מנוע רוטרי: עקרון הפעולה, תכונות

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:07

המנוע הוא הבסיס לכל רכב. בלעדיו, תנועת המכונית בלתי אפשרית. כרגע, הנפוצים ביותר הם מנועי בעירה פנימית בוכנה. אם אנחנו מדברים על רוב מכוניות השטח, מדובר במנועי בעירה פנימית עם ארבעה צילינדרים. עם זאת, יש מכוניות עם מנועים כאלה, שבהם הבוכנה הקלאסית נעדרת באופן עקרוני. למנועים אלה מכשיר שונה לחלוטין ועיקרון הפעולה. הם נקראים מנועי בעירה פנימית סיבובית. מהן היחידות הללו, מהן התכונות, היתרונות והחסרונות שלהן? שקול במאמר של היום שלנו.

אופייני

מנוע סיבובי הוא אחד מסוגי מנועי הבעירה הפנימית התרמית. לראשונה פותח מנוע כזה עוד במאה ה-19 הרחוקה. כיום, נעשה שימוש במנוע סיבובי במאזדה RX-8 ובכמה מכוניות ספורט אחרות. למנוע כזה יש תכונה מרכזית - אין לו תנועות הדדיות, כמו במנוע בעירה פנימית רגיל.

כאן מתבצע סיבוברוטור משולש מיוחד. הוא בבניין מיוחד. תוכנית דומה הייתה נהוגה עוד בשנות ה-50 של המאה הקודמת על ידי חברת NSU הגרמנית. המחבר של מנוע בעירה פנימית כזה היה פליקס וואנקל. לפי התוכנית שלו מיוצרים כל המנועים הסיבוביים המודרניים (המאזדה RX אינה יוצאת דופן).

Device

העיצוב של יחידת הכוח כולל:

• Case.
• פיר פלט.
• רוטור.

המארז עצמו הוא תא העבודה הראשי. במנוע סיבובי, יש לו צורה אליפסה. עיצוב יוצא דופן כזה של תא הבעירה נובע מהשימוש ברוטור טריהדרלי. אז, כאשר הוא בא במגע עם הקירות, נוצרים קווי מתאר סגורים מבודדים. זה בהם כי מחזורי העבודה של מנוע הבעירה הפנימית מתבצעים. זה:

• Inlet.
• דחיסה.
• הצתה ומהלך עבודה.
• הוצאה.

בין המאפיינים של מנוע בעירה פנימית סיבובית, ראוי לציין את היעדר שסתומי יניקה ופליטה קלאסיים. במקום זאת, משתמשים בחורים מיוחדים. הם ממוקמים בצדי תא הבעירה. חורים אלו מחוברים ישירות למערכת הפליטה ולמערכת החשמל.

Rotor

הבסיס לתכנון של תחנת הכוח מסוג זה הוא הרוטור. הוא מבצע את הפונקציה של בוכנות במנוע זה. עם זאת, הרוטור נמצא בעותק בודד, בעוד שהבוכנות יכולות להיות משלוש עד שתים עשרה או יותר. צורתו של אלמנט זה דומה למשולש עם קצוות מעוגלים.

יש צורך בקצוות כאלהלאיטום אטום ואיכותי יותר של תא הבעירה. זה מבטיח בעירה נכונה של תערובת הדלק. צלחות מיוחדות ממוקמות בחלק העליון של הפנים ובצדדיו. הם פועלים כטבעות דחיסה. הרוטור מכיל גם שיניים. הם משמשים לסובב את הכונן, אשר מניע גם את פיר הפלט. על מינויו של האחרון נדבר להלן.

Val

ככזה, אין גל ארכובה במנוע בוכנה סיבובית. במקום זאת, נעשה שימוש ברכיב פלט. יחסית למרכזו יש בליטות מיוחדות (מצלמות). הם ממוקמים בצורה אסימטרית. המומנט מהרוטור, המועבר אל הפיקה, גורם לציר להסתובב סביב צירו. זה יוצר את האנרגיה הדרושה להזזת הכוננים והגלגלים במכונית.

Beats

מהו עקרון הפעולה של מנוע סיבובי? אלגוריתם הפעולה, למרות מחזורים דומים עם מנוע בוכנה, שונה. אז, תחילת המחזור מתרחשת כאשר אחד מקצוות הרוטור עובר דרך ערוץ הכניסה של בית מנוע הבעירה הפנימית. כרגע, תחת פעולת הוואקום, נשאבת תערובת בעירה לתוך החדר. עם סיבוב נוסף של הרוטור, מתרחשת שבץ הדחיסה של התערובת. זה קורה כאשר הקצה השני עובר את הכניסה. לחץ התערובת עולה בהדרגה. בסופו של דבר זה נדלק. אבל הוא אינו מתלקח מכוח הדחיסה, אלא מניצוץ מצת. לאחר מכן, מחזור העבודה של מהלך הרוטור מתחיל.

מכיוון שלתא הבעירה במנוע כזה יש צורה אליפסה, רצוי להשתמש בשני נרות בעיצוב. זה מאפשר לך להצית במהירות את התערובת.לפיכך, חזית הלהבה מתפשטת באופן שווה יותר. אגב, שני נרות לכל תא בעירה יכולים לשמש גם במנוע בעירה פנימית בוכנה קונבנציונלי (עיצוב זה נדיר ביותר). עם זאת, עבור מנוע סיבובי, זה חובה.

לאחר ההצתה נוצר לחץ גבוה של גזים בתא. הכוח כל כך גדול שהוא מאפשר לרוטור להסתובב על האקסצנטרי. זה תורם ליצירת מומנט על פיר הפלט. כאשר החלק העליון של הרוטור מתקרב לשקע, הכוח והלחץ של האנרגיה של הגזים מופחתים. הם ממהרים באופן ספונטני לתוך ערוץ היציאה. לאחר שהמצלמה משוחררת מהם לחלוטין, מתחיל תהליך חדש. המנוע הסיבובי מתחיל שוב עם מהלך היניקה, הדחיסה, ההצתה, ולאחר מכן מהלך הכוח.

על מערכת הסיכה והתזונה

ליחידה זו אין הבדלים במערכת אספקת הדלק. הוא גם משתמש במשאבה טבולה המספקת בנזין בלחץ מהמיכל. אבל למערכת הסיכה יש מאפיינים משלה. אז, השמן עבור חלקי השפשוף של המנוע מוזן ישירות לתוך תא הבעירה. חור מיוחד מסופק לשימון. אבל נשאלת השאלה: לאן הולך השמן אם הוא נכנס לתא הבעירה? כאן עקרון הפעולה דומה למנוע שתי פעימות. גריז נכנס לתא ונשרף עם בנזין. תוכנית פעולה זו משמשת בכל מנוע שבשבת סיבובית, כולל מנועי בוכנה. בשל העיצוב המיוחד של מערכת הסיכה, מנועים כאלה אינם יכולים לפגוש מודרניתקנות איכות הסביבה. זו אחת מכמה סיבות מדוע לא נעשה שימוש מסחרי במנועים סיבוביים ב-VAZ ובדגמי מכוניות אחרים. עם זאת, ראשית נציין את היתרונות של RPD.

יתרונות

יש הרבה יתרונות לסוג זה של מנוע. ראשית, למנוע זה יש משקל וגודל קטנים. זה מאפשר לך לחסוך מקום בתא המנוע ולהציב את מנוע הבעירה הפנימית בכל מכונית. כמו כן, משקל נמוך תורם לחלוקת משקל נכונה יותר של המכונית. הרי רוב המסה במכוניות עם מנועי בעירה פנימית קלאסיים מתרכזת בקדמת הגוף.

שנית, למנוע הבוכנה הסיבובית יש צפיפות הספק גבוהה. בהשוואה למנועים קלאסיים, נתון זה גבוה פי אחד וחצי עד פי שניים. כמו כן, למנוע הסיבובי יש מדף מומנט רחב יותר. הוא זמין כמעט ממצב סרק, בעוד שמנועי בעירה פנימית קונבנציונליים צריכים להסתובב עד ארבעה עד חמשת אלפים. אגב, מנוע סיבובי הרבה יותר קל להשיג מהירות גבוהה. זה יתרון נוסף.

שלישית, למנוע כזה יש עיצוב פשוט יותר. אין שסתומים, אין קפיצים, אין מנגנון ארכובה בכללותו. יחד עם זאת, אין מערכת חלוקת גז רגילה עם חגורה וגל זיזים. היעדר KShM הוא זה שתורם למערכת קלה יותר של מהפכות על ידי מנוע בעירה פנימית סיבובית. מנוע כזה מסתובב עד שמונה עד עשרת אלפים בשבריר שנייה. ובכן, יתרון נוסף הוא פחות נטייה להתפוצץ.

חסרונות

עכשיו בואו נדבר על החסרונות שבגללם השימוש בסיבוביהמנועים הפכו מוגבלים. המינוס הראשון הוא הדרישות הגבוהות לאיכות השמן. למרות שהמנוע עובד כמו שתי פעימות, אי אפשר למלא כאן "מים מינרלים" זולים. החלקים והמנגנונים של יחידת הכוח נתונים לעומסים משמעותיים, ולכן, כדי לחסוך במשאב, יש צורך בסרט שמן צפוף בין זוגות השפשוף. אגב, לוח הזמנים של החלפת שמן הוא ששת אלפים קילומטרים.

החיסרון הבא נוגע לבלאי המהיר של רכיבי האיטום של הרוטור. זה נובע מתיקון המגע הקטן. עקב בלאי אלמנטי האיטום נוצר לחץ דיפרנציאלי גבוה. יש לכך השפעה שלילית על ביצועי מנוע סיבובי וצריכת שמן (וכתוצאה מכך על ביצועים סביבתיים).

לפרט את החסרונות, כדאי להזכיר את צריכת הדלק. לעומת מנוע צילינדר-בוכנה, למנוע סיבובי אין יעילות דלק, במיוחד במהירויות בינוניות ונמוכות. דוגמה בולטת לכך היא מאזדה RX-8. עם נפח של 1.3 ליטר, מנוע זה צורך לפחות 15 ליטר בנזין למאה. באופן מדהים, במהירויות רוטור גבוהות מושגת יעילות הדלק הגבוהה ביותר.

כמו כן, מנועים סיבוביים נוטים להתחמם יתר על המידה. זאת בשל הצורה העדשה המיוחדת של תא הבעירה. זה לא מסיר חום טוב בהשוואה לכדורי (כמו במנועי בעירה פנימית קונבנציונליים), לכן, במהלך הפעולה, עליך תמיד לפקח על חיישן הטמפרטורה. במקרה של התחממות יתר, הרוטור מעוות. במהלך העבודה, הוא יוצר שפשופים משמעותיים. כתוצאה מכך, המשאב המנוע יתקרב לסוף.

למרות העיצוב הפשוט והיעדר מנגנון ארכובה, מנוע זה קשה לתיקון. מנועים כאלה נדירים מאוד ולמעטים מבעלי המלאכה יש ניסיון איתם. לכן, שירותי רכב רבים מסרבים "להוון" מנועים כאלה. ומי שעוסק ברוטורים מבקש על כך סכומי כסף מדהימים. אתה צריך לשלם או להתקין מנוע חדש. אבל זה לא ערובה למשאב גבוה. מנועים כאלה דואגים למקסימום של 100 אלף קילומטרים (אפילו עם פעולה מתונה ותחזוקה בזמן). ומנועי מאזדה RX-8 לא היו יוצאי דופן.

מנוע סיבובי VAZ

כולם יודעים שמנועים כאלה שימשו את היצרנית היפנית מאזדה בשנותיהם. עם זאת, מעטים יודעים את העובדה שה-RPD שימש גם בברית המועצות ב-VAZ Classic. מנוע כזה פותח בהוראת המשרד לשירותים מיוחדים. VAZ-21079, מצויד במנוע כזה, היה אנלוגי ל"וולגה-catch-up" השחור המפורסם עם מנוע שמונה צילינדרים.

פיתוח מנוע בוכנה סיבובית עבור ה-VAZ החל באמצע שנות ה-70. המשימה לא הייתה קלה - ליצור מנוע סיבובי שיעלה על מנוע הבעירה הפנימית המסורתי של הבוכנה מכל הבחינות. הפיתוח של יחידת כוח חדשה בוצע על ידי מומחים ממפעלי תעופה סמארה. ראש לשכת ההרכבה והעיצוב היה בוריס סידורוביץ' פוספלוב.

פיתוח יחידות הכוח הלך במקביל לחקר מנועים סיבוביים מדגמים זרים.העותקים הראשונים לא היו שונים בביצועים גבוהים, והם לא נכנסו לסדרה. כמה שנים מאוחר יותר, נוצרו כמה גרסאות של ה-RPD עבור ה-VAZ הקלאסי. מנוע VAZ-311 הוכר כטוב מביניהם. למנוע זה היו אותם פרמטרים גיאומטריים כמו למנוע 1ZV היפני. ההספק המרבי של היחידה היה 70 כוחות סוס. למרות חוסר השלמות של העיצוב, ההנהלה החליטה לשחרר את המנה התעשייתית הראשונה של RPDs, שהותקנו על רכבי VAZ-2101 רשמיים. אולם עד מהרה התגלו ליקויים רבים: המנוע יצר גל תלונות, פרצה שערורייה ומספר העובדים בלשכת התכנון צומצם משמעותית. עקב תקלות תכופות, הופסק ייצור המנוע הסיבובי הראשון VAZ-311.

אבל הסיפור של ה-RPD הסובייטי לא הסתיים שם. בשנות ה-80, עדיין הצליחו המהנדסים ליצור מנוע סיבובי שעלה משמעותית על המאפיינים של מנוע בעירה פנימית בוכנה. אז זה היה מנוע סיבובי VAZ-4132. היחידה פיתחה הספק של 120 כוחות סוס. זה נתן ל-VAZ-2105 ביצועים דינמיים מצוינים. עם מנוע זה, המכונית האצה למאות תוך 9 שניות. והמהירות המרבית של ה"הדפיס" הייתה 180 קילומטרים לשעה. בין היתרונות המרכזיים, ראוי לציין את המומנט הגבוה של המנוע, הזמין בכל טווח הסל"ד והספק הליטר הגבוה, שהושג ללא כל דחיפה.

בשנות ה-90, AvtoVAZ החלה לפתח מנוע סיבובי חדש, שהיה אמור להיות מותקן ב"תשע". אז, בשנת 1994מטר שנה, יחידת כוח חדשה VAZ-415 נולדה. למנוע היה נפח עבודה של 1300 סנטימטר מעוקב ושני תאי בעירה. יחס הדחיסה של כל אחד מהם היה 9.4 תחנת כוח זו מסוגלת להסתובב עד עשרת אלפים סיבובים. יחד עם זאת, המנוע נבדל בצריכת דלק נמוכה. בממוצע, היחידה צרכה 13-14 ליטר למאה במחזור המשולב (זהו אינדיקטור טוב למנוע בעירה פנימית סיבובית ישן בסטנדרטים של היום). יחד עם זאת, המנוע התבלט במשקל עצמי נמוך. ללא קבצים מצורפים, הוא שקל רק 113 קילוגרמים.

צריכת השמן של מנוע VAZ-415 היא 0.6 אחוזים מצריכת הדלק הספציפית. המשאב של מנוע הבעירה הפנימית לפני שיפוץ הוא 125 אלף קילומטרים. המנוע, שהותקן על "תשע", הראה מאפיינים דינמיים טובים. אז, האצה למאות ארכה רק תשע שניות. והמהירות המרבית היא 190 קילומטרים לשעה. היו גם דוגמאות ניסיוניות של VAZ-2108 עם מנוע סיבובי. הודות למשקל הקל יותר, ה"שמינייה" הסיבובית האיצה למאות תוך שמונה שניות בלבד. והמהירות המרבית במהלך המבחנים הייתה 200 קילומטרים לשעה. עם זאת, מנועים אלו מעולם לא נכנסו לסדרה. אתה לא יכול למצוא אותם בשוק המשני וגם בפירוק.

סיכום

אז גילינו מה זה מנוע סיבובי. כפי שניתן לראות, מדובר בפיתוח מעניין מאוד שמטרתו להשיג יעילות ועוצמה מקסימלית. עם זאת, בשל עיצובם, מנגנוני הרוטור התבלו במהירות. זה השפיע על המשאב של המנוע. אֲפִילוּRPD יפני זה לא יותר ממאה אלף קילומטרים. כמו כן, למנועים אלו דרישות גבוהות לחומרי סיכה ואינם יכולים לעמוד בתקנים סביבתיים מודרניים. לכן, מנועי בעירה פנימית של בוכנה סיבובית לא הפכו פופולריים במיוחד בתעשיית הרכב.