Wankel кыймылдаткычы: түзүлүш, иштөө принциби

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-19 17:22

Ичтен күйүүчү кыймылдаткыч – адамзаттын эң сонун ойлоп табуусу. Ичтен күйүүчү кыймылдаткычтын аркасында техникалык прогресс бир топ өнүгө баштады. Бул орнотуулардын бир нече түрлөрү бар. Бирок эң атактуулары шатун жана поршень жана айлануучу поршень болуп саналат. Акыркысын немис инженери Ванкель Вальтер Фрейд менен биргеликте ойлоп тапкан. Бул энергоблок классикалык шатун-поршень ички күйүүчү кыймылдаткыч менен салыштырганда, башка түзүлүшкө жана иштөө принцибине ээ. Wankel кыймылдаткычынын иштөө принциби кандай жана эмне үчүн бул ичтен күйүүчү кыймылдаткыч мынчалык популярдуу боло элек? Мунун баарын биз бүгүнкү макалабызда карап чыгабыз.

Мүнөздөмө

Анда бул мотор эмне? Бул 1957-жылы Феликс Ванкел тарабынан иштелип чыккан ички күйүүчү кыймылдаткыч. Бул агрегаттагы поршеньдин милдетин үч чокулуу ротор аткарган. Ал атайын формадагы оюктун ичинде айланган.

Өткөн кылымдын 70-жылдарында пайда болгон мотоциклдердин жана автоунаалардын бир катар эксперименталдык моделдеринен кийин Wankel кыймылдаткычына суроо-талап бир топ кыскарган. Бүгүнкү күндө бир катар ишканалар дагы эле иштеп жатат дабул кыймылдаткычты жакшыртуу. Ошентип, сиз Wankel кыймылдаткычын Mazda PX сериясынан таба аласыз. Ошондой эле, бул бирдик моделдөөдө өзүнүн колдонулушун тапты.

Wankel кыймылдаткыч түзмөгү

Бул кубаттуулук бир нече бөлүктөн турат:

• Каптар (статорлор).
• Күйүү камералары.
• Кирүү жана чыгаруу порттору.
• Стационардык тиш.
• Редуктор.
• Ротор.
• Вала.
• Очкундар.

Wankel кыймылдаткычынын иштөө принциби кандай? Муну төмөндө карайбыз.

Иштөө принциби

Бул ICE төмөнкүдөй иштейт. Подшипниктер аркылуу эксцентрдик валга орнотулган ротор аба-отун аралашмасынын күйүшүнүн натыйжасында пайда болгон газ басымынын күчү менен кыймылдалат. бир жуп тиштүү аркылуу stator салыштырмалуу мотор ротору. Алардын бири (чоң) ротордун ички бетинде жайгашкан. Экинчиси (колдоочу) кичине жана кыймылдаткычтын каптал капкагына бекем бекитилет. Редукторлордун өз ара аракеттенүүсү аркылуу ротор эксцентриктүү тегерек кыймылдарды жаратат. Ошентип, анын четтери күйүү камерасынын ички бетине тийип турат.

Натыйжада мотор корпусу менен ротордун ортосунда өзгөрүлмө көлөмдөгү бир нече изоляцияланган камералар пайда болот. Алардын саны ар дайым 3. Бул камераларда аралашманы кысуу, анын күйүшү, газдардын кеңейиши (ал ротордун жумушчу бетине кийинчерээк басым жасайт) жана аларды чыгаруу процесси жүрөт. Жыйынтыгындакүйүүчү май, ротор эксцентрик валга моментин өткөрүп, айдалат. Акыркысы подшипниктерге орнотулуп, андан кийин электр кубатын өткөргүч блокторго өткөрүп берет. Ошондо гана Wankel кыймылдаткычынын күчтөрдүн моменти классикалык схема боюнча дөңгөлөктөрүнө өтөт - кардан өтүүчү жана октун валдары аркылуу хабдарга. Ошентип, айлануучу кыймылдаткычта бир эле учурда бир нече механикалык жуп иштейт. Биринчиси ротордун кыймылы үчүн жооптуу жана бир нече тиштүү механизмдерден турат. Экинчи де ротордун кыймылын эксцентрдик валдын айлануусуна айлантат.

Статордун (корпусунун) жана тиштүү механизмдердин тиштүү катышы дайыма туруктуу жана 3:2. Ошентип, ротор 120 градуска валдын толук айлануусу үчүн айланууга убакыт бар. Өз кезегинде ротордун толук айлануусу үчүн ички күйүүчү кыймылдаткычтын төрт тактылуу цикли беттерден түзүлгөн үч камеранын ар биринде аткарылат.

Артыкчылыктар

Бул ичтен күйүүчү кыймылдаткычтын кандай артыкчылыктары бар? Wankel айланма поршень кыймылдаткычы поршендик штангасынын кыймылдаткычына караганда жөнөкөй дизайнга ээ. Ошентип, андагы тетиктердин саны поршеньдуу терт такттуу ички күйүүчү кыймылдаткычка караганда 40 пайызга аз. Бирок, дагы эле татаал жабдууларсыз Wankel кыймылдаткычын өз колу менен түзүү мүмкүн эмес. Анткени, ротор абдан татаал формага ээ. Wankel моторун өз колдору менен жасоого аракет кылгандар көптөгөн мүчүлүштүктөргө дуушар болушкан.

Бирок, келгиле, пайдаларды уланталы. Айлануучу агрегаттын конструкциясында ирек вал, газ бөлүштүрүүчү механизм жок. Ошондой эле эч кандай бириктиргичтер жана барпоршеньдер. Күйүүчү аралашма камерага ротордун чети менен ачылган кирүүчү терезе аркылуу кирет. Ал эми иш циклинин аягында чыккан газдар чыгаруу порту аркылуу денеден чыгарылат. Бул жерде дагы клапандын ролун ротордун өзү аткарат. Ошондой эле, дизайнда эч кандай бөлүштүрүүчү вал жок (анын бир нечеси азыр шатун агрегаттарында колдонулат). Ванкелдин айлануучу поршендик кыймылдаткычы газ бөлүштүрүүчү механизмдин иштөө принциби боюнча эки такттуу кыймылдаткычка окшош.

Өзүнчө, майлоо системасы жөнүндө сөз кылуу керек. Чынында, ал Wankel айланма кыймылдаткычында жок. Бирок сүрүлүү жуптары кантип иштейт? Бул жөнөкөй: май күйүүчү аралашманын өзүнө кошулат (примитивдүү мотоцикл кыймылдаткычтарындагыдай). Ошентип, майлоочу тетиктерди майлоо аба-отун аралашмасы тарабынан жүзөгө ашырылат. Конструкцияда бардыгына тааныш болгон май насосу жок, ал майлоочу майды чуңкурдан алып, атайын басым астында чачат.

Wankel кыймылдаткычынын дагы бир артыкчылыгы анын жеңил салмагы жана көлөмү. Поршеньдик кыймылдаткычтарда милдеттүү болгон тетиктердин дээрлик жарымы бул жерде жок болгондуктан, айланма агрегат компакттуураак жана кыймылдаткычтын каалаган бөлүгүнө туура келет. компакттуу өлчөмдөрү кыймылдаткыч бөлүгүнүн мейкиндигин сарамжалдуу пайдаланууга мүмкүндүк берет, ошондой эле алдыңкы жана арткы огуна бир калыптагы жүктү камсыз кылат (анткени, кадимки кыймылдаткычтары бар унааларда жүктүн 70 пайыздан ашыгы алдыңкы жагына туура келет. бөлүгү). Ал эми салмагы аз болгондуктан, жогорку туруктуулукка жетишилет. Ооба, мотор барминималдуу титирөө деңгээли, бул машинанын ыңгайлуулугуна оң таасирин тийгизет.

Бул агрегаттын кийинки плюс - валдын жогорку ылдамдыкта жетишилген өзгөчө кубаттуулугу. Бул өзгөчөлүк жакшы техникалык мүнөздөмөлөргө жетишүүгө мүмкүндүк берет. Ушундан улам Wankel кыймылдаткычы Mazda спорттук унааларында колдонулат. Мотор оңой эле жети же андан көп миң революцияга чейин айланат. Ошол эле учурда, ал кичинекей көлөмдө алда канча көп моментти жана кубаттуулукту камсыз кылат. Мунун баары машинанын ылдамдатуу динамикасына оң таасирин тийгизет. Мисалы, сиз "Mazda RX-8" унаасын ала аласыз. Көлөмү 1,3 литр болгон мотор 210 аттын күчүн өндүрөт.

Дизайн кемчиликтери

Wankel айланма кыймылдаткычынын түзүлүшүн жана иштөө принцибин эске алуу менен, негизги дизайн кемчилигин белгилей кетүү керек. Бул күйүү камерасы менен ротордун ортосундагы боштук пломбаларынын төмөн натыйжалуулугу. Акыркысы өтө татаал формага ээ, ал четтери боюнча гана эмес (алардын ичинен төртөө бар), ошондой эле каптал бетинде (кыймылдаткычтын капкагы менен байланышта болгон) ишенимдүү мөөр басууну талап кылат. Ошол эле учурда, алар учтарынан да, жумушчу беттеринен да өзгөчө так иштетүү менен болот пружинасы бар тилке түрүндө жасалат. Жылытуу учурунда кеңейтүү үчүн бардык жеңилдиктер, долбоорго киргизилген, бул мүнөздөмөлөрдү начарлатат. Ушундан улам, пломбалык плиталардын акыркы жерлеринде газдардын жарылуусунан качуу мүмкүн эмес. Поршендик кыймылдаткычтарда лабиринт эффектиси колдонулат. Ошентип, дизайнда ар түрдүү багыттардагы боштуктары бар үч мөөр шакекчеси колдонулат.

Бирок акыркы жылдары пломбалардын сапаты жогорулаганын белгилей кетүү керек. Конструкторлор пломбалар үчүн жаңы материалдарды колдонуу менен Wankel кыймылдаткычын жакшыртышты. Бирок дагы эле газдын жылышы айлануучу ичтен күйүүчү кыймылдаткычтын эң алсыз жери болуп эсептелет.

Мунай керектөө

Мурда айткандай, бул кыймылдаткычта мындай майлоо системасы жок. Мунай күйүүчү аралашма менен бирге киргендигине байланыштуу анын керектелиши бир топ көбөйөт. Ал эми шатундуу кыймылдаткычтарда майлоочу майдын табигый жоготуусу жок кылынса же 1 миң километрге 100 граммдан ашпаса, айланма кыймылдаткычтарда бул параметр миң километрге 0,4 литрден 1 литрге чейин жетет. Себеби комплекстүү пломбалоо системасы беттерди майлоону эффективдүү талап кылат. Ошондой эле, май көп керектөөдөн улам, бул моторлор заманбап экологиялык стандарттарга жооп бере албайт. Ванкел кыймылдаткычы бар унаалардын газдары организмге жана айлана-чөйрөгө зыяндуу көптөгөн заттарды камтыйт.

Мындан тышкары, айланма кыймылдаткыч жогорку сапаттагы жана кымбат майлар менен гана иштей алмак. Бул бир нече факторлорго байланыштуу:

• Мотор камерасынын жана ротордун бөлүктөрү катуу эскирүү тенденциясы.
• Сүрүлүү жуптарынын ысып кетүү тенденциясы.

Башка көйгөйлөр

Мунайдын туура эмес алмашуусу ичтен күйүүчү кыймылдаткычтын иштөө мөөнөтүн кыскартуу коркунучун туудурган, анткени эски майлоочу майдын бөлүкчөлөрү абразивдик ролду аткарып, боштуктарды жана камерада чыккан газдардын жарылып кетүү ыктымалдыгын жогорулатат. Бул аппарат өтө ысып кеткенде да сынайт. Ал эми суук аба ырайында айдап бара жатканда,муздатуу ашыкча болгон болушу мүмкүн.

RPD өзү бардык поршендик кыймылдаткычтарга караганда жогорку иштөө температурасына ээ. Күйүү камерасы эң көп жүктөлгөн деп эсептелет. анын кичинекей көлөмү бар. Ал эми кеңейтилген формадан улам камера жарылууга жакын. Майдан тышкары, Wankel кыймылдаткычы шамдардын сапатын талап кылат. Алар жуп болуп орнотулат жана техникалык регламентке ылайык катуу өзгөртүлөт. Башка пункттардын арасында, ал айлануучу мотор жетишсиз ийкемдүүлүгүн белгилей кетүү керек. Ошентип, бул ичтен күйүүчү кыймылдаткычтар жогорку ротор ылдамдыгында гана сонун ылдамдык жана кубаттуулук мүнөздөмөлөрүн чыгара алат - мүнөтүнө 6 10 же андан көп миң. Бул функция дизайнерлерди редукторлордун дизайнын өркүндөтүп, аларды көп баскычтуу кылууга мажбурлайт.

Дагы бир кемчилик - күйүүчү майдын көп чыгымдалышы. Мисалы, 1,3 литрлик Mazda RX-8 айланма поршень кыймылдаткычын алсаңыз, паспорттук маалыматтарга ылайык, ал 14 литрден 18 литрге чейин күйүүчү май керектейт. Мындан тышкары, жогорку октандуу бензин гана колдонуу сунушталат.

Автомобиль өнөр жайында RPD колдонуу жөнүндө

Бул кыймылдаткыч өткөн кылымдын 60-жылдарынын аягында жана 70-жылдардын башында эң популярдуу болгон. Wankel RPD патентин 11 алдыңкы автоөндүрүүчүлөр алган. Ошентип, 67-жылы, NSU NSU RO 80 деп аталган айлануучу кыймылдаткычы менен биринчи бизнес-класс машинаны иштеп чыккан. Бул модель 10 жыл бою массалык түрдө чыгарылган. Бардыгы болуп 37 миңден ашык нуска чыгарылган. Машина популярдуу болгон, бирок айлануучу кыймылдаткычтын кемчиликтери акыры бул машинанын аброюн түшүргөн. Башкалардын фонундаNSU моделдери, NSU RO 80 седан абдан ишенимсиз болгон. Капиталдык оңдоого чейинки аралык жарыяланган 100 менен болгону 50 миңди түздү.

Ошондой эле, Peugeot-Citroen концерни, Mazda компаниясы жана VAZ заводу айланма кыймылдаткычтар менен эксперимент жасашты (бул иш жөнүндө төмөндө өзүнчө сөз кылабыз). Япондор эң чоң ийгиликке 63-жылы айлануучу кыймылдаткычы бар жүргүнчү ташуучу унааны чыгаруу менен жетишкен. Учурда жапондор дагы эле RX сериясындагы спорттук унааларында RPDлерди жабдып жатышат. Бүгүнкү күнгө чейин алар ошол кездеги РАПга мүнөздүү болгон көптөгөн "балдар ооруларынан" таза.

Wankel RPD жана мотоцикл өнөр жайы

Өткөн кылымдын 70-80-жылдарында кээ бир мотоцикл өндүрүүчүлөр айланма кыймылдаткычтар менен эксперимент жүргүзүшкөн. Бул Геркулес жана Сузуки. Азыр ротациялык мотоциклдерди сериялык чыгаруу Нортондо гана жолго коюлган. Бул бренд жалпы көлөмү 588 куб сантиметр болгон эки роторлуу кыймылдаткычтар менен жабдылган NRV588 спорттук велосипеддерин чыгарат. Нортон велосипединин күчү 170 аттын күчүн түзөт. 130 килограмм салмактагы бул мотоцикл мыкты динамикалык көрсөткүчкө ээ. Кошумчалай кетсек, бул RPDлер күйүүчү май куюучу электрондук система жана өзгөрүлмө алуу трактысы менен жабдылган.

Кызыктуу фактылар

Бул энергоблоктор самолет моделдерин жасоочулар арасында кеңири колдонулат. моделдин ичинен күйүүчү кыймылдаткыч натыйжалуулугун жана ишенимдүүлүгү үчүн эч кандай талаптар жок болгондуктан, мындай кыймылдаткычтарды өндүрүү арзан болуп чыкты. Мындай ичтен күйүүчү кыймылдаткычтарда ротордун пломбалары такыр жок же эң примитивдүү дизайнга ээ. Мунун негизги артыкчылыгыучак моделинин бирдиги учуучу масштабдуу моделге орнотуу оңой. ICE жеңил жана компакттуу.

Дагы бир факт: Феликс Ванкель 1936-жылы RPD патентин алып, айланма кыймылдаткычтарды гана эмес, компрессорлорду, ошондой эле ошол эле схема боюнча иштеген насостордун ойлоп табуучусу болуп калды. Мындай агрегаттарды ре-монттук мастерскойлордон жана ендуруште табууга болот. Айтмакчы, дөңгөлөктөрдү толтуруучу көчмө электр насостору дал ушул принципке ылайык иштелип чыккан.

RPD жана VAZ унаалары

Совет доорунда алар ошондой эле айлануучу поршень кыймылдаткычын түзүү жана аны ата мекендик VAZ унааларына орнотуу менен алектенишкен. Ошентип, СССРде биринчи RPD кубаттуулугу 70 аттын күчү менен VAZ-311 кыймылдаткычы болгон. Ал япондук 13V агрегатынын негизинде түзүлгөн. Бирок моторду түзүү реалдуу эмес пландар боюнча ишке ашырылгандыктан, массалык өндүрүшкө киргизилгенден кийин агрегат ишенимсиз болуп чыкты. Мындай кыймылдаткычы бар биринчи унаа VAZ-21018 болгон.

Бирок Wankel кыймылдаткычын ВАЗга орнотуу окуясы муну менен эле бүтпөйт. Экинчи катары менен VAZ-415 кубаттуулугу болгон, ал 80-жылдары G8де чакан партияларда колдонулган. Бул энергоблок жакшыраак техникалык мүнөздөмөлөргө ээ болгон. Көлөмү 1308 куб сантиметр болгон кубаттуулук 150 аттын күчүнө көбөйдү. Мунун аркасында советтик ВАЗ-2108 айлануучу кыймылдаткычы 9 секунданын ичинде жүздөгөн ылдамдыкка жеткен. Ал эми максималдуу ылдамдыгы саатына 190 километр менен чектелген. Бирок бул мотор кемчиликсиз болгон эмес. Атап айтканда, бул кичинекей ресурс болуп саналат. 80 миңге араң жеттикилометр. Ошондой эле минустардын арасында, мисалы, машинаны түзүүнүн жогорку наркын белгилей кетүү керек. Майдын чыгымдалышы ар бир миң километрге 700 граммды түздү. Күйүүчү май керектөө жүзгө 20 литрди түзөт. Ошондуктан, айланма блок атайын кызматтардын унааларында, чакан партияларда гана колдонулган.

Тыянак

Ошентип биз Wankel кыймылдаткычы эмне экенин түшүндүк. Бул айланма агрегат азыр сериялык түрдө Mazda унааларында гана колдонулат жана бир гана моделде колдонулат. Көптөгөн өркүндөтүүлөргө жана жапон инженерлеринин RPD дизайнын өркүндөтүү аракеттерине карабастан, ал дагы эле анча чоң эмес ресурска ээ жана мунайдын жогорку керектөөлөрү менен мүнөздөлөт. Ошондой эле, жаңы 1,3 литрлик Mazdas күйүүчү майдын үнөмдүүлүгү боюнча айырмаланбайт. Айлануучу кыймылдаткычтын бардык бул кемчиликтери аны иш жүзүндө колдонбойт жана автомобиль өнөр жайында азыраак колдонулат.