Rotační motor: princip činnosti, vlastnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:01

Motor je základem každého vozidla. Bez něj je pohyb auta nemožný. V současnosti jsou nejrozšířenější pístové spalovací motory. Pokud se budeme bavit o většině krosových aut, jedná se o řadové čtyřválcové spalovací motory. Jsou ale vozy s takovými motory, kde klasický píst z principu chybí. Tyto motory mají zcela jiné zařízení a princip činnosti. Říká se jim rotační spalovací motory. Jaké jsou tyto jednotky, jaké jsou jejich vlastnosti, výhody a nevýhody? Zvažte v našem dnešním článku.

Charakteristika

Rotační motor je jedním z typů tepelných spalovacích motorů. Poprvé byl takový motor vyvinut ve vzdáleném 19. století. Dnes se rotační motor používá u Mazdy RX-8 a některých dalších sportovních vozů. Takový motor má klíčovou vlastnost – nemá vratné pohyby, jako u běžného spalovacího motoru.

Zde se provádí rotacespeciální trojúhelníkový rotor. Je ve speciální budově. Podobné schéma praktikovala ještě v 50. letech minulého století německá společnost NSU. Autorem takového spalovacího motoru byl Felix Wankel. Podle jeho schématu se vyrábějí všechny moderní rotační motory (Mazda RX není výjimkou).

Zařízení

Konstrukce pohonné jednotky zahrnuje:

• Případ.
• Výstupní hřídel.
• Rotor.

Samotná skříň je hlavní pracovní komorou. Na rotačním motoru má oválný tvar. Taková neobvyklá konstrukce spalovací komory je způsobena použitím trojbokého rotoru. Takže když přijde do kontaktu se stěnami, vytvoří se izolované uzavřené obrysy. Právě v nich se provádějí pracovní cykly spalovacího motoru. Toto je:

• Inlet.
• Komprese.
• Zapalování a pracovní zdvih.
• Vydání.

Z vlastností rotačního spalovacího motoru stojí za zmínku absence klasických sacích a výfukových ventilů. Místo toho se používají speciální otvory. Jsou umístěny po stranách spalovací komory. Tyto otvory jsou přímo připojeny k výfukovému systému a energetickému systému.

Rotor

Základem konstrukce elektrárny tohoto typu je rotor. V tomto motoru plní funkci pístů. Rotor je však v jediné kopii, zatímco pístů může být od tří do dvanácti i více. Tvar tohoto prvku připomíná trojúhelník se zaoblenými hranami.

Takové hrany jsou potřebapro vzduchotěsnější a kvalitnější utěsnění spalovací komory. Tím je zajištěno správné spalování palivové směsi. Speciální destičky jsou umístěny v horní části obličeje a po jeho stranách. Fungují jako kompresní kroužky. Rotor také obsahuje zuby. Slouží k otáčení pohonu, který zároveň pohání výstupní hřídel. O jmenování posledně jmenovaného budeme hovořit níže.

Val

Motor s rotačním pístem jako takový nemá klikový hřídel. Místo toho je použit výstupní prvek. Relativně k jeho středu jsou speciální výstupky (vačky). Jsou umístěny asymetricky. Krouticí moment z rotoru, který se přenáší na vačku, způsobuje otáčení hřídele kolem své osy. To vytváří energii potřebnou k pohybu pohonů a kol v autě.

Beats

Jaký je princip fungování rotačního motoru? Algoritmus činnosti, navzdory podobným cyklům s pístovým motorem, je odlišný. Začátek cyklu tedy nastává, když jeden z konců rotoru prochází vstupním kanálem skříně spalovacího motoru. V tuto chvíli je za působení vakua do komory nasávána hořlavá směs. Při dalším otáčení rotoru dochází ke kompresnímu zdvihu směsi. To se stane, když druhý konec projde vstupem. Tlak směsi se postupně zvyšuje. Nakonec vzplane. Nevznítí se ale od síly stlačení, ale od jiskry zapalovací svíčky. Poté začíná pracovní cyklus zdvihu rotoru.

Vzhledem k tomu, že spalovací komora v takovém motoru má oválný tvar, je vhodné použít v konstrukci dvě svíčky. To vám umožní rychle zapálit směs. Čelo plamene se tak šíří rovnoměrněji. Mimochodem, dvě svíčky na spalovací komoru lze použít i v běžném pístovém spalovacím motoru (tato konstrukce je extrémně vzácná). Pro rotační motor je to však nutnost.

Po zapálení se v komoře vytvoří vysoký tlak plynů. Síla je tak velká, že umožňuje rotaci rotoru na excentru. To přispívá ke vzniku točivého momentu na výstupním hřídeli. Jak se horní část rotoru blíží k výstupu, síla a tlak energie plynů se snižují. Spontánně spěchají do výstupního kanálu. Poté, co je fotoaparát zcela zbaví, začne nový proces. Rotační motor se znovu spustí sacím zdvihem, kompresí, zapálením a poté výkonným zdvihem.

O mazacím systému a výživě

Tato jednotka nemá žádné rozdíly v systému přívodu paliva. Používá také ponorné čerpadlo, které dodává benzín pod tlakem z nádrže. Ale mazací systém má své vlastní vlastnosti. Olej pro třecí části motoru je tedy přiváděn přímo do spalovací komory. Pro mazání je k dispozici speciální otvor. Nabízí se ale otázka: kam se potom olej dostane, když se dostane do spalovací komory? Princip činnosti je zde podobný jako u dvoudobého motoru. Mastnota se dostane do komory a shoří s benzínem. Toto schéma činnosti se používá u každého rotačního lopatkového motoru, včetně pístových motorů. Kvůli speciální konstrukci mazacího systému se takové motory nemohou setkat s modernímienvironmentální předpisy. To je jeden z několika důvodů, proč nejsou rotační motory komerčně používány na VAZ a dalších modelech automobilů. Nejprve si však všimneme výhod RPD.

Pros

Tento typ motoru má mnoho výhod. Za prvé, tento motor má malou hmotnost a velikost. To vám umožní ušetřit místo v motorovém prostoru a umístit spalovací motor do jakéhokoli automobilu. Také nízká hmotnost přispívá ke správnějšímu rozložení hmotnosti vozu. Ostatně většina hmoty na autech s klasickými spalovacími motory je soustředěna v přední části karoserie.

Za druhé, motor s rotačními písty má vysokou hustotu výkonu. Ve srovnání s klasickými motory je toto číslo jedenapůl až dvakrát vyšší. Rotační motor má také širší polici točivého momentu. Je k dispozici téměř od volnoběhu, zatímco běžné spalovací motory je potřeba vytočit do čtyř až pěti tisíc. Mimochodem, rotační motor je mnohem snazší získat vysokou rychlost. To je další plus.

Zatřetí, takový motor má jednodušší konstrukci. Nejsou zde žádné ventily, žádné pružiny, žádný klikový mechanismus jako celek. Současně neexistuje žádný obvyklý systém distribuce plynu s řemenem a vačkovým hřídelem. Právě absence KShM přispívá ke snadnějšímu nastavení otáček rotačním spalovacím motorem. Takový motor se během zlomku vteřiny roztočí až osm až deset tisíc. No, další plus je menší sklon k výbuchu.

Nevýhody

Nyní si promluvme o nevýhodách, kvůli kterým je použití rotačnímotory byly omezeny. Prvním mínusem jsou vysoké požadavky na kvalitu oleje. Přestože motor funguje jako dvoutaktní, levnou „minerální vodu“zde nenapustíte. Části a mechanismy pohonné jednotky jsou vystaveny značnému zatížení, a proto je pro úsporu zdrojů mezi třecími páry zapotřebí hustý olejový film. Mimochodem, plán výměny oleje je šest tisíc kilometrů.

Další nevýhoda se týká rychlého opotřebení těsnících prvků rotoru. To je způsobeno malou kontaktní plochou. V důsledku opotřebení těsnících prvků vzniká vysoký diferenční tlak. To má negativní dopad na výkon rotačních motorů a spotřebu oleje (a následně i na vliv na životní prostředí).

Ve výčtu nedostatků stojí za zmínku spotřeba paliva. Ve srovnání s motorem s válcovým pístem nemá rotační motor nízkou spotřebu paliva, zejména při středních a nízkých otáčkách. Výrazným příkladem toho je Mazda RX-8. S objemem 1,3 litru tento motor spotřebuje minimálně 15 litrů benzínu na sto. Je pozoruhodné, že při vysokých otáčkách rotoru je dosaženo nejvyšší účinnosti paliva.

Rychlé motory jsou také náchylné k přehřívání. To je způsobeno speciálním čočkovitým tvarem spalovací komory. Oproti kulovému špatně odvádí teplo (jako u klasických spalovacích motorů), proto musíte při provozu neustále hlídat teplotní čidlo. V případě přehřátí dochází k deformaci rotoru. Při práci vytváří výrazné oděrky. V důsledku toho se zdroj motoru přiblíží ke konci.

Navzdory jednoduché konstrukci a chybějícímu klikovému mechanismu je tento motor obtížně opravitelný. Takové motory jsou velmi vzácné a málokdo z řemeslníků s nimi má zkušenosti. Mnoho autoservisů proto odmítá takové motory „kapitalizovat“. A ti, kdo se zabývají rotory, za to žádají pohádkové sumy peněz. Musíte zaplatit nebo nainstalovat nový motor. To ale není zárukou vysokého zdroje. Takové motory se postarají o maximálně 100 tisíc kilometrů (i při mírném provozu a včasné údržbě). A motory Mazda RX-8 nebyly výjimkou.

rotační motor VAZ

Každý ví, že takové motory ve svých letech používal japonský výrobce Mazda. Málokdo však ví fakt, že RPD se používalo i v Sovětském svazu na VAZ Classic. Takový motor byl vyvinut na příkaz ministerstva pro speciální služby. VAZ-21079, vybavený takovým motorem, byl analogem slavného černého "Volga-catch-up" s osmiválcovým motorem.

Vývoj rotačního pístového motoru pro VAZ začal v polovině 70. let. Úkol nebyl snadný – vytvořit rotační motor, který by ve všech ohledech předčil tradiční pístový spalovací motor. Vývoj nové pohonné jednotky provedli specialisté z leteckých podniků Samara. Vedoucím montážní a konstrukční kanceláře byl Boris Sidorovič Pospelov.

Vývoj pohonných jednotek probíhal souběžně se studiem rotačních motorů zahraničních modelů. První kopie se nelišily vysokým výkonem a nešly do série. O několik let později vzniklo několik variant RPD pro klasický VAZ. Motor VAZ-311 byl uznán jako nejlepší z nich. Tento motor měl stejné geometrické parametry jako japonský motor 1ZV. Maximální výkon agregátu byl 70 koní. Navzdory nedokonalosti designu se vedení rozhodlo uvolnit první průmyslovou šarži RPD, které byly instalovány na oficiálních vozidlech VAZ-2101. Brzy však bylo objeveno mnoho nedostatků: motor vyvolal vlnu stížností, vypukl skandál a počet zaměstnanců konstrukční kanceláře se výrazně snížil. Kvůli častým poruchám byl první rotační motor VAZ-311 přerušen.

Tím ale příběh sovětské RPD neskončil. Ještě v 80. letech se inženýrům podařilo vytvořit rotační motor, který výrazně převyšoval vlastnosti pístového spalovacího motoru. Byl to tedy rotační motor VAZ-4132. Jednotka vyvinula výkon 120 koní. To poskytlo VAZ-2105 vynikající dynamický výkon. S tímto motorem vůz zrychlil na stovky za 9 sekund. A maximální rychlost „dohánění“byla 180 kilometrů za hodinu. Mezi hlavní přednosti stojí za zmínku vysoký točivý moment motoru dostupný v celém rozsahu otáček a vysoký litrový výkon, kterého bylo dosaženo bez jakéhokoli posilování.

V 90. letech začal AvtoVAZ vyvíjet nový rotační motor, který měl být instalován na „devítce“. Takže v roce 1994m roku se zrodila nová pohonná jednotka VAZ-415. Motor měl pracovní objem 1300 kubických centimetrů a dvě spalovací komory. kompresní poměr každého byl 9,4. Tato elektrocentrála je schopna točit až deset tisíc otáček. Motor se zároveň vyznačoval nízkou spotřebou paliva. Agregát spotřeboval v kombinovaném cyklu průměrně 13-14 litrů na sto (to je na dnešní poměry dobrý ukazatel na starý rotační spalovací motor). Motor se přitom vyznačoval nízkou pohotovostní hmotností. Bez příloh vážil pouhých 113 kilogramů.

Spotřeba oleje motoru VAZ-415 je 0,6 procenta specifické spotřeby paliva. Zdroj spalovacího motoru před generální opravou je 125 tisíc kilometrů. Motor nainstalovaný na „devítce“vykazoval dobré dynamické vlastnosti. Takže zrychlení na stovky trvalo pouhých devět sekund. A maximální rychlost je 190 kilometrů za hodinu. Nechyběly ani experimentální vzorky VAZ-2108 s rotačním motorem. Díky nižší hmotnosti zrychlila rotační „osmička“na stovky za pouhých osm sekund. A maximální rychlost při testech byla 200 kilometrů za hodinu. Tyto motory však nikdy nevstoupily do série. Nenajdete je ani na sekundárním trhu a ani v rozebrání.

Shrnutí

Takže jsme zjistili, co je rotační motor. Jak vidíte, jedná se o velmi zajímavý vývoj zaměřený na získání maximální účinnosti a výkonu. Díky jejich konstrukci se však rotorové mechanismy rychle opotřebovaly. To ovlivnilo zdroj motoru. DokonceJaponské RPD to není více než sto tisíc kilometrů. Také tyto motory mají vysoké požadavky na maziva a nemohou splňovat moderní ekologické normy. Spalovací motory s rotačním pístem se proto v automobilovém průmyslu nestaly příliš populárními.