Wankel dvigateli: qurilma, ishlash printsipi

2024 Muallif: Erin Ralphs | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-02-19 19:57

Ichki yonuv dvigateli insoniyatning ajoyib ixtirosidir. Ichki yonish dvigateli tufayli texnik taraqqiyot sezilarli darajada rivojlana boshladi. Ushbu sozlamalarning bir nechta turlari mavjud. Ammo eng mashhurlari birlashtiruvchi novda va piston va aylanadigan pistondir. Ikkinchisini nemis muhandisi Vankel V alter Freud bilan hamkorlikda ixtiro qilgan. Ushbu quvvat bloki klassik pistonli ichki yonish dvigateli bilan solishtirganda boshqa qurilma va ishlash printsipiga ega. Wankel dvigatelining ishlash printsipi nima va nima uchun bu ichki yonish dvigateli unchalik mashhur bo'lmagan? Bularning barchasini bugungi maqolamizda ko'rib chiqamiz.

Xususiyatlar

Xo'sh, bu motor nima? Bu 1957 yilda Feliks Vankel tomonidan ishlab chiqilgan ichki yonuv dvigatelidir. Ushbu blokdagi pistonning vazifasi uch burchakli rotor tomonidan bajarilgan. U maxsus shakldagi bo'shliq ichida aylangan.

O'tgan asrning 70-yillarida sodir bo'lgan bir qator mototsikl va avtomobillarning eksperimental modellaridan so'ng Wankel dvigateliga talab sezilarli darajada kamaydi. Garchi bugungi kunda bir qator kompaniyalar hali ham ishlamoqdaushbu dvigatelni takomillashtirish. Shunday qilib, siz Mazda PX seriyasida Wankel dvigatelini uchratishingiz mumkin. Shuningdek, ushbu qurilma modellashtirishda o‘z qo‘llanilishini topdi.

Wankel dvigatel qurilmasi

Bu quvvat bloki bir nechta komponentlardan iborat:

• Gollar (statorlar).
• Yonish kameralari.
• Kirish va chiqish portlari.
• Statsionar jihoz.
• Tishli gʻildirak.
• Rotor.
• Vala.
• Bujilar.

Wankel dvigatelining ishlash printsipi nima? Buni quyida koʻrib chiqamiz.

Ish printsipi

Ushbu ICE quyidagicha ishlaydi. Rulmanlar orqali eksantrik milga o'rnatilgan rotor havo-yonilg'i aralashmasining yonishi natijasida hosil bo'lgan gaz bosimining kuchi bilan boshqariladi. Bir juft vites orqali statorga nisbatan vosita rotori. Ulardan biri (katta) rotorning ichki yuzasida joylashgan. Ikkinchisi (qo'llab-quvvatlash) kichikroq va dvigatelning yon qopqog'iga mahkam yopishtirilgan. Tishli viteslarning o'zaro ta'siri orqali rotor eksantrik dumaloq harakatlarni hosil qiladi. Shunday qilib, uning qirralari yonish kamerasining ichki yuzasi bilan aloqa qiladi.

Natijada dvigatel korpusi va rotor oʻrtasida oʻzgaruvchan hajmli bir nechta izolyatsiyalangan kameralar hosil boʻladi. Ularning soni har doim 3. Bu kameralarda aralashmaning siqilishi, uning yonishi, gazlarning kengayishi (keyinchalik rotorning ishchi yuzasiga bosim o'tkazadigan) va ularni olib tashlash jarayoni sodir bo'ladi. Natijadayoqilg'ining yonishi, rotor harakatga keltiriladi, momentni eksantrik milga o'tkazadi. Ikkinchisi rulmanlarga o'rnatiladi va keyin quvvatni uzatish bloklariga o'tkazadi. Va shundan keyingina Wankel dvigatelining kuchlari momenti klassik sxema bo'yicha g'ildiraklarga o'tadi - kardan haydovchisi va o'q vallari orqali uyalarga. Shunday qilib, aylanadigan dvigatelda bir vaqtning o'zida bir nechta mexanik juftlar ishlaydi. Birinchisi rotorning harakati uchun mas'uldir va bir nechta viteslardan iborat. Ikkinchisi rotorning harakatini eksantrik milning aylanishlariga aylantiradi.

Stator (korpus) va uzatmalar nisbati har doim barqaror va 3:2 ni tashkil qiladi. Shunday qilib, rotor milning to'liq aylanishi uchun 120 daraja aylanish uchun vaqtga ega. O'z navbatida, rotorning to'liq aylanishi uchun ichki yonish dvigatelining to'rt zarbli ishlashi yuzlar tomonidan tashkil etilgan uchta kameraning har birida amalga oshiriladi.

Foydalar

Bu ichki yonuv dvigatelining afzalliklari nimada? Wankel aylanadigan pistonli dvigatel piston rodli dvigatelga qaraganda oddiyroq dizaynga ega. Shunday qilib, undagi qismlar soni to'rt zarbali ichki yonish dvigateliga qaraganda 40 foizga kamroq. Ammo shunga qaramay, murakkab uskunalarsiz o'z qo'llaringiz bilan Wankel dvigatelini yaratish mumkin emas. Axir, rotor juda murakkab shaklga ega. O'z qo'llari bilan uy qurilishi Wankel dvigatelini yasamoqchi bo'lganlar ko'p nosozliklarga duch kelishdi.

Ammo imtiyozlar bilan davom etaylik. Aylanadigan blokning dizaynida krank mili, gaz taqsimlash mexanizmi mavjud emas. Bundan tashqari, birlashtiruvchi novdalar yo'q vapistonlar. Yonuvchan aralash rotorning chetidan ochilgan kirish oynasi orqali xonaga kiradi. Va ish aylanishining oxirida chiqindi gazlar egzoz porti orqali tanadan chiqariladi. Shunga qaramay, bu erda valfning roli rotorning o'zi tomonidan amalga oshiriladi. Bundan tashqari, dizaynda eksantrik mili yo'q (ularning bir nechtasi hozir birlashtiruvchi novda birliklarida qo'llaniladi). Wankel aylanadigan pistonli dvigatel gaz taqsimlash mexanizmining ishlash printsipi bo'yicha ikki zarbli dvigatelga o'xshaydi.

Alohida-alohida, moylash tizimini eslatib o'tish kerak. Aslida, u Wankel aylanadigan dvigatelida yo'q. Ammo ishqalanish juftlari qanday ishlaydi? Hammasi oddiy: moy yonuvchi aralashmaning o'ziga qo'shiladi (ibtidoiy mototsikl dvigatellarida bo'lgani kabi). Shunday qilib, ishqalanish qismlarini moylash havo-yonilg'i aralashmasining o'zi tomonidan amalga oshiriladi. Dizaynda hammaga tanish bo'lgan moy nasosi yo'q, u moylash moslamasini karterdan olib, maxsus bosim ostida purkaydi.

Wankel dvigatelining yana bir afzalligi uning engil vazni va o'lchamidir. Pistonli dvigatellarda majburiy bo'lgan qismlarning deyarli yarmi bu erda yo'qligi sababli, aylanma birlik yanada ixcham va har qanday dvigatel bo'linmasiga mos kelishi mumkin. ixcham o'lchamlar dvigatel bo'linmasi bo'shlig'idan oqilona foydalanishga imkon beradi, shuningdek, old va orqa o'qlarga bir xil yukni ta'minlaydi (oxir-oqibat, an'anaviy dvigatellari bo'lgan avtomobillarda yukning 70 foizdan ko'prog'i old qismga to'g'ri keladi. qismi). Va past og'irlik tufayli yuqori barqarorlikka erishiladi. Ha, dvigatel borminimal tebranish darajasi, bu mashinaning qulayligiga ijobiy ta'sir qiladi.

Ushbu qurilmaning keyingi plyusi - bu yuqori o'ziga xos quvvat bo'lib, u yuqori mil tezligida erishiladi. Bu xususiyat sizga yaxshi texnik xususiyatlarga erishish imkonini beradi. Shuning uchun Wankel dvigateli Mazda sport avtomobillarida qo'llaniladi. Dvigatel etti yoki undan ortiq ming aylanishgacha osongina aylanadi. Shu bilan birga, u kichik hajmda ancha ko'proq moment va quvvat beradi. Bularning barchasi avtomobilning tezlashuv dinamikasiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Masalan, siz Mazda RX-8 avtomobilini olishingiz mumkin. 1,3 litr hajmli dvigatel 210 ot kuchiga ega.

Dizayn kamchiliklari

Wankel aylanadigan dvigatelining qurilmasi va ishlash printsipini hisobga olgan holda, asosiy dizayn kamchiligini ta'kidlash kerak. Bu yonish kamerasi va rotor orasidagi bo'shliq muhrlarining past samaradorligi. Ikkinchisi juda murakkab shaklga ega, bu nafaqat qirralarning bo'ylab (jami to'rttasi), balki yon yuzasi bo'ylab ham (dvigatel qopqog'i bilan aloqa qiladigan) ishonchli muhrlashni talab qiladi. Shu bilan birga, ular po'latdan yasalgan kamonli chiziqlar shaklida ham, ham uchidan, ham ishlaydigan yuzalardan juda aniq ishlov beriladi. Dizaynga kiritilgan isitish vaqtida kengaytirish uchun barcha imtiyozlar bu xususiyatlarni pasaytiradi. Shu sababli, muhrlangan plitalarning so'nggi joylarida gazlarning sinishi oldini olish mumkin emas. Pistonli dvigatellarda labirint effekti qo'llaniladi. Shunday qilib, dizayn turli yo'nalishlarda bo'shliqlari bo'lgan uchta muhrlash halqasidan foydalanadi.

Ammo shuni ta'kidlash joizki, so'nggi yillarda muhrlarning sifati oshdi. Dizaynerlar muhrlar uchun yangi materiallardan foydalangan holda Wankel dvigatelini takomillashtirdilar. Shunga qaramay, gazning chiqishi aylanma ichki yonuv dvigatelidagi eng zaif nuqta hisoblanadi.

Moy iste'moli

Avval aytganimizdek, bu dvigatelda bunday moylash tizimi mavjud emas. Yog 'yonuvchi aralashma bilan birga kirib borishi tufayli uning iste'moli sezilarli darajada oshadi. Va agar birlashtiruvchi rodli dvigatellarda moylashning tabiiy yo'qotilishi chiqarib tashlansa yoki 1 ming kilometrga 100 grammdan oshmasa, aylanadigan dvigatellarda bu parametr ming kilometrga 0,4 dan 1 litrgacha o'zgarib turadi. Buning sababi shundaki, murakkab muhrlash tizimi sirtlarni yanada samarali moylashni talab qiladi. Bundan tashqari, yuqori yog' iste'moli tufayli, bu motorlar zamonaviy ekologik standartlarga javob bera olmaydi. Wankel dvigatelli avtomobillarning chiqindi gazlari organizm va atrof-muhit uchun juda ko'p xavfli moddalarni o'z ichiga oladi.

Bundan tashqari, aylanuvchi dvigatel faqat yuqori sifatli va qimmat moylarda ishlashi mumkin edi. Bunga bir qancha omillar sabab bo'ladi:

• Dvigatel kamerasi va rotor qismlarining yuqori eskirishga moyilligi.
• Ishqalanish juftlarining haddan tashqari qizib ketish tendentsiyasi.

Boshqa muammolar

Moyning tartibsiz o'zgarishi ichki yonish dvigatelining ishlash muddatini qisqartirish bilan tahdid qildi, chunki eski moylash materialining zarralari abraziv vazifasini bajarib, bo'shliqlarni va kamerada chiqindi gazning chiqib ketish ehtimolini oshirdi. Bu qurilma haddan tashqari qizib ketganda ham siqiladi. Va sovuq havoda haydashda,sovutish haddan tashqari oshirilgan bo'lishi mumkin.

RPDning o'zi har qanday pistonli dvigatelga qaraganda yuqori ish haroratiga ega. Yonish kamerasi eng yuklangan deb hisoblanadi. u kichik hajmga ega. Va kengaytirilgan shakli tufayli kamera portlashga moyil. Yog'ga qo'shimcha ravishda, Wankel dvigateli shamlarning sifatini talab qiladi. Ular juftlikda o'rnatiladi va texnik reglamentga muvofiq qat'iy ravishda o'zgartiriladi. Boshqa fikrlar bilan bir qatorda, aylanadigan dvigatelning etarli darajada egiluvchanligini ta'kidlash kerak. Shunday qilib, bu ichki yonish dvigatellari ajoyib tezlik va quvvat xususiyatlarini faqat yuqori rotor tezligida - daqiqada 6 dan 10 minggacha yoki undan ko'proq ishlab chiqarishi mumkin. Bu xususiyat dizaynerlarni vites qutilari dizaynini takomillashtirishga majbur qiladi va ularni ko‘p bosqichli qiladi.

Yana bir kamchilik - bu yuqori yoqilg'i sarfi. Misol uchun, agar siz 1,3 litrli Mazda RX-8 aylanadigan pistonli dvigatelni olsangiz, pasport ma'lumotlariga ko'ra, u 14 dan 18 litrgacha yoqilg'i sarflaydi. Bundan tashqari, faqat yuqori oktanli benzindan foydalanish tavsiya etiladi.

RPDni avtomobil sanoatida qoʻllash haqida

Bu dvigatel oʻtgan asrning 60-yillari oxiri va 70-yillari boshlarida eng mashhur boʻlgan. Wankel RPD patentini 11 ta yetakchi avtomobil ishlab chiqaruvchilari sotib olgan. Shunday qilib, 67-yilda NSU birinchi marta aylanadigan dvigatelli biznes-klassdagi avtomobilni ishlab chiqdi, u NSU RO 80 deb nomlandi. Ushbu model 10 yil davomida ommaviy ishlab chiqarilgan. Hammasi bo'lib 37 mingdan ortiq nusxalar chiqarilgan. Mashina mashhur edi, lekin aylanadigan dvigatelning kamchiliklari oxir-oqibat bu mashinaning obro'siga putur etkazdi. Boshqalar fonidaNSU modellari, NSU RO 80 sedani eng ishonchsiz edi. Kapital ta'mirdan oldingi masofa atigi 50 ming, e'lon qilingan 100 bilan.

Shuningdek, Peugeot-Citroen konserni, Mazda kompaniyasi va VAZ zavodi aylanuvchi dvigatellar bilan tajriba o'tkazdilar (bu ish haqida quyida alohida gaplashamiz). Yaponlar 63-yilda aylanma dvigatelli yengil avtomobilni chiqarish orqali eng katta muvaffaqiyatga erishdilar. Ayni paytda yaponlar o'zlarining RX seriyali sport avtomobillarida RPDlarni jihozlamoqda. Bugungi kunga qadar ular o'sha davrdagi RAPga xos bo'lgan ko'plab "bolalik kasalliklari"dan xoli.

Wankel RPD va mototsikl sanoati

O'tgan asrning 70-80-yillarida ba'zi mototsikl ishlab chiqaruvchilari aylanuvchi dvigatellar bilan tajriba o'tkazdilar. Bular Gerkules va Suzuki. Endi aylanma mototsikllarni ommaviy ishlab chiqarish faqat Nortonda yo'lga qo'yilgan. Ushbu brend umumiy hajmi 588 kub santimetr bo'lgan ikkita rotorli dvigatellar bilan jihozlangan NRV588 sport velosipedlarini ishlab chiqaradi. Norton velosipedining quvvati 170 ot kuchiga teng. og'irligi 130 kilogramm bo'lgan ushbu mototsikl ajoyib dinamik ko'rsatkichlarga ega. Bundan tashqari, bu RPDlar elektron yonilg'i quyish tizimi va o'zgaruvchan qabul qilish trakti bilan jihozlangan.

Qiziqarli faktlar

Bu quvvat bloklari samolyot modelerlari orasida keng qoʻllaniladi. Model ichki yonish dvigatelida samaradorlik va ishonchlilik talablari yo'qligi sababli, bunday motorlarni ishlab chiqarish arzon bo'lib chiqdi. Bunday ichki yonish dvigatellarida rotor muhrlari umuman yo'q yoki ular eng ibtidoiy dizaynga ega. Buning asosiy afzalligisamolyot modeli birligi shundaki, uni uchar shkala modeliga o'rnatish oson. ICE engil va ixcham.

Yana bir fakt: 1936 yilda RPD uchun patent olgan Feliks Vankel nafaqat aylanuvchi dvigatellar, balki kompressorlar, shuningdek, xuddi shu sxema bo'yicha ishlaydigan nasoslarning ixtirochisi bo'ldi. Bunday birliklarni ta'mirlash ustaxonalarida va ishlab chiqarishda topish mumkin. Aytgancha, ko'chma elektr shinalarni shishiruvchi nasoslar aynan shu tamoyilga muvofiq ishlab chiqilgan.

RPD va VAZ avtomobillari

Sovet davrida ular aylanma pistonli dvigatelni yaratish va uni mahalliy VAZ avtomashinalariga o'rnatish bilan ham shug'ullanishgan. Shunday qilib, SSSRdagi birinchi RPD 70 ot kuchiga ega VAZ-311 dvigateli edi. U 13V yapon bloki asosida yaratilgan. Ammo dvigatelni yaratish haqiqiy bo'lmagan rejalarga muvofiq amalga oshirilganligi sababli, birlik ommaviy ishlab chiqarishga chiqarilgandan keyin ishonchsiz bo'lib chiqdi. Bu dvigatelli birinchi avtomobil VAZ-21018 edi.

Lekin VAZga Wankel dvigatelini o'rnatish hikoyasi shu bilan tugamaydi. Ketma-ket ikkinchisi 80-yillarda G8-da kichik partiyalarda ishlatilgan VAZ-415 quvvat bloki edi. Ushbu quvvat bloki yaxshiroq texnik xususiyatlarga ega edi. 1308 kub santimetr hajmdagi quvvat 150 ot kuchiga ko'tarildi. Buning yordamida Sovet VAZ-2108 aylanadigan dvigatelga ega bo'lgan 9 soniyada yuzlab tezlashdi. Va maksimal tezlik soatiga 190 kilometr bilan cheklangan edi. Ammo bu dvigatel kamchiliklardan xoli emas edi. Xususan, bu kichik resurs. U zo'rg'a 80 mingga yetdikilometr. Bundan tashqari, minuslar orasida bunday mashinani yaratishning yuqori narxini ta'kidlash kerak. Neft iste'moli har ming kilometr uchun 700 grammni tashkil etdi. Yoqilg'i iste'moli yuzga taxminan 20 litrni tashkil qiladi. Shuning uchun aylanma blok faqat maxsus xizmat mashinalarida, kichik partiyalarda ishlatilgan.

Xulosa

Shunday qilib, biz Wankel dvigateli nima ekanligini bilib oldik. Ushbu aylanma blok endi faqat Mazda avtomobillarida va faqat bitta modelda ketma-ket qo'llaniladi. Yapon muhandislarining RPD dizaynini yaxshilashga qaratilgan ko'plab yaxshilanishlari va urinishlariga qaramay, u hali ham juda kichik resursga ega va yuqori neft iste'moli bilan ajralib turadi. Shuningdek, yangi 1,3 litrli Mazdas yonilg'i tejamkorligida farq qilmaydi. Aylanadigan dvigatelning barcha bu kamchiliklari uni amaliy va avtomobilsozlik sanoatida kam qo'llashga olib keladi.