Động cơ quay: nguyên lý hoạt động, tính năng

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 20:00

Động cơ là nền tảng của bất kỳ phương tiện nào. Không có nó, chuyển động của xe là không thể. Hiện nay, phổ biến nhất là động cơ đốt trong piston. Nếu chúng ta nói về hầu hết các mẫu xe việt dã, thì đây là động cơ đốt trong 4 xi-lanh thẳng hàng. Tuy nhiên, có những chiếc xe có động cơ như vậy, về nguyên tắc không có piston cổ điển. Các động cơ này có thiết bị và nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác. Chúng được gọi là động cơ đốt trong quay. Những đơn vị này là gì, tính năng, ưu nhược điểm của chúng là gì? Hãy xem xét trong bài viết hôm nay của chúng tôi.

Đặc

Động cơ quay là một trong những loại động cơ đốt trong nhiệt. Lần đầu tiên một động cơ như vậy được phát triển vào thế kỷ 19 xa xôi. Ngày nay, động cơ quay được sử dụng trên Mazda RX-8 và trên một số mẫu xe thể thao khác. Một động cơ như vậy có một đặc điểm chính - nó không có chuyển động qua lại như động cơ đốt trong thông thường.

Tại đây luân chuyển được thực hiệnrôto hình tam giác đặc biệt. Anh ấy đang ở trong một tòa nhà đặc biệt. Một kế hoạch tương tự đã được thực hiện vào những năm 50 của thế kỷ trước bởi công ty NSU của Đức. Tác giả của một động cơ đốt trong như vậy là Felix Wankel. Theo kế hoạch của ông, tất cả các động cơ quay hiện đại đều được sản xuất (Mazda RX cũng không ngoại lệ).

Thiết bị

Thiết kế của bộ nguồn bao gồm:

• Hợp.
• Trục đầu ra.
• Rotor.

Bản thân thùng máy là buồng làm việc chính. Trên động cơ quay, nó có hình bầu dục. Buồng đốt có thiết kế khác thường như vậy là do sử dụng rôto ba mặt. Vì vậy, khi nó tiếp xúc với các bức tường, các đường viền khép kín biệt lập được hình thành. Chính trong chúng thực hiện các chu trình làm việc của động cơ đốt trong. Đây là:

• Đầu vào.
• Nén.
• Đánh lửa và hoạt động.
• Phát hành.

Trong số các tính năng của động cơ đốt trong quay, đáng chú ý là không có van nạp và van xả cổ điển. Thay vào đó, các lỗ đặc biệt được sử dụng. Chúng nằm ở hai bên của buồng đốt. Các lỗ này được kết nối trực tiếp với hệ thống xả và hệ thống điện.

Rotor

Cơ sở thiết kế nhà máy điện kiểu này là rôto. Nó thực hiện chức năng của các piston trong động cơ này. Tuy nhiên, rôto là một bản sao duy nhất, trong khi các piston có thể từ ba đến mười hai hoặc nhiều hơn. Hình dạng của phần tử này giống hình tam giác với các cạnh tròn.

Cần có những cạnh như vậyđể làm kín buồng đốt kín hơn và chất lượng cao hơn. Điều này đảm bảo quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu thích hợp. Các tấm đặc biệt nằm ở phần trên của khuôn mặt và các mặt của nó. Chúng hoạt động như các vòng nén. Rôto cũng chứa răng. Chúng làm nhiệm vụ quay ổ đĩa, đồng thời dẫn động trục ra. Chúng ta sẽ nói về cuộc hẹn của người thứ hai bên dưới.

Val

Như vậy, không có trục khuỷu trong động cơ piston quay. Thay vào đó, một phần tử đầu ra được sử dụng. Tương đối với tâm của nó có những chỗ lồi lõm đặc biệt (cam). Chúng được đặt không đối xứng. Mômen từ rôto, được truyền đến cam, làm cho trục quay quanh trục của nó. Điều này tạo ra năng lượng cần thiết để di chuyển các ổ đĩa và bánh xe trong ô tô.

Nhịp đập

Nguyên lý làm việc của động cơ quay là gì? Thuật toán hoạt động, mặc dù các chu kỳ tương tự với động cơ piston, là khác nhau. Vì vậy, sự bắt đầu của chu trình xảy ra khi một trong các đầu của rôto đi qua kênh đầu vào của vỏ động cơ đốt trong. Hiện tại, dưới tác dụng của chân không, một hỗn hợp dễ cháy được hút vào trong buồng. Khi rôto quay thêm, hành trình nén của hỗn hợp xảy ra. Điều này xảy ra khi đầu kia đi qua đầu vào. Áp suất của hỗn hợp tăng dần. Cuối cùng thì nó cũng bốc cháy. Nhưng nó không bắt lửa từ lực nén mà từ tia lửa của bugi. Sau đó, chu kỳ làm việc của hành trình rôto bắt đầu.

Vì buồng đốt trong động cơ như vậy có hình bầu dục, nên sử dụng hai ngọn nến trong thiết kế. Điều này cho phép bạn nhanh chóng đốt cháy hỗn hợp. Nhờ đó, ngọn lửa phía trước lan tỏa đều hơn. Nhân tiện, hai ngọn nến trên mỗi buồng đốt cũng có thể được sử dụng trong động cơ đốt trong piston thông thường (thiết kế này cực kỳ hiếm). Tuy nhiên, đối với động cơ quay, đây là điều bắt buộc.

Sau khi đánh lửa, áp suất khí cao được hình thành trong buồng. Lực rất lớn tạo điều kiện cho rôto quay trên lệch tâm. Điều này góp phần tạo ra mô-men xoắn trên trục đầu ra. Khi đỉnh của rôto đến gần cửa ra, lực và áp suất năng lượng của khí bị giảm. Họ tự phát lao vào kênh đầu ra. Sau khi máy ảnh hoàn toàn không có chúng, một quá trình mới sẽ bắt đầu. Động cơ quay bắt đầu lại với hành trình nạp, nén, đánh lửa và sau đó là hành trình công suất.

Về hệ thống bôi trơn và dinh dưỡng

Đơn vị này không có sự khác biệt trong hệ thống cung cấp nhiên liệu. Nó cũng sử dụng một máy bơm chìm để cung cấp xăng dưới áp suất từ bồn chứa. Nhưng hệ thống bôi trơn có những đặc điểm riêng. Vì vậy, dầu cho các bộ phận cọ xát của động cơ được đưa trực tiếp vào buồng đốt. Một lỗ đặc biệt được cung cấp để bôi trơn. Nhưng câu hỏi đặt ra: dầu sẽ đi đâu nếu nó đi vào buồng đốt? Ở đây nguyên lý hoạt động tương tự như động cơ hai kỳ. Dầu mỡ xâm nhập vào buồng và cháy với xăng. Sơ đồ hoạt động này được sử dụng trên mọi động cơ cánh quay, kể cả động cơ piston. Do thiết kế đặc biệt của hệ thống bôi trơn, động cơ như vậy không thể đáp ứng hiện đạiNhững quy định về môi trường. Đây là một trong những lý do tại sao động cơ quay không được sử dụng thương mại trên VAZ và các mẫu xe hơi khác. Tuy nhiên, trước tiên chúng tôi lưu ý những ưu điểm của RPD.

Ưu

Có rất nhiều ưu điểm cho loại động cơ này. Thứ nhất, động cơ này có trọng lượng và kích thước nhỏ. Điều này cho phép bạn tiết kiệm không gian trong khoang động cơ và đặt động cơ đốt trong trong bất kỳ ô tô nào. Ngoài ra, trọng lượng thấp góp phần phân bổ trọng lượng xe chính xác hơn. Rốt cuộc, phần lớn khối lượng trên những chiếc xe có động cơ đốt trong cổ điển đều tập trung ở phần trước của thân xe.

Thứ hai, động cơ piston quay có mật độ công suất cao. So với động cơ cổ điển, con số này cao hơn gấp rưỡi đến hai lần. Ngoài ra, động cơ quay có mô-men xoắn rộng hơn. Nó có sẵn hầu như không hoạt động, trong khi động cơ đốt trong thông thường cần phải quay đến 4-5 nghìn. Nhân tiện, động cơ quay dễ đạt được tốc độ cao hơn nhiều. Đây là một điểm cộng khác.

Thứ ba, động cơ như vậy có thiết kế đơn giản hơn. Toàn bộ không có van, không có lò xo, không có cơ cấu tay quay. Đồng thời không có hệ thống phân phối khí thông thường bằng dây đai và trục cam. Chính sự vắng mặt của KShM đã góp phần tạo nên một động cơ đốt trong quay dễ dàng hơn. Một động cơ như vậy quay lên đến tám đến mười nghìn trong một phần của giây. Chà, một điểm cộng khác là ít có xu hướng phát nổ hơn.

Nhược điểm

Bây giờ chúng ta hãy nói về những bất lợi do việc sử dụng dàn xớiđộng cơ trở nên hạn chế. Điểm trừ đầu tiên là yêu cầu cao về chất lượng của dầu. Mặc dù động cơ hoạt động giống như động cơ hai thì nhưng bạn không thể đổ đầy “nước khoáng” rẻ tiền ở đây. Các bộ phận và cơ cấu của bộ nguồn phải chịu tải trọng đáng kể, do đó, để tiết kiệm tài nguyên, cần có một lớp màng dầu dày đặc giữa các cặp cọ xát. Nhân tiện, lịch thay nhớt là sáu nghìn km.

Nhược điểm tiếp theo liên quan đến sự mài mòn nhanh chóng của các bộ phận làm kín của rôto. Điều này là do miếng dán tiếp xúc nhỏ. Do sự mài mòn của các bộ phận làm kín, một áp suất chênh lệch cao được hình thành. Điều này có tác động tiêu cực đến hiệu suất động cơ quay và mức tiêu thụ dầu (và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất môi trường).

Liệt kê những khuyết điểm, phải kể đến là mức tiêu hao nhiên liệu. So với động cơ xilanh-pít-tông, động cơ quay không tiết kiệm nhiên liệu, nhất là ở tốc độ trung bình và thấp. Một ví dụ nổi bật về điều này là Mazda RX-8. Với thể tích 1,3 lít, động cơ này tiêu tốn ít nhất 15 lít xăng mỗi trăm chiếc. Đáng chú ý, ở tốc độ rôto cao, hiệu suất nhiên liệu đạt được lớn nhất.

Ngoài ra, động cơ quay dễ bị quá nhiệt. Điều này là do hình dạng thấu kính đặc biệt của buồng đốt. Nó không thoát nhiệt tốt so với dạng hình cầu (như trên động cơ đốt trong thông thường), do đó, trong quá trình vận hành, bạn phải luôn theo dõi cảm biến nhiệt độ. Trong trường hợp quá nhiệt, rôto bị biến dạng. Khi làm việc sẽ hình thành những xô xát đáng kể. Do đó, tài nguyên động cơ sẽ gần hết.

Mặc dù có thiết kế đơn giản và không có cơ cấu tay quay, động cơ này rất khó sửa chữa. Những động cơ như vậy rất hiếm và ít thợ thủ công có kinh nghiệm với chúng. Vì vậy, nhiều dịch vụ xe hơi từ chối "độ" những động cơ như vậy. Và những người tham gia vào các cánh quạt đòi hỏi những khoản tiền khổng lồ cho việc này. Bạn phải trả tiền hoặc cài đặt một động cơ mới. Nhưng đây không phải là sự đảm bảo cho một nguồn tài nguyên cao. Những động cơ như vậy có thể bảo dưỡng tối đa 100 nghìn km (ngay cả khi vận hành vừa phải và bảo dưỡng kịp thời). Và động cơ Mazda RX-8 cũng không ngoại lệ.

Động cơ quay VAZ

Mọi người đều biết rằng những động cơ như vậy đã được sử dụng bởi nhà sản xuất Nhật Bản Mazda trong những năm của họ. Tuy nhiên, ít người biết rằng RPD cũng từng được Liên Xô sử dụng trên VAZ Classic. Một động cơ như vậy được phát triển theo lệnh của Bộ cho các dịch vụ đặc biệt. VAZ-21079, được trang bị động cơ như vậy, là phiên bản tương tự của "Volga-catch-up" màu đen nổi tiếng với động cơ tám xi-lanh.

Việc phát triển động cơ piston quay cho VAZ bắt đầu vào giữa những năm 70. Nhiệm vụ không hề dễ dàng - tạo ra một động cơ quay có thể vượt qua động cơ đốt trong piston truyền thống về mọi mặt. Việc phát triển một tổ máy điện mới được thực hiện bởi các chuyên gia từ các doanh nghiệp hàng không Samara. Trưởng phòng thiết kế và lắp ráp là Boris Sidorovich Pospelov.

Sự phát triển của các đơn vị điện đồng thời với việc nghiên cứu các động cơ quay của các mô hình nước ngoài. Các bản sao đầu tiên không có sự khác biệt về hiệu suất cao và chúng không đi vào bộ truyện. Một vài năm sau, một số biến thể của RPD cho VAZ cổ điển đã được tạo ra. Động cơ VAZ-311 được công nhận là tốt nhất trong số đó. Động cơ này có cùng thông số hình học với động cơ 1ZV của Nhật Bản. Công suất tối đa của đơn vị là 70 mã lực. Bất chấp sự không hoàn hảo của thiết kế, ban quản lý đã quyết định phát hành lô RPD công nghiệp đầu tiên, được lắp đặt trên các phương tiện VAZ-2101 chính thức. Tuy nhiên, rất nhiều khuyết điểm đã sớm được phát hiện: mô-tơ phát sinh làn sóng phàn nàn, nổ ra một vụ bê bối và số lượng nhân viên của phòng thiết kế bị cắt giảm đáng kể. Do sự cố thường xuyên, động cơ quay VAZ-311 đầu tiên đã bị ngừng sản xuất.

Nhưng câu chuyện về RPD của Liên Xô không kết thúc ở đó. Trong những năm 80, các kỹ sư vẫn cố gắng tạo ra một động cơ quay vượt quá đáng kể các đặc tính của động cơ đốt trong piston. Vì vậy, đó là một động cơ quay VAZ-4132. Các đơn vị phát triển một sức mạnh 120 mã lực. Điều này đã mang lại cho VAZ-2105 hiệu suất động tuyệt vời. Với động cơ này, chiếc xe đã tăng tốc lên hàng trăm trong 9 giây. Và tốc độ tối đa của lần "bắt kịp" là 180 km một giờ. Trong số những ưu điểm chính, đáng chú ý là mô-men xoắn cao của động cơ, có sẵn trên toàn dải vòng tua và công suất lít cao, đạt được mà không cần bất kỳ sự thúc đẩy nào.

Vào những năm 90, AvtoVAZ bắt đầu phát triển một động cơ quay mới, được lắp đặt trên "số chín". Vì vậy, vào năm 1994m năm, một đơn vị điện mới VAZ-415 ra đời. Động cơ có dung tích làm việc là 1300 phân khối và hai buồng đốt. tỷ số nén của mỗi cái là 9,4. Nhà máy điện này có khả năng quay đến vạn vòng quay. Đồng thời, động cơ này còn được phân biệt bởi mức tiêu thụ nhiên liệu thấp. Trung bình, đơn vị tiêu thụ 13-14 lít mỗi trăm trong chu trình hỗn hợp (đây là một chỉ số tốt cho một động cơ đốt trong quay cũ theo tiêu chuẩn ngày nay). Đồng thời, động cơ được phân biệt bởi trọng lượng hạn chế thấp. Không có tập tin đính kèm, anh ấy chỉ nặng 113 kg.

Mức tiêu thụ dầu của động cơ VAZ-415 là 0,6% mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể. Tài nguyên của động cơ đốt trong trước khi đại tu là 125 nghìn km. Động cơ, được lắp đặt trên "chín", cho thấy các đặc tính động lực học tốt. Vì vậy, việc tăng tốc lên hàng trăm chỉ mất chín giây. Và tốc độ tối đa là 190 km một giờ. Ngoài ra còn có các mẫu thử nghiệm của VAZ-2108 với động cơ quay. Nhờ trọng lượng nhẹ hơn, con quay "tám" tăng tốc lên hàng trăm chỉ trong tám giây. Và tốc độ tối đa trong các bài kiểm tra là 200 km một giờ. Tuy nhiên, những động cơ này không bao giờ được đưa vào loạt phim. Bạn không thể tìm thấy chúng trên thị trường thứ cấp và trên các mặt hàng tháo rời.

Tổng hợp

Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra động cơ quay là gì. Như bạn có thể thấy, đây là một sự phát triển rất thú vị nhằm đạt được hiệu quả và sức mạnh tối đa. Tuy nhiên, do thiết kế của chúng, các cơ cấu rôto bị mòn nhanh chóng. Điều này ảnh hưởng đến tài nguyên của động cơ. Thậm chíRPD của Nhật Bản nó không quá một trăm nghìn km. Ngoài ra, những động cơ này có yêu cầu cao về chất bôi trơn và không thể đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện đại. Do đó, động cơ đốt trong piston quay chưa trở nên đặc biệt phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô.