Ротациони мотор: принцип рада. За и против ротационог мотора

Изумом мотора са унутрашњим сагоревањем, напредак у развоју аутомобилске индустрије је далеко напредовао. Упркос чињеници да је укупна структура мотора са унутрашњим сагоревањем остала иста, ове јединице се константно побољшавају. Заједно са овим моторима појавиле су се и прогресивније јединице ротационог типа. Али зашто нису добили широку дистрибуцију у аутомобилском свету? Одговор на ово питање ћемо размотрити у чланку.

Историја јединице

Ротациони мотор је дизајниран и тестиран од стране програмера Фелик Ванкел и Валтер Фреуде 1957. године. Први аутомобил на који је инсталирана ова јединица је био спортски аутомобил НСУ Спидер. Истраживања су показала да са снагом мотора од 57 коњских снага овај аутомобил има могућност убрзавања до огромних 150 километара на сат. Производња Спидер аутомобила са ротационим мотором од 57 коњских снага трајала је око 3 године.

После тога овог типа мотори су почели да опремају ауто НСУ Ро-80. Након тога, ротирајући мотори су инсталирани на Цитроенс, Мерцедес, ВАЗ и Цхевролет.

Један од најчешћих аутомобила са ротационим мотором је јапански Мазда спортски аутомобил модела Цосмо Спорт. Такође, Јапанци су почели да опремају овај моторни модел РКС. Принцип рада мотора ротора ("Мазда" РКС) састојао се од константне ротације ротора са променом радних циклуса. Али о томе касније.

Јапански произвођач аутомобила тренутно се не бави серијском производњом аутомобила са ротационим моторима. Најновији модел на који је постављен такав мотор био је Мазда РКС8 од Спирит Р. Међутим, у 2012, производња ове верзије аутомобила је прекинута.

Уређај и принцип рада

Какав ротацијски мотор има? Овај тип мотора се одликује четверотактним циклусом дјеловања, као и класичним мотором са унутрашњим сагоријевањем. Међутим, принцип рада ротационо-клипног мотора је мало другачији од принципа конвенционалних клипних мотора.

Која је главна карактеристика овог мотора? Стирлингов ротациони мотор у свом дизајну нема 2, не 4 и не 8 клипова, већ само један. То се зове ротор. Овај елемент се ротира у посебном цилиндру. Ротор је монтиран на вратило и спојен на њега цог вхеел. Потоњи има спојку са зупчаником са стартером. Ротација елемента се дешава на епитрохоидалној кривуљи. То јест, лопатице ротора наизменично преклапају комору цилиндра. У потоњем постоји сагоријевање горива. Принцип рада ротационог мотора (укључујући Мазду Цосмо Спорт) лежи у чињеници да механизам једном окреће три режњева тврдих кругова. Док се део ротира у кућишту, три одељка изнутра мењају своју величину. Због промене величине у коморама ствара се одређени притисак.

Фазе рада

Како ради ротациони мотор? Принцип рада (гиф-слике и схема РАП-а, можете видјети у наставку) овог мотора је сљедећи. Рад мотора се састоји од четири поновљена циклуса, и то:

1. Снабдевање горивом. Ово је прва фаза мотора. То се дешава у тренутку када је врх ротора на нивоу отвора за напајање. Када је камера отворена према главном одјељку, њена јачина се приближава минимуму. Чим ротор прође поред њега, мешавина горива и ваздуха улази у одељак. Након тога, камера се поново затвара.
2. Компресија . Када ротор настави са кретањем, простор у одељку се смањује. Тако се мешавина ваздуха и горива компримује. Чим механизам прође кроз претинац свјећице, волумен коморе се поново смањује. У овом тренутку, мешавина се запали.
3. Игнитион . Често ротациони мотор (укључујући ВАЗ-21018) има неколико свећица. То је због велике дужине коморе за сагоревање. Чим свећа запали запаљиву смешу, ниво притиска се повећава десетоструко. Тако се ротор поново покреће. Тада притисак у комори и количина гасова настављају да расту. У овом тренутку, кретање ротора и стварање обртног момента. Ово се наставља све док механизам не прође кроз одводну цијев.
4. Отпуштање гасова. Када ротор прође кроз овај одељак, гас испод висок притисак почиње се слободно кретати у испушној цијеви. У овом случају, кретање механизма се не зауставља. Ротор се стално окреће све док се запремина коморе за сагоревање поново не смањи на минимум. До тог времена, преостала количина издувних гасова ће бити истиснута из мотора.

То је управо принцип ротационог мотора. ВАЗ-2108, који је такође монтиран на РПД, као и јапанска "Мазда", одликовао се тихим радом мотора и високим динамичким перформансама. Али у серијској производњи ова модификација никада није покренута. Тако смо сазнали какав ротациони мотор има принцип рада.

Недостаци и предности

Није ни чудо што је овај мотор привукао пажњу многих произвођача аутомобила. Његов посебан принцип рада и дизајна имају низ предности у односу на друге типове ИЦЕ.

Дакле, шта ротациони мотор има за и против? Почнимо са јасним предностима. Прво, ротациони мотор има највише уравнотежен дизајн, па практично не изазива велике вибрације током рада. Друго, овај мотор има мању тежину и већу компактност, те је стога његова инсталација посебно релевантна за произвођаче спортских аутомобила. Поред тога, мала тежина јединице је омогућила дизајнерима да постигну савршену расподелу тежине дуж осе. Тако је аутомобил са овим мотором постао стабилнији и управљивији на путу.

И наравно, дизајн простора. Упркос истом броју циклуса рада, уређај овог мотора је много једноставнији него код клипног дела. За стварање ротационог мотора потребан је минималан број чворова и механизама.

Међутим, главни адут овог мотора није у маси и ниским вибрацијама, већ у високој ефикасности. Захваљујући посебном принципу рада, ротациони мотор је имао велику снагу и ефикасност.

Сада о недостацима. Испоставило се да су то много више од користи. Главни разлог зашто су произвођачи одбили да купују такве моторе била је њихова висока потрошња горива. У просеку стотину километара такве јединице трошило је до 20 литара горива, а то је, видите, значајан трошак по данашњим стандардима.

Сложеност производње делова

Поред тога, вредно је напоменути и високу цену производње делова овог мотора, што је објашњено сложеношћу израде ротора. Да би овај механизам правилно прошао епитрохоидалну криву, потребна је висока геометријска прецизност (укључујући и цилиндар). Стога је у производњи ротационих мотора немогуће без специјализиране скупе опреме и посебних знања из техничке области. Сходно томе, сви ови трошкови су унапред одређени у цени аутомобила.

Прегревање и велика оптерећења

Такође, због посебног дизајна, ова јединица је често била изложена прегревању. Цијели проблем био је лентикуларни облик коморе за изгарање. Насупрот томе, класични ИЦЕ имају дизајн сферне коморе. Гориво које гори у лентикуларном механизму претвара се у топлотну енергију, која се троши не само на радни такт, већ и на загревање самог цилиндра. На крају, честа „кљуцања“ јединице доводе до брзог хабања и квара.

Ресоурце

Не само да цилиндар трпи тешка оптерећења. Истраживања су показала да током рада ротора, значајан део оптерећења пада на заптивке које се налазе између млазница механизама. Они су под сталним падом притиска, јер максимални ресурс мотора није већи од 100-150 хиљада километара. После тога, мотор захтева велики ремонт, чија је цена понекад једнака куповини нове јединице.

Потрошња уља

Такође, ротациони мотор је веома захтеван за одржавање. Потрошња уља од њега је већа од 500 милилитара по хиљаду километара, што чини да течност за изливање сваких 4-5 хиљада километара. Ако не направите замену на време, мотор једноставно не успе. Наиме, питање сервисирања ротационог мотора мора се приступити одговорније, иначе ће најмања грешка бити препуна скупих поправки јединице.

Вариетиес

Тренутно постоји пет типова ових типова јединица:

1. Ротациони мотори са повратно кретање вратило.
2. Са равномерном ротацијом осовине. Истовремено у свом дизајну не користи никакве заптивне механизме. Положај комора за сагоревање је спиралног типа.
3. Јединице са пулсирајуће-ротирајућим покретом, усмерене у 1 смер.
4. Са планетарним окретањем вратила, без заптивних елемената. Живи примјер за то је Ванкелов мотор.
5. РАП са уједначеним радом радних елемената и спиралног типа распореда комора за сагоревање.

Ротациони мотор (ВАЗ-21018-2108)

Историја стварања ВАЗ ротационих мотора са унутрашњим сагоревањем датира из 1974. године. Тада је створен први РПД пројектни биро. Међутим, први мотор који су развили наши инжењери имао је сличан дизајн као и Ванкел мотор, који је опремљен увозним НСУ Ро80 лимузинама. Совјетски аналог је добио име ВАЗ-311. Ово је први совјетски ротациони мотор. Принцип рада на ВАЗ возилима овог мотора има исти Ванкел РПД алгоритам.

Први аутомобил на који су почели да инсталирају ове моторе је ВАЗ модификација 21018. Аутомобил се практично није разликовао од свог "претка" - модела 2101 - са изузетком мотора који се користи. Испод хаубе налазио се једносмерни РПД капацитета 70 коњских снага. Међутим, као резултат истраживања свих 50 модела модела, пронађени су бројни кварови мотора који су присилили творницу Волзхски да одустане од употребе овог типа мотора у својим аутомобилима наредних неколико година.

Главни разлог за неисправан рад домаћег РПД-а били су непоуздани печати. Међутим, совјетски дизајнери су одлучили да сачувају овај пројекат, представљајући свету нови ротациони мотор са 2 дела ВАЗ-411. Након тога је развијен мотор марке ВАЗ-413. Њихове главне разлике биле су на снази. Први примерак се развио до 120 коњских снага, други - око 140. Међутим, ове јединице нису поново ушле у серију. Постројење је одлучило да их стави само на службена возила која се користе у саобраћајној полицији и КГБ-у.

Мотори за авијацију, "осмице" и "девете"

У наредним годинама, програмери су покушали да направе ротациони мотор за мале домаће авионе, али су сви покушаји били неуспешни. Као резултат тога, дизајнери су поново почели да развијају моторе за путничка возила (сада погон на предњим точковима) ВАЗ серије 8 и 9. За разлику од својих претходника, новоразвијени мотори ВАЗ-414 и 415 били су универзални и могли су да се користе на моделима Волге и Москвицха на задњим точковима. и тако даље.

Карактеристике РПД ВАЗ-414

Први пут се овај мотор појавио на “деветкама” тек 1992. године. У поређењу са својим "прецима", овај мотор је имао следеће предности:

• Висока густина снаге, која је омогућила аутомобилу да позове "стотину" за само 8-9 секунди.
• Висока ефикасност. Од једног литра сагорелог горива, било је могуће добити до 110 коњских снага (а то без икаквих сила и додатних т блок цилиндра за бушење).
• Велики потенцијал за појачавање. Уз одговарајуће подешавање, било је могуће повећати снагу мотора за неколико десетина коњских снага.
• Мотор велике брзине. Овај мотор је био у стању да ради чак и на 10.000 о / мин. Под таквим оптерећењима, могао би функционирати само ротациони мотор. Принцип рада класичних мотора са унутрашњим сагоревањем не дозвољава им да дуго раде на великим брзинама.
• Релативно ниска потрошња горива. Ако су претходне копије “појеле” око “18-20 литара горива” за “стотину”, онда је ова јединица потрошила само 14-15 у просјечном начину рада.

Садашња ситуација са РПД-ом на Волжскоме

Сви наведени мотори нису добили велику популарност, а ускоро је њихова производња сведена на минимум. У будућности, Волга Аутомобиле не планира да обнови развој ротационих мотора. Дакле, РПД ВАЗ-414 ће остати згужвани комад папира у историји домаћег инжењеринга.

Тако смо сазнали какав ротациони мотор има принцип рада и уређаја.