Wankel mühərriki: cihaz, iş prinsipi

2024 Müəllif: Erin Ralphs | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-19 12:08

Daxili yanma mühərriki bəşəriyyətin parlaq ixtirasıdır. Daxili yanma mühərriki sayəsində texniki tərəqqi əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etməyə başladı. Bu parametrlərin bir neçə növü var. Ancaq ən məşhurları birləşdirən çubuq və piston və fırlanan pistondur. Sonuncu Alman mühəndisi Wankel tərəfindən W alter Freude ilə birlikdə icad edilmişdir. Bu güc bloku klassik birləşdirici çubuq-porşenli daxili yanma mühərriki ilə müqayisədə fərqli bir cihaz və iş prinsipinə malikdir. Wankel mühərrikinin işləmə prinsipi nədir və bu daxili yanma mühərriki niyə bu qədər populyarlaşmayıb? Bütün bunları bugünkü məqaləmizdə nəzərdən keçirəcəyik.

Xüsusiyyət

Bəs bu motor nədir? Bu, 1957-ci ildə Feliks Wankel tərəfindən hazırlanmış daxili yanma mühərrikidir. Bu bölmədə pistonun funksiyası üç təpəli rotor tərəfindən yerinə yetirildi. O, xüsusi formalı boşluğun içində fırlandı.

Keçən əsrin 70-ci illərində baş verən bir sıra eksperimental motosiklet və avtomobil modellərindən sonra Wankel mühərrikinə tələbat xeyli azaldı. Baxmayaraq ki, bu gün bir sıra şirkətlər hələ də işləyirlərbu mühərrikin təkmilləşdirilməsi. Beləliklə, siz Mazda PX seriyasında Wankel mühərriki ilə tanış ola bilərsiniz. Həmçinin, bu bölmə modelləşdirmədə öz tətbiqini tapmışdır.

Wankel mühərrik cihazı

Bu enerji bloku bir neçə komponentdən ibarətdir:

• Keyslər (statorlar).
• Yanma kameraları.
• Giriş və çıxış portları.
• Sabit dişli.
• Ötürücü.
• Rotor.
• Vala.
• Qığılcım şamları.

Wankel mühərrikinin iş prinsipi nədir? Buna aşağıda baxacağıq.

İş prinsipi

Bu ICE aşağıdakı kimi işləyir. Yataqlar vasitəsilə eksantrik şafta quraşdırılmış rotor, hava-yanacaq qarışığının yanması nəticəsində yaranan qaz təzyiqinin qüvvəsi ilə idarə olunur. Bir cüt dişli vasitəsilə statora nisbətən motor rotoru. Onlardan biri (böyük) rotorun daxili səthində yerləşir. İkinci (dəstək) daha kiçikdir və mühərrikin yan qapağına sıx şəkildə bağlanır. Ötürücülərin qarşılıqlı təsiri ilə rotor eksantrik dairəvi hərəkətlər yaradır. Beləliklə, onun kənarları yanma kamerasının daxili səthi ilə təmasda olur.

Nəticədə mühərrik korpusu ilə rotor arasında dəyişən həcmli bir neçə təcrid olunmuş kameralar əmələ gəlir. Onların sayı həmişə 3-dür. Bu kameralarda qarışığın sıxılması, onun yanması, qazların genişlənməsi (sonradan rotorun işçi səthinə təzyiq göstərir) və onların çıxarılması prosesi baş verir. Nəticə olaraqyanacağın alovlanması, fırlanma anı eksantrik milə ötürən rotor idarə olunur. Sonuncu rulmanlara quraşdırılır və sonra enerji ötürücü qurğulara ötürülür. Və yalnız bundan sonra Wankel mühərrikinin qüvvələrinin anı klassik sxemə görə təkərlərə keçir - bir kardan sürücüsü və ox valları vasitəsilə hublara. Beləliklə, fırlanan mühərrikdə bir neçə mexaniki cüt eyni vaxtda işləyir. Birincisi rotorun hərəkətindən məsuldur və bir neçə dişlidən ibarətdir. İkinci de, rotorun hərəkətini eksantrik şaftın dönüşlərinə çevirir.

Statorun (gövdəsinin) və dişlilərin dişli nisbəti həmişə sabitdir və 3:2-dir. Beləliklə, rotorun şaftın tam dövrəsi üçün 120 dərəcə fırlanma vaxtı var. Öz növbəsində, rotorun tam çevrilməsi üçün üzlərdən əmələ gələn üç kameranın hər birində daxili yanma mühərrikinin dörd vuruşlu işləmə dövrü həyata keçirilir.

Faydalar

Bu daxili yanma mühərrikinin üstünlükləri hansılardır? Wankel fırlanan porşenli mühərrik, piston çubuğu mühərrikindən daha sadə dizayna malikdir. Belə ki, onun içindəki hissələrin sayı dörd vuruşlu daxili yanma mühərriki ilə müqayisədə 40 faiz azdır. Ancaq yenə də mürəkkəb avadanlıq olmadan öz əlinizlə Wankel mühərriki yaratmaq mümkün deyil. Axı, rotor çox mürəkkəb bir forma malikdir. Öz əlləri ilə evdə hazırlanmış Wankel mühərriki düzəltməyə cəhd edənlər çoxsaylı uğursuzluqlarla üzləşiblər.

Ancaq gəlin üstünlüklərə davam edək. Dönər qurğunun dizaynında krank mili, qaz paylama mexanizmi yoxdur. Həmçinin birləşdirici çubuqlar yoxdur vəpistonlar. Yanan qarışıq, rotorun kənarı ilə açılan giriş pəncərəsi vasitəsilə kameraya daxil olur. Və iş dövrünün sonunda işlənmiş qazlar egzoz portu vasitəsilə bədəndən buraxılır. Yenə burada klapan rolunu rotorun kənarı yerinə yetirir. Həmçinin, dizaynda eksantrik mili yoxdur (onlardan bir neçəsi indi birləşdirici çubuq qurğularında istifadə olunur). Wankel fırlanan porşenli mühərrik qaz paylama mexanizminin işləmə prinsipinə görə iki vuruşlu mühərrikə bənzəyir.

Ayrı-ayrılıqda yağlama sistemini qeyd etmək lazımdır. Əslində, Wankel fırlanan mühərrikində yoxdur. Bəs sürtünmə cütləri necə işləyir? Çox sadədir: yanan qarışığın özünə yağ əlavə olunur (ibtidai motosiklet mühərriklərində olduğu kimi). Beləliklə, sürtünmə hissələrinin yağlanması hava-yanacaq qarışığının özü tərəfindən həyata keçirilir. Dizaynda hər kəsə tanış olan yağ nasosu yoxdur, o, sürtkü yağını çəngəldən götürür və xüsusi təzyiq altında püskürür.

Wankel mühərrikinin digər üstünlüyü onun yüngül çəkisi və ölçüsüdür. Porşenli mühərriklərdə məcburi olan hissələrin demək olar ki, yarısı burada olmadığı üçün fırlanan qurğu daha yığcamdır və istənilən mühərrik bölməsinə sığdıra bilir. yığcam ölçülər mühərrik bölməsinin boşluğundan daha səmərəli istifadə etməyə imkan verir, həmçinin ön və arxa oxlarda daha vahid yükü təmin edir (axı, adi mühərrikləri olan avtomobillərdə yükün 70 faizindən çoxu ön hissəyə düşür. hissəsi). Və aşağı çəki sayəsində yüksək sabitlik əldə edilir. Bəli, mühərrikdə varmaşının rahatlığına müsbət təsir göstərən minimum vibrasiya səviyyəsi.

Bu qurğunun növbəti üstünlüyü yüksək val sürətlərində əldə edilən yüksək xüsusi gücdür. Bu xüsusiyyət yaxşı texniki xüsusiyyətlərə nail olmağa imkan verir. Bu səbəbdən Mazda idman avtomobillərində Wankel mühərrikindən istifadə olunur. Motor asanlıqla yeddi və ya daha çox min inqilaba qədər fırlanır. Eyni zamanda, kiçik həcmdə daha çox tork və güc təmin edir. Bütün bunlar avtomobilin sürətlənmə dinamikasına müsbət təsir göstərir. Məsələn, "Mazda RX-8" avtomobilini götürə bilərsiniz. 1,3 litr həcmə malik mühərrik 210 at gücü hasil edir.

Dizayn qüsurları

Wankel fırlanan mühərrikinin cihazını və iş prinsipini nəzərə alaraq, əsas dizayn qüsurunu qeyd etmək lazımdır. Bu, yanma kamerası ilə rotor arasındakı boşluq möhürlərinin aşağı səmərəliliyidir. Sonuncu kifayət qədər mürəkkəb bir formaya malikdir, bu, yalnız kənarlar boyunca deyil, həm də yan səthdə (mühərrikin qapağı ilə təmasda olan) etibarlı sızdırmazlığı tələb edir. Eyni zamanda, həm uclardan, həm də işləyən səthlərdən xüsusilə dəqiq emal ilə polad yaylı zolaqlar şəklində hazırlanır. Dizayna daxil edilmiş istilik zamanı genişlənmə üçün bütün müavinətlər bu xüsusiyyətləri pisləşdirir. Buna görə, sızdırmazlıq plitələrinin son yerlərində qazların sıçrayışının qarşısını almaq mümkün deyil. Pistonlu mühərriklərdə labirint effekti tətbiq edilir. Beləliklə, dizayn müxtəlif istiqamətlərdə boşluqları olan üç sızdırmazlıq halqasından istifadə edir.

Lakin qeyd etmək lazımdır ki, son illərdə möhürlərin keyfiyyəti yüksəlmişdir. Dizaynerlər möhürlər üçün yeni materiallardan istifadə edərək Wankel mühərrikini təkmilləşdirdilər. Ancaq yenə də qazın sıçrayışı fırlanan daxili yanma mühərrikində ən zəif nöqtə hesab olunur.

Yağ sərfiyyatı

Əvvəlcə dediyimiz kimi, bu mühərrikdə belə bir yağlama sistemi yoxdur. Yağın yanan qarışıqla birlikdə daxil olması səbəbindən onun istehlakı əhəmiyyətli dərəcədə artır. Əgər birləşdirici çubuqlu mühərriklərdə sürtkü yağının təbii itkisi istisna edilirsə və ya 1 min kilometrə 100 qramdan çox deyilsə, fırlanan mühərriklərdə bu parametr min kilometrə 0,4 ilə 1 litr arasında dəyişir. Bunun səbəbi, mürəkkəb sızdırmazlıq sisteminin səthlərin daha effektiv yağlanmasını tələb etməsidir. Həmçinin, yüksək yağ sərfiyyatı səbəbindən bu mühərriklər müasir ekoloji standartlara cavab verə bilmir. Wankel mühərriki olan avtomobillərin işlənmiş qazları bədən və ətraf mühit üçün çoxlu təhlükəli maddələr ehtiva edir.

Bundan başqa, fırlanan mühərrik yalnız yüksək keyfiyyətli və bahalı yağlarla işləyə bilərdi. Bu bir neçə amillə bağlıdır:

• Mühərrik kamerasının və rotorun hissələrinin yüksək aşınma ilə təmasda olma meyli.
• Sürtünmə cütlərinin həddindən artıq istiləşmə meyli.

Digər problemlər

Qeyri-müntəzəm yağ dəyişikliyi daxili yanma mühərrikinin ömrünü az altmaqla təhdid etdi, çünki köhnə sürtkü yağının hissəcikləri aşındırıcı kimi çıxış edərək boşluqları və kamerada işlənmiş qazın sıçrayış ehtimalını artırdı. Bu qurğu həddindən artıq qızdırıldığında da sıxılır. Və soyuq havada maşın sürərkən,soyutma həddindən artıq ola bilər.

RPD-nin özü istənilən porşenli mühərrikdən daha yüksək işləmə temperaturuna malikdir. Yanma kamerası ən çox yüklənmiş hesab olunur. kiçik həcmə malikdir. Və uzadılmış formaya görə kamera detonasiyaya meyllidir. Yağdan əlavə, Wankel mühərriki şamların keyfiyyətini tələb edir. Onlar cüt-cüt quraşdırılır və texniki qaydalara uyğun olaraq ciddi şəkildə dəyişdirilir. Digər məqamlar arasında fırlanan mühərrikin qeyri-kafi elastikliyini qeyd etmək lazımdır. Beləliklə, bu daxili yanma mühərrikləri əla sürət və güc xüsusiyyətlərini yalnız yüksək rotor sürətlərində - dəqiqədə 6 ilə 10 və ya daha çox minə qədər istehsal edə bilər. Bu funksiya dizaynerləri sürət qutularının dizaynını təkmilləşdirməyə məcbur edir və onları çoxmərhələli edir.

Digər çatışmazlıq yüksək yanacaq sərfiyyatıdır. Məsələn, 1,3 litrlik Mazda RX-8 fırlanan pistonlu mühərriki götürsəniz, pasport məlumatlarına görə, 14-18 litr yanacaq sərf edir. Üstəlik, istifadə üçün yalnız yüksək oktanlı benzin tövsiyə olunur.

Avtomobil sənayesində RPD tətbiqi haqqında

Bu mühərrik keçən əsrin 60-cı illərinin sonu və 70-ci illərinin əvvəllərində ən populyar idi. Wankel RPD patenti 11 aparıcı avtomobil istehsalçısı tərəfindən alınıb. Belə ki, 67-ci ildə NSU NSU RO 80 adlanan dönər mühərrikli ilk biznes-klass avtomobili hazırladı. Bu model 10 il ərzində kütləvi istehsal edildi. Ümumilikdə 37 mindən çox nüsxə buraxılmışdır. Avtomobil məşhur idi, lakin fırlanan mühərrikin çatışmazlıqları sonda bu avtomobilin reputasiyasını ləkələdi. Başqalarının fonundaNSU modelləri arasında ən etibarsız sedan NSU RO 80 idi. Əsaslı təmirdən əvvəlki yürüş elan edilmiş 100 ilə cəmi 50 min idi.

Həmçinin Peugeot-Citroen konserni, Mazda şirkəti və VAZ zavodu fırlanan mühərriklərlə sınaqdan keçirdi (bu iş haqqında aşağıda ayrıca danışacağıq). Yaponlar ən böyük uğuru 63-cü ildə fırlanan mühərrikli minik avtomobili buraxmaqla əldə etdilər. Hazırda yaponlar hələ də RX seriyalı idman avtomobillərində RPD-ləri təchiz edirlər. Bu günə qədər onlar o dövrün RAP-a xas olan bir çox "uşaqlıq xəstəlikləri"ndən azaddırlar.

Wankel RPD və motosiklet sənayesi

Keçən əsrin 70-80-ci illərində bəzi motosiklet istehsalçıları fırlanan mühərrikləri sınaqdan keçirdilər. Bunlar Herkules və Suzukidir. İndi fırlanan motosikletlərin kütləvi istehsalı yalnız Nortonda qurulub. Bu marka ümumi həcmi 588 kubsantimetr olan iki rotorlu mühərriklərlə təchiz edilmiş NRV588 idman velosipedləri istehsal edir. Norton velosipedinin gücü 170 at gücüdür. 130 kiloqram boş çəki ilə bu motosiklet əla dinamik performansa malikdir. Əlavə olaraq, bu RPD-lər elektron yanacaq vurma sistemi və dəyişkən qəbuletmə kanalı ilə təchiz olunub.

Maraqlı faktlar

Bu güc blokları təyyarə modelçiləri arasında geniş istifadə olunur. Model daxili yanma mühərrikində səmərəlilik və etibarlılıq tələbləri olmadığı üçün belə mühərriklərin istehsalı ucuz oldu. Belə daxili yanma mühərriklərində rotor möhürləri ümumiyyətlə yoxdur və ya ən primitiv dizayna malikdirlər. Bunun əsas üstünlüyütəyyarə modeli vahidi ondan ibarətdir ki, uçan miqyaslı modelə quraşdırmaq asandır. ICE yüngül və yığcamdır.

Daha bir fakt: 1936-cı ildə RPD üçün patent alan Feliks Wankel təkcə fırlanan mühərriklərin deyil, həm də kompressorların, eləcə də eyni sxem üzrə işləyən nasosların ixtiraçısı oldu. Belə bölmələrə təmir sexlərində və istehsalatda rast gəlmək olar. Yeri gəlmişkən, portativ elektrik təkər şişirmə nasosları məhz bu prinsipə uyğun hazırlanmışdır.

RPD və VAZ avtomobilləri

Sovet dövründə fırlanan porşenli mühərrikin yaradılması və onun yerli VAZ avtomobillərinə quraşdırılması ilə də məşğul olurdular. Beləliklə, SSRİ-də ilk RPD 70 at gücünə malik VAZ-311 mühərriki idi. Yapon 13V bloku əsasında yaradılmışdır. Lakin mühərrikin yaradılması qeyri-real planlara uyğun həyata keçirildiyindən, kütləvi istehsala buraxıldıqdan sonra qurğu etibarsız oldu. Bu mühərrikə malik ilk avtomobil VAZ-21018 idi.

Lakin Wankel mühərrikinin VAZ-a quraşdırılması hekayəsi bununla bitmir. Ardıcıl ikinci, 80-ci illərdə G8-də kiçik partiyalarda istifadə olunan VAZ-415 güc bloku idi. Bu güc bloku daha yaxşı texniki xüsusiyyətlərə malik idi. Həcmi 1308 kubsantimetr olan güc 150 at gücünə yüksəldi. Bunun sayəsində fırlanan mühərriki olan Sovet VAZ-2108 9 saniyədə yüzlərlə sürətləndirdi. Maksimal sürət isə saatda 190 kilometrlə məhdudlaşdırılıb. Lakin bu mühərrik qüsursuz deyildi. Xüsusilə, kiçik bir resursdur. 80 minə çətinliklə çatdıkilometr. Minuslar arasında belə bir avtomobilin yaradılmasının yüksək qiymətini də qeyd etmək lazımdır. Hər min kilometrə yağ sərfiyyatı 700 qram idi. Yanacaq sərfiyyatı yüzdə təxminən 20 litrdir. Buna görə də, fırlanan qurğu yalnız xüsusi xidmət maşınlarında, kiçik partiyalarda istifadə olunurdu.

Nəticə

Beləliklə biz Wankel mühərrikinin nə olduğunu anladıq. Bu fırlanan qurğu indi seriyalı olaraq yalnız Mazda avtomobillərində və yalnız bir modeldə istifadə olunur. Yapon mühəndislərinin çoxsaylı təkmilləşdirmələrə və RPD dizaynını təkmilləşdirmək cəhdlərinə baxmayaraq, o, hələ də kifayət qədər kiçik bir resursa malikdir və yüksək yağ istehlakı ilə xarakterizə olunur. Həmçinin, yeni 1,3 litrlik Mazdas yanacaq sərfiyyatına görə fərqlənmir. Fırlanan mühərrikin bütün bu çatışmazlıqları onu avtomobil sənayesində praktiki və az istifadə edir.