เครื่องยนต์โรตารี่: หลักการทำงาน คุณสมบัติ

2024 ผู้เขียน: Erin Ralphs | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-19 19:26

เครื่องยนต์คือรากฐานของยานพาหนะใดๆ หากไม่มีมัน การเคลื่อนที่ของรถก็เป็นไปไม่ได้ ในขณะนี้ เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบที่พบมากที่สุดคือ หากเราพูดถึงรถยนต์ครอสคันทรี่ส่วนใหญ่ สิ่งเหล่านี้คือเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่สูบแถวเรียง อย่างไรก็ตาม มีรถยนต์บางคันที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าว โดยหลักการแล้วลูกสูบแบบคลาสสิกไม่มีอยู่ มอเตอร์เหล่านี้มีอุปกรณ์และหลักการทำงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เรียกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่ หน่วยเหล่านี้คืออะไร คุณลักษณะ ข้อดีและข้อเสียคืออะไร พิจารณาในบทความของเราวันนี้

ลักษณะเฉพาะ

เครื่องยนต์โรตารี่เป็นหนึ่งในประเภทเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยความร้อน เป็นครั้งแรกที่มอเตอร์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาในศตวรรษที่ 19 อันไกลโพ้น ปัจจุบันมีการใช้เครื่องยนต์โรตารี่ใน Mazda RX-8 และรถสปอร์ตบางรุ่น มอเตอร์ดังกล่าวมีคุณสมบัติหลัก - ไม่มีการเคลื่อนที่แบบลูกสูบเหมือนในเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป

หมุนที่นี่โรเตอร์สามเหลี่ยมพิเศษ เขาอยู่ในอาคารพิเศษ โครงการที่คล้ายกันนี้ได้รับการฝึกฝนในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมาโดยบริษัท NSU ของเยอรมัน ผู้เขียนเครื่องยนต์สันดาปภายในดังกล่าวคือเฟลิกซ์วันเคล เป็นไปตามแผนของเขาที่ผลิตเครื่องยนต์โรตารี่สมัยใหม่ทั้งหมด (มาสด้า RX ก็ไม่มีข้อยกเว้น)

อุปกรณ์

การออกแบบตัวเครื่องประกอบด้วย:

• เคส.
• เพลาเอาท์พุต
• โรเตอร์

ตัวเคสเองเป็นห้องทำงานหลัก สำหรับเครื่องยนต์โรตารี่จะมีรูปทรงเป็นวงรี การออกแบบห้องเผาไหม้ที่ผิดปกติเช่นนี้เกิดจากการใช้โรเตอร์สามส่วน ดังนั้นเมื่อสัมผัสกับผนังจึงเกิดรูปทรงปิดที่แยกได้ มันอยู่ในวงจรการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน นี่คือ:

• ทางเข้า
• บีบอัด
• การจุดระเบิดและจังหวะการทำงาน
• ปล่อย

ท่ามกลางคุณสมบัติของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่ มันคุ้มค่าที่จะสังเกตว่าไม่มีวาล์วไอดีและไอเสียแบบคลาสสิก จะใช้รูพิเศษแทน ตั้งอยู่ด้านข้างของห้องเผาไหม้ รูเหล่านี้เชื่อมต่อโดยตรงกับระบบไอเสียและระบบไฟฟ้า

โรเตอร์

พื้นฐานของการออกแบบโรงไฟฟ้าประเภทนี้คือโรเตอร์ มันทำหน้าที่ของลูกสูบในเครื่องยนต์นี้ อย่างไรก็ตาม โรเตอร์อยู่ในสำเนาเดียว ในขณะที่ลูกสูบสามารถมีได้ตั้งแต่สามถึงสิบสองหรือมากกว่า รูปร่างขององค์ประกอบนี้คล้ายกับสามเหลี่ยมที่มีขอบมน

ต้องการขอบแบบนี้เพื่อการปิดผนึกอย่างแน่นหนาและคุณภาพสูงของห้องเผาไหม้ เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนผสมเชื้อเพลิงจะเผาไหม้อย่างเหมาะสม แผ่นพิเศษอยู่ที่ส่วนบนของใบหน้าและด้านข้าง พวกเขาทำหน้าที่เป็นวงแหวนบีบอัด โรเตอร์ยังมีฟันอีกด้วย พวกเขาทำหน้าที่หมุนไดรฟ์ซึ่งยังขับเพลาส่งออก เราจะพูดถึงการแต่งตั้งคนหลังด้านล่าง

วาล

ด้วยเหตุนี้ เครื่องยนต์ลูกสูบแบบโรตารี่จึงไม่มีเพลาข้อเหวี่ยง แต่จะใช้องค์ประกอบเอาต์พุตแทน เมื่อเทียบกับจุดศูนย์กลางจะมีส่วนที่ยื่นออกมาพิเศษ (ลูกเบี้ยว) พวกมันตั้งอยู่อย่างไม่สมมาตร แรงบิดจากโรเตอร์ซึ่งถูกส่งไปยังลูกเบี้ยวทำให้เพลาหมุนรอบแกนของมัน สิ่งนี้สร้างพลังงานที่จำเป็นในการขับเคลื่อนไดรฟ์และล้อในรถ

บีท

หลักการทำงานของเครื่องยนต์โรตารี่คืออะไร? อัลกอริธึมของการกระทำแม้จะมีรอบที่คล้ายคลึงกันกับเครื่องยนต์ลูกสูบ แต่ก็แตกต่างกัน ดังนั้น การเริ่มต้นของวงจรจะเกิดขึ้นเมื่อปลายด้านหนึ่งของโรเตอร์ผ่านช่องทางเข้าของเรือนเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในขณะนี้ ภายใต้การกระทำของสุญญากาศ ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะถูกดูดเข้าไปในห้อง เมื่อโรเตอร์หมุนต่อไป จังหวะการอัดของส่วนผสมจะเกิดขึ้น สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อปลายอีกด้านหนึ่งผ่านทางเข้า ความดันของส่วนผสมจะค่อยๆเพิ่มขึ้น ในที่สุดมันก็ติดไฟ แต่ไม่ติดไฟจากแรงอัด แต่จากประกายไฟของหัวเทียน หลังจากนั้น วงจรการทำงานของจังหวะโรเตอร์ก็เริ่มขึ้น

เนื่องจากห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดังกล่าวมีรูปร่างเป็นวงรี จึงแนะนำให้ใช้เทียนสองเล่มในการออกแบบ วิธีนี้ช่วยให้คุณจุดไฟส่วนผสมได้อย่างรวดเร็วดังนั้นหน้าเปลวไฟจึงกระจายอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น นอกจากนี้ เทียนสองเล่มต่อห้องเผาไหม้ยังสามารถใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบธรรมดา (การออกแบบนี้หายากมาก) อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องยนต์โรตารี่ นี่เป็นสิ่งจำเป็น

หลังจากจุดไฟ จะเกิดก๊าซแรงดันสูงขึ้นในห้องเพาะเลี้ยง แรงมีมากจนทำให้โรเตอร์หมุนบนสิ่งนอกรีตได้ สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการสร้างแรงบิดบนเพลาส่งออก เมื่อด้านบนของโรเตอร์เข้าใกล้ทางออก แรงและแรงดันของพลังงานของก๊าซจะลดลง พวกเขารีบเข้าไปในช่องทางทางออกโดยธรรมชาติ หลังจากที่ไม่มีกล้องแล้ว กระบวนการใหม่ก็เริ่มต้นขึ้น เครื่องยนต์โรตารีสตาร์ทอีกครั้งด้วยจังหวะไอดี การอัด การจุดระเบิด และจังหวะกำลัง

เกี่ยวกับระบบหล่อลื่นและโภชนาการ

หน่วยนี้ไม่มีความแตกต่างในระบบจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง นอกจากนี้ยังใช้ปั๊มจุ่มที่ส่งน้ำมันเบนซินภายใต้แรงดันจากถัง แต่ระบบหล่อลื่นมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ดังนั้นน้ำมันสำหรับชิ้นส่วนที่ถูของเครื่องยนต์จึงถูกป้อนเข้าห้องเผาไหม้โดยตรง มีรูพิเศษสำหรับหล่อลื่น แต่คำถามก็เกิดขึ้น: น้ำมันจะไปที่ไหนถ้ามันเข้าไปในห้องเผาไหม้? ที่นี่หลักการทำงานคล้ายกับเครื่องยนต์สองจังหวะ จาระบีเข้าสู่ห้องและเผาไหม้ด้วยน้ำมันเบนซิน รูปแบบการทำงานนี้ใช้กับเครื่องยนต์ใบพัดหมุนทุกเครื่อง รวมถึงเครื่องยนต์ลูกสูบ เนื่องจากการออกแบบพิเศษของระบบหล่อลื่นทำให้มอเตอร์ดังกล่าวไม่สามารถตอบสนองความทันสมัยได้กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม นี่เป็นหนึ่งในหลายสาเหตุว่าทำไมเครื่องยนต์โรตารี่ถึงไม่ใช้ในเชิงพาณิชย์กับ VAZ และรถรุ่นอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ก่อนอื่น เราสังเกตข้อดีของ RPD

ข้อดี

เครื่องยนต์ประเภทนี้มีข้อดีหลายอย่าง ประการแรก มอเตอร์นี้มีน้ำหนักและขนาดที่เล็ก วิธีนี้ช่วยให้คุณประหยัดพื้นที่ในห้องเครื่องยนต์และวางเครื่องยนต์สันดาปภายในไว้ในรถยนต์ทุกคัน นอกจากนี้ น้ำหนักที่น้อยยังช่วยให้กระจายน้ำหนักรถได้ถูกต้องมากขึ้น ท้ายที่สุด มวลส่วนใหญ่ในรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบคลาสสิกนั้นกระจุกตัวอยู่ที่ด้านหน้าของตัวถัง

ประการที่สอง เครื่องยนต์ลูกสูบแบบโรตารี่มีความหนาแน่นกำลังสูง เมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบคลาสสิก ตัวเลขนี้สูงกว่าหนึ่งถึงครึ่งถึงสองเท่า นอกจากนี้ เครื่องยนต์โรตารี่ยังมีชั้นวางแรงบิดที่กว้างขึ้น มีจำหน่ายตั้งแต่รอบเดินเบาเกือบ ขณะที่เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบธรรมดาจำเป็นต้องหมุนตั้งแต่สี่ถึงห้าพันเครื่อง อย่างไรก็ตาม มอเตอร์แบบโรตารี่สามารถให้ได้ความเร็วสูงได้ง่ายกว่ามาก นี่เป็นข้อดีอีกอย่าง

ประการที่สาม เครื่องยนต์ดังกล่าวมีการออกแบบที่เรียบง่ายกว่า ไม่มีวาล์ว ไม่มีสปริง ไม่มีกลไกข้อเหวี่ยงโดยรวม ในขณะเดียวกันก็ไม่มีระบบจ่ายแก๊สแบบปกติที่มีสายพานและเพลาลูกเบี้ยว การไม่มี KShM ทำให้เกิดชุดรอบที่ง่ายขึ้นโดยเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่ มอเตอร์ดังกล่าวหมุนได้มากถึงแปดถึงหมื่นในเสี้ยววินาที ข้อดีอีกอย่างคือมีแนวโน้มที่จะระเบิดน้อยกว่า

ข้อเสีย

ตอนนี้มาพูดถึงข้อเสียของการใช้โรตารี่กันนะครับมอเตอร์ถูกจำกัด ค่าลบแรกคือข้อกำหนดคุณภาพสูงสำหรับน้ำมัน แม้ว่ามอเตอร์จะทำงานเหมือนเครื่องยนต์สองจังหวะ แต่คุณไม่สามารถเติม "น้ำแร่" ราคาถูกได้ที่นี่ ชิ้นส่วนและกลไกของหน่วยกำลังรับภาระจำนวนมาก ดังนั้นเพื่อประหยัดทรัพยากร จึงจำเป็นต้องใช้ฟิล์มน้ำมันที่มีความหนาแน่นสูงระหว่างคู่ถู อ้อ ตารางเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องหกพันกิโล

ข้อเสียต่อไปเกี่ยวข้องกับการสึกหรออย่างรวดเร็วขององค์ประกอบการซีลของโรเตอร์ นี่เป็นเพราะแพทช์สัมผัสขนาดเล็ก เนื่องจากการสึกหรอขององค์ประกอบการซีล จึงเกิดแรงดันที่แตกต่างกันสูง สิ่งนี้มีผลกระทบในทางลบต่อสมรรถนะของเครื่องยนต์โรตารีและการสิ้นเปลืองน้ำมัน (และเป็นผลต่อประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม)

ระบุจุดอ่อนที่ควรพูดถึงการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบลูกสูบและลูกสูบ เครื่องยนต์โรตารี่ไม่มีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วปานกลางและต่ำ ตัวอย่างที่โดดเด่นของเรื่องนี้คือ Mazda RX-8 ด้วยปริมาตร 1.3 ลิตร เครื่องยนต์นี้ใช้น้ำมันเบนซินอย่างน้อย 15 ลิตรต่อร้อย ที่ความเร็วของโรเตอร์สูงทำให้ประหยัดน้ำมันได้อย่างน่าทึ่ง

เครื่องยนต์โรตารี่มีแนวโน้มที่จะร้อนเกินไป นี่เป็นเพราะรูปร่างแม่และเด็กพิเศษของห้องเผาไหม้ ไม่สามารถระบายความร้อนได้ดีเมื่อเทียบกับแบบทรงกลม (เช่นเดียวกับเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป) ดังนั้นระหว่างการทำงาน คุณต้องตรวจสอบเซ็นเซอร์อุณหภูมิเสมอ ในกรณีที่เกิดความร้อนสูงเกินไป โรเตอร์จะเสียรูป เมื่อทำงานจะเกิดรอยครูดที่สำคัญ เป็นผลให้ทรัพยากรมอเตอร์ใกล้ถึงจุดสิ้นสุด

แม้จะออกแบบเรียบง่ายและไม่มีกลไกข้อเหวี่ยง แต่มอเตอร์นี้ซ่อมยาก เครื่องยนต์ดังกล่าวหายากมากและช่างฝีมือน้อยคนนักที่จะมีประสบการณ์กับมัน ดังนั้นบริการรถยนต์จำนวนมากจึงปฏิเสธที่จะ "เพิ่มทุน" ให้กับมอเตอร์ดังกล่าว และบรรดาผู้ที่เกี่ยวข้องกับโรเตอร์ขอเงินจำนวนมหาศาลสำหรับสิ่งนี้ คุณต้องจ่ายเงินหรือติดตั้งเครื่องยนต์ใหม่ แต่นี่ไม่ใช่การรับประกันทรัพยากรที่สูง มอเตอร์ดังกล่าวดูแลระยะทางสูงสุด 100,000 กิโลเมตร (แม้จะใช้งานปานกลางและบำรุงรักษาตามกำหนดเวลา) และเครื่องยนต์ Mazda RX-8 ก็ไม่มีข้อยกเว้น

เครื่องโรตารี่ VAZ

ใครๆ ก็รู้ว่า Mazda ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติญี่ปุ่นเคยใช้เครื่องยนต์ดังกล่าวในช่วงหลายปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม มีเพียงไม่กี่คนที่รู้ว่า RPD ยังถูกใช้ในสหภาพโซเวียตใน VAZ Classic มอเตอร์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาตามคำสั่งของกระทรวงสำหรับบริการพิเศษ VAZ-21079 ซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ดังกล่าว เป็นอะนาล็อกของ "Volga-catch-up" สีดำอันโด่งดังที่มีเครื่องยนต์แปดสูบ

การพัฒนาเครื่องยนต์ลูกสูบแบบโรตารี่สำหรับ VAZ เริ่มขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 70 งานนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย - การสร้างเครื่องยนต์โรตารีที่จะเหนือกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบแบบเดิมทุกประการ การพัฒนาหน่วยพลังงานใหม่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญจากผู้ประกอบการด้านการบิน Samara หัวหน้าสำนักงานประกอบและออกแบบคือ Boris Sidorovich Pospelov

การพัฒนาหน่วยกำลังไปพร้อมกับการศึกษามอเตอร์โรตารี่ของรุ่นต่างประเทศสำเนาแรกไม่แตกต่างกันในประสิทธิภาพสูงและไม่ได้เข้าสู่ซีรีส์ ไม่กี่ปีต่อมา RPD หลายรุ่นสำหรับ VAZ คลาสสิกได้ถูกสร้างขึ้น เครื่องยนต์ VAZ-311 ได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องยนต์ที่ดีที่สุด เครื่องยนต์นี้มีพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเหมือนกับเครื่องยนต์ 1ZV ของญี่ปุ่น กำลังสูงสุดของหน่วยคือ 70 แรงม้า แม้จะมีความไม่สมบูรณ์ของการออกแบบ แต่ฝ่ายบริหารตัดสินใจที่จะปล่อย RPDs อุตสาหกรรมชุดแรกซึ่งติดตั้งบนยานพาหนะ VAZ-2101 อย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม มีการค้นพบข้อบกพร่องมากมายในไม่ช้า: มอเตอร์สร้างกระแสการร้องเรียน เรื่องอื้อฉาวโพล่งออกมา และจำนวนพนักงานของสำนักออกแบบลดลงอย่างมาก เนื่องจากรถเสียบ่อย เครื่องยนต์โรตารี่ VAZ-311 เครื่องแรกจึงหยุดให้บริการ

แต่เรื่องราวของ RPD ของโซเวียตไม่ได้จบเพียงแค่นั้น ในยุค 80 วิศวกรยังคงสามารถสร้างเครื่องยนต์โรตารีที่เกินคุณลักษณะของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบอย่างมาก ดังนั้นมันจึงเป็นเครื่องยนต์โรตารี่ VAZ-4132 หน่วยพัฒนากำลัง 120 แรงม้า สิ่งนี้ทำให้ประสิทธิภาพไดนามิกที่ยอดเยี่ยมของ VAZ-2105 ด้วยเครื่องยนต์นี้ รถเร่งความเร็วเป็นร้อยใน 9 วินาที และความเร็วสูงสุดของ "ทัน" คือ 180 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในบรรดาข้อดีหลัก ๆ นั้น เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การสังเกตแรงบิดสูงของเครื่องยนต์ ซึ่งสามารถใช้ได้ตลอดช่วงรอบเครื่องและกำลังลิตรที่สูง ซึ่งทำได้โดยไม่ต้องใช้บูสต์ใดๆ

ในยุค 90 AvtoVAZ เริ่มพัฒนาเครื่องยนต์โรตารี่ใหม่ ซึ่งจะถูกติดตั้งบน "เก้า" ดังนั้น ในปี 1994ม. เกิดหน่วยพลังงานใหม่ VAZ-415 มอเตอร์มีปริมาตรการทำงาน 1300 ลูกบาศก์เซนติเมตรและห้องเผาไหม้สองห้อง อัตราส่วนกำลังอัดแต่ละอันเท่ากับ 9.4 โรงไฟฟ้าแห่งนี้สามารถหมุนรอบได้ถึงหนึ่งหมื่นรอบ ในขณะเดียวกัน เครื่องยนต์ก็มีความโดดเด่นด้วยการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ต่ำ โดยเฉลี่ยแล้ว หน่วยบริโภค 13-14 ลิตรต่อร้อยในวงจรรวม (นี่เป็นตัวบ่งชี้ที่ดีสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่แบบเก่าตามมาตรฐานปัจจุบัน) ในขณะเดียวกัน เครื่องยนต์ก็มีความโดดเด่นด้วยน้ำหนักตัวที่ต่ำ ไม่มีเอกสารแนบ เขาหนักเพียง 113 กิโลกรัม

ปริมาณการใช้น้ำมันของเครื่องยนต์ VAZ-415 คือ 0.6 เปอร์เซ็นต์ของปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะ ทรัพยากรของเครื่องยนต์สันดาปภายในก่อนการยกเครื่องคือ 125,000 กิโลเมตร มอเตอร์ที่ติดตั้งบน "เก้า" มีลักษณะไดนามิกที่ดี ดังนั้นการเร่งความเร็วเป็นร้อยจึงใช้เวลาเพียงเก้าวินาที และความเร็วสูงสุด 190 กิโลเมตรต่อชั่วโมง นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างทดลองของ VAZ-2108 ด้วยเครื่องยนต์โรตารี่ ด้วยน้ำหนักที่เบากว่า ตัวหมุน "แปด" จึงเร่งความเร็วเป็นร้อยๆ ได้ในเวลาเพียงแปดวินาที และความเร็วสูงสุดระหว่างการทดสอบคือ 200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม มอเตอร์เหล่านี้ไม่เคยเข้าสู่ซีรีส์ หาซื้อไม่ได้ในตลาดรองและแบบถอดประกอบ

สรุป

เราพบว่าเครื่องยนต์โรตารี่คืออะไร อย่างที่คุณเห็น นี่คือการพัฒนาที่น่าสนใจมากโดยมุ่งเป้าไปที่การได้รับประสิทธิภาพและพลังสูงสุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการออกแบบ กลไกของโรเตอร์จึงสึกหรออย่างรวดเร็ว สิ่งนี้ส่งผลต่อทรัพยากรของเครื่องยนต์ สม่ำเสมอRPD ของญี่ปุ่น ไม่เกินหนึ่งแสนกิโลเมตร นอกจากนี้ มอเตอร์เหล่านี้ยังมีข้อกำหนดสูงสำหรับสารหล่อลื่นและไม่เป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่ ดังนั้น เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบโรตารีจึงไม่ได้รับความนิยมอย่างมากในอุตสาหกรรมยานยนต์