>

motor cu 3 rotoare. Motor rotativ: principiu de funcționare

Principalele tipuri de motoare ardere internă iar motoarele cu abur au un dezavantaj comun. Constă în faptul că mișcarea alternativă necesită transformarea în mișcare de rotație. Acest lucru, la rândul său, cauzează performanțe scăzute, precum și uzură destul de mare a pieselor mecanismului incluse în diferite tipuri de motoare.

Destul de mulți oameni s-au gândit să creeze un motor în care elementele în mișcare doar se rotesc. Cu toate acestea, o singură persoană a reușit să rezolve această problemă. Felix Wankel, un mecanic autodidact, a devenit inventatorul motorului cu piston rotativ. În timpul vieții, acest bărbat nu a primit nicio specialitate, nici studii superioare. Să aruncăm o privire mai atentă la motorul cu piston rotativ Wankel.

Scurtă biografie a inventatorului

Felix G. Wankel s-a născut în 1902, pe 13 august, în orășelul Lahr (Germania). În timpul Primului Război Mondial, tatăl viitorului inventator a murit. Din această cauză, Wankel a trebuit să renunțe la studii la gimnaziu și să obțină un loc de muncă ca asistent de vânzări într-un magazin de vânzări de cărți la o editură. Datorită acestui fapt, a devenit dependent de lectură. Felix studia specificatii tehnice motoare, autovehicule, mecanici singuri. El a dobândit cunoștințe din cărțile care erau vândute în magazin. Se crede că circuitul motorului Wankel implementat mai târziu (mai precis, ideea creării sale) mi-a venit într-un vis. Nu se știe dacă acest lucru este adevărat sau nu, dar putem spune cu siguranță că inventatorul avea abilități extraordinare, o pasiune pentru mecanică și un

Argumente pro şi contra

Mișcarea convertită de natură alternativă este complet absentă într-un motor rotativ. Formarea presiunii are loc în acele camere care sunt create folosind suprafețele convexe ale rotorului triunghiular și diverse părți carcase. Rotorul realizează mișcări de rotație cu ajutorul arderii. Acest lucru poate reduce vibrațiile și poate crește viteza de rotație. Datorită eficienței crescute care rezultă din aceasta, motorul rotativ este mult mai mic ca dimensiuni decât un motor cu piston convențional de putere echivalentă.

Un motor rotativ are o componentă principală printre toate componentele sale. Această componentă importantă se numește rotor triunghiular, care se rotește în interiorul statorului. Toate cele trei vârfuri ale rotorului, datorită acestei rotații, au o legătură constantă cu peretele interior al carcasei. Cu ajutorul acestui contact se formează camere de ardere sau trei volume de tip închis cu gaz. Când rotorul se rotește în interiorul carcasei, volumul tuturor celor trei camere de ardere formate se modifică tot timpul, amintind de acțiunile unei pompe convenționale. Toate cele trei suprafețe laterale ale rotorului acționează ca un piston.

În interiorul rotorului se află un mic angrenaj cu dinți externi, care este atașat la carcasă. Angrenajul, care este mai mare în diametru, este conectat la acest angrenaj fix, care stabilește însăși traiectoria mișcărilor de rotație ale rotorului în interiorul carcasei. Dinții din angrenajul mai mare sunt interni.

Datorită faptului că rotorul este conectat excentric la arborele de ieșire, rotația arborelui are loc în același mod în care un mâner ar roti un arbore cotit. Arborele de ieșire se va roti de trei ori pentru fiecare rotație a rotorului.

Motorul rotativ are avantajul greutății reduse. Cele mai de bază dintre blocurile de motor rotative sunt mici ca dimensiune și greutate. În același timp, controlabilitatea și performanța unui astfel de motor vor fi mai bune. Are o greutate mai mică datorită faptului că pur și simplu nu este nevoie de arbore cotit, biele și pistoane.

Motorul rotativ are dimensiuni mult mai mici decât un motor convențional de aceeași putere. Datorită dimensiunii mai mici a motorului, manevrarea va fi mult mai bună, iar mașina în sine va deveni mai spațioasă, atât pentru pasageri, cât și pentru șofer.

Toate piesele unui motor rotativ efectuează mișcări de rotație continue în aceeași direcție. Modificarea mișcării lor are loc în același mod ca în pistoanele unui motor tradițional. Motoarele rotative sunt echilibrate intern. Acest lucru duce la o scădere a nivelului de vibrație în sine. Puterea motorului rotativ se simte mult mai lină și mai uniformă.

Motorul Wankel are un rotor convex special cu trei margini, care poate fi numit inima lui. Acest rotor efectuează mișcări de rotație în interiorul suprafeței cilindrice a statorului. Motorul rotativ Mazda este primul motor rotativ din lume care a fost dezvoltat special pentru producția de masă. Această dezvoltare a început în 1963.

Ce este RPD?


Într-un motor clasic în patru timpi, același cilindru este folosit pentru diferite operațiuni - injecție, compresie, ardere și evacuare.Într-un motor rotativ, fiecare proces este efectuat într-un compartiment separat al camerei. Efectul nu este diferit de împărțirea unui cilindru în patru compartimente pentru fiecare operație.
Într-un motor cu piston, presiunea creată de arderea amestecului forțează pistoanele să se miște înainte și înapoi în cilindrii lor. Bielele și arborele cotit transformă această mișcare de împingere în mișcarea de rotație necesară pentru a propulsa vehiculul.
Într-un motor rotativ nu există o mișcare liniară care ar trebui convertită în mișcare de rotație. Presiunea este generată într-unul dintre compartimentele camerei determinând rotorul să se rotească, acest lucru reduce vibrațiile și crește turația potențială a motorului. Rezultatul este o eficiență mai mare și dimensiuni mai mici cu aceeași putere ca un motor cu piston convențional.

Cum funcționează RPD?

Funcția pistonului în RPD este îndeplinită de un rotor cu trei vârfuri, care transformă forța presiunii gazului în mișcarea de rotație a arborelui excentric. Mișcarea rotorului în raport cu statorul (carcasa exterioară) este asigurată de o pereche de roți dințate, dintre care una este fixată rigid de rotor, iar a doua de capacul lateral al statorului. Angrenajul în sine este montat fix pe carcasa motorului. Angrenajul rotorului este în legătură cu el și roata dințată pare să se rostogolească în jurul lui.
Arborele se rotește în rulmenți amplasați pe carcasă și are un excentric cilindric pe care se rotește rotorul. Interacțiunea acestor angrenaje asigură mișcarea corespunzătoare a rotorului față de carcasă, în urma căreia se formează trei camere separate de volum variabil. Raportul de transmisie este de 2:3, deci pentru o rotație a arborelui excentric, rotorul revine la 120 de grade, iar pentru o rotație completă a rotorului are loc un ciclu complet în patru timpi în fiecare cameră.

Schimbul de gaz este reglat de vârful rotorului pe măsură ce trece prin porturile de intrare și de evacuare. Acest design permite un ciclu în 4 timpi fără utilizarea mecanism special distributia gazelor.

Etanșarea camerelor este asigurată de plăci de etanșare radiale și de capăt, care sunt presate împotriva cilindrului prin forțe centrifuge, presiunea gazului și arcurile cu bandă. Cuplul se obține ca urmare a acțiunii forțelor gazului prin rotor asupra arborelui excentric. Formarea amestecului, inflamarea, lubrifierea, răcirea, pornirea - în principiu la fel ca într-un motor cu ardere internă cu piston convențional

Formarea de amestecare

În teorie, în RPD sunt utilizate mai multe tipuri de formare a amestecurilor: externă și internă, pe bază de combustibili lichizi, solizi și gazoși.
În ceea ce privește combustibilii solizi, este de remarcat faptul că aceștia sunt inițial gazificați în generatoare de gaz, deoarece duc la creșterea formării de cenușă în cilindri. Prin urmare, combustibilii gazoși și lichizi au devenit mai răspândiți în practică.
Mecanismul de formare a amestecului în motoarele Wankel va depinde de tipul de combustibil utilizat.
Când se utilizează combustibil gazos, acesta este amestecat cu aer într-un compartiment special de la admisia motorului. Amestecul combustibil intră în cilindri în formă finită.

Amestecul se prepară din combustibil lichid după cum urmează:

  1. Aerul este amestecat cu combustibil lichid înainte de a intra în cilindri, unde intră amestecul combustibil.
  2. În cilindrii motorului combustibil lichidși aerul sunt furnizate separat și deja în interiorul cilindrului sunt amestecate. Amestecul de lucru se obține atunci când vin în contact cu gazele reziduale.

În consecință, amestecul combustibil-aer poate fi preparat în afara cilindrilor sau în interiorul acestora. Acest lucru duce la separarea motoarelor cu formare de amestec intern sau extern.

Caracteristicile tehnice ale motorului cu piston rotativ

parametrii VAZ-4132 VAZ-415
număr de secțiuni 2 2
Deplasarea camerei motorului, cc 1,308 1,308
raportul de compresie 9,4 9,4
Putere nominală, kW (CP) / min-1 103 (140) / 6000 103 (140) / 6000
Cuplul maxim, N * m (kgf * m) / min-1 186 (19) / 4500 186 (19) / 4500
Viteza minimă de rotație a arborelui excentric la ralanti, min-1 1000 900

Greutatea motorului, kg

Dimensiuni totale, mm

Consumul de ulei ca % din consumul de combustibil

Durata de viață a motorului înainte de prima revizie majoră, mii de km

numire

VAZ-21059/21079

VAZ-2108/2109/21099/2115/2110

sunt produse modele

motor RPD

Timp de accelerare 0-100, sec

Viteza maximă, km\h

Eficiența finală a motorului constă din trei părți principale:


Cercetările în acest domeniu arată că doar 75% din combustibil arde complet. Se crede că această problemă poate fi rezolvată prin separarea proceselor de ardere și expansiune a gazelor. Este necesar să se prevadă amenajarea camerelor speciale în condiții optime. Arderea trebuie să aibă loc într-un volum închis, supus unei creșteri a temperaturii și a presiunii; procesul de expansiune trebuie să aibă loc la temperaturi scăzute.

  1. Eficiența mecanică (caracterizează munca care a dus la formarea cuplului axului principal transmis consumatorului).

Aproximativ 10% din munca motorului este cheltuită pentru acționarea componentelor și mecanismelor auxiliare. Acest defect poate fi corectat prin modificarea designului motorului: atunci când elementul principal de lucru în mișcare nu atinge corpul staționar. Un braț de cuplu constant trebuie să fie prezent de-a lungul întregului traseu al elementului principal de lucru.

  1. Eficiența termică (un indicator care reflectă cantitatea de energie termică generată din arderea combustibilului, transformată în muncă utilă).

În practică, 65% din energia termică generată scapă cu gazele de eșapament în timpul mediu extern. O serie de studii au arătat că este posibil să se realizeze o creștere a eficienței termice în cazul în care proiectarea motorului ar permite arderea combustibilului într-o cameră izolată termic, astfel încât temperaturile maxime să fie atinse de la bun început, și la final, această temperatură este redusă la valori minime prin pornirea fazei de vapori.

Motor cu piston rotativ Wankel

„Majoritatea oamenilor îl asociază cu cilindri și pistoane, cu sistemul de distribuție a gazului și cu mecanismul manivelei. Acest lucru se datorează faptului că marea majoritate a mașinilor sunt echipate cu tipul clasic și cel mai popular de motor - piston.

Astăzi vom vorbi despre motorul cu piston rotativ Wankel, care are un întreg set de caracteristici tehnice remarcabile și, la un moment dat, trebuia să deschidă noi perspective în industria auto, dar nu și-a putut ocupa locul cuvenit și nu a devenit larg răspândit.

Istoria creației

Primul motor termic de tip rotativ este considerat a fi eolipilul. În secolul I d.Hr., a fost creat și descris de inginerul mecanic grec Heron din Alexandria.

Designul eolipilului este destul de simplu: o sferă de bronz rotativă este situată pe o axă care trece prin centrul de simetrie. Vaporii de apă, utilizați ca fluid de lucru, curg din două duze instalate în centrul bilei unul opus și perpendicular pe axa de montare.


Mecanismele apei și ale morilor de vânt, folosind forța elementelor ca energie, pot fi atribuite și motoarelor rotative din antichitate.

Clasificarea motoarelor rotative

Camera de lucru a unui motor rotativ cu ardere internă poate fi închisă ermetic sau poate avea o legătură constantă cu atmosfera atunci când este separată de mediu prin paletele rotorului rotorului. Turbinele cu gaz sunt construite pe acest principiu.

Printre motoarele cu piston rotativ cu camere de ardere închise, experții disting mai multe grupuri. Separarea se poate produce in functie de: prezenta sau absenta elementelor de etansare, dupa modul de functionare al camerei de ardere (intermitent-pulsante sau continua), dupa tipul de rotatie al corpului de lucru.


Este de remarcat faptul că majoritatea structurilor descrise nu au mostre de lucru și există pe hârtie.
Au fost clasificate de inginerul rus I.Yu. Isaev, care este el însuși ocupat să creeze un motor rotativ perfect. El a analizat brevete din Rusia, America și alte țări, peste 600 în total.

Motor rotativ cu ardere internă cu mișcare alternativă

Rotorul în astfel de motoare nu se rotește, dar efectuează balansări ale arcului alternativ. Lamele de pe rotor și stator sunt staționare, iar între ele apar curse de dilatare și compresie.

Cu mișcare pulsatorie-rotativă, unidirecțională

În carcasa motorului sunt două rotoare rotative, compresia are loc între paletele lor în momentele de apropiere și expansiunea în momentul demontării. Datorită faptului că rotația lamelor are loc neuniform, este necesară dezvoltarea unui mecanism complex de aliniere.

Cu clapete de etanșare și mișcări alternative

Schema, utilizată cu succes la motoarele pneumatice, unde rotația este efectuată cu aer comprimat, nu a prins rădăcini în motoarele cu ardere internă din cauza presiunii și temperaturilor ridicate.

Cu sigilii și mișcări reciproce ale corpului

Schema este similară cu cea anterioară, doar clapele de etanșare sunt situate nu pe rotor, ci pe carcasa motorului. Dezavantajele sunt aceleași: incapacitatea de a asigura o etanșeitate suficientă a palelor carcasei cu rotorul, menținând în același timp mobilitatea acestora.

Motoare cu mișcare uniformă a elementelor de lucru și a altor elemente

Cele mai promițătoare și avansate tipuri de motoare rotative. Teoretic, pot dezvolta cele mai mari viteze și pot câștiga putere, dar până acum nu a fost posibilă crearea unui singur circuit de lucru pentru motoarele cu ardere internă.

Cu mișcare planetară, de rotație a elementului de lucru

Acesta din urmă include cel mai cunoscut proiect de motor cu piston rotativ al inginerului Felix Wankel.

Deși există un număr mare de alte modele de tip planetar:

  • Umpleby
  • Gray și Dremmond
  • Marshall
  • Spand
  • Renault
  • Thomas
  • Wallinder și Skoog
  • Sensand
  • Maillard
  • Ferro

Istoria lui Wankel

Viața lui Felix Heinrich Wankel nu a fost ușoară, a rămas orfan la o vârstă fragedă (tatăl viitorului inventator a murit în Primul Război Mondial), Felix nu a putut strânge fonduri pentru a studia la universitate, iar specialitatea lui a făcut-o; nu-i permite să obțină miopie severă.

Acest lucru l-a determinat pe Wankel să studieze în mod independent disciplinele tehnice, datorită cărora în 1924 i-a venit ideea de a crea un motor rotativ cu o cameră de ardere internă rotativă.


În 1929, a primit un brevet pentru invenție, care a devenit primul pas către crearea faimosului RPD Wankel. În 1933, inventatorul, aflându-se în rândurile oponenților lui Hitler, a petrecut șase luni în închisoare. După eliberare, compania BMW a devenit interesată de dezvoltarea unui motor rotativ și a început să finanțeze cercetări ulterioare, alocand un atelier în Landau pentru lucrări.

După război, se duce la francezi ca reparație, iar inventatorul însuși ajunge la închisoare ca complice al regimului hitlerist. Abia în 1951 Felix Heinrich Wankel a obținut un loc de muncă la compania producătoare de motociclete NSU și și-a continuat cercetările.


În același an, a început să lucreze împreună cu designerul șef al NSU, Walter Freude, care el însuși a fost mult timp implicat în cercetări în domeniul creării unui motor cu piston rotativ pentru motociclete de curse. În 1958, prima probă de motor a avut loc pe bancul de încercare.

Cum funcționează un motor rotativ?

Unitatea de putere proiectată de Freude și Wankel este un rotor realizat sub forma unui triunghi Reuleaux. Rotorul se rotește planetar în jurul unui angrenaj montat în centrul statorului - o cameră de ardere staționară. Camera în sine este realizată sub forma unui epitrochoid, care seamănă vag cu o figură în opt cu un centru alungit, acționează ca un cilindru.

Deplasându-se în interiorul camerei de ardere, rotorul formează cavități de volum variabil în care au loc cursele motorului: admisie, compresie, aprindere și evacuare. Camerele sunt separate ermetic unele de altele prin garnituri - vârfuri, a căror uzură este punctul slab al motoarelor cu piston rotativ.

Amestecul combustibil-aer este aprins de două bujii simultan, deoarece camera de ardere are o formă alungită și un volum mare, ceea ce încetinește viteza de ardere a amestecului de lucru.

Pe un motor rotativ, se folosește mai degrabă un unghi întârziat decât unul avansat, ca la un motor cu piston. Acest lucru este necesar pentru ca aprinderea să aibă loc puțin mai târziu, iar forța exploziei împinge rotorul în direcția dorită.

Designul Wankel a făcut posibilă simplificarea semnificativă a motorului și eliminarea multor piese. Nu mai era nevoie de un mecanism separat de distribuție a gazului, iar greutatea și dimensiunea motorului au fost reduse semnificativ.

Avantaje

După cum am menționat mai devreme, motorul rotativ Wankel nu necesită atât de multe piese ca un motor cu piston, prin urmare este mai mic ca dimensiune, greutate și densitate de putere (număr de „cai” pe kilogram de greutate).

Nu există mecanism de manivelă (în varianta clasica), ceea ce a făcut posibilă reducerea greutății și a sarcinii vibraționale. Datorită absenței mișcărilor alternative ale pistoanelor și a masei reduse a pieselor în mișcare, motorul poate dezvolta și menține turații foarte mari, reacționând aproape instantaneu la apăsarea pedalei de accelerație.

Un motor rotativ cu ardere internă produce putere la trei sferturi din fiecare rotație a arborelui de ieșire, în timp ce un motor cu piston produce putere la doar un sfert.

Defecte

Tocmai pentru că motorul Wankel, cu toate avantajele sale, are număr mare dezavantaje, astăzi doar Mazda continuă să o dezvolte și să o îmbunătățească. Deși brevetul pentru acesta a fost cumpărat de sute de companii, inclusiv Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan și altele.

Mică resursă

Principalul și cel mai semnificativ dezavantaj este durata scurtă de viață a motorului. În medie, este egal cu 100 de mii de kilometri pentru Rusia. În Europa, SUA și Japonia, această cifră este de două ori mai mare, datorită calității combustibilului și întreținerii competente.


Cea mai mare sarcină este experimentată de plăcile metalice, vârfuri - garnituri radiale de la capăt între camere. Acestea trebuie să reziste la temperaturi ridicate, presiune și sarcini radiale. La RX-7, înălțimea vârfului este de 8,1 milimetri, se recomandă înlocuirea când uzura este de până la 6,5, la RX-8 a fost redusă la 5,3 din fabrică, iar uzura admisă nu este mai mare de 4,5 milimetri.

Este important să monitorizați compresia, starea uleiului și injectoarele de ulei care furnizează lubrifiant în camera motorului. Principalele semne de uzură a motorului și de revizie majoră iminentă sunt compresia scăzută, consumul de ulei și pornirea la cald dificilă.

Ecologia scăzută

Deoarece sistemul de lubrifiere al unui motor cu piston rotativ implică injectarea directă a uleiului în camera de ardere și, de asemenea, din cauza arderii incomplete a combustibilului, gazele de eșapament au o toxicitate crescută. Acest lucru a făcut dificilă trecerea inspecțiilor de mediu care trebuiau îndeplinite pentru a vinde mașini pe piața americană.

Pentru a rezolva problema, inginerii Mazda au creat un reactor termic care ardea hidrocarburi înainte de a le elibera în atmosferă. A fost instalat pentru prima dată pe un Mazda R100.


În loc să oprească producția ca și alții, Mazda a început să vândă vehicule cu sistem antipoluare cu motor rotativ (REAPS) în 1972.

Consum mare

Toate mașinile cu motoare rotative au un consum mare de combustibil.

Pe lângă Mazda, mai existau și Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (cu patru secțiuni, capacitate de 4 litri), Citroen M35, dar acestea erau în mare parte modele experimentale și din cauza crizei petrolului care a izbucnit în anii '80, producția lor a fost suspendată.

Lungimea scurtă a cursei rotorului și forma în semilună a camerei de ardere nu permit amestecului de lucru să se ardă complet. Orificiul de evacuare se deschide chiar înainte de arderea completă, gazele nu au timp să transfere întreaga forță de presiune către rotor. De aceea, temperatura gazelor de eșapament ale acestor motoare este atât de ridicată.

Istoricul RPD intern

La începutul anilor 80, URSS a devenit și ea interesată de tehnologie. Adevărat, brevetul nu a fost achiziționat și au decis să vină cu totul singuri, cu alte cuvinte, să copieze principiul de funcționare și designul motorului rotativ Mazda.

În aceste scopuri, a fost creat un birou de proiectare, iar la Togliatti a fost creat un atelier de producție de masă. În 1976, primul prototip al unui motor VAZ-311 cu o singură secțiune, cu o putere de 70 CP. Cu. instalat pe 50 de mașini. Într-o perioadă foarte scurtă de timp, au dezvoltat o resursă. Echilibrul slab al REM (mecanism rotativ-excentric) și uzura rapidă a apexelor s-au făcut simțite.


Cu toate acestea, dezvoltarea a devenit interesată de serviciile speciale, pentru care caracteristicile dinamice ale motorului erau mult mai importante decât resursa. În 1982, motorul rotativ în două secțiuni VAZ-411 a văzut lumina zilei, cu o lățime a rotorului de 70 cm și o putere de 120 CP. s. și VAZ-413 cu un rotor de 80 cm și 140 CP. Cu. Mai târziu, motoarele VAZ-414 au fost folosite pentru a echipa KGB, poliția rutieră și vehiculele Ministerului Afacerilor Interne.

Din 1997, unitatea de putere VAZ-415 a fost instalată pe mașinile publice, iar Volga apare cu un VAZ-425 RPD din trei secțiuni. Astăzi, în Rusia, mașinile nu sunt echipate cu astfel de motoare.

Lista mașinilor cu motor cu piston rotativ

Marca Model
NSU Păianjen
Ro80
Mazda Cosmo Sport (110S)
Familia Rotary Coupe
Parkway Rotary 26
Capella (RX-2)
Savanna (RX-3)
RX-4
RX-7
RX-8
Eunos Cosmo
Pickup rotativ
Luce R-130
Mercedes C-111
XP-882 cu patru rotoare
Citroen M35
GS Birotor (GZ)
VAZ 21019 (Arcanul)
2105-09
GAZ 21
24
3102


Lista motoarelor rotative Mazda

Tip Descriere
40A Prima copie de banc, raza rotorului 90 mm
L8A Sistem de ungere cu carter uscat, raza rotorului 98 mm, volum 792 cc. cm
10A (0810) Din două piese, 982 cu. cm, putere 110 l. pp., amestecarea uleiului cu combustibil pentru lubrifiere, greutate 102 kg
10A (0813) 100 l. pp., creșterea greutății până la 122 kg
10A (0866) 105 l. pp., Tehnologia de reducere a emisiilor REAPS
13A Pentru tracțiune față R-130, volum 1310 cmc. cm, 126 l. s., raza rotorului 120 mm
12A Volum 1146 cmc. cm, materialul rotorului este întărit, durata de viață a statorului este mărită, garniturile sunt din fontă
12A Turbo Injectie semidirecta, 160 l. Cu.
12B Distribuitor unic de aprindere
13B Cel mai popular motor, volum 1308 cc. cm, emisii reduse
13B-RESI 135 l. p., RESI (Rotary Engine Super Injection) și injecție Bosch L-Jetronic
13B-DEI 146 l. p., admisie variabila, sisteme 6PI si DEI, injectie cu 4 injectoare
13B-RE 235 l. pp., turbine mari HT-15 și mici HT-10
13B-REW 280 l. pp., 2 turbine Hitachi HT-12 secvenţiale
13B-MSP Reneza Ecologic și economic, poate funcționa cu hidrogen
13G/20B Motoare de curse cu trei rotoare, 1962 cmc. cm, putere 300 l. Cu.
13J/R26B Cu patru rotoare, pentru curse auto, volum 2622 cmc. cm, putere 700 l. Cu.
16X (Renesis 2) 300 l. pp., concept car Taiki

Reguli pentru operarea unui motor rotativ

  1. Schimbați uleiul la fiecare 3-5 mii de kilometri. Un consum de 1,5 litri la 1000 km este considerat normal.
  2. monitorizați starea injectoarelor de ulei; durata medie de viață a acestora este de 50 de mii.
  3. schimba filtrul de aer la fiecare 20 de mii.
  4. utilizați numai bujii speciale, resurse 30-40 mii de kilometri.
  5. Umpleți rezervorul cu benzină nu mai mică decât AI-95 și, mai bine, AI-98.
  6. măsurați compresia la schimbarea uleiului. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv special; compresia trebuie să fie în 6,5-8 atmosfere.

Când se operează cu compresie sub aceste valori, un kit de reparații standard poate să nu fie suficient - va trebui să înlocuiți o întreagă secțiune și, eventual, întregul motor.

Ziua de azi

Astăzi, Mazda RX-8 este în producție de serie, echipată cu un motor Renesis (abrevierea Rotary Engine + Genesis).


Proiectanții au reușit să reducă consumul de ulei la jumătate și consumul de combustibil cu 40%, și clasa de mediu aduceți-l la nivelul Euro-4. Motorul cu o cilindree de 1,3 litri produce o putere de 250 CP. Cu.

În ciuda tuturor realizărilor, japonezii nu se opresc aici. Contrar susținărilor majorității experților că RPD nu are viitor, aceștia nu încetează să îmbunătățească tehnologia și nu cu mult timp în urmă au prezentat conceptul de coupe sport RX-Vision, cu motor rotativ SkyActive-R.

Singurul model de motor rotativ produs astăzi la scară industrială este motorul Wankel, care aparține tipului de motor rotativ cu mișcare circulară planetară a elementului principal de lucru. Acest aranjament de proiectare a unui motor rotativ este, fără îndoială, cel mai simplu dispozitiv tehnic, dar nu cea mai optimă modalitate de organizare a proceselor de muncă și, prin urmare, are dezavantajele sale inerente și serioase.

Există destul de multe varietăți de motoare rotative cu mișcare planetară a elementului principal de lucru, dar în esență diferă unele de altele numai prin numărul de fețe ale rotorului și forma corespunzătoare a suprafeței interioare a carcasei. Diagramele date ale diferitelor configurații ale unor astfel de motoare sunt preluate din cartea „Motoare rotative marine”, ediția 1967, autorii E. Akatov, V. Bologov și alții și pregătite pentru publicare în formă electronică de către autorul acestui site.

Să luăm în considerare pe scurt designul acestui tip de motor, împreună cu istoria aspectului său și domeniul de aplicare. Istoria creării motoarelor rotative cu mișcare de rotație planetară a elementului principal de lucru începe în 1943, când inventatorul Mylar a propus prima astfel de schemă. Apoi, în scurt timp, mai multe brevete au fost depuse pentru motoare cu un design similar. Inclusiv dezvoltatorul companiei germane NSU - W. Frede. Dar cel mai important punct slabÎn acest proiect de motor rotativ, existau sisteme de etanșare între nervurile la joncțiunea fețelor adiacente ale rotorului triunghiular rotativ și pereții carcasei staționare. R. Wankel, în calitate de specialist în etanșare, a fost implicat în rezolvarea acestei probleme complexe de inginerie. În curând, datorită energiei și gândirii sale inginerești, a devenit liderul echipei de dezvoltare. În 1957, în laboratorul NSU, a fost construit un prototip de motor rotativ de tip „DKM”, cu un rotor triunghiular și o cameră de lucru în formă de capsulă în care rotorul era staționar și carcasa se rotește în jurul lui. Mult mai practic a fost aspectul de tip „KKM” cu un circuit normal - camera de lucru din carcasă era staționară, iar rotorul se rotea în ea. Acest motor a apărut un an mai târziu, în 1958. În noiembrie 1959, NSU a anunțat oficial crearea unui motor rotativ funcțional. În scurt timp, aproximativ 100 de companii din întreaga lume au achiziționat licențe pentru această tehnologie, 34 dintre ele erau japoneze.

Motorul s-a dovedit a fi foarte mic, puternic și avea puține piese. În Europa, au început vânzările de mașini cu motoare rotative, dar, după cum s-a dovedit, aveau o durată de viață scurtă, consumau mult combustibil și aveau evacuare foarte toxică. Criza petrolului din 1973 din cauza unui alt război arabo-israelian, când prețurile la benzină au crescut de mai multe ori, a ridicat brusc problema eficienței motoarelor de automobile. Din această cauză, în Europa și America, încercările de a aduce motorul rotativ Wankel la gradul de perfecțiune necesar au fost oprite. Și doar compania japoneză Mazda a continuat să lucreze în această direcție. Și, de asemenea, fabrica sovietică VAZ - deoarece benzina la acea vreme în URSS costa un ban, iar agențiile de aplicare a legii aveau nevoie de un motor puternic, deși de scurtă durată. Dar în 2004, producția la scară mică la VAZ a fost închisă, iar astăzi Mazda este singurul producător auto care produce în masă mașini cu motor rotativ. În prezent, o singură mașină cu motor rotativ Wankel este produsă în masă în lume - coupe-ul sport Mazda RX-8. Această mașină este echipată cu un motor RENESIS cu două secțiuni de rotor cu un volum total de 1,3 litri. Motorul este disponibil în mai multe versiuni cu putere de la 200 la 250 CP.

.

După scurtă prezentare generală Istoria motorului rotativ cu mișcarea rotorului planetar, ne vom concentra pe luarea în considerare a avantajelor și dezavantajelor acestuia. AVANTAJE ale motorului rotativ Wankel în comparație cu motoarele tradiționale cu piston: 1) Putere specifică crescută (cp/kg), este aproape de două ori față de motoarele cu piston în 4 timpi. Masa pieselor care se mișcă neuniform într-un motor Wankel este mult mai mică decât la motoarele cu piston de putere similară, iar amplitudinea unor astfel de mișcări dezechilibrate este vizibil mai mică. Acest lucru se datorează faptului că în „motor cu piston” există mișcări alternative, iar în motorul Wankel sunt mișcări de rotație, ale unui circuit planetar. În plus, motorului Wankel îi lipsește arborele cotit și biele.

Puterea crescută a Wankel este jucată și de faptul că un astfel de motor cu un singur rotor produce putere pentru trei sferturi din fiecare rotație a arborelui de ieșire. Acest lucru este în contrast cu un motor cu piston cu un singur cilindru în 4 timpi, care produce putere doar pentru un sfert din fiecare rotație a arborelui de ieșire. Din aceste motive este eliminată mult mai multă putere dintr-un volum unitar al camerei de ardere într-un motor rotativ Wankel în serie. Cu un volum al camerei de lucru de 1300 cmc, Mazda RX-8 are o putere de 200 CP - 250 CP, iar modelul anterior Mazda RX-7, cu un motor de același volum, dar cu turbocompresor, producea 350 CP.

De aceea, o caracteristică specială a Mazda RX este caracteristicile sale dinamice excelente:

  • în treapta joasă, este posibil să accelerați mașina peste 100 km/h la turații mai mari ale motorului (8000 rpm sau mai mult) fără o sarcină excesivă a motorului.
  • Motorul Wankel este mult mai ușor de echilibrat mecanic și de a elimina vibrațiile, ceea ce îmbunătățește confortul pulmonar vehicule tip de micromașini;
  • Dimensiunile totale ale unui motor cu piston rotativ sunt de 1,5-2 ori mai mici în raport cu un motor cu piston de putere comparabilă.

Motorul Wankel are cu 35 - 40% mai puține piese.

Defecte:

1) Lungimea cursei scurte a feței triunghiulare a rotorului Deși este dificil să comparați acești indicatori direct cu un motor cu piston - tipurile de mișcări ale pistonului și ale rotorului sunt prea diferite, dar motorul Wankel are aproximativ o cincime mai puțină lungime a cursei. Există o diferență fundamentală între Wankel și un motor cu piston - „motorul cu piston” are o creștere a volumului în direcția unei direcții liniare, care coincide cu direcția cursei de putere. Dar cu Wankel, această mișcare este complexă și doar o parte din traiectoria rotorului triunghiular cu mișcare planetară devine linia reală a cursei de lucru. (FIG.) Acesta este motivul pentru care motorul Wankel are o eficiență mai slabă a combustibilului decât motoarele cu piston. Prin urmare, din cauza lungimii scurte a cursei de lucru, temperatura gazelor de evacuare este foarte ridicată - gazele de lucru nu au timp să-și transfere presiunea principală către rotor înainte ca fereastra de evacuare să se deschidă și gazele fierbinți de înaltă presiune cu volumetrice. fragmente din amestecul de lucru care nu au încetat încă arderea ies în conducta de evacuare. Prin urmare, temperatura gazelor de eșapament a motorului Wankel este foarte ridicată.

2) Forma complexă a camerei de ardere este „în formă de seceră”. O astfel de cameră de ardere are o suprafață mare de contact a gazelor cu pereții carcasei și ai rotorului. Prin urmare, o cantitate semnificativă de căldură este cheltuită pentru încălzirea pieselor motorului, iar acest lucru reduce eficiența termică și crește încălzirea motorului. În plus, această formă a camerei de ardere duce la o deteriorare a formării amestecului și la o viteză de ardere mai lentă a amestecului de lucru. Prin urmare, motorul Mazda RX-8 are 2 bujii pe o secțiune a rotorului. Aceste caracteristici afectează negativ și nivelul eficienței termodinamice.

3) Cuplu potențial scăzut pentru un motor rotativ. Pentru a elimina rotația unui rotor în mișcare, al cărui centru de rotație efectuează în mod continuu rotația planetară de-a lungul unui traseu circular în jurul centrului geometric al camerei de lucru, acest motor folosește discuri situate excentric pe arborele principal. De fapt, acestea sunt elemente ale unui dispozitiv cu manivelă. Adică, motorul Wankel nu a reușit niciodată să scape complet de principalul dezavantaj al motoarelor clasice cu ardere internă cu piston - mecanismul manivelei și bielei. Deși este prezentat în motorul Wankel în versiunea sa ușoară - sub forma unui arbore excentric, cele mai importante defecte ale acestui mecanism: modul de cuplu rupt, pulsatoriu și umărul mic al elementului principal care primește cuplul - au rămas „ nevindecat”. (FIG.) De aceea un Wankel cu o singură secțiune este ineficient și este necesar să se facă 2 sau 3 secțiuni de rotor pentru a obține caracteristici de performanță normale, este de asemenea recomandabil să se instaleze suplimentar un volant pe arbore; Pe lângă prezența unui mecanism de manivelă în motorul Wankel, cuplul mic pentru un motor rotativ este influențat și de faptul că diagrama cinematică a unui astfel de motor este foarte irațională din punctul de vedere al percepției de către suprafața rotorului. a presiunii gazelor de expansiune de lucru. Prin urmare, doar o anumită parte a presiunii - aproximativ o treime - este tradusă în rotația de lucru a rotorului și creează cuplu. Vom vorbi mai multe despre cuplu într-o secțiune specială a site-ului.

Pentru mai multe detalii despre principiul generării cuplului într-un motor rotativ Wankel, consultați pagina site-ului TORQUE

4) Prezența vibrațiilor în corp. Cert este că sistemul unui motor rotativ cu mișcare planetară a elementului de lucru presupune o mișcare de neechilibru a acestui organ. Aceste. La rotire, centrul de masă al rotorului face o mișcare de rotație continuă în jurul centrului de masă al carcasei, iar raza acestei rotații este egală cu brațul excentric al arborelui principal al motorului. De aceea, un vector de forță în rotație constantă, egal cu forța centrifugă care ia naștere pe rotor, acționează asupra carcasei motorului din interior. Adică, rotorul, atunci când se rotește pe un arbore excentric care se rotește la rândul său, are elemente inevitabile și pronunțate de mișcare oscilativă în natura mișcării sale. Ceea ce duce la inevitabilitatea vibrațiilor. (OREZ.)

5) Uzura rapidă a garniturilor radiale la colțurile triunghiului rotorului, deoarece acestea sunt supuse unei sarcini radiale puternice, ceea ce este inevitabil într-un motor Wankel prin însuși principiul său de funcționare. (OREZ.)

6) Amenințarea constantă a gazelor de înaltă presiune care pătrund din cavitatea unei curse de lucru în cavitatea altei curse. Acest lucru se datorează faptului că contactul dintre etanșarea radială a aripioarei rotorului și peretele camerei de ardere are loc de-a lungul unei linii subțiri. Totodată, există încă problema spargerii gazelor prin prizele bujiilor când nervura rotorului trece peste acestea.

7) Sistem complex de lubrifiere pentru rotorul rotativ. La motorul Mazda RX-8, duzele speciale injectează ulei în camerele de ardere pentru a lubrifia aripioarele rotorului care se freacă de pereții camerei de ardere în timp ce se rotesc. Acest lucru crește toxicitatea eșapamentului și, în același timp, face ca motorul să fie foarte exigent cu privire la calitatea uleiului. În plus, la viteze mari, apar cerințe crescute pentru lubrifierea suprafeței cilindrice a părții excentrice a arborelui principal, în jurul căreia se rotește rotorul și care îndepărtează forța principală din rotor și se traduce în rotația arborelui. Aceste două dificultăți tehnice, care au fost foarte greu de rezolvat, au condus la o lubrifiere insuficientă la viteze mari a părților cele mai solicitate cu frecare ale unui astfel de motor și, în consecință, aceasta a redus drastic durata de viață a motorului. Soluția insuficientă a unor astfel de probleme tehnice a dus la durata de viață foarte scurtă a motoarelor Wankel, care au fost produse de AvtoVAZ intern. (FIG. - indicați suprafața de contact cilindrică a scaunului interior al rotorului și excentricul discului arborelui)

8) Cerințele ridicate pentru precizia pieselor de forme complexe fac un astfel de motor dificil de fabricat. O astfel de producție necesită echipamente de înaltă precizie și costisitoare - mașini capabile să creeze volume complexe ale unei camere de lucru cu o suprafață epitrocoidală curbată. Rotorul în sine are, de asemenea, forma unui triunghi complex cu suprafețe convexe.

După cum se poate observa din conținutul acestei secțiuni a site-ului, motorul rotativ Wankel are avantaje pronunțate, precum și un număr mare de dezavantaje practic de nedepășit, care nu au permis acestui tip de motor să înlocuiască motoarele cu piston din arsenal. tehnologie modernă. Deși astfel de perspective au fost discutate serios la sfârșitul anilor 60 și începutul anilor 70 ai secolului trecut, iar recenziile analitice au exprimat opinia că până la sfârșitul anilor 80 ai secolului XX, mai mult de jumătate din mașinile planetei vor avea deja motoare rotative. diferite tipuri…. Și, în ciuda prezenței trăsături negativeși dificultăți tehnice, motorul rotativ Wankel a putut să apară din punct de vedere tehnic și să devină un tip de produs viabil din punct de vedere comercial, deoarece deficiențele principalelor săi concurenți - motoarele cu piston cu mecanisme de manivelă - se dovedesc a fi și mai grave și mai numeroase mai mult de un secol de încercări de a le îmbunătăți.

CONTINUAREA CONVERSAȚIEI DESPRE MOTORUL ROTOR WANKEL

septembrie 2016 Una dintre cele mai dificile probleme ale tuturor tipurilor de motoare rotative este crearea sistem eficient garnituri, care ar trebui să creeze un volum închis în camerele de lucru ale motorului rotativ. Până acum, într-o schemă precum Tverskaya, aceasta este una dintre principalele dificultăți. Acolo trebuie să realizeze un sistem de etanșare eficient și dificil de fabricat Și pentru a-mi antrena mâna și a câștiga experiență pozitivă în această chestiune, am decis să creez o copie mică a motorului Wankel direct de la zero. Lucrarea se apropie deja de finalizare, am atașat o fotografie cu un astfel de motor.


Sigilii

Puterea aproximativă a unei astfel de secțiuni de rotor este de așteptat să fie de aproximativ 35-40 CP. Un motor cu 2 secțiuni de rotor va produce 70-80 CP.

MOTOR WANKEL - DECEMBRIE
25 decembrie 2016 Producția micului Wankel decurge într-un ritm optim. Motorul este complet în proporție de 95%, rămân câteva mici detalii.
Întrucât pe unele site-uri de pe Internet se discută deja despre aceste fotografii ale mele și se învârtesc o mulțime de fantezii în jurul lor, vă informez.
Motorul a fost creat din ZERO, nu există o singură piesă din modele străine în el. Nu conține nici piese de la Sachs Wankel, care nu au fost produse de aproximativ 30 de ani, nici din aixro modern mic modern etc., etc.
Carcasa motorului este realizată din oțel structural aliat rezistent la căldură, supus călirii termochimice. Duritatea stratului de suprafață este de 70 HRC. Adâncimea stratului întărit termic este în medie de 1,5 mm Garniturile radiale și mecanice sunt prelucrate exact în același mod și au aceleași caracteristici de duritate și rezistență la uzură. Motorul este răcit cu aer, va fi furnizat ulei de lubrifiere camera prin 2 duze speciale. Aceste. Nu va fi nevoie să amestecați uleiul cu benzina ca în motoarele în 2 timpi.

Motorul a fost așezat pe un strung și supus funcționării la rece timp de câteva ore. Acest lucru a făcut posibilă evaluarea funcționării garniturilor și a etanșeității secțiunilor rezultate din motor ca fiind destul de satisfăcătoare. În viitorul apropiat se va măsura presiunea care se obține în sectorul de compresie al motorului.
Lansarea motorului este planificată pentru sfârșitul lunii ianuarie.

RELUAREA LUCRĂRII DUPĂ O PAUZĂ

După o scurtă pauză, munca activă a fost reluată. Acum (martie-18 mai) sunt în curs de desfășurare teste active ale unui mic prototip de motor. Pe baza rezultatelor sale, etanșările sunt în curs de rafinare - cel mai dificil și mai delicat element din motoarele rotative. Rezultatele sunt foarte încurajatoare.

Un motor cu piston rotativ sau un motor Wankel este un motor în care elementul principal de lucru este mișcarea circulară planetară. Acesta este un tip de motor fundamental diferit, diferit de omologii săi cu piston din familia de motoare cu ardere internă.

Proiectarea unei astfel de unități folosește un rotor (piston) cu trei fețe, formând în exterior un triunghi Reuleaux, care efectuează mișcări circulare într-un cilindru cu profil special. Cel mai adesea, suprafața cilindrului este realizată de-a lungul unui epitrochoid (o curbă plată obținută printr-un punct care este legat rigid de un cerc care se mișcă de-a lungul părții exterioare a altui cerc). În practică, puteți găsi un cilindru și un rotor de alte forme.

Componente și principiu de funcționare

Designul motorului de tip RPD este extrem de simplu și compact. Un rotor este instalat pe axa unității, care este ferm conectat la angrenaj. Acesta din urmă se cuplează cu statorul. Rotorul, care are trei laturi, se deplasează de-a lungul unui plan cilindric epitrocoidal. Ca rezultat, volumele în schimbare ale camerelor de lucru ale cilindrului sunt tăiate folosind trei supape. Plăcile de etanșare (de tip capăt și radial) sunt presate împotriva cilindrului sub influența gazului și datorită acțiunii forțelor centripete și a arcurilor cu bandă. Rezultă 3 camere izolate de dimensiuni volumetrice diferite. Aici se desfășoară procesele de comprimare a amestecului de combustibil și aer care intră, expansiunea gazelor, exercitarea presiunii pe suprafața de lucru a rotorului și curățarea gazelor din camera de ardere. Mișcarea circulară a rotorului este transmisă către axa excentrică. Axa în sine este situată pe rulmenți și transmite cuplul de rotație către mecanismele de transmisie. În aceste motoare, două perechi mecanice funcționează simultan. Unul, care constă din angrenaje, reglează mișcarea rotorului în sine. Celălalt transformă mișcarea de rotație a pistonului în mișcarea de rotație a axei excentrice.

Piese de motor cu piston rotativ

Principiul de funcționare al motorului Wankel

Folosind exemplul motoarelor instalate pe mașinile VAZ, pot fi menționate următoarele caracteristici tehnice:
— 1,308 cmc – volumul de lucru al camerei RPD;
— 103 kW/6000 min-1 – putere nominală;
— greutate motor 130 kg;
— 125.000 km – durata de viață a motorului înainte de prima sa revizie completă.

Formarea de amestecare

În teorie, în RPD sunt utilizate mai multe tipuri de formare a amestecurilor: externă și internă, pe bază de combustibili lichizi, solizi și gazoși.
În ceea ce privește combustibilii solizi, este de remarcat faptul că aceștia sunt inițial gazificați în generatoare de gaz, deoarece duc la creșterea formării de cenușă în cilindri. Prin urmare, combustibilii gazoși și lichizi au devenit mai răspândiți în practică.
Mecanismul de formare a amestecului în motoarele Wankel va depinde de tipul de combustibil utilizat.
Când se utilizează combustibil gazos, acesta este amestecat cu aer într-un compartiment special de la admisia motorului. Amestecul combustibil intră în cilindri în formă finită.

Amestecul se prepară din combustibil lichid după cum urmează:

  1. Aerul este amestecat cu combustibil lichid înainte de a intra în cilindri, unde intră amestecul combustibil.
  2. Combustibilul lichid și aerul intră separat în cilindrii motorului și sunt amestecați în interiorul cilindrului. Amestecul de lucru se obține atunci când vin în contact cu gazele reziduale.

În consecință, amestecul combustibil-aer poate fi preparat în afara cilindrilor sau în interiorul acestora. Acest lucru duce la separarea motoarelor cu formare de amestec intern sau extern.

Caracteristicile RPD

Avantaje

Avantajele motoarelor cu piston rotativ în comparație cu motoarele standard pe benzină:

— Niveluri scăzute de vibrații.
În motoarele de tip RPD nu există o conversie a mișcării alternative în mișcare de rotație, ceea ce permite unității să reziste la viteze mari cu mai puține vibrații.

— Caracteristici dinamice bune.
Datorită designului său, un astfel de motor instalat într-o mașină îi permite să accelereze peste 100 km/h la viteze mari fără sarcină excesivă.

— Indicatoare de putere specifice bune cu greutate redusă.
Datorită absenței arborelui cotit și a bielelor în designul motorului, se obține o masă mică de părți mobile în RPD.

— La motoarele de acest tip practic nu există un sistem de lubrifiere.
Uleiul este adăugat direct în combustibil. Amestecul combustibil-aer însuși lubrifiază perechile de frecare.

— Motorul de tip piston rotativ are dimensiuni de gabarit reduse.
Motorul cu piston rotativ instalat vă permite să utilizați la maximum spațiul utilizabil al compartimentului motor al mașinii, să distribuiți uniform sarcina pe osiile vehiculului și să calculați mai bine locația elementelor și componentelor cutiei de viteze. De exemplu, un motor în patru timpi de aceeași putere va fi de două ori mai mare decât un motor rotativ.

Dezavantajele motorului Wankel

— Calitatea uleiului de motor.
Atunci când utilizați acest tip de motor, este necesar să acordați atenția cuvenită compoziției calitative a uleiului utilizat la motoarele Wankel. Rotorul și camera motorului situate în interior au o zonă mare de contact, uzura motorului are loc mai rapid, iar un astfel de motor se supraîncălzi în mod constant. Schimbările neregulate de ulei cauzează daune enorme motorului. Uzura motorului crește semnificativ datorită prezenței particulelor abrazive în uleiul uzat.

— Calitatea bujiilor.
Operatorii unor astfel de motoare trebuie să fie deosebit de exigenți în ceea ce privește calitatea bujiilor. În camera de ardere, datorită volumului său mic, formei extinse și temperatură ridicată procesul de aprindere a amestecului este dificil. Consecința este creșterea temperaturii de funcționare și detonarea periodică a camerei de ardere.

— Materialele elementelor de etanșare.
Un dezavantaj semnificativ al motorului de tip RPD este organizarea nesigură a etanșărilor între spațiile dintre camera în care arde combustibilul și rotor. Structura rotorului unui astfel de motor este destul de complexă, astfel încât etanșările sunt necesare atât pe marginile rotorului, cât și pe suprafața laterală în contact cu capacele motorului. Suprafețele care sunt supuse frecării trebuie lubrifiate în mod constant, ceea ce duce la un consum crescut de ulei. Practica arată că un motor de tip RPD poate consuma de la 400 de grame la 1 kg de ulei la fiecare 1000 km. Performanța de mediu a motorului scade, deoarece combustibilul arde împreună cu uleiul, rezultând o cantitate mare de substanțe nocive care sunt eliberate în mediu.

Datorită deficiențelor lor, astfel de motoare nu sunt utilizate pe scară largă în industria auto și în fabricarea motocicletelor. Dar compresoarele și pompele sunt fabricate pe baza RPD. Modelerii de avioane folosesc adesea astfel de motoare pentru a-și proiecta modelele. Datorită cerințelor scăzute de eficiență și fiabilitate, proiectanții nu folosesc un sistem complex de etanșare în astfel de motoare, ceea ce reduce semnificativ costul acestuia. Simplitatea designului său îi permite să fie ușor integrat într-un model de aeronavă.

Eficiența designului pistonului rotativ

În ciuda mai multor deficiențe, studiile au arătat că eficiența generală a motorului Wankel este destul de ridicată în raport cu standardele moderne. Valoarea sa este de 40 – 45%. Spre comparație, motoarele cu ardere internă cu piston au o eficiență de 25%, în timp ce turbodieselurile moderne au o eficiență de aproximativ 40%. Cea mai mare eficiență a motoarelor diesel cu piston este de 50%. Până în prezent, oamenii de știință continuă să lucreze pentru a găsi rezerve pentru a crește eficiența motorului.

Eficiența finală a motorului constă din trei părți principale:

  1. Eficiența combustibilului (un indicator care caracterizează utilizarea rațională a combustibilului în motor).

Cercetările în acest domeniu arată că doar 75% din combustibil arde complet. Se crede că această problemă poate fi rezolvată prin separarea proceselor de ardere și expansiune a gazelor. Este necesar să se prevadă amenajarea camerelor speciale în condiții optime. Arderea trebuie să aibă loc într-un volum închis, supus unei creșteri a temperaturii și a presiunii; procesul de expansiune trebuie să aibă loc la temperaturi scăzute.

  1. Eficiența mecanică (caracterizează munca care a dus la formarea cuplului axului principal transmis consumatorului).

Aproximativ 10% din munca motorului este cheltuită pentru acționarea componentelor și mecanismelor auxiliare. Acest defect poate fi corectat prin modificarea designului motorului: atunci când elementul principal de lucru în mișcare nu atinge corpul staționar. Un braț de cuplu constant trebuie să fie prezent de-a lungul întregului traseu al elementului principal de lucru.

  1. Eficiența termică (un indicator care reflectă cantitatea de energie termică generată din arderea combustibilului, transformată în muncă utilă).

În practică, 65% din energia termică generată scapă cu gazele de eșapament în mediul extern. O serie de studii au arătat că este posibil să se realizeze o creștere a eficienței termice în cazul în care proiectarea motorului ar permite arderea combustibilului într-o cameră izolată termic, astfel încât temperaturile maxime să fie atinse de la bun început, și la final, această temperatură este redusă la valori minime prin pornirea fazei de vapori.

Starea actuală a motorului cu piston rotativ

Pe drum aplicare în masă motorul a întâmpinat dificultăți tehnice semnificative:
— dezvoltarea unui proces de lucru de înaltă calitate într-o cameră cu formă nefavorabilă;
— asigurarea etanșeității etanșării volumelor de lucru;
— proiectarea și crearea designului părților corpului care vor servi în mod fiabil întregului ciclu de viață funcționarea motorului fără deformare atunci când aceste piese sunt încălzite neuniform.
Ca urmare a eforturilor enorme de cercetare și dezvoltare depuse, aceste companii au reușit să rezolve aproape toate cele mai complexe probleme tehnice pe calea creării RPD-urilor și au ajuns în stadiul producției lor industriale.

Prima mașină NSU Spider produsă în serie cu RPD a început să fie produsă de NSU Motorenwerke. Datorită reviziilor frecvente ale motorului din cauza problemelor tehnice de mai sus în timpul dezvoltării timpurii a designului motorului Wankel, obligațiile de garanție ale NSU au dus la colapsul financiar și la faliment și la fuziunea ulterioară cu Audi în 1969.
Între 1964 și 1967 au fost produse 2.375 de mașini. În 1967, Spider a fost întrerupt și înlocuit cu NSU Ro80 cu un motor rotativ de a doua generație; În cei zece ani de producție ai lui Ro80, au fost produse 37.398 de vehicule.

Inginerii Mazda au tratat aceste probleme cu cel mai mare succes. Rămâne singurul producător de masă de mașini cu motoare cu piston rotativ. Motorul modificat a fost instalat în serie pe Mazda RX-7 din 1978. Din 2003, modelul Mazda RX-8 a preluat continuitatea, și este pornit în acest moment masa și singura versiune a mașinii cu motor Wankel.

RPD rus

Prima mențiune despre un motor rotativ în Uniunea Sovietică datează din anii 60. Lucrările de cercetare asupra motoarelor cu piston rotativ au început în 1961, conform decretului corespunzător al Ministerului Industriei Auto și al Ministerului Agriculturii al URSS. Cercetarea industrială cu producția ulterioară a acestui design a început în 1974 la VAZ. Special Design Bureau of Rotary Piston Engines (SKB RPD) a fost creat special pentru acest scop. Deoarece nu a fost posibil să cumpărați o licență, seria Wankel de la NSU Ro80 a fost dezasamblată și copiată. Pe această bază, motorul VAZ-311 a fost dezvoltat și asamblat, iar acest lucru s-a întâmplat eveniment semnificativîn 1976. VAZ a dezvoltat o întreagă linie de motoare RPD de la 40 la 200 de cai putere. Finalizarea designului a durat aproape șase ani. A fost posibil să se rezolve o serie de probleme tehnice legate de performanța etanșărilor de gaz și ulei, a rulmenților și de a depana un flux de lucru eficient într-o cameră de formă nefavorabilă. VAZ a prezentat publicului prima sa mașină de producție cu un motor rotativ sub capotă în 1982, a fost VAZ-21018. Mașina era la exterior și structural ca toate modelele din această linie, cu o singură excepție, și anume, sub capotă era un motor rotativ cu o singură secțiune cu o putere de 70 CP. Durata dezvoltării nu a împiedicat să apară o jenă: la toate cele 50 de mașini experimentale, au avut loc defecțiuni ale motorului în timpul funcționării, forțând instalația să instaleze un motor cu piston convențional în locul său.

VAZ 21018 cu un motor cu piston rotativ

După ce au stabilit că cauza problemelor au fost vibrațiile mecanismelor și nefiabilitatea garniturii, proiectanții au încercat să salveze proiectul. Deja în 1983, au apărut VAZ-411 și VAZ-413 în două secțiuni (cu o putere de 120, respectiv 140 CP). În ciuda eficienței scăzute și a duratei de viață scurte, motorul rotativ a găsit încă un domeniu de aplicare - poliția rutieră, KGB și Ministerul Afacerilor Interne au nevoie de mașini puternice și discrete. Echipate cu motoare rotative, Zhiguli și Volga au ajuns ușor din urmă cu mașini străine.

Din anii 80 ai secolului XX, SKB a fost fascinat subiect nou– utilizarea motoarelor rotative în industria conexă – aviație. Ieșirea din industria principală de aplicare a RPD-urilor a dus la faptul că pentru vehiculele cu tracțiune față, motorul rotativ VAZ-414 a fost creat abia în 1992 și a durat încă trei ani. În 1995, VAZ-415 a fost depus pentru certificare. Spre deosebire de predecesorii săi, este universal și poate fi instalat atât sub capota mașinilor cu tracțiune spate (clasică și GAZ), cât și a mașinilor cu tracțiune față (VAZ, Moskvich). Wankel în două secțiuni are o cilindree de 1308 cm 3 și dezvoltă o putere de 135 CP. la 6000 rpm. El accelerează „Nouăzeci și nouă” la sute în 9 secunde.

Motor cu piston rotativ VAZ-414

În acest moment, proiectul de dezvoltare și implementare a unui RPD intern este înghețat.

Mai jos este un videoclip cu proiectarea și funcționarea motorului Wankel.

Principala diferență între structura internă și principiul de funcționare a unui motor rotativ față de un motor cu ardere internă este absența completă activitate motorie, realizând în același timp turații mari ale motorului. Un motor rotativ, sau altfel un motor Wankel, are o serie de alte avantaje, pe care le vom lua în considerare mai detaliat.

Principiul general al unui motor rotativ

RPD este găzduit într-o carcasă ovală pentru plasarea optimă a rotorului, care are o formă triunghiulară. Trăsătură distinctivă rotor în absența bielelor și arborilor, ceea ce simplifică foarte mult proiectarea. În esență, părțile cheie ale unui RD sunt rotorul și statorul. Funcția principală a motorului în acest tip de motor este realizată datorită mișcării rotorului situat în interiorul carcasei, care este similar cu un oval.

Principiul de funcționare se bazează pe mișcarea de mare viteză a rotorului într-un cerc, în urma căreia se creează cavități pentru pornirea dispozitivului.

De ce nu sunt solicitate motoarele rotative?

Paradoxul motorului rotativ este că, în ciuda simplității sale de proiectare, nu este la fel de solicitat ca un motor cu ardere internă, care are caracteristici de proiectare foarte complexe și dificultăți în efectuarea lucrărilor de reparații.

Desigur, motorul rotativ nu este lipsit de dezavantaje, altfel ar fi găsit o largă aplicație în industria auto modernă și poate că nu am fi știut despre existența motorului cu ardere internă, deoarece motorul rotativ a fost proiectat mult mai devreme. Deci, de ce să complicăm atât de mult designul, să încercăm să ne dăm seama.

Deficiențele evidente ale motorului rotativ pot fi considerate lipsa de etanșare fiabilă în camera de ardere. Este ușor de explicat caracteristici de proiectareși condițiile de funcționare a motorului. În timpul frecării intense a rotorului cu pereții cilindrului, are loc încălzirea neuniformă a carcasei și, ca urmare, metalul carcasei se extinde doar parțial de la încălzire, ceea ce duce la încălcări pronunțate ale etanșării carcasei.

Pentru a îmbunătăți proprietățile de etanșare, mai ales atunci când există o diferență pronunțată conditii de temperaturaîntre cameră și sistemul de admisie sau evacuare, cilindrul în sine este realizat din diferite metale și sunt plasate în diferite părți ale cilindrului pentru a îmbunătăți etanșeitatea.

Pentru pornirea motorului se folosesc doar doua bujii, asta datorita caracteristicilor de design ale motorului, care ii permit sa produca cu 20% mai multa eficienta, fata de un motor cu ardere interna, in aceeasi perioada de timp.

Motor rotativ Zheltyshev - principiu de funcționare:

Avantajele unui motor rotativ

În ciuda dimensiunilor sale mici, este capabil să dezvolte viteze mari, dar această nuanță are și un mare dezavantaj. În ciuda dimensiunilor sale mici, motorul rotativ consumă o cantitate imensă de combustibil, dar durata de viață a motorului este de numai 65.000 km. Deci, un motor de doar 1,3 litri consumă până la 20 de litri. combustibil la 100 km. Poate că acesta a fost motivul principal al lipsei de popularitate a acestui tip de motor pentru consum în masă.

Prețul benzinei este întotdeauna luat în considerare problema reala omenirii, având în vedere că rezervele mondiale de petrol sunt situate în Orientul Mijlociu, într-o zonă de conflicte militare constante, prețurile la benzină rămân destul de ridicate și nu există tendințe de reducere a acestora în viitorul apropiat. Acest lucru duce la căutarea de soluții pentru un consum minim de resurse fără a sacrifica puterea, care este principalul argument în favoarea motoarelor cu ardere internă.

Toate acestea împreună au determinat poziția motoarelor rotative ca opțiune potrivită pentru mașinile sport. Cu toate acestea, producătorul de mașini de renume mondial Mazda a continuat munca inventatorului Wankel. Inginerii japonezi încearcă întotdeauna să obțină beneficii maxime din modelele nerevendicate prin modernizare și aplicare tehnologii inovatoare, ceea ce ne permite să menținem o poziție de lider pe piața globală de automobile.

Principiul de funcționare al motorului rotativ Akhriev din videoclip:

Noul model Mazda, echipat cu un motor rotativ, nu este inferior ca putere față de modelele germane avansate, producând până la 350 de cai putere. În același timp, consumul de combustibil a fost incomparabil de mare. Inginerii de proiectare Mazda au fost nevoiți să reducă puterea la 200 de cai putere, ceea ce a făcut posibilă normalizarea consumului de combustibil, dar dimensiunile compacte ale motorului au făcut posibil să ofere mașinii avantaje suplimentare și să concureze cu modelele de mașini europene.

La noi, motoarele rotative nu au prins rădăcini. Au existat încercări de instalare a acestora pe vehicule de transport specializate, dar acest proiect nu a fost finanțat corespunzător. Prin urmare, toate evoluțiile de succes în această direcție aparțin inginerilor japonezi de la compania Mazda, care intenționează să prezinte în viitorul apropiat un nou model de mașină cu un motor modernizat.

Cum funcționează un motor rotativ Wankel în video

Principiul de funcționare al unui motor rotativ

RPD funcționează prin rotirea rotorului, astfel încât puterea este transferată cutiei de viteze prin ambreiaj. Momentul de transformare consta in transferul energiei combustibilului catre roti datorita rotatiei unui rotor din otel aliat.

Mecanismul de funcționare al unui motor cu piston rotativ:

  • compresia combustibilului;
  • injecție de combustibil;
  • îmbogățirea cu oxigen;
  • arderea amestecului;
  • eliberarea produselor de ardere a combustibilului.

Cum funcționează un motor rotativ este prezentat în videoclip:

Rotorul este montat pe un dispozitiv special, când se rotește, formează cavități independente unele de altele. Prima cameră este umplută cu un amestec aer-combustibil. Ulterior, se amestecă bine.

Amestecul trece apoi într-o altă cameră, unde are loc compresia și aprinderea, datorită prezenței a două lumânări. Ulterior, amestecul se mută în camera următoare și părți din combustibilul procesat sunt îndepărtate din ea și ies din sistem.

Așa are loc întregul ciclu de funcționare al unui motor cu piston rotativ, bazat pe trei cicluri de funcționare într-o singură rotație a rotorului. Dezvoltatorii japonezi au fost cei care au reușit să modernizeze semnificativ motorul rotativ și să instaleze trei rotoare în el simultan, ceea ce le permite să crească semnificativ puterea.

Principiul de funcționare al motorului rotativ Zuev:

Astăzi, un motor îmbunătățit cu două rotoare este comparabil cu un motor cu ardere internă cu șase cilindri, iar un motor cu trei rotoare nu este inferior ca putere față de un motor cu ardere internă cu 12 cilindri.

Nu uitați de dimensiunea compactă a motorului și de simplitatea dispozitivului, care permite, dacă este necesar, repararea sau înlocuirea completă a componentelor principale ale motorului. Astfel, inginerii Mazda au reușit să dea o a doua viață acestui dispozitiv simplu și productiv.