Wankel хөдөлгүүр: төхөөрөмж, үйл ажиллагааны зарчим

2024 Зохиолч: Erin Ralphs | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-19 17:44

Дотоод шаталтат хөдөлгүүр бол хүн төрөлхтний гайхалтай бүтээл юм. Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн ачаар техникийн дэвшил ихээхэн хөгжиж эхлэв. Эдгээр тохиргооны хэд хэдэн төрөл байдаг. Гэхдээ хамгийн алдартай нь холбогч саваа, поршений болон эргэлтэт поршений юм. Сүүлийнхийг Германы инженер Ванкел Вальтер Фрейдтэй хамтран зохион бүтээжээ. Энэхүү эрчим хүчний нэгж нь сонгодог холбогч саваа-поршений дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулахад өөр төхөөрөмж, үйл ажиллагааны зарчимтай байдаг. Wankel хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим юу вэ, яагаад энэ дотоод шаталтат хөдөлгүүр тийм ч алдартай болоогүй юм бэ? Бид өнөөдрийн нийтлэлдээ энэ бүгдийг авч үзэх болно.

Онцлог

Тэгвэл энэ мотор юу вэ? Энэ бол 1957 онд Феликс Ванкелийн бүтээсэн дотоод шаталтат хөдөлгүүр юм. Энэ нэгж дэх поршений үүргийг гурван оройтой ротор гүйцэтгэсэн. Энэ нь тусгай хэлбэртэй хөндий дотор эргэлддэг.

Өнгөрсөн зууны 70-аад онд гарсан мотоцикль, автомашины хэд хэдэн туршилтын загваруудын дараа Wankel хөдөлгүүрийн эрэлт эрс буурсан. Хэдийгээр өнөөдөр хэд хэдэн компаниуд ажиллаж байнаэнэ хөдөлгүүрийг сайжруулах. Тиймээс та Wankel хөдөлгүүртэй Mazda PX цуврал дээр уулзаж болно. Мөн энэ нэгж загварчлалын хэрэглээгээ олсон.

Wankel хөдөлгүүрийн төхөөрөмж

Энэ эрчим хүчний нэгж нь хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ:

• Кейс (статор).
• Шатаах камер.
• Оролт ба гаралтын портууд.
• Суурин араа.
• Араа.
• Ротор.
• Вала.
• Очлуур.

Wankel хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим юу вэ? Бид үүнийг доороос харах болно.

Ажлын зарчим

Энэ ICE дараах байдлаар ажилладаг. Холхивчоор дамжин хазгай босоо тэнхлэгт суурилуулсан ротор нь агаарын түлшний хольцыг шатаах үр дүнд үүссэн хийн даралтын хүчээр хөдөлдөг. Хос араагаар дамжуулан статортой харьцуулахад моторын ротор. Тэдний нэг нь (том) нь роторын дотоод гадаргуу дээр байрладаг. Хоёр дахь (тусламж) нь жижиг хэмжээтэй бөгөөд хөдөлгүүрийн хажуугийн тагийг нягт холбодог. Араа хоорондын харилцан үйлчлэлээр ротор нь хазгай дугуй хөдөлгөөнийг үүсгэдэг. Тиймээс түүний ирмэгүүд нь шатаах камерын дотоод гадаргуутай шүргэлцдэг.

Үүний үр дүнд моторын орон сууц ба роторын хооронд хувьсах эзэлхүүнтэй хэд хэдэн тусгаарлагдсан камерууд үүсдэг. Тэдний тоо үргэлж 3. Эдгээр камеруудад хольцыг шахах, түүний шаталт, хийн тэлэлт (дараа нь роторын ажлын гадаргуу дээр даралт үүсгэдэг) болон тэдгээрийг зайлуулах үйл явц явагддаг. Үр дүнд ньтүлшний гал асаах үед роторыг хөдөлгөж, эргүүлэх хүчийг хазгай гол руу шилжүүлдэг. Сүүлийнх нь холхивч дээр суурилагдсан бөгөөд дараа нь цахилгаан дамжуулах хэсгүүдэд хүчийг шилжүүлдэг. Зөвхөн дараа нь Ванкелийн хөдөлгүүрийн хүчний момент нь сонгодог схемийн дагуу дугуй руу - кардан хөтлөгч ба тэнхлэгийн босоо амаар дамжин зангилаа руу шилждэг. Тиймээс хэд хэдэн механик хосууд эргэдэг моторт нэгэн зэрэг ажилладаг. Эхнийх нь роторын хөдөлгөөнийг хариуцдаг бөгөөд хэд хэдэн араагаас бүрдэнэ. Хоёр дахь нь роторын хөдөлгөөнийг хазгай голын эргэлт болгон хувиргадаг.

Статор (орон сууц) болон арааны арааны харьцаа үргэлж тогтвортой бөгөөд 3:2 байна. Тиймээс ротор нь босоо амны бүрэн эргэлтийг 120 градусаар эргүүлэх цагтай байдаг. Хариуд нь роторын бүрэн эргэлтийн хувьд дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн дөрвөн шатлалт циклийг нүүрнүүдээс бүрдсэн гурван камер бүрт гүйцэтгэдэг.

Ашиг тус

Энэ дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн давуу тал юу вэ? Wankel эргэдэг поршений хөдөлгүүр нь поршений саваа хөдөлгүүрээс илүү энгийн загвартай. Тиймээс түүний доторх эд ангиудын тоо поршений дөрвөн шаталтат хөдөлгүүртэй харьцуулахад 40 хувиар бага байна. Гэсэн хэдий ч нарийн тоног төхөөрөмжгүйгээр Wankel хөдөлгүүрийг өөрийн гараар бүтээх боломжгүй юм. Эцсийн эцэст, ротор нь маш нарийн төвөгтэй хэлбэртэй байдаг. Гар хийцийн Wankel хөдөлгүүрийг өөрийн гараар хийхийг оролдсон хүмүүс олон удаа бүтэлгүйтсэн.

Харин ашиг тусаа үргэлжлүүлье. Эргэдэг нэгжийн дизайнд тахир гол, хийн хуваарилах механизм байдаггүй. Мөн холбогч саваа байхгүй бабүлүүр. Шатамхай хольц нь роторын ирмэгээр нээгддэг оролтын цонхоор тасалгаанд ордог. Ажлын мөчлөгийн төгсгөлд яндангийн хий нь яндангийн портоор дамжин биеэс ялгардаг. Дахин хэлэхэд хавхлагын үүргийг роторын ирмэг өөрөө гүйцэтгэдэг. Мөн дизайнд ямар ч тэнхлэг байхгүй (одоо хэд хэдэн нь холбогч саваа хэсгүүдэд ашиглагддаг). Wankel эргэдэг поршений хөдөлгүүр нь хийн хуваарилах механизмын ажиллах зарчмын хувьд хоёр харвалттай төстэй.

Тус тусад нь тосолгооны системийг дурдах нь зүйтэй. Үнэн хэрэгтээ энэ нь Wankel эргэдэг хөдөлгүүрт байхгүй. Гэхдээ үрэлтийн хосууд хэрхэн ажилладаг вэ? Энэ нь маш энгийн: шатамхай хольц дээр тос нэмдэг (анхны мотоциклийн хөдөлгүүртэй адил). Тиймээс үрэлтийн хэсгүүдийн тосолгооны ажлыг агаарын түлшний хольц өөрөө гүйцэтгэдэг. Загварт хүн болгонд танил болсон тосны насос дутмаг бөгөөд энэ нь тосолгооны материалыг зумпнаас авч тусгай даралтаар шүршинэ.

Wankel хөдөлгүүрийн өөр нэг давуу тал бол түүний хөнгөн жин, овор хэмжээ юм. Поршений хөдөлгүүрт заавал байх ёстой эд ангиудын бараг тал хувь нь энд байхгүй тул эргэдэг хэсэг нь илүү авсаархан бөгөөд ямар ч хөдөлгүүрийн тасалгаанд багтах боломжтой. авсаархан хэмжээсүүд нь хөдөлгүүрийн тасалгааны орон зайг илүү оновчтой ашиглах боломжийг олгодог бөгөөд урд болон хойд тэнхлэгт илүү жигд ачааллыг өгдөг (эцэст нь ердийн хөдөлгүүртэй автомашинд ачааллын 70 гаруй хувь нь урд талд унадаг. хэсэг). Мөн жин багатай тул өндөр тогтвортой байдалд хүрдэг. Тийм ээ, хөдөлгүүр нь байнахамгийн бага чичиргээний түвшин, энэ нь машины тав тухтай байдалд эерэгээр нөлөөлдөг.

Энэ төхөөрөмжийн дараагийн давуу тал нь босоо амны өндөр хурдтай үед хүрдэг өндөр хувийн хүч юм. Энэ функц нь техникийн сайн шинж чанарыг олж авах боломжийг олгодог. Ийм учраас Wankel хөдөлгүүрийг Mazda спорт машинд ашигладаг. Мотор нь долоо ба түүнээс дээш мянган эргэлт хүртэл амархан эргэлддэг. Үүний зэрэгцээ энэ нь бага хэмжээгээр илүү их эргэлт, хүчийг өгдөг. Энэ бүхэн нь машины хурдатгалын динамик байдалд эерэг нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, та "Mazda RX-8" машин авч болно. 1.3 литрийн багтаамжтай мотор нь 210 морины хүчтэй.

Дизайн дутагдал

Wankel эргэдэг хөдөлгүүрийн төхөөрөмж, ажиллах зарчмыг харгалзан дизайны гол алдааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь шаталтын камер ба роторын хоорондох цоорхойн битүүмжлэлийн үр ашиг багатай байдаг. Сүүлийнх нь нэлээд төвөгтэй хэлбэртэй бөгөөд энэ нь зөвхөн ирмэгийн дагуу (нийт дөрвөн ширхэг байдаг) төдийгүй хажуугийн гадаргуугийн дагуу (хөдөлгүүрийн тагтай холбоотой) найдвартай битүүмжлэлийг шаарддаг. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийг төгсгөл болон ажлын гадаргуугаас хоёуланг нь нарийн боловсруулдаг ган пүрштэй тууз хэлбэрээр хийдэг. Загварт тусгагдсан халаалтын явцад өргөтгөлийн бүх тэтгэмж нь эдгээр шинж чанарыг доройтуулдаг. Үүнээс болж битүүмжлэх хавтангийн төгсгөлд хий гарахаас зайлсхийх боломжгүй юм. Поршений хөдөлгүүрт лабиринт эффектийг ашигладаг. Тиймээс дизайн нь өөр өөр чиглэлд цоорхойтой гурван битүүмжлэх цагираг ашигладаг.

Гэхдээ сүүлийн жилүүдэд лацны чанар нэмэгдэж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Загвар зохион бүтээгчид битүүмжлэлд зориулж шинэ материал ашиглан Wankel хөдөлгүүрийг сайжруулсан. Гэсэн хэдий ч хий ялгарах нь эргэдэг дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн хамгийн сул цэг гэж тооцогддог.

Тосны хэрэглээ

Түрүүн хэлсэнчлэн энэ хөдөлгүүрт тосолгооны систем байхгүй. Газрын тос нь шатамхай хольцтой хамт ордог тул түүний хэрэглээ мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Хэрэв холбогч саваа хөдөлгүүр дээр тосолгооны материалын байгалийн алдагдлыг хассан эсвэл 1 мянган км тутамд 100 граммаас ихгүй байвал эргэдэг хөдөлгүүрт энэ үзүүлэлт мянган километр тутамд 0.4-1 литр байна. Учир нь битүүмжлэлийн нарийн төвөгтэй систем нь гадаргууг илүү үр дүнтэй тослохыг шаарддаг. Мөн газрын тосны хэрэглээ өндөр учраас эдгээр моторууд орчин үеийн байгаль орчны стандартыг хангаж чадахгүй байна. Wankel хөдөлгүүртэй автомашины яндангийн хий нь бие болон хүрээлэн буй орчинд аюултай олон бодис агуулдаг.

Түүгээр ч зогсохгүй эргэдэг хөдөлгүүр нь зөвхөн өндөр чанартай, үнэтэй тос дээр л ажиллах боломжтой. Энэ нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс шалтгаалж байна:

• Хөдөлгүүрийн камер болон роторын хэсгүүдэд хүрч элэгдэлд орох хандлагатай.
• Үрэлтийн хос хэт халах хандлага.

Бусад асуудлууд

Тосыг тогтмол бус солих нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацааг багасгах аюул заналхийлсэн, учир нь хуучин тосолгооны хэсгүүд нь зүлгүүрийн үүрэг гүйцэтгэж, цоорхойг нэмэгдүүлж, яндангийн хий гарах магадлалыг ихэсгэдэг. Энэ нэгж нь хэт халсан үед мөн шаантаг болно. Мөн хүйтэн цаг агаарт жолоодох үедхөргөлт хэтэрсэн байж магадгүй.

RPD өөрөө ямар ч поршений хөдөлгүүртэй харьцуулахад өндөр температуртай байдаг. Шатаах камерыг хамгийн их ачаалалтай гэж үздэг. энэ нь бага хэмжээний эзэлхүүнтэй. Өргөтгөсөн хэлбэрийн улмаас камер нь тэсрэлтэнд өртөмтгий байдаг. Ванкелийн хөдөлгүүр нь тосноос гадна лааны чанарыг шаарддаг. Тэдгээрийг хос хосоор нь суулгаж, техникийн зохицуулалтын дагуу хатуугаар өөрчилдөг. Бусад зүйлсийн дунд эргэдэг моторын уян хатан чанар хангалтгүй байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс эдгээр дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүд нь роторын өндөр хурдтай үед л маш сайн хурд, чадлын шинж чанарыг бий болгож чадна - минутанд 6-аас 10 ба түүнээс дээш мянган. Энэ онцлог нь загвар зохион бүтээгчдийг хурдны хайрцгийн дизайныг боловсронгуй болгож, тэдгээрийг олон үе шаттай болгоход хүргэдэг.

Өөр нэг сул тал бол түлшний зарцуулалт их. Жишээлбэл, хэрэв та 1.3 литрийн багтаамжтай Mazda RX-8 эргэдэг поршений хөдөлгүүрийг паспортын мэдээллээр авбал 14-18 литр түлш зарцуулдаг. Түүнчлэн зөвхөн өндөр октантай бензин хэрэглэхийг зөвлөж байна.

Автомашин үйлдвэрлэлийн салбарт RPD хэрэглэх тухай

Энэ хөдөлгүүр нь өнгөрсөн зууны 60-аад оны сүүл, 70-аад оны эхээр хамгийн алдартай байсан. Wankel RPD патентыг 11 тэргүүлэгч автомашин үйлдвэрлэгчид авсан. Тиймээс 67 дахь жилдээ NSU анхны бизнес ангиллын эргэдэг хөдөлгүүртэй машиныг бүтээж, үүнийг NSU RO 80 гэж нэрлэжээ. Энэ загварыг 10 жилийн турш олноор үйлдвэрлэсэн. Нийтдээ 37 мянга гаруй хувь хэвлэгдсэн. Машин нь алдартай байсан ч эргэдэг хөдөлгүүрийн дутагдал нь эцэстээ энэ машины нэр хүндийг унагав. Бусдын арын дэвсгэрийн эсрэгNSU загваруудын хувьд NSU RO 80 седан нь хамгийн найдваргүй байсан. Засварын өмнөх миль нь 100-д зарлагдсан 50 мянга л байсан.

Мөн Peugeot-Citroen концерн, Мазда компани болон VAZ үйлдвэрүүд эргэдэг хөдөлгүүрийг туршиж үзсэн (бид энэ хэргийн талаар доор тусад нь ярих болно). Япончууд 63 дахь жилдээ эргэлтэт хөдөлгүүртэй суудлын автомашин үйлдвэрлэж, хамгийн том амжилтанд хүрсэн. Одоогийн байдлаар Япончууд RX цувралын спорт машинууддаа RPD-ийг суурилуулсаар байна. Өнөөдрийг хүртэл тэд тухайн үеийн НТБХ-д байдаг олон "хүүхдийн өвчин"-өөс ангид байна.

Wankel RPD болон мотоциклийн үйлдвэрлэл

Өнгөрсөн зууны 70-80-аад онд зарим мотоцикль үйлдвэрлэгчид эргэлтэт хөдөлгүүрийг туршиж үзсэн. Эдгээр нь Геркулес ба Сузуки юм. Одоо эргэдэг мотоциклийн масс үйлдвэрлэлийг зөвхөн Нортон хотод байгуулжээ. Энэхүү брэнд нь нийт 588 шоо см эзэлхүүнтэй хос ротортой хөдөлгүүрээр тоноглогдсон NRV588 спорт дугуй үйлдвэрлэдэг. Нортон дугуйны хүч нь 170 морины хүчтэй. 130 кг жинтэй энэхүү мотоцикль нь маш сайн динамик үзүүлэлттэй. Нэмж дурдахад эдгээр RPD нь электрон түлш шахах систем болон хувьсах оролтын системээр тоноглогдсон.

Сонирхолтой баримтууд

Эдгээр эрчим хүчний нэгжийг нисэх онгоцны загвар зохион бүтээгчдийн дунд өргөнөөр ашигладаг. Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн загварт үр ашиг, найдвартай байдалд тавигдах шаардлага байхгүй тул ийм мотор үйлдвэрлэх нь хямдхан болсон. Ийм дотоод шаталтат хөдөлгүүрт роторын битүүмжлэл огт байдаггүй, эсвэл тэдгээр нь хамгийн энгийн загвартай байдаг. Үүний гол давуу талонгоцны загварын нэгж нь нисдэг масштабтай загварт суулгахад хялбар байдаг. ICE нь хөнгөн бөгөөд авсаархан.

Бас нэг баримт: Феликс Ванкел 1936 онд RPD-ийн патентыг хүлээн авснаар зөвхөн эргэлтэт хөдөлгүүр төдийгүй компрессор, мөн ижил схемийн дагуу ажилладаг насосыг зохион бүтээгч болжээ. Ийм нэгжийг засварын газар, үйлдвэрлэлээс олж болно. Дашрамд дурдахад зөөврийн цахилгаан дугуйны шахуургууд яг энэ зарчмын дагуу хийгдсэн байдаг.

RPD болон VAZ машин

Зөвлөлтийн үед тэд эргэдэг поршений хөдөлгүүрийг бий болгож, дотоодын VAZ автомашинд суурилуулах ажилд оролцдог байв. Тиймээс ЗХУ-ын анхны RPD нь 70 морины хүчин чадалтай VAZ-311 хөдөлгүүр байв. Энэ нь Японы 13V нэгжийн үндсэн дээр бүтээгдсэн. Гэвч моторыг бүтээх нь бодит бус төлөвлөгөөний дагуу явагдсан тул масс үйлдвэрлэлд орсны дараа уг нэгж найдваргүй болсон. Энэ хөдөлгүүртэй анхны машин нь VAZ-21018 байсан.

Гэхдээ Wankel хөдөлгүүрийг VAZ дээр суурилуулсан түүх үүгээр дуусахгүй. Дараалсан хоёр дахь нь 80-аад оны үед G8 дээр жижиг хэсгүүдэд ашиглагдаж байсан VAZ-415 эрчим хүчний нэгж байв. Энэхүү эрчим хүчний нэгж нь илүү сайн техникийн шинж чанартай байсан. 1308 шоо см эзэлхүүнтэй хүч нь 150 морины хүчтэй болж нэмэгдсэн. Үүний ачаар эргэдэг хөдөлгүүртэй Зөвлөлтийн VAZ-2108 машин 9 секундын дотор хэдэн зуу хүртэл хурдав. Мөн хамгийн дээд хурдыг цагт 190 километрээр хязгаарласан. Гэхдээ энэ хөдөлгүүр нь ямар ч дутагдалгүй байсан. Тэр дундаа бага хэмжээний нөөц юм. Тэр арайхийн 80 мянгад хүрсэнкилометр. Мөн сул талуудын дунд ийм машин бүтээх өндөр өртөгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Газрын тосны хэрэглээ мянган километр тутамд 700 грамм байв. Түлшний зарцуулалт нь зуун тутамд 20 литр байна. Тиймээс эргэдэг төхөөрөмжийг зөвхөн тусгай үйлчилгээний машинд жижиг хэсгүүдэд ашигласан.

Дүгнэлт

Тиймээс бид Wankel хөдөлгүүр гэж юу болохыг олж мэдсэн. Энэхүү эргэдэг төхөөрөмжийг одоо зөвхөн Mazda автомашинд цувралаар ашигладаг бөгөөд зөвхөн нэг загварт ашигладаг. Японы инженерүүд RPD-ийн дизайныг сайжруулах олон тооны сайжруулалт, оролдлогуудыг үл харгалзан энэ нь нэлээд бага нөөцтэй бөгөөд газрын тосны өндөр зарцуулалтаар тодорхойлогддог. Мөн шинэ 1.3 литрийн багтаамжтай Mazdas нь түлшний хэмнэлтээр ялгаатай биш юм. Эргэдэг моторын эдгээр бүх дутагдал нь түүнийг автомашины үйлдвэрлэлд ашиглах боломжгүй, дутуу ашигладаг.