Rotatiemotor: werkingsprincipe, kenmerken

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-19 18:13

De motor is de basis van elk voertuig. Zonder dit is de beweging van de auto onmogelijk. Op dit moment zijn de meest voorkomende verbrandingsmotoren met zuigers. Als we het hebben over de meeste terreinauto's, dan zijn dit in-line viercilinder verbrandingsmotoren. Er zijn echter auto's met dergelijke motoren, waarbij de klassieke zuiger in principe ontbreekt. Deze motoren hebben een heel ander apparaat en werkingsprincipe. Ze worden roterende verbrandingsmotoren genoemd. Wat zijn deze eenheden, wat zijn hun kenmerken, voor- en nadelen? Overweeg in ons artikel van vandaag.

Karakteristiek

Een rotatiemotor is een van de soorten thermische verbrandingsmotoren. Voor het eerst werd een dergelijke motor ontwikkeld in de verre 19e eeuw. Tegenwoordig wordt een rotatiemotor gebruikt op de Mazda RX-8 en op sommige andere sportwagens. Zo'n motor heeft een belangrijk kenmerk: hij heeft geen heen en weer gaande bewegingen, zoals bij een conventionele verbrandingsmotor.

Hier wordt geroteerdspeciale driehoekige rotor. Hij zit in een bijzonder gebouw. Een soortgelijk schema werd in de jaren 50 van de vorige eeuw toegepast door het Duitse bedrijf NSU. De auteur van zo'n verbrandingsmotor was Felix Wankel. Volgens zijn schema worden alle moderne rotatiemotoren geproduceerd (de Mazda RX is daarop geen uitzondering).

Apparaat

Het ontwerp van de voedingseenheid omvat:

• Case.
• Uitgaande as.
• Rotor.

De zaak zelf is de belangrijkste werkkamer. Op een rotatiemotor heeft het een ovale vorm. Een dergelijk ongebruikelijk ontwerp van de verbrandingskamer is te wijten aan het gebruik van een drievlakkige rotor. Dus wanneer het in contact komt met de muren, worden geïsoleerde gesloten contouren gevormd. Het is in hen dat de werkcycli van de verbrandingsmotor worden uitgevoerd. Dit is:

• Inlaat.
• Compressie.
• Ontsteking en werkslag.
• Release.

Onder de kenmerken van een roterende verbrandingsmotor is het vermeldenswaard de afwezigheid van klassieke inlaat- en uitlaatkleppen. In plaats daarvan worden speciale gaten gebruikt. Ze bevinden zich aan de zijkanten van de verbrandingskamer. Deze gaten zijn direct verbonden met het uitlaatsysteem en het voedingssysteem.

Rotor

De basis van het ontwerp van de krachtcentrale van dit type is de rotor. Het vervult de functie van zuigers in deze motor. De rotor bevindt zich echter in een enkele kopie, terwijl de zuigers van drie tot twaalf of meer kunnen zijn. De vorm van dit element lijkt op een driehoek met afgeronde hoeken.

Dergelijke randen zijn nodigvoor een meer luchtdichte en hoogwaardige afdichting van de verbrandingskamer. Dit zorgt voor een goede verbranding van het brandstofmengsel. Speciale platen bevinden zich in het bovenste deel van het gezicht en aan de zijkanten. Ze fungeren als compressieringen. De rotor bevat ook tanden. Ze dienen om de aandrijving te draaien, die ook de uitgaande as aandrijft. We zullen het hebben over de benoeming van de laatste hieronder.

Val

Als zodanig is er geen krukas in een roterende zuigermotor. In plaats daarvan wordt een uitvoerelement gebruikt. Ten opzichte van het midden zijn er speciale uitsteeksels (nokken). Ze zijn asymmetrisch geplaatst. Het koppel van de rotor, dat wordt overgebracht op de nok, zorgt ervoor dat de as rond zijn as draait. Hierdoor ontstaat de energie die nodig is om de aandrijvingen en wielen in de auto te laten bewegen.

Beats

Wat is het werkingsprincipe van een rotatiemotor? Het algoritme van actie, ondanks vergelijkbare cycli met een zuigermotor, is anders. Het begin van de cyclus vindt dus plaats wanneer een van de uiteinden van de rotor door het inlaatkanaal van de behuizing van de verbrandingsmotor gaat. Op dit moment wordt onder invloed van vacuüm een brandbaar mengsel in de kamer gezogen. Bij verdere rotatie van de rotor vindt de compressieslag van het mengsel plaats. Dit gebeurt wanneer het andere uiteinde de inlaat passeert. De druk van het mengsel neemt geleidelijk toe. Het ontbrandt uiteindelijk. Maar het ontbrandt niet door de compressiekracht, maar door de vonk van een bougie. Daarna begint de werkcyclus van de rotorslag.

Aangezien de verbrandingskamer in zo'n motor een ovale vorm heeft, is het aan te raden om in het ontwerp twee kaarsen te gebruiken. Hierdoor kun je het mengsel snel ontsteken. Zo verspreidt het vlamfront zich gelijkmatiger. Overigens kunnen twee kaarsen per verbrandingskamer ook worden gebruikt in een conventionele verbrandingsmotor met zuiger (dit ontwerp is uiterst zeldzaam). Voor een rotatiemotor is dit echter een must.

Na ontsteking ontstaat er een hoge druk van gassen in de kamer. De kracht is zo groot dat de rotor op het excentriek kan draaien. Dit draagt bij aan het genereren van koppel op de uitgaande as. Naarmate de bovenkant van de rotor de uitlaat nadert, worden de kracht en druk van de energie van de gassen verminderd. Ze rennen spontaan het uitlaatkanaal in. Nadat de camera er helemaal vrij van is, begint een nieuw proces. De rotatiemotor start opnieuw met de inlaatslag, compressie, ontsteking en dan de arbeidsslag.

Over het smeersysteem en voeding

Dit apparaat heeft geen verschillen in het brandstoftoevoersysteem. Het maakt ook gebruik van een dompelpomp die benzine onder druk uit de tank levert. Maar het smeersysteem heeft zijn eigen kenmerken. De olie voor de wrijvende delen van de motor wordt dus rechtstreeks in de verbrandingskamer geleid. Er is een speciaal gat voorzien voor smering. Maar de vraag rijst: waar gaat de olie dan heen als deze de verbrandingskamer binnenkomt? Hier is het werkingsprincipe vergelijkbaar met een tweetaktmotor. Vet komt de kamer binnen en verbrandt met benzine. Dit werkingsschema wordt gebruikt op elke draaischuifmotor, inclusief zuigermotoren. Vanwege het speciale ontwerp van het smeersysteem kunnen dergelijke motoren niet voldoen aan modernemilieuvoorschriften. Dit is een van de vele redenen waarom rotatiemotoren niet commercieel worden gebruikt op VAZ en andere automodellen. Maar eerst kijken we naar de voordelen van RPD.

Pros

Er zijn veel voordelen aan dit type motor. Ten eerste heeft deze motor een klein gewicht en een klein formaat. Hierdoor bespaar je ruimte in de motorruimte en plaats je de verbrandingsmotor in iedere auto. Ook draagt een laag gewicht bij aan een meer correcte gewichtsverdeling van de auto. Het grootste deel van de massa van auto's met klassieke verbrandingsmotoren is immers geconcentreerd aan de voorkant van de carrosserie.

Ten tweede heeft de roterende zuigermotor een hoge vermogensdichtheid. In vergelijking met klassieke motoren is dit cijfer anderhalf tot twee keer hoger. Ook heeft de rotatiemotor een breder koppelvlak. Het is bijna stationair beschikbaar, terwijl conventionele verbrandingsmotoren tot vier- tot vijfduizend moeten worden gedraaid. Trouwens, een roterende motor is veel gemakkelijker om hoge snelheid te krijgen. Dit is nog een pluspunt.

Ten derde heeft zo'n motor een eenvoudiger ontwerp. Er zijn geen kleppen, geen veren, geen krukmechanisme als geheel. Tegelijkertijd is er geen gebruikelijk gasdistributiesysteem met een riem en een nokkenas. Het is de afwezigheid van KShM die bijdraagt aan een gemakkelijker toerental door een roterende verbrandingsmotor. Zo'n motor draait in een fractie van een seconde wel acht- tot tienduizend rond. Welnu, een ander pluspunt is minder neiging tot ontploffing.

Nadelen

Laten we het nu hebben over de nadelen waardoor het gebruik van rotarymotoren werden beperkt. Het eerste minpuntje zijn de hoge eisen aan de kwaliteit van de olie. Hoewel de motor werkt als een tweetakt, kun je hier geen goedkoop "mineraalwater" vullen. De onderdelen en mechanismen van de aandrijfeenheid worden onderworpen aan aanzienlijke belastingen, daarom is er een dichte oliefilm nodig tussen de wrijfparen om de hulpbron te sparen. Trouwens, het olieverversingsschema is zesduizend kilometer.

Het volgende nadeel betreft de snelle slijtage van de afdichtingselementen van de rotor. Dit komt door het kleine contactvlak. Door de slijtage van de afdichtingselementen ontstaat er een hoog drukverschil. Dit heeft een negatief effect op de prestaties van rotatiemotoren en het olieverbruik (en bijgevolg op de milieuprestaties).

Om de tekortkomingen op te sommen, is het de moeite waard om het brandstofverbruik te vermelden. In vergelijking met een cilinder-zuigermotor heeft een rotatiemotor geen brandstofefficiëntie, vooral niet bij middelhoge en lage snelheden. Een sprekend voorbeeld hiervan is de Mazda RX-8. Met een inhoud van 1,3 liter verbruikt deze motor maar liefst 15 liter benzine per honderdtal. Opmerkelijk is dat bij hoge rotorsnelheden de grootste brandstofefficiëntie wordt bereikt.

Ook rotatiemotoren zijn gevoelig voor oververhitting. Dit komt door de speciale lenticulaire vorm van de verbrandingskamer. Het voert de warmte niet goed af in vergelijking met een bolvormige (zoals bij conventionele verbrandingsmotoren), daarom moet u tijdens het gebruik altijd de temperatuursensor controleren. Bij oververhitting wordt de rotor vervormd. Tijdens het werken vormt het aanzienlijke slijtage. Als gevolg hiervan zal de motorische hulpbron het einde naderen.

Ondanks het eenvoudige ontwerp en het ontbreken van een krukmechanisme, is deze motor moeilijk te repareren. Dergelijke motoren zijn zeer zeldzaam en weinig vakmensen hebben er ervaring mee. Daarom weigeren veel autoservices om dergelijke motoren te "kapitaliseren". En wie zich met rotoren bezighoudt, vraagt daar fabelachtige sommen geld voor. U moet betalen of een nieuwe motor installeren. Maar dit is geen garantie voor een hoge bron. Dergelijke motoren zorgen voor maximaal 100 duizend kilometer (zelfs bij matige werking en tijdig onderhoud). En de Mazda RX-8-motoren waren geen uitzondering.

VAZ rotatiemotor

Iedereen weet dat dergelijke motoren in hun jaren door de Japanse fabrikant Mazda werden gebruikt. Weinig mensen weten echter dat de RPD ook in de Sovjet-Unie werd gebruikt op de VAZ Classic. Zo'n motor is ontwikkeld in opdracht van het ministerie van Bijzondere Diensten. VAZ-21079, uitgerust met een dergelijke motor, was een analoog van de beroemde zwarte "Volga-catch-up" met een achtcilindermotor.

De ontwikkeling van een draaizuigermotor voor de VAZ begon in het midden van de jaren '70. De taak was niet eenvoudig - om een rotatiemotor te creëren die de traditionele verbrandingsmotor met zuigers in alle opzichten zou overtreffen. De ontwikkeling van een nieuwe krachtbron werd uitgevoerd door specialisten van Samara-luchtvaartondernemingen. Het hoofd van het montage- en ontwerpbureau was Boris Sidorovich Pospelov.

De ontwikkeling van krachtbronnen ging gelijktijdig met de studie van rotatiemotoren van buitenlandse modellen. De eerste exemplaren verschilden niet in hoge prestaties en gingen niet in de serie. Een paar jaar later ontstonden er verschillende varianten van de RPD voor de klassieke VAZ. De VAZ-311-motor werd erkend als de beste van hen. Deze motor had dezelfde geometrische parameters als de Japanse 1ZV-motor. Het maximale vermogen van de eenheid was 70 pk. Ondanks de imperfectie van het ontwerp, besloot het management om de eerste industriële batch RPD's vrij te geven, die op officiële VAZ-2101-voertuigen waren geïnstalleerd. Al snel werden echter heel wat tekortkomingen ontdekt: de motor zorgde voor een golf van klachten, er brak een schandaal uit en het aantal medewerkers van het ontwerpbureau werd fors teruggebracht. Vanwege frequente storingen werd de eerste VAZ-311-rotatiemotor stopgezet.

Maar het verhaal van de Sovjet-RPD eindigde daar niet. In de jaren 80 slaagden ingenieurs er nog steeds in om een rotatiemotor te maken die de kenmerken van een verbrandingsmotor met zuiger aanzienlijk overtrof. Het was dus een VAZ-4132 rotatiemotor. De eenheid ontwikkelde een vermogen van 120 pk. Dit gaf de VAZ-2105 uitstekende dynamische prestaties. Met deze motor accelereerde de auto in 9 seconden naar honderden. En de maximale snelheid van de "inhaalslag" was 180 kilometer per uur. Een van de belangrijkste voordelen is het hoge koppel van de motor, beschikbaar over het hele toerenbereik en het hoge litervermogen, dat zonder enige boost werd bereikt.

In de jaren 90 begon AvtoVAZ een nieuwe rotatiemotor te ontwikkelen, die op de "negen" moest worden geïnstalleerd. Dus, in 1994m jaar werd een nieuwe krachtbron VAZ-415 geboren. De motor had een werkvolume van 1300 kubieke centimeter en twee verbrandingskamers. de compressieverhouding van elk was 9, 4. Deze krachtcentrale kan tot tienduizend omwentelingen draaien. Tegelijkertijd onderscheidde de motor zich door een laag brandstofverbruik. Gemiddeld verbruikte de eenheid 13-14 liter per honderd in de gecombineerde cyclus (dit is een goede indicator voor een oude roterende verbrandingsmotor volgens de huidige normen). Tegelijkertijd onderscheidde de motor zich door een laag eigen gewicht. Zonder hulpstukken woog hij slechts 113 kilogram.

Het olieverbruik van de VAZ-415-motor is 0,6 procent van het specifieke brandstofverbruik. De hulpbron van de verbrandingsmotor vóór revisie is 125 duizend kilometer. De motor, geïnstalleerd op de "negen", vertoonde goede dynamische eigenschappen. Dus de acceleratie naar honderden duurde slechts negen seconden. En de maximale snelheid is 190 kilometer per uur. Er waren ook experimentele monsters van de VAZ-2108 met een rotatiemotor. Dankzij het lichtere gewicht versnelde de roterende "acht" in slechts acht seconden tot honderden. En de maximale snelheid tijdens de tests was 200 kilometer per uur. Deze motoren zijn echter nooit in de serie opgenomen. Je vindt ze niet op de secundaire markt en ook niet op demontages.

Samenvattend

Dus we hebben ontdekt wat een rotatiemotor is. Zoals u kunt zien, is dit een zeer interessante ontwikkeling die gericht is op het verkrijgen van maximale efficiëntie en kracht. Door hun ontwerp slijten de rotormechanismen echter snel. Dit beïnvloedde de bron van de motor. Ook alJapanse RPD het is niet meer dan honderdduizend kilometer. Ook stellen deze motoren hoge eisen aan smeermiddelen en kunnen ze niet voldoen aan de moderne milieunormen. Daarom zijn verbrandingsmotoren met roterende zuigers niet bijzonder populair geworden in de auto-industrie.