Hlavné typy spaľovacích motorov a parných motorov majú jednu spoločnú nevýhodu. Spočíva v tom, že vratný pohyb vyžaduje transformáciu na rotačný pohyb. To zase spôsobuje nízku produktivitu, ako aj pomerne vysoké opotrebovanie častí mechanizmu, ktoré sú súčasťou rôznych typov motorov.
Pomerne veľa ľudí premýšľalo o tom, ako vytvoriť taký motor, v ktorom sa pohyblivé časti iba otáčajú. Tento problém sa však podarilo vyriešiť iba jednému človeku. Felix Wankel, mechanik samouk, sa stal vynálezcom motora s rotačnými piestami. Počas svojho života tento muž nezískal žiadnu špecializáciu ani vyššie vzdelanie. Pozrime sa ďalej na Wankelov motor s rotačnými piestami.
Stručný životopis vynálezcu
Felix G. Wankel sa narodil v roku 1902, 13. augusta, v malom mestečku Lahr (Nemecko). V prvej svetovej vojne zomrel otec budúceho vynálezcu. Z tohto dôvodu musel Wankel ukončiť štúdium na gymnáziu a zamestnať sa ako asistent predaja v kníhkupectve vo vydavateľstve. Vďaka tomu si vypestoval vášeň pre čítanie. Felix sám študoval technické vlastnosti motorov, automobilového priemyslu, mechaniky. Poznatky čerpal z kníh, ktoré sa predávali v obchode. Verí sa, že neskôr implementovaná schéma Wankelovho motora (presnejšie myšlienka jeho vytvorenia) bola navštívená vo sne. Nie je známe, či je to pravda alebo nie, ale s istotou sa dá povedať, že vynálezca mal mimoriadne schopnosti, túžbu po mechanike a zvláštny
Klady a zápory
V rotačnom motore úplne chýba konvertibilný vratný pohyb. K tvorbe tlaku dochádza v tých komorách, ktoré sú vytvorené pomocou konvexných plôch trojuholníkového rotora a rôznych častí tela. Rotačný pohyb rotora sa uskutočňuje spaľovaním. To môže znížiť vibrácie a zvýšiť rýchlosť otáčania. Vďaka takto dosiahnutému zvýšeniu účinnosti je rotačný motor oveľa menší ako konvenčný piestový motor s rovnakým výkonom.
Rotačný motor má jednu hlavnú zo všetkých svojich komponentov. Tento dôležitý komponent sa nazýva trojuholníkový rotor, ktorý sa otáča vo vnútri statora. Všetky tri vrcholy rotora majú vďaka tejto rotácii trvalé spojenie s vnútornou stenou krytu. Pomocou tohto kontaktu sa vytvárajú spaľovacie komory alebo tri objemy uzavretého typu s plynom. Keď dôjde k rotačným pohybom rotora vo vnútri krytu, objem všetkých troch vytvorených spaľovacích komôr sa neustále mení, čo sa podobá činnostiam bežného čerpadla. Všetky tri bočné plochy rotora fungujú ako piest.
Vo vnútri rotora je malé ozubené koleso s vonkajšími zubami, ktoré je pripevnené k telu. K tomuto pevnému prevodu je pripojené ozubené koleso väčšieho priemeru, ktoré nastavuje samotnú trajektóriu rotačných pohybov rotora vo vnútri krytu. Zuby väčšieho ozubeného kolesa sú vnútorné.
Vzhľadom k tomu, že spolu s výstupným hriadeľom je rotor spojený excentricky, otáčanie hriadeľa prebieha rovnakým spôsobom, akým bude rukoväť otáčať kľukovým hriadeľom. Výstupný hriadeľ sa otočí trikrát pri každom otočení rotora.
Rotačný motor má výhodu v nízkej hmotnosti. Najzákladnejší z blokov rotačného motora má malú veľkosť a hmotnosť. Zároveň bude lepšia ovládateľnosť a vlastnosti takéhoto motora. Má menšiu hmotnosť vďaka tomu, že jednoducho nie je potrebný kľukový hriadeľ, ojnice a piesty.
Rotačný motor má rozmery oveľa menšie ako bežný motor zodpovedajúceho výkonu. Vďaka menšiemu objemu motora bude oveľa lepšia ovládateľnosť a samotné auto sa stane priestrannejším ako pre pasažierov, tak aj pre vodiča.
Všetky časti rotačného motora vykonávajú nepretržité rotačné pohyby v rovnakom smere. K zmene ich pohybu dochádza rovnako ako pri piestoch tradičného motora. Rotačné motory sú vnútorne vyvážené. To vedie k zníženiu samotnej úrovne vibrácií. Sila rotačného motora sa zdá byť oveľa plynulejšia a rovnomernejšia.
Wankelov motor má vypuklý špeciálny rotor s tromi plochami, ktorý možno nazvať jeho srdcom. Tento rotor vykonáva rotačné pohyby vo vnútri valcového povrchu statora. Rotačný motor Mazda je prvý rotačný motor na svete navrhnutý špeciálne pre sériovú výrobu. Tento vývoj sa začal v roku 1963.
čo je RPD?
V klasickom štvortaktnom motore sa rovnaký valec používa na rôzne operácie – vstrekovanie, kompresiu, spaľovanie a výfuk. V rotačnom motore sa každý proces vykonáva v samostatnom oddelení komory. Efekt sa príliš nelíši od rozdelenia valca do štyroch oddelení pre každú z operácií.
V piestovom motore spôsobuje tlak vytvorený spaľovaním zmesi pohyb piestov vo valcoch tam a späť. Ojnice a kľukový hriadeľ premieňajú tento tlačný pohyb na rotačný pohyb potrebný na pohon vozidla.
V rotačnom motore nedochádza k priamočiaremu pohybu, ktorý by sa musel prekladať na rotačný. V jednom z komôr sa vytvára tlak, ktorý spôsobuje otáčanie rotora, čo znižuje vibrácie a zvyšuje potenciálne otáčky motora. Výsledkom je vyššia účinnosť a menšie rozmery pri rovnakom výkone ako bežný piestový motor.
Ako RPD funguje?
Funkciu piestu v RPD plní trojvertexový rotor, ktorý premieňa silu tlaku plynu na rotačný pohyb excentrického hriadeľa. Pohyb rotora voči statoru (vonkajšiemu krytu) je zabezpečený dvojicou ozubených kolies, z ktorých jedno je pevne pripevnené na rotore a druhé na bočnom kryte statora. Samotný prevod je pevne pripevnený ku krytu motora. S ním v zábere je ozubené koleso rotora z ozubeného kolesa, ako keby sa okolo neho valilo.
Hriadeľ sa otáča v ložiskách uložených na tele a má valcový excentr, na ktorom sa otáča rotor. Vzájomné pôsobenie týchto ozubených kolies zaisťuje účelný pohyb rotora voči skrini, v dôsledku čoho sa vytvoria tri oddelené komory s premenlivým objemom. Prevodový pomer ozubených kolies je 2:3, takže na jednu otáčku excentrického hriadeľa sa rotor vráti o 120 stupňov a na celú otáčku rotora dôjde v každej z komôr k úplnému štvortaktnému cyklu. 
Výmena plynu je riadená hornou časťou rotora, keď prechádza cez vstupné a výstupné otvory. Táto konštrukcia umožňuje 4-taktný cyklus bez použitia špeciálneho mechanizmu distribúcie plynu.
Tesnenie komôr zabezpečujú radiálne a koncové tesniace dosky, ktoré sú pritláčané k valcu odstredivými silami, tlakom plynu a pásovými pružinami. Krútiaci moment sa získa ako výsledok pôsobenia síl plynu cez rotor na excentr hriadeľa.
tvorba zmesi
Teoreticky RPD využíva niekoľko typov tvorby zmesí: vonkajšie a vnútorné, založené na kvapalných, pevných, plynných palivách.
Pokiaľ ide o tuhé palivá, stojí za zmienku, že sa spočiatku splyňujú v plynových generátoroch, pretože vedú k zvýšenej tvorbe popola vo valcoch. Preto sa v praxi viac rozšírili plynné a kvapalné palivá.
Samotný mechanizmus tvorby zmesi vo Wankelových motoroch bude závisieť od typu použitého paliva.
Pri použití plynného paliva dochádza k jeho zmiešaniu so vzduchom v špeciálnom priestore na vstupe motora. Horľavá zmes vstupuje do valcov v hotovej forme.
Z kvapalného paliva sa zmes pripraví takto:
- Vzduch sa zmieša s kvapalným palivom pred vstupom do valcov, kde vstupuje horľavá zmes.
- Kvapalné palivo a vzduch vstupujú do valcov motora oddelene a už vo valci sú zmiešané. Pracovná zmes sa získa kontaktom so zvyškovými plynmi.
V súlade s tým môže byť zmes paliva a vzduchu pripravená mimo valcov alebo vo vnútri valcov. Z toho pochádza oddelenie motorov s vnútornou alebo vonkajšou tvorbou zmesi.
Špecifikácie motora s rotačným piestom
| možnosti | VAZ-4132 | VAZ-415 |
| počet sekcií | 2 | 2 |
| Pracovný objem komory motora, cc | 1,308 | 1,308 |
| pomer kompresie | 9,4 | 9,4 |
| Menovitý výkon, kW (hp) / min-1 | 103 (140) / 6000 | 103 (140) / 6000 |
| Maximálny krútiaci moment, N * m (kgf * m) / min-1 | 186 (19) / 4500 | 186 (19) / 4500 |
| Minimálne otáčky excentrického hriadeľa pri voľnobehu, min-1 | 1000 | 900 |
|
Hmotnosť motora, kg |
||
|
Celkové rozmery, mm |
||
|
Spotreba oleja ako % spotreby paliva |
||
|
Zdroj motora pred prvou generálnou opravou, tisíc km |
||
|
vymenovanie |
VAZ-21059/21079 |
VAZ-2108/2109/21099/2115/2110 |
sa vyrábajú modely
|
RPD motor |
Čas zrýchlenia 0-100, sek |
Maximálna rýchlosť, km \ h |
|
|
Konečná účinnosť motora pozostáva z troch hlavných častí:  Výskum v tejto oblasti ukazuje, že iba 75 % paliva úplne vyhorí. Predpokladá sa, že tento problém je vyriešený oddelením procesov spaľovania a expanzie plynov. Je potrebné zabezpečiť usporiadanie špeciálnych komôr za optimálnych podmienok. Spaľovanie by malo prebiehať v uzavretom objeme, pri zvyšovaní teploty a tlaku, proces expanzie by mal prebiehať pri nízkych teplotách.
Asi 10% práce motora sa vynakladá na uvedenie do pohybu pomocných jednotiek a mechanizmov. Táto chyba môže byť opravená vykonaním zmien na motorovom zariadení: keď sa hlavný pohyblivý pracovný prvok nedotýka stacionárneho telesa. Rameno s konštantným momentom musí byť prítomné pozdĺž celej dráhy hlavného pracovného prvku.
V praxi uniká 65 % prijatej tepelnej energie s výfukovými plynmi do vonkajšieho prostredia. Viaceré štúdie ukázali, že je možné dosiahnuť zvýšenie tepelnej účinnosti v prípade, ak by konštrukcia motora umožňovala spaľovanie paliva v tepelne izolovanej komore tak, aby bola dosiahnutá maximálna teplota už od začiatku, a na konci sa táto teplota zníži na minimálne hodnoty zapnutím parnej fázy. Wankelov motor s rotačným piestom
|
„U väčšiny ľudí vyvoláva asociácie s valcami a piestami, rozvodom plynu a kľukovým mechanizmom. Drvivá väčšina áut je totiž vybavená klasickým a najobľúbenejším typom motora – piestovým.
Dnes budeme hovoriť o Wankelovom motore s rotačným piestom, ktorý má celý rad vynikajúcich technických charakteristík a naraz by mal otvoriť nové vyhliadky v automobilovom priemysle, ale nemohol zaujať svoje právoplatné miesto a nestal sa masívnym.
História stvorenia
Za úplne prvý tepelný motor rotačného typu sa považuje eolipil. V prvom storočí nášho letopočtu ho vytvoril a opísal grécky strojný inžinier Herón z Alexandrie.
Konštrukcia eolipila je celkom jednoduchá: na osi prechádzajúcej stredom symetrie je rotujúca bronzová guľa. Vodná para, ktorá sa používa ako pracovná tekutina, vyteká z dvoch trysiek inštalovaných v strede gule oproti sebe a kolmo na os montáže. 
K rotačným motorom staroveku možno pripísať aj mechanizmy vodných a veterných mlynov, využívajúcich silu živlov ako energiu.
Klasifikácia rotačných motorov
Pracovná komora rotačného spaľovacieho motora môže byť hermeticky uzavretá alebo mať stále spojenie s atmosférou, keď je od okolia oddelená lopatkami rotačného obežného kolesa. Na tomto princípe sú postavené plynové turbíny.
Medzi motormi s rotačnými piestami s uzavretými spaľovacími komorami odborníci rozlišujú niekoľko skupín. Oddelenie môže nastať podľa: prítomnosti alebo neprítomnosti tesniacich prvkov, podľa režimu prevádzky spaľovacej komory (prerušovane pulzujúca alebo kontinuálna), podľa typu rotácie pracovného telesa.
Stojí za zmienku, že väčšina opísaných štruktúr nemá pracovné vzorky a existujú na papieri.
Klasifikoval ich ruský inžinier I.Yu. Isaev, ktorý je sám zaneprázdnený tvorbou dokonalého rotačného motora. Analyzoval patenty Ruska, Ameriky a ďalších krajín, celkovo viac ako 600.
Rotačný spaľovací motor s vratným rotačným pohybom
Rotor v takýchto motoroch sa neotáča, ale vykonáva vratné výkyvy oblúka. Lopatky na rotore a statore sú stacionárne a medzi nimi sú expanzné a kontrakčné zdvihy. 
S pulzačno-rotačným, jednosmerným pohybom
V skrini motora sú umiestnené dva rotujúce rotory, medzi ich lopatkami dochádza v momente priblíženia k stlačeniu a v momente vybratia k roztiahnutiu. Vzhľadom na to, že rotácia lopatiek je nerovnomerná, je potrebný vývoj zložitého vyrovnávacieho mechanizmu. 
S tesniacimi klapkami a vratnými pohybmi
Schéma úspešne používaná v pneumatických motoroch, kde sa otáčanie vykonáva stlačeným vzduchom, sa v spaľovacích motoroch nezakorenila v dôsledku vysokého tlaku a teplôt. 
S tesneniami a vratnými pohybmi tela
Schéma je podobná predchádzajúcej, iba tesniace klapky nie sú umiestnené na rotore, ale na kryte motora. Nevýhody sú rovnaké: nemožnosť zabezpečiť dostatočnú tesnosť lopatiek karosérie s rotorom pri zachovaní ich pohyblivosti. 
Motory s rovnomerným pohybom pracovných a iných prvkov
Najsľubnejšie a najpokročilejšie typy rotačných motorov. Teoreticky môžu vyvinúť najvyššie otáčky a získať výkon, ale zatiaľ sa nepodarilo vytvoriť jednotnú pracovnú schému pre spaľovacie motory. 
S planetárnym, rotačným pohybom pracovného prvku
K tým druhým patrí najznámejšia schéma inžiniera rotujúceho piestového motora Felixa Wankela širokej verejnosti.
Aj keď existuje veľké množstvo iných návrhov planetárneho typu:
- Umpleby
- Gray a Drummond (Gray & Dremmond)
- Marshall (Marshall)
- Spand (Spand)
- Renault
- Tomáš (Tomáš)
- Wellinder a Skoog (Wallinder & Skoog)
- Senso (Sensand)
- Mylar (Maillard)
- Ferro
História Wankel
Život Felixa Heinricha Wankela nebol ľahký, zostal predčasne sirotou (otec budúceho vynálezcu zomrel v 1. svetovej vojne), Felix nemohol získať prostriedky na štúdium na univerzite a silná krátkozrakosť mu nedovolila získať pracovnú špecialitu.
To podnietilo Wankela k samostatnému štúdiu technických disciplín, vďaka čomu v roku 1924 prišiel s myšlienkou vytvorenia rotačného motora s rotačnou spaľovacou komorou. 
V roku 1929 získal patent na vynález, čo bol prvý krok k vytvoreniu slávneho Wankel RPD. V roku 1933 strávi vynálezca, ktorý sa ocitol v radoch Hitlerových odporcov, šesť mesiacov vo väzení. Po vydaní sa BMW začalo zaujímať o vývoj rotačného motora a začalo financovať ďalší výskum, pričom na prácu vyčlenilo dielňu v Landau.
Po vojne to ide Francúzom ako reparácia a samotný vynálezca ide do väzenia ako spolupáchateľ nacistického režimu. Až v roku 1951 sa Felix Heinrich Wankel zamestnal v motocyklovej spoločnosti NSU a pokračuje vo svojom výskume. 
V tom istom roku začal spolupracovať s hlavným konštruktérom NSU Walterom Freudeom, ktorý sa sám dlhodobo zaoberal výskumom v oblasti vytvorenia rotačného piestového motora pre pretekárske motocykle. V roku 1958 zaujala miesto na skúšobnej stolici prvá vzorka motora. 
Ako funguje rotačný motor
Pohonná jednotka, ktorú navrhli Freude a Wankel, je rotor vyrobený vo forme trojuholníka Reuleaux. Rotor sa planétovo otáča okolo ozubeného kolesa upevneného v strede statora - stacionárnej spaľovacej komory. Samotná komora je vyrobená vo forme epitrochoidu, ktorý sa nejasne podobá na osmičku so stredom vysunutým smerom von, pôsobí ako valec.
Počas pohybu vo vnútri spaľovacej komory rotor vytvára dutiny s premenlivým objemom, v ktorých prebiehajú cykly motora: nasávanie, kompresia, zapaľovanie a výfuk. Komory sú od seba hermeticky oddelené tesneniami - apexami, ktorých opotrebovanie je slabou stránkou rotačných piestových motorov.
Zapálenie zmesi paliva a vzduchu sa vykonáva okamžite dvoma zapaľovacími sviečkami, pretože spaľovacia komora má predĺžený tvar a veľký objem, čo spomaľuje rýchlosť horenia pracovnej zmesi.
Na rotačnom motore sa používa uhol spomalenia a nie uhol predstihu, ako na pieste. Je to potrebné, aby k zapáleniu došlo o niečo neskôr a sila výbuchu posunula rotor správnym smerom. 
Wankelov dizajn umožnil výrazne zjednodušiť motor, upustiť od mnohých častí. Nebol potrebný samostatný mechanizmus rozvodu plynu, výrazne sa znížila hmotnosť a rozmery motora.
Výhody
Ako už bolo spomenuté, Wankelov rotačný motor nepotrebuje toľko dielov ako piestový motor, preto má menšie rozmery, hmotnosť a hustotu výkonu (počet „koní“ na kilogram hmotnosti).
Nechýba kľukový mechanizmus (v klasickej verzii), čo umožnilo znížiť hmotnosť a zaťaženie vibráciami. Kvôli nedostatku vratných pohybov piestov a nízkej hmotnosti pohyblivých častí môže motor vyvinúť a udržiavať veľmi vysoké otáčky, takmer okamžite reaguje na stlačenie plynového pedálu.
Rotačný ICE produkuje energiu v troch štvrtinách každej otáčky výstupného hriadeľa, zatiaľ čo piestový motor produkuje iba jednu štvrtinu.
Nedostatky
Práve preto, že Wankelov motor so všetkými jeho výhodami má veľké množstvo nevýhod, dnes pokračuje vo vývoji a zdokonaľovaní len Mazda. Patent naň si síce kúpili stovky firiem vrátane Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan a ďalších.
Malý zdroj
Hlavnou a najvýznamnejšou nevýhodou je malý motorový zdroj motora. V priemere je to pre Rusko rovných 100 tisíc kilometrov. V Európe, USA a Japonsku je toto číslo dvakrát vyššie, a to vďaka kvalite paliva a kompetentnej údržbe. 
Kovové dosky sú vystavené najvyššiemu zaťaženiu, vrcholy sú radiálne koncové tesnenia medzi komorami. Musia odolávať vysokým teplotám, tlaku a radiálnemu zaťaženiu. Na RX-7 je výška vrcholu 8,1 milimetra, výmena sa odporúča pri opotrebovaní do 6,5, na RX-8 bola znížená na 5,3 z výroby a prípustné opotrebenie nie je väčšie ako 4,5 milimetra.
Je dôležité kontrolovať kompresiu, stav oleja a olejové dýzy, ktoré privádzajú mazivo do komory motora. Hlavnými znakmi opotrebovania motora a blížiacej sa generálnej opravy je nízka kompresia, spotreba oleja a ťažké štartovanie za tepla.
Nízka šetrnosť k životnému prostrediu
Pretože mazací systém motora s rotačnými piestami zahŕňa priame vstrekovanie oleja do spaľovacej komory a tiež v dôsledku neúplného spaľovania paliva, výfukové plyny majú zvýšenú toxicitu. To sťažilo absolvovanie environmentálneho testu, ktorý bolo potrebné splniť, aby sa autá predávali na americkom trhu.
Na vyriešenie tohto problému inžinieri Mazdy vytvorili tepelný reaktor, ktorý spaľoval uhľovodíky predtým, ako sa dostali do atmosféry. Prvýkrát bol nainštalovaný na Mazde R100. 
Namiesto obmedzovania výroby ako iné začala Mazda v roku 1972 predávať autá so systémom znižovania emisií REAPS (Rotary Engine Anti-Pollution System) pre rotačné motory.
vysoká spotreba
Všetky autá s rotačnými motormi sa vyznačujú vysokou spotrebou paliva.
Okrem Mazdy to boli aj Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (štvordielny, objem 4 litre), Citroen M35, ale ide väčšinou o experimentálne modely a kvôli ropnej kríze, ktorá vypukla v r. 80-tych rokoch bola ich výroba pozastavená.
Malá dĺžka zdvihu rotora a tvar polmesiaca spaľovacej komory neumožňujú úplné vyhorenie pracovnej zmesi. Výfukový otvor sa otvára ešte pred momentom úplného spaľovania, plyny nestihnú preniesť všetku tlakovú silu na rotor. Preto je teplota výfukových plynov týchto motorov taká vysoká.
História domáceho RPD
Začiatkom 80. rokov sa technika začala zaujímať o ZSSR. Je pravda, že patent nebol kúpený a rozhodli sa siahnuť na všetko vlastným rozumom, inými slovami, kopírovať princíp fungovania a dizajn rotačného motora Mazda.
Na tieto účely bola vytvorená dizajnérska kancelária a v Togliatti dielňa pre sériovú výrobu. V roku 1976 bol vyrobený prvý prototyp jednodielneho motora VAZ-311 s výkonom 70 k. s. inštalované na 50 vozidlách. Vo veľmi krátkom čase vyvinuli zdroj. Zlé vyváženie SEM (mechanizmus rotor-excentric) a rýchle opotrebovanie apexov dali o sebe vedieť. 
O vývoj sa však začali zaujímať špeciálne služby, pre ktoré boli dynamické vlastnosti motora oveľa dôležitejšie ako zdroj. V roku 1982 uzrel svetlo sveta dvojdielny rotačný motor VAZ-411 so šírkou rotora 70 cm a výkonom 120 k. s., a VAZ-413 s rotorom 80 cm a 140 litrov. s. Neskôr sú motory VAZ-414 vybavené vozidlami KGB, dopravnej polície a ministerstva vnútra.
Od roku 1997 je na verejnom vozidle inštalovaná pohonná jednotka VAZ-415, Volga sa objavuje s trojdielnym RPD VAZ-425. Dnes v Rusku nie sú autá vybavené takýmito motormi.
Zoznam vozidiel s rotačným piestovým motorom
| značka | Model |
|---|---|
| NSU | Pavúk |
| Ro80 | |
| Mazda | Cosmo Sport (110S) |
| Familia Rotary Coupe | |
| Parkway Rotary 26 | |
| Capella (RX-2) | |
| savana (RX-3) | |
| RX-4 | |
| RX-7 | |
| RX-8 | |
| Eunos Cosmo | |
| Rotačný zberač | |
| Luce R-130 | |
| Mercedes | C-111 |
| XP-882 so štyrmi rotormi | |
| Citroen | M35 |
| GS Birotor (GZ) | |
| VAZ | 21019 (Arkan) |
| 2105-09 | |
| PLYN | 21 |
| 24 | |
| 3102 |
Zoznam rotačných motorov Mazda
| Typ | Popis |
|---|---|
| 40A | Prvá stolná kópia, polomer rotora 90 mm |
| L8A | Systém mazania suchej vane, polomer rotora 98 mm, 792 cm3 cm |
| 10A (0810) | Dvojdielny, 982 cu. cm, výkon 110 koní. s., miešanie oleja s palivom na mazanie, hmotnosť 102 kg |
| 10A (0813) | 100 l. s., prírastok hmotnosti až 122 kg |
| 10A (0866) | 105 l. s., technológia znižovania emisií REAPS |
| 13A | Pre predný náhon R-130, objem 1310 ccm. cm, 126 l. s., polomer rotora 120 mm |
| 12A | Objem 1146 cu. cm, materiál rotora bol spevnený, životnosť statora bola zvýšená, liatinové tesnenia |
| 12A Turbo | Polopriame vstrekovanie, 160 koní s. |
| 12B | Jediný rozdeľovač zapaľovania |
| 13B | Najmasívnejší motor, objem 1308 metrov kubických. cm, nízke emisie |
| 13B-RESI | 135 l. s., RESI (Rotary Engine Super Injection) a vstrekovanie Bosch L-Jetronic |
| 13B-DEI | 146 l. p., variabilné nasávanie, systémy 6PI a DEI, vstrekovanie so 4 vstrekovačmi |
| 13B-RE | 235 l. s, veľké turbíny HT-15 a malé turbíny HT-10 |
| 13B-REW | 280 l. s., 2 sekvenčné turbíny Hitachi HT-12 |
| 13B-MSP Renesis | Ekologický a ekonomický, môže bežať na vodík |
| 13G/20B | Trojrotorové pretekárske motory, 1962 ccm cm, výkon 300 hp. s. |
| 13J/R26B | Štvorrotorový, pre automobilové preteky, objem 2622 metrov kubických. cm, výkon 700 l. s. |
| 16X (Renesis 2) | 300 l. p., koncepčný automobil Taiki |
Pravidlá pre prevádzku rotačného motora
- vymeňte olej každých 3-5 tisíc kilometrov. Bežná spotreba je 1,5 litra na 1000 km.
- sledovať stav olejových trysiek, ich priemerná životnosť je 50 tis.
- vzduchový filter meniť každých 20 tis.
- používajte iba špeciálne sviečky, zdroj 30 - 40 000 kilometrov.
- naplňte nádrž benzínom nie nižším ako AI-95, najlepšie AI-98.
- pri výmene oleja skontrolujte kompresiu. Na tento účel sa používa špeciálne zariadenie, kompresia by mala byť v rozmedzí 6,5-8 atmosfér.
Pri prevádzke s kompresiou pod týmito indikátormi nemusí stačiť štandardná opravná súprava - budete musieť vymeniť celú sekciu a možno aj celý motor.
dnes
K dnešnému dňu sa sériovo vyrába model Mazda RX-8 vybavený motorom Renesis (skratka Rotary Engine + Genesis). 
Konštruktérom sa podarilo znížiť spotrebu oleja na polovicu a 40 % spotreby paliva a dostať ekologickú triedu na úroveň Euro-4. Motor so zdvihovým objemom 1,3 litra produkuje výkon 250 koní. s.
Napriek všetkým úspechom Japonci nekončia. Na rozdiel od tvrdení väčšiny odborníkov, že RPD nemá budúcnosť, neprestávajú vylepšovať techniku a nie je to tak dávno, čo predstavili koncept športového kupé RX-Vision s rotačným motorom SkyActive-R. 
Jediným komerčne dostupným modelom rotačného motora je dnes Wankelov motor, ktorý patrí k typu rotačných motorov s planetárnym kruhovým pohybom hlavného pracovného prvku. Takéto konštrukčné usporiadanie rotačného motora je nepochybne najjednoduchšie z hľadiska jeho technického dizajnu, ale nie najoptimálnejšie z hľadiska spôsobu organizácie pracovných procesov, a preto má svoje vlastné a vážne nevýhody.
Existuje pomerne veľa druhov rotačných motorov s planétovým pohybom hlavného pracovného prvku, ale v podstate sa navzájom líšia iba počtom čelných plôch rotora a zodpovedajúcim tvarom vnútorného povrchu krytu. Uvedené schémy rôznych usporiadaní takýchto motorov sú prevzaté z knihy „Marine Rotary Engines“, vydanie z roku 1967, autori E. Akatov, V. Bologov a ďalší a pripravené na publikovanie v elektronickej forme autorom tejto stránky.
Poďme sa v krátkosti pozrieť na samotný dizajn tohto typu motora spolu s históriou jeho vzhľadu a rozsahu. História vzniku rotačných motorov s planetárnym rotačným pohybom hlavného pracovného prvku začína v roku 1943, keď vynálezca Mylar navrhol prvú takúto schému. Potom bolo v krátkom čase podaných niekoľko ďalších patentov na motory podobnej konštrukcie. Vrátane developera nemeckej spoločnosti NSU - V. Frede. Hlavnou slabou stránkou tejto schémy rotačného motora bol však tesniaci systém medzi rebrami na spoji susedných plôch rotujúceho trojuholníkového rotora a stenami stacionárneho krytu. R. Wankel ako špecialista na tesnenia sa podieľal na riešení tohto zložitého inžinierskeho problému. Čoskoro sa vďaka svojmu energetickému a inžinierskemu mysleniu stal vedúcim vývojového tímu. V roku 1957 bol v laboratóriu NSU zostrojený prototyp rotačného motora typu DKM s trojuholníkovým rotorom a pracovnou komorou v tvare kapsuly, v ktorej bol rotor nehybný a skriňa sa otáčala okolo neho. Oveľa praktickejšie bolo usporiadanie typu KKM s normálnym usporiadaním - pracovná komora v kryte bola stacionárna a rotor sa v nej otáčal. Tento motor sa objavil o rok neskôr, v roku 1958. V novembri 1959 NSU oficiálne oznámila vytvorenie funkčného rotačného motora. V krátkom čase získalo licencie na túto technológiu asi 100 spoločností po celom svete, pričom 34 z nich je japonských.
Motor sa ukázal byť veľmi malý, výkonný a mal málo častí. V Európe sa začal predaj automobilov s rotačnými motormi, ale ako sa ukázalo, mali malý motorový zdroj, spotrebovali veľa paliva a mali veľmi toxický výfuk. Ropná kríza v roku 1973 v dôsledku ďalšej arabsko-izraelskej vojny, keď sa ceny benzínu niekoľkokrát zvýšili, ostro nastolila otázku účinnosti motorov automobilov. Z tohto dôvodu boli v Európe a Amerike prerušené pokusy doviesť Wankelov rotačný motor do požadovaného stupňa dokonalosti. A iba japonská spoločnosť Mazda tvrdohlavo pokračovala v práci týmto smerom. A tiež sovietsky závod VAZ - keďže benzín v tom čase v ZSSR stál cent a orgány činné v trestnom konaní potrebovali výkonný, aj keď s malým zdrojom. Ale v roku 2004 bola malá výroba vo VAZ uzavretá a dnes je Mazda jedinou automobilkou, ktorá sériovo vyrába autá s rotačným motorom. V súčasnosti sa na svete sériovo vyrába len jedno auto s Wankelovým rotačným motorom – ide o športové kupé Mazda RX-8. Tento stroj je vybavený motorom RENESIS s dvoma sekciami rotora s celkovým objemom 1,3 litra. Motor je dostupný vo viacerých verziách s výkonom od 200 do 250 koní.
.
Po krátkom zhrnutí histórie rotačného motora s planetárnym pohybom rotora sa zastavme pri úvahe o jeho výhodách a nevýhodách. VÝHODY Wankelovho rotačného motora v porovnaní s tradičnými piestovými motormi: 1) Zvýšený špecifický výkon (hp/kg), je takmer dvojnásobný oproti piestovým 4-taktným motorom. Hmotnosť nerovnomerne sa pohybujúcich častí vo Wankelovom motore je oveľa menšia ako v piestových motoroch podobného výkonu a amplitúda takýchto nevyvážených pohybov je výrazne menšia. Je to spôsobené tým, že v "pieste" sa vykonávajú vratné pohyby a vo Wankelovom motore - rotačné, planétové obvody. Wankelovmu motoru navyše chýba kľukový hriadeľ a ojnice. 
Do zvýšeného výkonu Wankelu hrá aj fakt, že takýto jednorotorový motor produkuje výkon na tri štvrtiny každej otáčky výstupného hriadeľa. Na rozdiel od jednovalcového 4-taktného piestového motora, ktorý dodáva výkon iba na jednu štvrtinu každej otáčky výstupného hriadeľa. Práve z týchto dôvodov sa v sériovom Wankelovom rotačnom motore odoberá z jednotkového objemu spaľovacieho priestoru oveľa viac výkonu. S objemom pracovnej komory 1300 cm3 má Mazda RX-8 výkon 200 k - 250 k a predchádzajúci model Mazda RX-7 s motorom rovnakého objemu, ale s turbodúchadlom, 350 k.
Preto je zvláštnosťou Mazdy RX jej vynikajúci dynamický výkon:
- pri nízkom prevodovom stupni je možné zrýchliť vozidlo nad 100 km/h bez nadmerného zaťaženia motora pri vyšších otáčkach motora (8000 ot./min. alebo viac).
- Wankelov motor sa oveľa ľahšie mechanicky vyvažuje a zbavuje vibrácií, čo umožňuje zvýšiť komfort ľahkých vozidiel, ako sú mikroautá;
- celkové rozmery motora s rotačnými piestami sú 1,5-2 krát menšie v porovnaní s piestovým motorom porovnateľného výkonu.
Wankelov motor má o 35-40% menej dielov.
nedostatky:
1) Krátka dĺžka zdvihu čela trojuholníkového rotora Aj keď je ťažké porovnávať tieto ukazovatele priamo s piestovým motorom - typy pohybov piestu a rotora sú príliš odlišné, ale Wankelov motor má asi o pätinu menšiu dĺžku zdvihu . Medzi Wankelovým a piestovým motorom je jeden zásadný rozdiel - „piest“ má zväčšenie objemu v smere jedného lineárneho smeru, ktorý sa zhoduje so smerom zdvihu. Ale pre Wankela je tento pohyb zložitý a iba časť trajektórie trojuholníkového rotora s planetárnym pohybom sa stáva skutočnou líniou pracovného zdvihu. (obr.) To je dôvod, prečo má Wankelov motor horšiu palivovú účinnosť ako piestové motory. V dôsledku krátkej dĺžky pracovného zdvihu je preto teplota výfukových plynov veľmi vysoká - pracovné plyny nestihnú preniesť svoj hlavný tlak na rotor, keďže výfukové okno sa už otvára a horúce plyny pod vysokým tlakom s objemovými úlomkami pracovnej zmesi, ktoré ešte neprestali horieť, vychádzajú do výfukového potrubia. Preto je teplota výfukových plynov Wankelovho motora veľmi vysoká.
2) Zložitý tvar spaľovacej komory "polmesiaca". Takáto spaľovacia komora má veľkú plochu styku plynov so stenami skrine a rotora. Preto sa značná časť tepla vynakladá na zahrievanie častí motora, čo znižuje tepelnú účinnosť a zvyšuje zahrievanie motora. Okrem toho táto forma spaľovacej komory vedie k zhoršeniu tvorby zmesi a spomaleniu rýchlosti spaľovania pracovnej zmesi. Preto má motor Mazda RX-8 2 zapaľovacie sviečky na jednej sekcii rotora. Tieto vlastnosti tiež negatívne ovplyvňujú úroveň termodynamickej účinnosti.
3) Potenciálne nízky krútiaci moment pre rotačný motor. Na odstránenie rotácie z pohybujúceho sa rotora, ktorého stred otáčania sám nepretržite vykonáva planétovú rotáciu po kruhovej dráhe okolo geometrického stredu pracovnej komory, používa tento motor disky umiestnené excentricky na hlavnom hriadeli. V skutočnosti ide o prvky kľukového zariadenia. To znamená, že Wankelov motor sa nedokázal úplne zbaviť hlavného nedostatku klasických piestových spaľovacích motorov – mechanizmu kľuka – ojnica. Vo Wankelovom motore je síce prezentovaný v odľahčenej verzii – vo forme excentrického hriadeľa, ale hlavné nedostatky tohto mechanizmu: roztrhaný, pulzujúci režim krútiaceho momentu a malé rameno hlavného prvku, ktoré vníma krútiaci moment – zostali „nezahojené“. ". (OBR.) To je dôvod, prečo je jednodielny Wankel neefektívny a na dosiahnutie normálneho výkonu potrebujete vyrobiť 2 alebo 3 časti rotora, je tiež žiaduce nasadiť na hriadeľ dodatočný zotrvačník. Okrem prítomnosti kľukového mechanizmu vo Wankelovom motore je nízky krútiaci moment pre rotačný motor ovplyvnený aj tým, že kinematická schéma takéhoto motora je veľmi iracionálna z hľadiska vnímania tlaku expanzných pracovných plynov. povrchom rotora. Preto sa len určitá časť tlaku - asi tretina - prenesie do pracovnej rotácie rotora a vytvára krútiaci moment. Viac o krútiacom momente si povieme v špeciálnej časti stránky. 
Podrobnosti o princípe generovania krútiaceho momentu vo Wankelovom rotačnom motore nájdete na webovej stránke TORQUE.
4) Prítomnosť vibrácií v tele. Faktom je, že systém rotačného motora s planetárnym pohybom pracovného prvku znamená nerovnovážny pohyb tohto telesa. Tie. pri otáčaní vykonáva ťažisko rotora súvislý rotačný pohyb okolo ťažiska telesa a polomer tohto otáčania sa rovná ramenu excentra hlavného hriadeľa motora. Preto na skriňu motora zvnútra pôsobí neustále rotujúci vektor sily, ktorý sa rovná odstredivej sile, ktorá vzniká na rotore. To znamená, že rotor, keď sa otáča na striedavo rotujúcom excentrickom hriadeli, má v povahe svojho pohybu nevyhnutné a výrazné prvky oscilačného pohybu. Čo vedie k nevyhnutnosti vibrácií. (RYŽA.)
5) Rýchle opotrebovanie mechanických radiálnych upchávok v rohoch trojuholníka rotora, pretože sú vystavené silnému radiálnemu zaťaženiu, ktoré je vo Wankelovom motore nevyhnutné pre jeho samotný princíp činnosti. (RYŽA.)
6) Neustála hrozba prieniku vysokotlakových plynov z dutiny jedného pracovného cyklu do dutiny iného cyklu. Je to preto, že kontakt radiálneho tesnenia medzi rebrom rotora a stenou spaľovacej komory prebieha v jednej tenkej línii. Súčasne stále existuje problém prieniku plynu cez zásuvky na inštaláciu zástrčky, keď cez ne prechádza rebro rotora.
7) Sofistikovaný systém mazania rotujúceho rotora. V motore Mazda RX-8 špeciálne dýzy vstrekujú olej do spaľovacích komôr, aby mazali rebrá rotora, ktoré sa počas otáčania otierajú o steny spaľovacej komory. To zvyšuje toxicitu výfukových plynov a zároveň robí motor veľmi náročným na kvalitu oleja. Okrem toho sú pri vysokých rýchlostiach zvýšené požiadavky na mazanie valcovej plochy excentrickej časti hlavného hriadeľa, okolo ktorej sa rotor otáča, a ktoré odoberá hlavnú silu z rotora a prenáša sa do otáčania hriadeľa. Práve tieto dve technické ťažkosti, ktoré sa veľmi ťažko riešia, viedli k nedostatočnému mazaniu pri vysokých rýchlostiach najviac trením zaťažených častí takéhoto motora, čím sa výrazne znížila životnosť motora. Práve nedostatočné riešenie takýchto technických problémov viedlo k veľmi malému zdroju Wankelových motorov, ktoré vyrábal domáci AvtoVAZ. (OBR. - označte valcovú styčnú plochu vnútorného puzdra rotora a excentra kotúča hriadeľa)
8) Vysoké nároky na presnosť vyhotovenia tvarovo zložitých dielov sťažujú výrobu takéhoto motora. Takáto výroba vyžaduje vysoko presné a drahé zariadenia - stroje schopné vytvárať zložité objemy pracovnej komory so zakriveným epitrochoidálnym povrchom. Samotný rotor má tiež tvar zložitého trojuholníka s konvexnými plochami. 
Ako je zrejmé z obsahu tejto časti stránky, Wankelov rotačný motor má výrazné výhody, ako aj veľké množstvo prakticky neprekonateľných nedostatkov, ktoré neumožnili tomuto typu motora vytlačiť piestové motory z arzenálu modernej techniky. . Hoci sa o takýchto vyhliadkach vážne diskutovalo koncom 60. a začiatkom 70. rokov minulého storočia a v analytických prehľadoch sa objavili názory, že koncom 80. rokov 20. storočia už bude mať viac ako polovica automobilov na svete rotačné motory rôzne druhy.... A napriek prítomnosti negatívnych vlastností a technických ťažkostí sa Wankelov rotačný motor dokázal technicky objaviť a fungovať ako komerčne životaschopný typ produktu, pretože nedostatky jeho hlavných konkurentov - piestové motory s kľukovým - ojničným mechanizmom sú rovnomerné. vážnejšie a početnejšie. A to aj napriek vyše storočným pokusom o ich zlepšenie.
POKRAČOVANIE O WANKELOVOM ROTAČNOM MOTORE
september 2016 Jedným z najťažších problémov všetkých typov rotačných motorov je vytvorenie účinného tesniaceho systému, ktorý musí vytvárať uzavretý objem v pracovných komorách rotačného motora. Zatiaľ je to jedna z hlavných ťažkostí v schéme typu Tverskoy. Tam je potrebné vyrobiť efektívny a ťažko vyrobiteľný tesniaci systém.A aby som si precvičil ruku a získal v takejto veci pozitívne skúsenosti, rozhodol som sa vytvoriť malú pracovnú kópiu Wankelovho motora úplne od začiatku. Práca sa už chýli ku koncu - prikladám foto takéhoto motora.
Pečate
Očakáva sa, že približný výkon jednej takejto sekcie rotora bude asi 35 až 40 k. Motor s 2 sekciami rotora bude mať výkon 70 až 80 k.
WANKELOVÝ MOTOR - DECEMBER
25. december 2016 Výroba malého Wankelu prebieha optimálnym tempom. Motor je pripravený na 95 %, drobné detaily zostávajú.
Keďže na niektorých stránkach na internete sa už o týchto mojich fotkách diskutuje a vinie sa okolo nich množstvo fantázií, informujem vás.
Motor bol vytvorený z NULY, nie je v ňom jediný diel zo zahraničných modelov. Neobsahuje diely od Sachs Wankel, ktoré sa už 30 rokov nevyrábajú, ani z moderného malého moderného aixra atď atď.
Skriňa motora je vyrobená z konštrukčnej legovanej žiaruvzdornej ocele podrobenej termochemickému kaleniu.Tvrdosť povrchovej vrstvy je 70 HRC. Hĺbka tepelne spevnenej vrstvy je v priemere 1,5 mm.Radiálne a mechanické upchávky sú ošetrené rovnakým spôsobom a uvedené do rovnakej tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu.Motor je chladený vzduchom,do kompresie bude privádzaný mazací olej komora cez 2 špeciálne trysky. Tie. nebude potrebné miešať olej s benzínom ako v 2-taktných motoroch.
Motor bol nasadený na sústruh a niekoľko hodín bol podrobený studenému zábehu. To umožnilo vyhodnotiť činnosť tesnení a tesnosť výsledných sekcií v motore ako celkom bezpečné. V blízkej budúcnosti sa bude merať tlak, ktorý sa získa v kompresnom sektore motora.
Štart motora je naplánovaný na koniec januára.
OBNOVIŤ PO PRESTAVE
Po prestávke sa opäť rozbehla aktívna práca. Teraz (marec-18. máj) prebieha aktívne testovacie rolovanie malého experimentálneho modelu motora. Podľa jeho výsledkov sa finalizujú tesnenia - najťažší a najcitlivejší prvok v rotačných motoroch. Výsledky sú veľmi povzbudivé. 
Motor s rotačným piestom alebo Wankelov motor je motor, v ktorom sa ako hlavný pracovný prvok vykonávajú planétové kruhové pohyby. Ide o zásadne odlišný typ motora, ktorý sa líši od piestových náprotivkov v rodine ICE.
Konštrukcia takejto jednotky využíva rotor (piest) s tromi plochami, zvonka tvoriacimi trojuholník Reuleaux, ktorý vykonáva kruhové pohyby vo valci špeciálneho profilu. Najčastejšie je povrch valca vytvorený pozdĺž epitrochoidu (plochá krivka získaná bodom, ktorý je pevne spojený s kruhom, ktorý sa pohybuje pozdĺž vonkajšej strany iného kruhu). V praxi sa môžete stretnúť s valcom a rotorom iných tvarov.
Komponenty a princíp činnosti
Zariadenie motora typu RPD je mimoriadne jednoduché a kompaktné. Na osi jednotky je inštalovaný rotor, ktorý je pevne spojený s ozubeným kolesom. Ten je spojený so statorom. Rotor, ktorý má tri plochy, sa pohybuje pozdĺž epitrochoidálnej valcovej roviny. V dôsledku toho sú meniace sa objemy pracovných komôr valca odrezané pomocou troch ventilov. Tesniace dosky (koncového a radiálneho typu) sú pritláčané k valcu pôsobením plynu a pôsobením dostredivých síl a pásových pružín. Ukazuje sa, že 3 izolované komory rôznych veľkostí objemu. Tu sa uskutočňujú procesy stláčania vstupujúcej zmesi paliva a vzduchu, expanzia plynov, ktoré vyvíjajú tlak na pracovný povrch rotora a čistia spaľovaciu komoru od plynov. Kruhový pohyb rotora sa prenáša na excentrickú os. Samotná náprava je na ložiskách a prenáša krútiaci moment na prevodové mechanizmy. V týchto motoroch sa vykonáva súčasná prevádzka dvoch mechanických párov. Jeden, ktorý pozostáva z ozubených kolies, reguluje pohyb samotného rotora. Druhý prevádza rotačný pohyb piesta na rotačný pohyb excentrickej nápravy.
Časti motora s rotačným piestom
Princíp činnosti Wankelovho motora
Na príklade motorov inštalovaných na vozidlách VAZ možno uviesť tieto technické charakteristiky:
- 1,308 cm3 - pracovný objem komory RPD;
- 103 kW / 6000 min-1 - menovitý výkon;
- hmotnosť motora 130 kg;
- 125 000 km - životnosť motora do jeho prvej kompletnej opravy.
tvorba zmesi
Teoreticky RPD využíva niekoľko typov tvorby zmesí: vonkajšie a vnútorné, založené na kvapalných, pevných, plynných palivách.
Pokiaľ ide o tuhé palivá, stojí za zmienku, že sa spočiatku splyňujú v plynových generátoroch, pretože vedú k zvýšenej tvorbe popola vo valcoch. Preto sa v praxi viac rozšírili plynné a kvapalné palivá.
Samotný mechanizmus tvorby zmesi vo Wankelových motoroch bude závisieť od typu použitého paliva.
Pri použití plynného paliva dochádza k jeho zmiešaniu so vzduchom v špeciálnom priestore na vstupe motora. Horľavá zmes vstupuje do valcov v hotovej forme.
Z kvapalného paliva sa zmes pripraví takto:
- Vzduch sa zmieša s kvapalným palivom pred vstupom do valcov, kde vstupuje horľavá zmes.
- Kvapalné palivo a vzduch vstupujú do valcov motora oddelene a už vo valci sú zmiešané. Pracovná zmes sa získa kontaktom so zvyškovými plynmi.
V súlade s tým môže byť zmes paliva a vzduchu pripravená mimo valcov alebo vo vnútri valcov. Z toho pochádza oddelenie motorov s vnútornou alebo vonkajšou tvorbou zmesi.
Vlastnosti RPD
Výhody
Výhody rotačných piestových motorov v porovnaní so štandardnými benzínovými motormi:
- Nízka úroveň vibrácií.
V motoroch typu RPD nedochádza k premene vratného pohybu na rotačný, čo umožňuje agregátu odolávať vysokým otáčkam s menšími vibráciami.
— Dobré dynamické vlastnosti.
Vďaka svojej konštrukcii takýto motor inštalovaný v aute umožňuje jeho zrýchlenie nad 100 km / h pri vysokých rýchlostiach bez nadmerného zaťaženia.
- Dobrá hustota výkonu s nízkou hmotnosťou.
Vďaka absencii kľukového hriadeľa a ojníc v konštrukcii motora sa dosiahne malá hmotnosť pohyblivých častí v RPD.
- V motoroch tohto typu prakticky neexistuje mazací systém.
Olej sa pridáva priamo do paliva. Samotná zmes paliva a vzduchu maže trecie páry.
- Motor s rotačným piestom má malé celkové rozmery.
Inštalovaný motor s rotačným piestom umožňuje maximalizovať užitočný priestor motorového priestoru automobilu, rovnomerne rozložiť zaťaženie na nápravy automobilu a lepšie vypočítať umiestnenie prvkov a zostáv prevodovky. Napríklad štvortaktný motor s rovnakým výkonom bude dvakrát väčší ako rotačný motor.
Nevýhody Wankelovho motora
— Kvalita motorového oleja.
Pri prevádzke tohto typu motora je potrebné venovať náležitú pozornosť kvalitnému zloženiu oleja používaného vo Wankelových motoroch. Rotor a komora motora vo vnútri majú veľkú kontaktnú plochu, respektíve rýchlejšie dochádza k opotrebovaniu motora a tiež sa takýto motor neustále prehrieva. Nepravidelné výmeny oleja spôsobujú veľké škody na motore. Opotrebenie motora sa mnohonásobne zvyšuje v dôsledku prítomnosti abrazívnych častíc v použitom oleji.
— Kvalita zapaľovacích sviečok.
Prevádzkovatelia takýchto motorov musia byť obzvlášť nároční na kvalitu zloženia zapaľovacích sviečok. V spaľovacej komore je pre jej malý objem, rozšírený tvar a vysokú teplotu proces vznietenia zmesi náročný. Dôsledkom je zvýšená prevádzková teplota a periodické detonácie spaľovacej komory.
— Materiály tesniacich prvkov.
Významnou chybou v motore typu RPD možno nazvať nespoľahlivú organizáciu tesnení medzi medzerami medzi komorou, kde horí palivo, a rotorom. Zariadenie rotora takéhoto motora je pomerne komplikované, preto sú potrebné tesnenia tak pozdĺž okrajov rotora, ako aj pozdĺž bočného povrchu v kontakte s krytmi motora. Povrchy, ktoré sú vystavené treniu, musia byť neustále mazané, čo má za následok zvýšenú spotrebu oleja. Prax ukazuje, že motor typu RPD môže spotrebovať od 400 g do 1 kg oleja na každých 1000 km. Znižuje sa ekologický výkon motora, pretože palivo horí spolu s olejom, v dôsledku čoho sa do životného prostredia uvoľňuje veľké množstvo škodlivých látok.
Pre svoje nedostatky sa takéto motory v automobilovom priemysle a pri výrobe motocyklov veľmi nepoužívajú. Ale na základe RPD sa vyrábajú kompresory a čerpadlá. Leteckí modelári často používajú tieto motory na stavbu svojich modelov. Vzhľadom na nízke požiadavky na účinnosť a spoľahlivosť nepoužívajú konštruktéri v takýchto motoroch zložitý tesniaci systém, čo výrazne znižuje jeho cenu. Jednoduchosť jeho konštrukcie umožňuje bezproblémové začlenenie do modelu lietadla.
Účinnosť konštrukcie rotačného piestu
Napriek množstvu nedostatkov štúdie ukázali, že celková účinnosť Wankelovho motora je podľa moderných štandardov dosť vysoká. Jeho hodnota je 40 - 45%. Pre porovnanie, v piestových spaľovacích motoroch je účinnosť 25%, v moderných turbodieseloch - asi 40%. Najvyššia účinnosť pre piestové dieselové motory je 50 %. Vedci dodnes pokračujú v hľadaní rezerv na zlepšenie účinnosti motorov.
Konečná účinnosť motora pozostáva z troch hlavných častí:
- Palivová účinnosť (ukazovateľ charakterizujúci racionálne využitie paliva v motore).
Výskum v tejto oblasti ukazuje, že iba 75 % paliva úplne vyhorí. Predpokladá sa, že tento problém je vyriešený oddelením procesov spaľovania a expanzie plynov. Je potrebné zabezpečiť usporiadanie špeciálnych komôr za optimálnych podmienok. Spaľovanie by malo prebiehať v uzavretom objeme, pri zvyšovaní teploty a tlaku, proces expanzie by mal prebiehať pri nízkych teplotách.
- Mechanická účinnosť (charakterizuje prácu, ktorej výsledkom bolo vytvorenie krútiaceho momentu hlavnej osi prenášaného na spotrebiteľa).
Asi 10% práce motora sa vynakladá na uvedenie do pohybu pomocných jednotiek a mechanizmov. Táto chyba môže byť opravená vykonaním zmien na motorovom zariadení: keď sa hlavný pohyblivý pracovný prvok nedotýka stacionárneho telesa. Rameno s konštantným momentom musí byť prítomné pozdĺž celej dráhy hlavného pracovného prvku.
- Tepelná účinnosť (ukazovateľ vyjadrujúci množstvo tepelnej energie generovanej spaľovaním paliva, ktorá sa premieňa na užitočnú prácu).
V praxi uniká 65 % prijatej tepelnej energie s výfukovými plynmi do vonkajšieho prostredia. Viaceré štúdie ukázali, že je možné dosiahnuť zvýšenie tepelnej účinnosti v prípade, ak by konštrukcia motora umožňovala spaľovanie paliva v tepelne izolovanej komore tak, aby bola dosiahnutá maximálna teplota už od začiatku, a na konci sa táto teplota zníži na minimálne hodnoty zapnutím parnej fázy.
Aktuálny stav motora s rotačným piestom
Pri hromadnej aplikácii motora vznikli značné technické ťažkosti:
– rozvoj kvalitného pracovného procesu v nepriaznivej komore;
- zabezpečenie tesnosti tesnenia pracovných objemov;
– navrhnutie a vytvorenie konštrukcie dielov karosérie, ktoré budú spoľahlivo slúžiť počas celého životného cyklu motora bez deformácií pri nerovnomernom zahrievaní týchto dielov.
Vďaka rozsiahlej výskumnej a vývojovej práci sa týmto firmám podarilo vyriešiť takmer všetky najťažšie technické problémy na ceste k vytvoreniu RPD a dostať sa do štádia ich priemyselnej výroby.
Prvý sériovo vyrábaný NSU Spider s RPD vyrobila NSU Motorenwerke. Vzhľadom na časté generálne opravy motorov v dôsledku vyššie uvedených technických problémov na začiatku vývoja konštrukcie Wankelovho motora, záruky prijaté NSU viedli k finančnému krachu a bankrotu a následnej fúzii s Audi v roku 1969.
V rokoch 1964 až 1967 bolo vyrobených 2375 áut. V roku 1967 bol Spider prerušený a nahradený NSU Ro80 s rotačným motorom druhej generácie; za desať rokov výroby Ro80 bolo vyrobených 37 398 áut.
Inžinieri Mazdy sa s týmito problémami vyrovnali najúspešnejšie. Zostáva jediným masovým výrobcom strojov s motormi s rotačnými piestami. Upravený motor sa sériovo montuje do Mazdy RX-7 od roku 1978. Od roku 2003 nasledoval model Mazda RX-8 a v súčasnosti je to masová a jediná verzia auta s Wankelovým motorom.
Ruské RPD
Prvá zmienka o rotačnom motore v Sovietskom zväze pochádza zo 60. rokov. Výskumné práce na motoroch s rotačnými piestami sa začali v roku 1961 príslušným výnosom Ministerstva automobilového priemyslu a Ministerstva poľnohospodárstva ZSSR. Priemyselná štúdia s ďalším záverom o výrobe tohto dizajnu sa začala v roku 1974 vo VAZ. špeciálne pre tento účel bola vytvorená špeciálna konštrukčná kancelária pre rotačné piestové motory (SKB RPD). Keďže nebolo možné zakúpiť licenciu, sériový Wankel od NSU Ro80 bol rozobratý a skopírovaný. Na tomto základe bol vyvinutý a zmontovaný motor VAZ-311 a táto významná udalosť sa odohrala v roku 1976. Vo VAZ vyvinuli celý rad RPD od 40 do 200 silných motorov. Finalizácia dizajnu sa vliekla takmer šesť rokov. Bolo možné vyriešiť množstvo technických problémov spojených s výkonom plynových a olejových tesnení, ložísk, odladiť efektívny pracovný postup v nepriaznivej komore. Svoj prvý sériový automobil s rotačným motorom pod kapotou predstavil VAZ verejnosti v roku 1982, bol to VAZ-21018. Auto bolo zvonka a konštrukčne ako všetky modely tejto rady, s jednou výnimkou, a to pod kapotou bol jednosekčný rotačný motor s výkonom 70 koní. Trvanie vývoja nezabránilo tomu, aby nastali rozpaky: na všetkých 50 experimentálnych strojoch došlo počas prevádzky k poruchám motora, čo prinútilo závod nainštalovať na svoje miesto konvenčný piestový motor.
VAZ 21018 s motorom s rotačným piestom
Po zistení, že príčinou poruchy boli vibrácie mechanizmov a nespoľahlivosť tesnení, sa dizajnéri zaviazali zachrániť projekt. Už v 83. sa objavili dvojdielne VAZ-411 a VAZ-413 (s kapacitou 120 a 140 k). Napriek nízkej účinnosti a krátkym zdrojom sa stále našiel rozsah rotačného motora - dopravná polícia, KGB a ministerstvo vnútra potrebovali výkonné a nenápadné vozidlá. Žiguli a Volga, vybavené rotačnými motormi, ľahko predbehli zahraničné autá.
Od 80. rokov 20. storočia zaujala SKB nová téma - využitie rotačných motorov v príbuznom odvetví - letectve. Odchod z hlavného odvetvia aplikácie RPD viedol k tomu, že pre vozidlá s pohonom predných kolies bol rotačný motor VAZ-414 vytvorený až v roku 1992 a bol vychovaný ďalšie tri roky. V roku 1995 bol VAZ-415 predložený na certifikáciu. Na rozdiel od svojich predchodcov je univerzálny a dá sa namontovať pod kapotu áut s pohonom zadných kolies (klasický a GAZ) a predných kolies (VAZ, Moskvich). Dvojdielny "Wankel" má pracovný objem 1308 cm 3 a vyvíja výkon 135 k. pri 6000 ot./min. „Deväťdesiatdeviaty“ zrýchli na stovky za 9 sekúnd.
Motor s rotačným piestom VAZ-414
V súčasnosti je projekt vývoja a implementácie domáceho RPD zmrazený.
Nižšie je uvedené video zariadenia a prevádzky Wankelovho motora.
Hlavným rozdielom medzi vnútornou štruktúrou a princípom fungovania rotačného motora zo spaľovacieho motora je úplná absencia motorickej aktivity, pričom je možné dosiahnuť vysoké otáčky motora. Rotačný motor alebo inak Wankelov motor má množstvo ďalších výhod, ktorým sa budeme venovať podrobnejšie.
Všeobecný princíp konštrukcie rotačného motora
RPD je opláštený oválnym telom pre optimálne umiestnenie trojuholníkového rotora. Charakteristickým znakom rotora je absencia ojníc a hriadeľov, čo značne zjednodušuje konštrukciu. V skutočnosti sú kľúčovými časťami RD rotor a stator. Hlavná funkcia motora v tomto type motora sa vykonáva vďaka pohybu rotora umiestneného vo vnútri krytu, ktorý je podobný oválu.
Princíp činnosti je založený na vysokorýchlostnom pohybe rotora v kruhu, v dôsledku čoho sa vytvárajú dutiny na spustenie zariadenia.
Prečo nie sú rotačné motory žiadané?
Paradox rotačného motora spočíva v tom, že napriek svojej jednoduchosti konštrukcie nie je taký žiadaný ako spaľovací motor, ktorý má veľmi zložité konštrukčné vlastnosti a ťažkosti pri vykonávaní opravárenských prác.
Samozrejme, že rotačný motor nie je bez nedostatkov, inak by našiel široké uplatnenie v modernom automobilovom priemysle a možno by sme ani nevedeli o existencii spaľovacích motorov, pretože rotačný motor bol navrhnutý oveľa skôr. Tak prečo tak komplikovať dizajn, skúsme na to prísť.
Za zjavné nedostatky rotačného motora možno považovať nedostatok spoľahlivého tesnenia v spaľovacej komore. To sa dá ľahko vysvetliť konštrukčnými vlastnosťami a prevádzkovými podmienkami motora. Pri intenzívnom trení rotora o steny valca dochádza k nerovnomernému zahrievaniu telesa a v dôsledku toho sa kov telesa rozťahuje z ohrevu len čiastočne, čo vedie k výrazným narušeniam tesnenia telesa.
Na zlepšenie hermetických vlastností, najmä v podmienkach výrazného teplotného rozdielu medzi komorou a sacím alebo výfukovým systémom, je samotný valec vyrobený z rôznych kovov a umiestnený v rôznych častiach valca, aby sa zlepšila tesnosť.
Na spustenie motora sa používajú iba dve sviečky, čo je spôsobené konštrukčnými vlastnosťami motora, ktoré umožňujú dosiahnuť o 20% vyššiu účinnosť v porovnaní so spaľovacím motorom za rovnakú dobu.
Rotačný motor Zheltyshev - princíp činnosti:
Výhody rotačného motora
S malými rozmermi je schopný vyvinúť vysokú rýchlosť, ale v tejto nuancii je veľké mínus. Napriek malým rozmerom je to práve rotačný motor, ktorý spotrebuje obrovské množstvo paliva, no životnosť motora je len 65 000 km. Takže motor s objemom iba 1,3 litra spotrebuje až 20 litrov. palivo na 100 km. Možno to bol hlavný dôvod nedostatočnej popularity tohto typu motora pre masovú spotrebu.
Cena benzínu bola vždy považovaná za naliehavý problém ľudstva, vzhľadom na to, že svetové zásoby ropy sa nachádzajú na Blízkom východe, v zóne neustálych vojenských konfliktov, ceny benzínu zostávajú dosť vysoké a z krátkodobého hľadiska neexistujú žiadne trendy. znížiť ich. To vedie k hľadaniu riešení pre minimálnu spotrebu zdrojov bez obetovania výkonu, čo je hlavný argument v prospech spaľovacieho motora.
To všetko dohromady predurčilo pozíciu rotačných motorov ako vhodnej možnosti pre športové autá. Svetoznáma automobilka Mazda však pokračovala v diele vynálezcu Wankela. Japonskí inžinieri sa vždy snažia vyťažiť maximálny úžitok z nenárokovaných modelov modernizáciou a aplikáciou inovatívnych technológií, čo im umožňuje udržať si vedúce postavenie na svetovom automobilovom trhu.
Princíp činnosti rotačného motora Akhriev na videu:
Nový model Mazda vybavený rotačným motorom je rovnako výkonný ako vyspelé nemecké modely s výkonom až 350 koní. Spotreba paliva bola zároveň neporovnateľne vysoká. Konštruktéri Mazdy museli znížiť výkon na 200 koní, čo umožnilo normalizovať spotrebu paliva, ale kompaktná veľkosť motora umožnila poskytnúť autu ďalšie výhody a konkurovať európskym modelom automobilov.
U nás sa rotačné motory neudomácnili. Boli pokusy inštalovať ich na prepravu špecializovaných služieb, ale tento projekt nebol financovaný v riadnej výške. Všetok úspešný vývoj v tomto smere preto patrí japonským inžinierom zo spoločnosti Mazda, ktorá má v úmysle v blízkej budúcnosti ukázať nový model auta s modernizovaným motorom.
Ako funguje Wankelov rotačný motor na videu
Princíp činnosti rotačného motora
RPD funguje na princípe otáčania rotora, takže výkon sa prenáša do prevodovky cez spojku. Transformačný moment spočíva v prenose energie paliva na kolesá v dôsledku otáčania rotora vyrobeného z legovanej ocele.
Mechanizmus činnosti motora s rotačným piestom:
- kompresia paliva;
- vstrekovanie paliva;
- obohatenie kyslíkom;
- spaľovanie zmesi;
- uvoľňovanie produktov spaľovania paliva.
Ako funguje rotačný motor, je znázornené na videu:
Rotor je upevnený na špeciálnom zariadení, pri otáčaní vytvára na sebe nezávislé dutiny. Prvá komora je naplnená zmesou vzduchu a paliva. Následne sa dôkladne premieša.
Potom zmes prechádza do ďalšej komory, kde prebieha kompresia a zapálenie, vďaka prítomnosti dvoch sviečok. Následne sa zmes presunie do ďalšej komory, z nej sa vytlačia časti spracovávaného paliva, ktoré opúšťajú systém.
Takto dochádza k úplnému cyklu prevádzky motora s rotačnými piestami, ktorý je založený na troch pracovných cykloch pri jednej otáčke rotora. Práve japonským vývojárom sa podarilo výrazne zmodernizovať rotačný motor a nainštalovať doň tri rotory naraz, čo môže výrazne zvýšiť výkon.
Princíp činnosti rotačného motora Zuev:
Vyspelý dvojrotorový motor je dnes porovnateľný so šesťvalcovým spaľovacím motorom a trojrotorový motor je rovnako výkonný ako 12-valcový spaľovací motor.
Nezabudnite na kompaktnú veľkosť motora a jednoduchosť zariadenia, ktoré umožňuje v prípade potreby opraviť alebo úplne vymeniť hlavné komponenty motora. Inžinierom Mazdy sa teda podarilo dať tomuto jednoduchému a produktívnemu zariadeniu druhý život.