Pöörlev mootor: tööpõhimõte, omadused

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-19 14:45

Mootor on iga sõiduki alus. Ilma selleta on auto liikumine võimatu. Hetkel on levinumad kolb-sisepõlemismootorid. Kui rääkida enamikust maastikuautodest, siis need on reas neljasilindrilised sisepõlemismootorid. Siiski on selliste mootoritega autosid, kus klassikaline kolb põhimõtteliselt puudub. Nendel mootoritel on täiesti erinev seade ja tööpõhimõte. Neid nimetatakse pöörlevateks sisepõlemismootoriteks. Mis need üksused on, millised on nende omadused, plussid ja miinused? Mõelge sellele meie tänases artiklis.

Iseloomulik

Rootormootor on üks termiliste sisepõlemismootorite tüüpidest. Esimest korda töötati selline mootor välja 19. sajandil. Tänapäeval kasutatakse Mazda RX-8 ja mõnel teisel sportautol pöörlevat mootorit. Sellisel mootoril on põhiomadus – sellel puuduvad edasi-tagasi liikumised, nagu tavalisel sisepõlemismootoril.

Siin toimub pööraminespetsiaalne kolmnurkne rootor. Ta on erilises hoones. Sarnast skeemi kasutas juba eelmise sajandi 50ndatel Saksa ettevõte NSU. Sellise sisepõlemismootori autor oli Felix Wankel. Tema skeemi järgi toodetakse kõiki kaasaegseid pöörlevaid mootoreid (Mazda RX pole erand).

Seade

Toiteploki disain sisaldab:

• Case.
• Väljundvõll.
• Rootor.

Korpus ise on peamine töökamber. Rootormootoril on see ovaalse kujuga. Põlemiskambri selline ebatavaline disain on tingitud kolmetahulise rootori kasutamisest. Seega, kui see puutub kokku seintega, moodustuvad isoleeritud suletud kontuurid. Just neis viiakse läbi sisepõlemismootori töötsüklid. See on:

• Sisselaskeava.
• Compression.
• Süüde ja töökäik.
• Avalda.

Pöörleva sisepõlemismootori omaduste hulgas väärib märkimist klassikaliste sisse- ja väljalaskeklappide puudumine. Selle asemel kasutatakse spetsiaalseid auke. Need asuvad põlemiskambri külgedel. Need augud on otse ühendatud väljalaskesüsteemi ja toitesüsteemiga.

Rootor

Seda tüüpi elektrijaama konstruktsiooni aluseks on rootor. See täidab selles mootoris kolbide funktsiooni. Rootor on aga ühes eksemplaris, samas kui kolbe võib olla kolm kuni kaksteist või rohkem. Selle elemendi kuju meenutab ümarate servadega kolmnurka.

Selliseid servi on vajapõlemiskambri õhutihedamaks ja kvaliteetsemaks tihendamiseks. See tagab kütusesegu korraliku põlemise. Spetsiaalsed plaadid asuvad näo ülemises osas ja selle külgedel. Need toimivad surverõngastena. Rootor sisaldab ka hambaid. Need on mõeldud ajami pööramiseks, mis juhib ka väljundvõlli. Viimase ametisse nimetamisest räägime allpool.

Val

Sellisena pole pöörlevas kolbmootoris väntvõlli. Selle asemel kasutatakse väljundelementi. Selle keskpunkti suhtes on spetsiaalsed väljaulatuvad osad (nukid). Need asuvad asümmeetriliselt. Rootori pöördemoment, mis edastatakse nukile, paneb võlli pöörlema ümber oma telje. See loob autos ajamite ja rataste liigutamiseks vajalikku energiat.

Biidid

Mis on pöörleva mootori tööpõhimõte? Hoolimata sarnastest tsüklitest kolbmootoriga on toimimisalgoritm erinev. Niisiis, tsükli algus toimub siis, kui üks rootori otstest läbib sisepõlemismootori korpuse sisselaskekanali. Hetkel imetakse vaakumi toimel kambrisse põlev segu. Rootori edasise pöörlemise korral tekib segu survekäik. See juhtub siis, kui teine ots läbib sisselaskeava. Segu rõhk tõuseb järk-järgult. Lõpuks see süttib. Aga see ei sütti mitte survejõust, vaid süüteküünla sädemest. Pärast seda algab rootori käigu töötsükkel.

Kuna sellise mootori põlemiskamber on ovaalse kujuga, on disainis soovitatav kasutada kahte küün alt. See võimaldab segu kiiresti süüdata. Seega levib leegi front ühtlasem alt. Muide, kahte küün alt põlemiskambri kohta saab kasutada ka tavalises kolb-sisepõlemismootoris (selline konstruktsioon on äärmiselt haruldane). Rootormootori puhul on see aga kohustuslik.

Pärast süütamist tekib kambris gaaside kõrge rõhk. Jõud on nii suur, et võimaldab rootoril ekstsentrikul pöörlema hakata. See aitab kaasa pöördemomendi tekitamisele väljundvõllil. Kui rootori ülaosa läheneb väljalaskeavale, väheneb gaaside energia jõud ja rõhk. Nad tormavad spontaanselt väljalaskekanalisse. Kui kaamera neist täielikult vabaneb, algab uus protsess. Rootormootor käivitub uuesti sisselasketakti, kompressiooni, süüte ja seejärel jõutaktiga.

Määrdesüsteemi ja toitumise kohta

Selle seadme kütusevarustussüsteemis ei ole erinevusi. Samuti kasutab see sukelpumpa, mis tarnib paagist rõhu all olevat bensiini. Kuid määrimissüsteemil on oma omadused. Niisiis juhitakse mootori hõõrduvate osade õli otse põlemiskambrisse. Määrimiseks on ette nähtud spetsiaalne auk. Kuid tekib küsimus: kuhu siis õli läheb, kui see põlemiskambrisse siseneb? Siin on tööpõhimõte sarnane kahetaktilise mootoriga. Rasv siseneb kambrisse ja põleb koos bensiiniga. Seda tööskeemi kasutatakse kõigil pöördlabamootoritel, sealhulgas kolbmootoritel. Tänu määrdesüsteemi erilisele disainile ei saa sellised mootorid vastata kaasaegselekeskkonnaalased eeskirjad. See on üks paljudest põhjustest, miks rotaatormootoreid VAZ-i ja teiste automudelite puhul kaubanduslikult ei kasutata. Esm alt märgime siiski ära RPD eelised.

Profid

Seda tüüpi mootoritel on palju eeliseid. Esiteks on sellel mootoril väike kaal ja suurus. See võimaldab säästa ruumi mootoriruumis ja paigutada sisepõlemismootori igasse autosse. Samuti aitab väike kaal kaasa auto õigemale kaalujaotusele. Klassikaliste sisepõlemismootoritega autodel on ju suurem osa massist koondunud kere esiosasse.

Teiseks on pöörleva kolbmootori võimsustihedus suur. Võrreldes klassikaliste mootoritega on see näitaja poolteist kuni kaks korda suurem. Samuti on rootormootoril laiem pöördemomendi riiul. See on saadaval peaaegu tühikäigul, samal ajal kui tavalisi sisepõlemismootoreid tuleb keerata kuni nelja-viie tuhandeni. Muide, pöörleva mootoriga on palju lihtsam suurt kiirust saavutada. See on veel üks pluss.

Kolmandaks on sellisel mootoril lihtsam disain. Puuduvad klapid, vedrud ega vändamehhanism tervikuna. Samas puudub tavaline rihma ja nukkvõlliga gaasijaotussüsteem. Just KShM-i puudumine aitab kaasa pöörleva sisepõlemismootori pöörete lihtsamale seadmisele. Selline mootor pöörleb sekundi murdosa jooksul kuni kaheksa kuni kümme tuhat. Noh, veel üks pluss on väiksem kalduvus plahvatada.

Miinused

Räägime nüüd miinustest, mis on tingitud pöörleva kasutamisestmootorid muutusid piiratuks. Esimene miinus on kõrged nõuded õli kvaliteedile. Kuigi mootor töötab nagu kahetaktiline, ei saa siin odavat “mineraalvett” valada. Jõuallika osad ja mehhanismid on allutatud märkimisväärsele koormusele, seetõttu on ressursi säästmiseks vaja hõõrumispaaride vahel tihedat õlikilet. Muide, õlivahetusgraafik on kuus tuhat kilomeetrit.

Järgmine puudus puudutab rootori tihenduselementide kiiret kulumist. Selle põhjuseks on väike kontaktplaaster. Tihenduselementide kulumise tõttu tekib kõrge diferentsiaalrõhk. Sellel on negatiivne mõju rootormootori jõudlusele ja õlikulule (ja järelikult ka keskkonnategevusele).

Puudude loetlemisel tasub mainida kütusekulu. Võrreldes silinder-kolbmootoriga ei ole rootormootoril kütusesäästlikkus, eriti keskmise ja väikese kiirusega. Selle ilmekaks näiteks on Mazda RX-8. 1,3-liitrise mahuga mootor tarbib vähem alt 15 liitrit bensiini saja kohta. Märkimisväärne on see, et rootori kõrgetel pööretel saavutatakse suurim kütusesäästlikkus.

Samuti on pöörlevad mootorid altid ülekuumenemisele. Selle põhjuseks on põlemiskambri eriline läätsekujuline kuju. Võrreldes sfäärilisega (nagu tavalistel sisepõlemismootoritel) ei eemalda see soojust hästi, seetõttu peate töö ajal alati temperatuuriandurit jälgima. Ülekuumenemise korral rootor deformeerub. Töötades tekitab see olulisi kriimustusi. Selle tulemusena läheneb mootoriressurss lõpule.

Hoolimata lihtsast disainist ja vändamehhanismi puudumisest on seda mootorit raske parandada. Sellised mootorid on väga haruldased ja vähestel meistritel on nendega kogemusi. Seetõttu keelduvad paljud autoteenindused selliseid mootoreid "kapitaliseerimast". Ja need, kes rootoritega tegelevad, küsivad selle eest vapustavaid rahasummasid. Peate maksma või paigaldama uue mootori. Kuid see ei garanteeri suure ressursi olemasolu. Sellised mootorid hoolitsevad maksimaalselt 100 tuhande kilomeetri eest (isegi mõõduka töö ja õigeaegse hoolduse korral). Ja Mazda RX-8 mootorid polnud erand.

VAZ-i rootormootor

Kõik teavad, et selliseid mootoreid kasutas omal ajal Jaapani tootja Mazda. Vähesed teavad aga tõsiasja, et RPD-d kasutati ka Nõukogude Liidus VAZ Classicul. Selline mootor töötati välja eriteenistuste ministeeriumi tellimusel. Sellise mootoriga varustatud VAZ-21079 oli kaheksasilindrilise mootoriga kuulsa musta "Volga järelejõudmise" analoog.

Pöörd-kolbmootori väljatöötamine VAZ-i jaoks algas 70. aastate keskel. Ülesanne polnud kerge – luua rootormootor, mis ületaks igati traditsioonilist kolb-sisepõlemismootorit. Uue jõuallika väljatöötamisega tegelesid Samara lennundusettevõtete spetsialistid. Montaaži- ja projekteerimisbüroo juhataja oli Boriss Sidorovitš Pospelov.

Jõuagregaatide väljatöötamine käis samaaegselt välismaiste mudelite pöördmootorite uurimisega. Esimesed eksemplarid ei erinenud suure jõudlusega ja need ei läinud seeriasse. Mõni aasta hiljem loodi klassikalise VAZ-i jaoks mitu RPD varianti. Mootor VAZ-311 tunnistati neist parimaks. Sellel mootoril olid samad geomeetrilised parameetrid nagu Jaapani 1ZV mootoril. Seadme maksimaalne võimsus oli 70 hobujõudu. Vaatamata disaini ebatäiuslikkusele otsustas juhtkond välja anda esimese tööstusliku partii RPD-sid, mis paigaldati ametlikele VAZ-2101 sõidukitele. Peagi avastati aga palju puudujääke: mootor tekitas kaebuste laine, puhkes skandaal ja projekteerimisbüroo töötajate arv vähenes oluliselt. Sagedaste rikete tõttu lõpetati esimese rotaatormootori VAZ-311 tootmine.

Kuid sellega Nõukogude RPD lugu ei lõppenud. 80ndatel õnnestus inseneridel ikkagi luua pöörlev mootor, mis ületas oluliselt kolb-sisepõlemismootori omadusi. Niisiis, see oli VAZ-4132 pöörlev mootor. Üksus arendas võimsust 120 hobujõudu. See andis VAZ-2105-le suurepärase dünaamilise jõudluse. Selle mootoriga kiirendas auto sadadeni 9 sekundiga. Ja "järelejõudmise" maksimaalne kiirus oli 180 kilomeetrit tunnis. Peamiste eeliste hulgas väärib märkimist mootori suur pöördemoment, mis on saadaval kogu pöörete vahemikus, ja suur liitrine võimsus, mis saavutati ilma igasuguse tõuketa.

90ndatel hakkas AvtoVAZ välja töötama uut rootormootorit, mis pidi paigaldama "üheksale". Niisiis, 1994. aastalm aastal sündis uus jõuallikas VAZ-415. Mootori töömaht oli 1300 kuupsentimeetrit ja kaks põlemiskambrit. mõlema surveaste oli 9,4. See elektrijaam on võimeline pöörlema kuni kümme tuhat pööret. Samal ajal eristas mootorit madal kütusekulu. Keskmiselt kulutas agregaat kombineeritud tsüklis 13-14 liitrit sajale (tänapäevaste standardite järgi on see hea näitaja vana rootor-sisepõlemismootori kohta). Samal ajal eristas mootorit väike tühimass. Ilma manusteta kaalus ta vaid 113 kilogrammi.

VAZ-415 mootori õlikulu on 0,6 protsenti kütuse erikulust. Sisepõlemismootori ressurss enne kapitaalremonti on 125 tuhat kilomeetrit. "Üheksale" paigaldatud mootor näitas häid dünaamilisi omadusi. Seega kulus sadadeni kiirendamiseks vaid üheksa sekundit. Ja maksimaalne kiirus on 190 kilomeetrit tunnis. Eksperimentaalsed näidised olid ka pöörleva mootoriga VAZ-2108-st. Tänu oma kergemale kaalule kiirendas pöörlev "kaheksa" sadadeni vaid kaheksa sekundiga. Ja maksimaalne kiirus katsete ajal oli 200 kilomeetrit tunnis. Kuid need mootorid ei sisenenud kunagi seeriasse. Te ei leia neid ka järelturult ega lahtivõtmistel.

Kokkuvõtted

Nii, saime teada, mis on pöörlev mootor. Nagu näete, on see väga huvitav arendus, mille eesmärk on saavutada maksimaalne efektiivsus ja võimsus. Rootori mehhanismid kulusid aga oma disaini tõttu kiiresti. See mõjutas mootori ressurssi. IsegiJaapani RPD on mitte rohkem kui sada tuhat kilomeetrit. Samuti on neil mootoritel kõrged nõuded määrdeainetele ja need ei vasta tänapäevastele keskkonnastandarditele. Seetõttu pole pöörlevad kolb-sisepõlemismootorid autotööstuses eriti populaarseks saanud.