę na zewnątrz. Ponadto każda jego strona jest wykonana z małej próbki, co zwiększa objętość utworzonej zamkniętej komory spalania i zwiększa prędkość obrotową wirnika. Cel tego komponentu jest podobny do działania tłoków w konwencjonalnym ICE. Pojawianie się cykli zegarowych odbywa się za pomocą metody tworzenia trzech wspomnianych wyżej kamer potomnych. Centralna część wirnika jest wyposażona w zębaty otwór łączący wirnik z napędem, który jest z kolei zamocowany za pomocą wału wyjściowego. To połączenie określa, w którym kierunku i po której trajektorii wirnik porusza się w głównej komorze roboczej.

3. Wał wyjściowy

Funkcje wału wyjściowego silnika obrotowego są podobne do funkcji wału korbowego klasycznych jednostek napędowych. Jest wyposażony w półkoliste występy-krzywki o asymetrycznym ustawieniu z wyraźnym przesunięciem od centralnej osi roboczej. Kilka wirników jest umieszczonych na wale, zużytych na ich krzywce roboczej. Ich asymetryczne ustawienie stwarza warunki do powstania momentu obrotowego, który powstaje w wyniku siły nacisku każdego z wirników.

Sądzimy, że już zgadłeś, że silniki obrotowe mają strukturę wielowarstwową, co implikuje stworzenie kilku komór roboczych, w których obraca się kilka wirników. Jedynym łączącym elementem w tej pracy jest wał wyjściowy, który obraca się w wyniku tej synchronicznej interakcji. „Warstwy” są bezpiecznie połączone ze sobą za pomocą różnych śrub znajdujących się na krawędziach. Płynie chłodzenie takich silników. Oznacza to obecność środka przeciw zamarzaniu nie tylko wokół wspólnego bloku, ale także w każdej jego części.

W silniku Wankela wszystkie prace są wykonywane tą samą metodą spalania. mieszanka paliwowajak w silnikach tłokowych. Nie zapewniają one jednak żadnych statycznych komór spalania. Ciśnienie powstające podczas spalania paliwa wytwarzane jest w osobno utworzonych komorach, które są oddzielone od wspólnej komory roboczej za pomocą powierzchni wirnika.

Sam wirnik jest w ciągłym kontakcie ze swoimi szczytami ze ścianami komory, w każdym momencie tworząc kolejną zamkniętą pętlę. Kiedy się obraca, kontury na przemian rozszerzają się, a następnie kompresują. Podczas tych cykli powietrze i paliwo przedostają się do komory, która w wyniku uderzenia wirnika w siłę jest ściskana i zapalana, dając wirnikowi kolejny impuls obrotowy poprzez jego rozszerzenie. Opary są emitowane przez otwory układ wydechowypo czym komora jest ponownie napełniana składem paliwa i powietrza.

Zalety i wady silników obrotowych

Zastosowanie silników obrotowych ma wiele niezaprzeczalnych zalet.

• Mniejsza ilość elementy wewnętrzne . Podobnie jak czterocylindrowy silnik tłokowy, obrotowy „brat” jest wyposażony tylko w cztery główne części: wspólną komorę, parę wirników i wałek rozrządu. Klasyczny ICE o podobnych skokach składa się z co najmniej czterdziestu ruchomych części, z których każda podlega zużyciu.
• Miękka praca. Podczas pracy zespołów wirników praktycznie nie występują drgania, ponieważ wszystkie ruchome części obracają się tylko w jednym kierunku. Myślę, że wiesz, że tłoki działają silnik konwencjonalny  wielokierunkowy. Przemienia ruch translacyjny z ruchem wstecznym.
• Niski rytm. Ze względu na fakt, że każdy wirnik odpowiada za obrót tylko jednej trzeciej pełnego koła wału wyjściowego, niezbędny do tego ruch jest znacznie wolniejszy, co znacznie zwiększa niezawodność silnika Wankla.

Oczywiście nie można wykluczyć negatywnych czynników używania silników rotacyjnych.

• Żaden pojedynczy silnik rotacyjny nie może wyraźnie dostosować się do przepisów normy środowiskowe  różne kraje. Nie można go nazwać przyjaznym dla środowiska ze względu na poważną emisję dwutlenku węgla, których zmniejszenie jest nierealne.
• Koszt wytworzenia. Produkcja silników rotacyjnych jest bardzo droga, głównie ze względu na małe partie. Obawy produkują je dość często, co nie wymaga specjalnej optymalizacji kosztów w produkcji.
• Ograniczenia zasobów. Zasoby funkcjonalne silników obrotowych Wankel są bardzo ograniczone. Rzadko, gdy przekracza 100-150 tysięcy kilometrów, po osiągnięciu których potrzebują pełnego remontu (remontu) lub wymiany.
• Zwiększona zużycie paliwa . Główny powód  zwiększone „obżarstwo” to ich niski stopień kompresji. Silnik, utrzymując wymaganą moc, kompensuje ją z powodu więcej  podawany do zamkniętych komór paliwowych.

Podsumowanie

Podsumowując, powiedzmy, że obrotowe jednostki napędowe mają oczywiście prawo istnieć. Mają szereg niekwestionowanych „zalet”, które umożliwiają ich, choć niewielkie, zastosowanie produkcja samochodów. Z drugiej strony dotkliwość „minusów” jest bardzo zauważalna. W wielu krajach świata po prostu nie można ich używać z powodu ich istnienia normy środowiskowea poważne zużycie paliwa i ograniczona żywotność sprawiają, że zakup samochodów z silnikami obrotowymi jest całkowicie nieopłacalny. Przewidujemy, że przez jakiś czas będą nadal na rynku, ale wkrótce zostaną zastąpione przez hybrydę systemy energetyczne, których rozwój odbywa się w absolutnie ogromnym tempie.

Witajcie drodzy kierowcy i czytelnicy blogów, dziś opowiem wam o alternatywnym typie silnika spalinowego, a mianowicie o silniku obrotowym lub Wankla. Dlaczego nazywa się obrotowym? Jakie są zalety obrotowego silnika spalinowego w porównaniu z tradycyjnym tłokiem? Z czego jest wykonany i zasada jego działania, dlaczego nie zyskał popularności, a wiele więcej zostanie opowiedzianych w tym artykule.

Zasada działania silnika obrotowego

W przeciwieństwie do tradycyjnego silnika tłokowego, silnik rotacyjny nie wraca ruchy translacyjne, ale po prostu się kręci, więc koszt zatrzymania się w górnej i dolnej części martwe punkty nie Ze względu na tę właściwość silnik Wankela jest bardzo obrotowy, a płaski cylinder ma wirnik. Cylinder nie jest okrągły, ale owalny, wirnik ma kształt trójkąta. W przeciwieństwie do tłoka silnik rotacyjny nie ma wału korbowego, korbowodów, przeciwwag, głowicy blokowej (z zaworami), co upraszcza jego konstrukcję.
Dlaczego silnik rotacyjny nie zapuścił korzeni?

Wady silnika rotacyjnego:

Ponieważ miejsce styku wirnika ze ściankami cylindra jest małe, problem uszczelnienia komory spalania, wlotu i wylotu stał się problemem. Ponieważ metal nagrzewa się i rozszerza podczas tarcia, bez precyzyjnych obliczeń nie byłoby żadnego efektu, kompresja spadłaby, a wydajność spadłaby po rozgrzaniu silnika. W przeciwieństwie do silnika tłokowego silnik rotacyjny jest podatny na przegrzanie. Z rysunku wynika, że \u200b\u200bsam owal jest ogrzewany nierównomiernie: w komorze spalania temperatura jest wyższa niż na wlocie i wylocie, dlatego cylinder rozszerza się w różnych miejscach na różne sposoby i musisz używać zaawansowanego technologicznie materiału w różnych miejscach cylindra Aby podpalić paliwo, stosuje się dwie świece zapłonowe ze względu na charakterystykę komory spalania, aw przeciwieństwie do czterosuwowego silnika tłokowego, moc jest podawana na 3/4 czasu pracy silnika spalinowego wewnętrznego spalania (jak 6 cylindrów), a wydajność wynosi stanowią około 40% wobec 20% w tłoku dvigatelya.Eto można przypisać do zalet dvigatelya.Iz obrotowej takich funkcji życiowych mały silnik 60 -80000. km., co sprawia, że \u200b\u200bnadają się do codzienna jazda  w mieście, do tego jest dodane wysokie zużycie  paliwo przy niskich prędkościach, znowu w porównaniu z konwencjonalnym ICE. Dzięki pojemności 1,3 litra silnik Wankel może zużywać do 20 litrów paliwa w mieście i wytwarzać 250 koni mechanicznych. i powinno to być małe. Dlatego ten typ silnika nadaje się do wyścigów, w których potrzebujesz dynamiki. W naszym kraju taki silnik został opracowany i zainstalowany na klasykach (VAZ 21079) do usług specjalnych, ale nie zapuścił korzeni. Jednym z najczęstszych samochodów z silnikiem Wankela jest Mazda RX 8, która go udoskonala.

Silnik rotacyjny (RD) jest uważany za silnik spalinowy wewnętrznego spalania, który prawie całkowicie różni się od zwykłej jednostki tłokowej. Jak wiadomo, w cylindrze silnika tłokowego wykonuje się kilka cykli: wlot, sprężanie, następnie skok, a na koniec - zwolnienie.

Jeśli chodzi o drogę kołowania, wykonuje ona te same czynności, podczas gdy są one wykonywane w różnych częściach kamery. Można je porównać tylko wtedy, gdy w zespole tłoka znajduje się oddzielny cylinder dla każdego z cykli, a tłok będzie stopniowo przemieszczał się z cylindra na cylinder.

Dr Felix Wankel wynalazł i zaprojektował silnik rotacyjny, dlatego często nazywa się go silnikiem Wankla.

Zasada działania

Silnik rotacyjny wykorzystuje ciśnienie generowane podczas spalania mieszanka paliwowo-powietrzna. Takie ciśnienie w silnikach tłokowych powstaje w cylindrach, które napędzają tłoki.

Wał korbowy i korbowody obracają tłok, w wyniku czego koła samochodu zaczynają się obracać. W ten silnik, ciśnienie podczas spalania występuje w komorze, która jest utworzona przez część samej obudowy i jest zamknięta przez jedną ze stron trójkątnego wirnika, który działa jak tłok.

W tym filmie pokazano, jak działa silnik obrotowy Mazdy RX-8. Życzymy miłego oglądania!

Obrót wirnika przypomina linię narysowaną przez spirograf. Taka trajektoria pozwala wierzchom wirnika zetknąć się z obudową silnika, która tworzy trzy oddzielne od siebie objętości gazu.

Gdy wirnik się obraca, objętości te zwiększają się i kurczą z kolei, co zapewnia przepływ mieszanki paliwowo-powietrznej do silnika, a także sprężanie i uwalnianie spalin. Ma układ zapłonu i wtrysku paliwa, podobny do układów stosowanych w jednostkach tłokowych.

Jego konstrukcja różni się całkowicie od silnika tłokowego. Wirnik ma trzy wypukłe boki, które działają jak tłoki. Po każdej stronie urządzenia znajduje się specjalne wgłębienie, które zwiększa prędkość obrotową samego wirnika.

To pozostawia więcej miejsca na mieszankę paliwowo-powietrzną. Na wszystkich twarzach znajdują się metalowe płyty, które dzielą wszystko wolne miejsce  przed kamerą. Po każdej stronie wirnika znajdują się dwa metalowe pierścienie tworzące ściany komór.

W środkowej części urządzenia znajduje się koło zębatektórych zęby wyglądają do wewnątrz. Koło to współpracuje z kołem zębatym zamontowanym na obudowie silnika. Ta para ustala kierunek i trajektorię obrotu w obudowie silnika.

Cechy silnika obrotowego

W tym filmie dowiesz się o historii silników, a także o ich niezwykłości.

Obudowa silnika ma owalny kształt, a sama komora jest zaprojektowana tak, aby wszystkie wierzchołki wirnika stykały się ze ścianą komory.

Tworzą trzy oddzielne objętości gazu. Proces spalania wewnętrznego odbywa się w obudowie. Wolna przestrzeń obudowy podzielona jest na cztery części: wlot, kompresję, cykl pracy i wydech.

Należy zauważyć, że porty wlotowe i wylotowe znajdują się w obudowie. W porcie nie ma zaworów. Port wlotowy jest bezpośrednio podłączony do przepustnicy, a port wylotowy jest podłączony do układu wydechowego.

Wał wyjściowy charakteryzuje się zaokrąglonymi krzywkami, które są rozmieszczone mimośrodowo. Wirnik jest powiązany z każdym z występów. Wał wyjściowy jest analogowy wał korbowy  w silniku tłokowym. Obracając się, wirnik popycha języczki.

Ponieważ są one asymetrycznie rozmieszczone, wirnik naciska na nie siłą, która powoduje obrót wału wyjściowego.

Silnik rotacyjny składa się z warstw, a silnik z dwoma wirnikami składa się z pięciu połączonych ze sobą warstw długie śrubyułożone w okrąg.

Chłodziwo przechodzi przez wszystkie elementy konstrukcyjne. Dwie skrajne warstwy mają uszczelki i łożyska wału wyjściowego.

Ponadto izolują części obudowy silnika, w których umieszczone są wirniki. Wewnętrzna powierzchnia każdej części jest gładka, co zapewnia właściwe uszczelnienie wirników.

Należy zauważyć, że port wlotowy znajduje się w skrajnych częściach. Owalna obudowa wirnika i otwór wylotowy znajdują się w następnej warstwie. Tutaj jest zainstalowany wirnik.

W części środkowej znajdują się porty wlotowe - jeden taki port jest przydzielony dla każdego wirnika.

Silnik obrotowy Mazda RX-8

Część środkowa oddziela wirniki, dlatego jej powierzchnia wewnątrz jest całkowicie gładka.

Zalety i wady

W tym czasie wielu wiodących producentów samochodów zwracało uwagę na silnik rotacyjny.

Ze względu na swoją konstrukcję i zasadę działania miał znaczącą przewagę nad silnikami tłokowymi. Przede wszystkim zespół wirnika charakteryzuje się lepszą równowagą i podlega minimalnym drganiom.

Ponadto taki silnik charakteryzuje się doskonałymi właściwościami dynamicznymi (na niskim biegu samochód z takim silnikiem można przyspieszyć o ponad 100 km / h przy dużych prędkościach bez większego wysiłku).

Ta jednostka jest znacznie lżejsza i bardziej kompaktowa niż silnik tłokowy. Ten silnik wykorzystuje mniej elementów i jest inny wysoka moc  w porównaniu z zespołem tłoka.

Wśród wad silnika obrotowego należy wymienić:

• zwiększone zużycie paliwa przy niskich prędkościach;
• złożoność produkcji poszczególnych części, która wymaga użycia drogiego, precyzyjnego sprzętu;
• skłonność do przegrzania ze względu na specjalny kształt komory spalania;
• zużycie uszczelek znajdujących się między dyszami z powodu częstych spadków ciśnienia;
• potrzeba szybkich i częstych zmian olej silnikowy  (wymiana musi być dokonywana co 5000 kilometrów).

Do działania zespołów wirnika należy podchodzić bardziej odpowiedzialnie niż konserwacja zespołów tłokowych.

Ważne jest, aby przeprowadzić ich przegląd i konserwację na czas.

Funkcja silnika samochodu Mazda

Mazda rozpoczęła produkcję modeli z silnikami obrotowymi już w 1963 roku.

Najbardziej udane auto  Firmą wyposażoną w zespół obrotowy był model RX-7, wydany w 1978 roku. To prawda, że \u200b\u200bwiele samochodów, autobusów i ciężarówek z silnikami obrotowymi zostało wyprodukowanych przed nią. Po modelu RX-7, którego produkcję zakończono w 1995 r., Model RX-8 zaczął być zasilany silnikiem obrotowym.

Ten silnik został rozważony najlepszy agregat  w 2003 roku. Ten silnik z dwoma wirnikami wytwarzał 250 koni mechanicznych. Jednak w 2008 roku firma przestała sprzedawać Mazdę RX-8 w Europie z powodu emisji swojego silnika, który nie spełniał europejskich standardów.

Jednak twórcy firmy postanowili nie poprzestać na tym i stworzyli nowoczesny silnik rotacyjny Renesis 16X, który spełnia międzynarodowe i europejskie standardy.

Układ wtryskowy został znacznie przeprojektowany, dzięki czemu jest znacznie bardziej ekonomiczny.

Ponadto obudowa silnika wykonana jest z nowoczesnego stopu aluminium. Firma wypuściła również jednostkę obrotową, która może działać na wodór. Najnowsze opracowanie  Producentem silnika obrotowego jest obecnie Premacy Hydrogen RE Hybrid.

Po stworzeniu rozpoczęła się era samochodów. Najbardziej powszechne  otrzymał silnik typ tłoka. Ale od tej chwili tworząc ICE  projektanci stanęli przed zadaniem wyodrębnienia maksymalna wydajność  przy minimalnym zużyciu paliwa. Ten problem został rozwiązany na kilka sposobów - z poprawa techniczna  istniejące silniki, zanim stworzą zupełnie nowe, o innym wyglądzie. Jednym z nich był silnik rotacyjny.

Silnik obrotowy

Pojawił się znacznie później niż tłok, w latach 30. W pełni funkcjonalny model takiego silnika pojawił się w ogóle w latach 50. Po pojawieniu się silnika obrotowego wzbudziło zainteresowanie wielu producentów samochodów i wszyscy rzucili się, aby opracować swoje modele obrotowe elektrownieWkrótce jednak zostały porzucone na rzecz tradycyjnego tłoka. Spośród zwolenników silnika obrotowego pozostała tylko japońska firma Mazda, co uczyniło ten typ silnika jego znakiem rozpoznawczym.

Cechą takiego silnika jest jego konstrukcja, która zasadniczo nie przewiduje obecności tłoków. Zasadniczo miało to duży wpływ na prostotę konstrukcji.

W silnikach tłokowych energia paliwa palnego jest odbierana przez tłok, który z powodu ruchu posuwisto-zwrotnego przenosi go na korby wału korbowego, zapewniając mu obrót.

W silnikach obrotowych energia jest natychmiast przekształcana w obrót wału, omijając ruch posuwisto-zwrotny. Wpływa to na zmniejszenie strat mocy tarcia, niższe zużycie metalu i prostotę konstrukcji. Z tego powodu Sprawność silnika  znacznie wzrasta.

Konstrukcja

Aby zrozumieć zasadę działania, należy zrozumieć, na czym polega konstrukcja silnika obrotowego. Zamiast tłoków energia spalania paliwa w takich układ napędowy  postrzegane przez wirnik. Wirnik ma kształt trójkąta równobocznego. Każda strona tego trójkąta pełni rolę tłoka.

Aby zapewnić proces spalania, wirnik umieszczony jest w zamkniętej przestrzeni składającej się z trzech elementów - dwóch obudów bocznych i jednego centralnego, zwanego stojanem. Przestrzeń, w której odbywa się proces spalania, wykonana jest w stojanie, boczne osłony zapewniają tylko szczelność tej przestrzeni.

Wewnątrz stojana wykonano cylinder, w którym umieszczony jest wirnik. Aby wszystkie niezbędne procesy zachodziły w tym cylindrze, jest on wykonany w formie owalu, z lekko dociśniętymi bokami.

Sam stojan, z jednej strony, ma okna dla wlotu mieszanki paliwowo-powietrznej lub powietrza oraz dla odprowadzania spalin. Naprzeciw nich wykonano otwór na świece zapłonowe.

Urządzenie silnikowe

Cechą ruchu wirnika w cylindrze stojana jest to, że jego wierzchołki stale stykają się z powierzchnią cylindra, a jego ruch odbywa się zgodnie z typem mimośrodowym. Obraca się nie tylko wokół własnej osi, ale także porusza się względem niej.

Aby to zrobić, w wirniku wykonuje się duży otwór, po jednej stronie tego otworu znajduje się sektor przekładni. Z drugiej strony mimośrodowy wał jest wkładany do wirnika.

Aby zapewnić obrót w bocznej obudowie, zainstalowano stałe koło zębate, które sprzęga się z sektorem przekładni wirnika, jest to jego punkt odniesienia. Podczas ruchu mimośrodowego spoczywa na stałym kole zębatym, a przekładnia zapewnia mu ruch obrotowy. Obracając się, zapewnia obrót wału z mimośrodem, na którym jest ubrany.

Zasada działania

Teraz o zasadzie pracy. Wykonywanie określonej pracy tłoka wewnątrz cylindrów nazywa się skokami. Klasyczny silnik tłokowy ma cztery cykle:

• wlot - jest podawany do cylindra mieszanka paliwowa;
• ściskanie - wzrost ciśnienia w cylindrze poprzez zmniejszenie objętości;
• suw roboczy - energia uwalniana podczas spalania mieszanki jest zamieniana na obrót wału;
• spaliny - gazy spalinowe są usuwane z cylindra;

Cykle te mają wszystkie silniki spalinowe i towarzyszy im pewien ruch tłoka.

Są one jednak wykonywane na różne sposoby. Istnieją dwusuwowe silniki tłokowe, w których cykle są łączone, ale takie silniki są częściej stosowane w motocyklach i innych technologia benzynowachociaż silniki diesla zostały wcześniej stworzone silniki dwusuwowe. W nich jeden ruch tłoka obejmuje dwa cykle. Gdy tłok porusza się w górę, wlot i kompresja, a podczas ruchu w dół suw i wydech. Wszystko to zapewnia obecność okien wlotowych i wylotowych.

Klasyczne samochodowe silniki tłokowe są zwykle czterosuwowe, przy czym każdy cykl jest osobny. Ale w tym celu w silniku znajduje się mechanizm dystrybucji gazu, co znacznie komplikuje konstrukcję.

Jeśli chodzi o silnik rotacyjny, brak tłoka jako takiego pozwolił nieco połączyć cechy konstrukcyjne silników 2-suwowych i 4-suwowych.

Zasada działania

Ponieważ cylinder silnika obrotowego ma okna wlotowe i wylotowe, mechanizm dystrybucji gazu nie jest już potrzebny, a sam proces zapisał osobno wszystkie cztery cykle.

Zobaczmy teraz, jak to wszystko dzieje się w stojanie. Kąty wirnika stale stykają się z cylindrem stojana, zapewniając szczelinę między bokami wirnika.

Owalny kształt cylindra stojana zapewnia zmianę przestrzeni między ścianą cylindra a dwoma pobliskimi wierzchołkami wirnika.

Następnie rozważamy działanie wewnątrz cylindra tylko z jednej strony wirnika. Tak więc, gdy wirnik się obraca, jeden z jego wierzchołków, zwężając owal cylindra, otwiera okno wlotowe i palna mieszanina lub powietrze zaczyna wpływać do wnęki między bokiem trójkąta wirnika a ścianą cylindra. W tym samym czasie ruch trwa, szczyt osiąga i mija wysoką część owalu, a następnie zwęża się. Możliwość stałego kontaktu górnej części wirnika zapewnia jego ruch mimośrodowy.

Wlot powietrza jest wykonywany, dopóki drugi górny wirnik nie zamknie okna wlotowego. W tym czasie pierwszy szczyt minął już wysokość owalu cylindra i zaczął go zwężać, podczas gdy przestrzeń między cylindrem a bokiem wirnika zaczyna znacznie zmniejszać objętość - następuje skok sprężania.

W chwili, gdy strona wirnika ulega maksymalnemu zwężeniu, do przestrzeni między stroną wirnika a ścianą cylindra doprowadzana jest iskra, która zapala mieszankę palną ściśniętą między zwężoną ścianą cylindra a stroną wirnika.

Cechą silnika obrotowego jest to, że zapłon nie jest przeprowadzany przed przejściem przez tak zwane „ martwy punkt„Jak to zrobiono w silnik tłokowyi po przejściu. Odbywa się to tak, że energia uwalniana podczas spalania działa na tę część boku wirnika, która już minęła TDC (górny martwy punkt). Zapewnia to, że wirnik obraca się we właściwym kierunku.

Po przejściu świecy pierwszy wierzchołek wirnika zaczyna otwierać okno wydechowe i stopniowo, dopóki drugi wierzchołek nie zamknie okna wydechowego, gazy są usuwane.

Skoki silnika

Należy zauważyć, że cały proces został opisany, wykonany tylko z jednej strony wirnika, wszystkie strony wykonują proces jeden po drugim. Oznacza to, że dla jednego obrotu wirnika wykonywane są jednocześnie trzy cykle - podczas gdy powietrze lub mieszanina palna jest wprowadzana do wnęki między jedną stroną wirnika a cylindrem, w tym czasie druga strona wirnika przechodzi przez TDC, a trzecia - uwalnia gazy spalinowe.

Teraz o obrocie wału, na którego mimośrodu zużyty jest wirnik. Z powodu tego mimośrodu następuje pełny obrót wału przy mniej niż jednym obrocie wirnika. To znaczy dla jednego pełny cykl  wał wykona trzy obroty, jednocześnie dając korzystne działanie  dalej. W silniku tłokowym jeden cykl występuje w dwóch obrotach wału korbowego i przydatny jest tylko jeden półobrót. Zapewnia to wysoką wydajność.

Jeśli porównamy silnik rotacyjny z silnikiem tłokowym, wówczas moc wyjściowa z jednej sekcji, która składa się z jednego wirnika i stojana, jest równa mocy 3-cylindrowego silnika.

A jeśli weźmie się pod uwagę, że Mazda zainstalowała dwusekcyjne silniki obrotowe w swoich samochodach, to pod względem mocy nie są gorsze od 6-cylindrowych silników tłokowych.

Zalety i wady

Teraz o zaletach silników obrotowych, a jest ich całkiem sporo. Okazuje się, że jedna sekcja ma moc równą mocy 3-cylindrowego silnika, natomiast ogólne wymiary  o wiele mniej. Wpływa to na zwartość samych silników. Można to ocenić na podstawie modelu Mazdy RX-8. Ten samochód posiadający dobry wskaźnik  moc, ma średni układ silnika, któremu udało się osiągnąć dokładny rozkład masy samochodu wzdłuż osi, wpływając na stabilność i sterowność samochodu.

Poza tym kompaktowe rozmiary  silnik ten nie ma mechanizmu dystrybucji gazu (rozrządu), ponieważ wszystkie fazy dystrybucji gazu są realizowane przez sam wirnik. To znacznie zmniejszyło zużycie metalu przez konstrukcję, aw rezultacie masę silnika.

Ze względu na bezużyteczność tłoków i rozrządu, liczba ruchomych części w silniku jest zmniejszona, co wpływa na niezawodność projektu.

Sam silnik, ze względu na brak ruchów wielokierunkowych w silniku tłokowym, mniej wibruje podczas pracy.

  Ale w takim silniku jest też wystarczająco dużo niedociągnięć. Po pierwsze, jego układ smarowania jest identyczny z układem silnika dwusuwowego. Oznacza to, że powierzchnia cylindra jest smarowana paliwem. Ale tylko organizacja dostaw ropy naftowej jest nieco inna. Jeśli w dwusuwowym silniku silnikowym smar jest dodawany bezpośrednio do paliwa, wówczas w silniku obrotowym jest on podawany przez dysze, a następnie jest już mieszany z paliwem.

Zastosowanie tego rodzaju smaru doprowadziło do tego, że nadaje się tylko do silnika olej mineralny  lub specjalistyczny półsyntetyczny. Jednocześnie olej wypala się podczas pracy, co negatywnie wpływa na kompozycję spaliny. Pod względem przyjazności dla środowiska silnik rotacyjny jest znacznie gorszy od 4-suwowego silnika tłokowego.

Pomimo prostoty konstrukcji silnik obrotowy ma stosunkowo niewielkie zasoby. Ta sama Mazda ma przebieg do przegląd  To tylko 100 tysięcy km. Przede wszystkim „wierzchołki” - analogi pierścieni ściskających w silniku tłokowym „cierpią”. Wierzchołki znajdują się na szczytach wirnika i zapewniają dokładne dopasowanie górnej części do ściany cylindra.

Wadą jest niemożność prace konserwatorskie. Jeśli wirnik jest zużyty miejsc  wierzchołki - wirnik jest całkowicie wymieniony, ponieważ nie można przywrócić tych miejsc.

To samo dotyczy cylindra stojana. Jeśli jest uszkodzony, nudne jest prawie niemożliwe ze względu na złożoność takiej pracy.

Z powodu wysoka prędkość  obrót wału mimośrodowego, jego tuleje zużywają się znacznie szybciej.

Ogólnie rzecz biorąc, ze znacznie prostą konstrukcją, ze względu na złożoność procesów jego działania, silnik obrotowy okazuje się znacznie gorszy pod względem niezawodności niż silnik tłokowy.

Ale ogólnie silnik rotacyjny nie jest ślepą uliczką rozwoju silników spalinowych. Ta sama Mazda ciągle się rozwija ten typ  silnik. Na przykład silnik zamontowany na RX-8 niewiele różni się od tłoka pod względem toksyczności, co jest wielkim osiągnięciem.

Teraz próbują również zwiększyć zasób. Można to jednak prawdopodobnie osiągnąć poprzez zastosowanie specjalnych materiałów do produkcji elementów silnika, a także z powodu wysoki stopień  obróbka powierzchniowa, która dodatkowo skomplikuje i zwiększy koszty napraw.