Co to jest silnik obrotowy. Zasada działania silnika rotacyjnego, zalety i wady układu Co oznacza silnik rotacyjny

W 1957 roku niemieccy inżynierowie Felix Wankel i Walter Freude zademonstrowali pierwszy działający silnik obrotowy. Siedem lat później jego ulepszona wersja zajęła miejsce pod maską niemieckiego samochodu sportowego „NSU-Spyder” – pierwszego seryjnego samochodu z takim silnikiem. Wiele firm motoryzacyjnych - Mercedes-Benz, Citroen, General Motors - kupiło nowość. Nawet VAZ od wielu lat produkuje samochody z silnikami Wankla w małych partiach. Ale jedyną firmą, która zdecydowała się na produkcję silników rotacyjnych na dużą skalę i nie porzuciła ich długo, mimo wszelkich kryzysów, była Mazda. Jego pierwszy model z silnikiem rotacyjnym – „Cosmo Sports (110S)” – pojawił się w 1967 roku.

OBCY WŚRÓD WŁASNYCH

W silniku tłokowym energia spalania mieszanki paliwowo-powietrznej jest najpierw zamieniana na ruch posuwisto-zwrotny grupy tłoków, a dopiero potem na obrót wału korbowego. W silniku rotacyjnym odbywa się to bez etapu pośredniego, a zatem z mniejszymi stratami.

Istnieją dwie wersje benzyny 1,3-litrowy wolnossący 13B-MSP z dwoma wirnikami (sekcjami) - o mocy standardowej (192 KM) i wymuszonej (231 KM). Strukturalnie jest to kanapka z pięciu ciał, które tworzą dwie zamknięte komory. W nich pod wpływem energii spalania gazów wirniki obracają się, zamocowane na wale mimośrodowym (podobnym do wału korbowego). Ten ruch jest bardzo trudny. Każdy wirnik nie tylko się obraca, ale toczy się na swoim wewnętrznym kole wokół nieruchomego koła zębatego zamocowanego pośrodku jednej z bocznych ścian komory. Wał mimośrodowy przechodzi przez całe obudowy wielowarstwowe i przekładnie stacjonarne. Wirnik porusza się w taki sposób, że na każdy obrót przypadają trzy obroty wału mimośrodowego.

W silniku obrotowym realizowane są te same cykle, co w czterosuwowym zespole tłokowym: wlot, sprężanie, skok roboczy i wydech. Jednocześnie nie ma skomplikowanego mechanizmu dystrybucji gazu - napędu rozrządu, wałków rozrządu i zaworów. Wszystkie jego funkcje pełnią okna wlotowe i wylotowe w ścianach bocznych (obudowach) - oraz sam wirnik, który obracając się otwiera i zamyka „okna”.

Zasadę działania silnika obrotowego przedstawiono na schemacie. Dla uproszczenia podano przykład silnika z jedną sekcją - druga działa tak samo. Każda strona wirnika tworzy swoją własną wnękę roboczą ze ściankami korpusów. W pozycji 1 objętość wnęki jest minimalna, co odpowiada początkowi suwu ssania. Wirnik obracając się otwiera otwory wlotowe, a mieszanka paliwowo-powietrzna jest zasysana do komory (pozycje 2–4). W pozycji 5 wnęka robocza ma maksymalną objętość. Następnie wirnik zamyka otwory wlotowe i rozpoczyna się suw sprężania (pozycje 6-9). W pozycji 10, gdy objętość wnęki jest ponownie minimalna, mieszanina jest zapalana za pomocą świec i rozpoczyna się cykl pracy. Energia spalania gazów obraca wirnik. Rozprężanie gazów przechodzi do pozycji 13, a maksymalna objętość wnęki roboczej odpowiada pozycji 15. Dalej, do pozycji 18, wirnik otwiera otwory wylotowe i wypycha spaliny. Następnie cykl zaczyna się od nowa.

Pozostałe wnęki robocze działają w ten sam sposób. A skoro są trzy wnęki, to na jednym obrocie wirnika są aż trzy cykle pracy! A biorąc pod uwagę, że wał mimośrodowy (wał korbowy) obraca się trzy razy szybciej niż wirnik, na wyjściu otrzymujemy jeden cykl roboczy (użyteczną pracę) na obrót wału dla silnika jednosekcyjnego. W czterosuwowym silniku tłokowym z jednym cylindrem przełożenie to jest dwa razy mniejsze.

Pod względem stosunku liczby suwów roboczych na obrót wału wyjściowego dwusekcyjny 13B-MSP jest podobny do zwykłego czterocylindrowego silnika tłokowego. Ale jednocześnie, z pojemności roboczej 1,3 litra, wytwarza mniej więcej taką samą moc i moment obrotowy jak tłok o pojemności 2,6 litra! Sekret polega na tym, że silnik wirnika ma kilkakrotnie mniej ruchomych mas – obracają się tylko wirniki i wał mimośrodowy, a i to w jednym kierunku. W przypadku tłoka część pracy użytecznej jest poświęcana napędowi złożonego mechanizmu rozrządu i pionowemu ruchowi tłoków, który stale zmienia swój kierunek. Kolejną cechą silnika rotacyjnego jest wyższa odporność na detonację. Dlatego bardziej obiecująca jest praca nad wodorem. W silniku obrotowym niszcząca energia nieprawidłowego spalania mieszaniny roboczej działa tylko w kierunku obrotu wirnika – jest to konsekwencja jego konstrukcji. A w silniku tłokowym skierowany jest w kierunku przeciwnym do ruchu tłoka, co powoduje katastrofalne skutki.

Silnik Wankla: NIE TO JEST ŁATWE

Chociaż silnik obrotowy ma mniej elementów niż silnik tłokowy, wykorzystuje bardziej wyrafinowane rozwiązania konstrukcyjne i technologie. Ale można między nimi narysować paralele.

Obudowy wirników (stojany) są wykonane w technologii wkładania blachy: w obudowę ze stopu aluminium wstawiany jest specjalny substrat stalowy. Dzięki temu konstrukcja jest lekka i wytrzymała. Stalowy podkład jest chromowany z mikroskopijnymi rowkami dla lepszej retencji oleju. W rzeczywistości taki stojan przypomina znajomy cylinder z suchą tuleją i honowaniem.

Obudowy boczne wykonane są ze specjalnego żeliwa. Każdy ma porty wlotowe i wylotowe. A na skrajnych (przód i tył) stałe koła zębate są stałe. W silnikach poprzednich generacji okna te znajdowały się w stojanie. Oznacza to, że w nowym projekcie zwiększono ich rozmiar i liczbę. Dzięki temu poprawiły się właściwości wlotu i wylotu mieszaniny roboczej, a na wylocie sprawność silnika, jego moc i oszczędność paliwa. Obudowy boczne w połączeniu z wirnikami pod względem funkcjonalności można porównać z mechanizmem rozrządu silnika tłokowego.

Wirnik jest zasadniczo tym samym tłokiem i korbowodem jednocześnie. Wykonany ze specjalnego żeliwa, wydrążony, jak najlżejszy. Po każdej stronie znajduje się komora spalania w kształcie rowu i oczywiście uszczelki. W część wewnętrzną wsunięto łożysko wirnika - rodzaj łożyska korbowodu wału korbowego.

Jeśli zwykły tłok radzi sobie tylko z trzema pierścieniami (dwa pierścienie dociskowe i jeden zgarniacz oleju), to wirnik ma kilkakrotnie więcej takich elementów. W ten sposób wierzchołki (uszczelki końcówek wirnika) działają jak pierwsze pierścienie dociskowe. Wykonane są z żeliwa z obróbką wiązką elektronów - w celu zwiększenia odporności na ścieranie w kontakcie ze ścianką stojana.

Wierzchołki składają się z dwóch elementów - pieczęci głównej i narożnika. Są one dociskane do ścianki stojana za pomocą sprężyny i siły odśrodkowej. Uszczelki boczne i narożne pełnią rolę drugich pierścieni dociskowych. Zapewniają gazoszczelny kontakt pomiędzy wirnikiem a osłonami bocznymi. Podobnie jak wierzchołki, są one dociskane do ścian ciał za pomocą sprężyn. Uszczelki boczne wykonane są ze spieków metalowych (przenoszą główny ciężar), a uszczelki narożne wykonane są ze specjalnego żeliwa. A potem są uszczelki izolacyjne. Zapobiegają przedostawaniu się części spalin do otworów wlotowych przez szczelinę między wirnikiem a boczną obudową. Po obu stronach wirnika znajdują się również pierścienie zgarniające olej - uszczelnienia olejowe. Zatrzymują olej dostarczany do jego wewnętrznej wnęki w celu chłodzenia.

Wyrafinowany jest również system smarowania. Posiada co najmniej jedną chłodnicę do chłodzenia oleju, gdy silnik pracuje z dużymi obciążeniami oraz kilka rodzajów dysz olejowych. Niektóre są wbudowane w wał mimośrodowy i chłodzą wirniki (w rzeczywistości wyglądają jak dysze chłodzące tłoki). Inne są wbudowane w stojany – po parę dla każdego. Dysze są ustawione pod kątem i skierowane w stronę ścianek bocznych osłon - dla lepszego smarowania obudów i bocznych uszczelnień wirnika. Olej dostaje się do wnęki roboczej i miesza się z mieszanką powietrzno-paliwową, zapewniając smarowanie pozostałym elementom, a wraz z nią spala się. Dlatego ważne jest, aby używać wyłącznie olejów mineralnych lub specjalnych półsyntetyków zatwierdzonych przez producenta. Nieodpowiednie smary generują duże ilości nagaru podczas spalania, co może prowadzić do stukania, przerw w zapłonie i utraty kompresji.

Układ paliwowy jest dość prosty - z wyjątkiem liczby i umiejscowienia wtryskiwaczy. Dwa - przed portami dolotowymi (po jednym na wirnik), ten sam numer - w kolektorze dolotowym. W kolektorze silnika wymuszonego znajdują się jeszcze dwie dysze.

Komory spalania są bardzo długie i aby spalanie mieszaniny roboczej było efektywne, należało zastosować dwie świece na każdy rotor. Różnią się od siebie długością i elektrodami. Na drutach i świecach znajdują się kolorowe oznaczenia, aby uniknąć nieprawidłowej instalacji.

W PRAKTYCE

Żywotność silnika 13B-MSP wynosi około 100 000 km. Co dziwne, cierpi na te same problemy, co tłok.

Wydaje się, że pierwszym słabym ogniwem są uszczelnienia wirnika, które doświadczają wysokiej temperatury i dużych obciążeń. To prawda, ale przed naturalnym zużyciem zostaną one wykończone przez detonację i rozwój łożysk wału mimośrodowego i wirników. Co więcej, cierpią tylko uszczelki końcowe (wierzchołki), a boczne zużywają się niezwykle rzadko.

Detonacja odkształca wierzchołki i ich gniazda na wirniku. W rezultacie, oprócz zmniejszenia docisku, naroża uszczelnienia mogą wypaść i uszkodzić powierzchnię stojana, której nie można obrabiać. Nuda jest bezużyteczna: po pierwsze trudno jest znaleźć niezbędny sprzęt, a po drugie po prostu nie ma części zamiennych do zwiększonego rozmiaru. Wirników nie można naprawić, jeśli rowki na wierzchołek są uszkodzone. Jak zwykle źródłem kłopotów jest paliwo. Uczciwa 98. benzyna nie jest tak łatwa do znalezienia.

Najszybciej zużywają się łożyska główne wału mimośrodowego. Podobno dzięki temu, że obraca się trzy razy szybciej niż wirniki. W rezultacie wirniki są przesunięte względem ścian stojana. A wierzchołki wirników muszą znajdować się w równej odległości od nich. Prędzej czy później rogi wierzchołków wypadają i rozrywają powierzchnię stojana. Tego nieszczęścia nie da się w żaden sposób przewidzieć - w przeciwieństwie do silnika tłokowego, obrotowy praktycznie nie puka nawet przy zużytych tulejach.

W silnikach z wymuszonym doładowaniem zdarzają się sytuacje, w których z powodu bardzo złej mieszanki wierzchołek się przegrzewa. Znajdująca się pod nim sprężyna ugina ją – w efekcie kompresja znacznie spada.

Drugą słabością jest nierównomierne nagrzewanie się obudowy. Górna część (w której odbywają się suwy ssania i sprężania) jest zimniejsza niż dół (suwy spalania i wydechu). Jednak nadwozie odkształca się tylko w silnikach z wymuszonym doładowaniem o mocy ponad 500 KM.

Jak można się spodziewać, silnik jest bardzo wrażliwy na rodzaj oleju. Praktyka wykazała, że ​​oleje syntetyczne, choć specjalne, podczas spalania tworzą dużo nagaru. Osadza się na wierzchołku i zmniejsza kompresję. Musisz użyć oleju mineralnego - wypala się prawie bez śladu. Serwisanci zalecają wymianę co 5000 km.

Dysze olejowe w stojanie zawodzą głównie z powodu brudu dostającego się do zaworów wewnętrznych. Powietrze atmosferyczne dostaje się do nich przez filtr powietrza, a nieterminowa wymiana filtra prowadzi do problemów. Zawory dysz nie mogą być płukane.

Problemy z zimnym rozruchem silnika, zwłaszcza zimą, spowodowane są utratą kompresji z powodu zużycia wierzchołków oraz pojawianiem się osadów na elektrodach świecy zapłonowej z powodu niskiej jakości benzyny.

Świec wystarczy na średnio 15 000–20 000 km.

Wbrew powszechnemu przekonaniu producent zaleca wyłączanie silnika jak zwykle, a nie na średnich obrotach. „Eksperci” są pewni, że po wyłączeniu zapłonu w trybie pracy całe paliwo resztkowe zostaje wypalone, co ułatwia późniejszy zimny rozruch. Według wojskowych takie sztuczki nie mają sensu. Ale przynajmniej trochę rozgrzewki przed uruchomieniem ruchu będzie naprawdę przydatne dla silnika. Ciepły olej (co najmniej 50º) zużywa się mniej.

Dzięki wysokiej jakości rozwiązywaniu problemów z silnikiem obrotowym i kolejnym naprawom odjeżdża o kolejne 100 000 km. Najczęściej stojany i wszystkie uszczelki wirnika wymagają wymiany - za to będziesz musiał zapłacić co najmniej 175 000 rubli.

Pomimo powyższych problemów w Rosji jest wystarczająco dużo fanów maszyn rotacyjnych - co możemy powiedzieć o innych krajach! Chociaż sama Mazda wycofała z produkcji obrotowy G8 i nie spieszy się z jego następcą.

TEST WYTRZYMAŁOŚCI Mazda RX-8

W 1991 roku Mazda-787V z silnikiem rotacyjnym wygrała 24-godzinny wyścig Le Mans. To było pierwsze i jedyne zwycięstwo samochodu z takim silnikiem. Nawiasem mówiąc, teraz nie wszystkie silniki tłokowe przetrwają do mety w wyścigach długodystansowych.

»Większość ludzi kojarzy się z cylindrami i tłokami, systemem dystrybucji gazu i mechanizmem korbowym. Dzieje się tak dlatego, że zdecydowana większość samochodów wyposażona jest w klasyczny i najpopularniejszy typ silnika – tłokowy.

Dzisiaj porozmawiamy o obrotowym silniku tłokowym Wankla, który ma cały zestaw wybitnych właściwości technicznych i kiedyś miał otwierać nowe perspektywy w przemyśle motoryzacyjnym, ale nie mógł zająć należnego mu miejsca i nie stał się powszechny.

Historia stworzenia

Za pierwszy rotacyjny silnik cieplny uważa się eolipil. W pierwszym wieku naszej ery został stworzony i opisany przez greckiego inżyniera mechanika Herona z Aleksandrii.

Konstrukcja eolipila jest dość prosta: obracająca się sfera z brązu znajduje się na osi przechodzącej przez środek symetrii. Para wodna stosowana jako płyn roboczy wypływa z dwóch dysz zainstalowanych w środku kuli naprzeciw siebie i prostopadle do osi nasadki.


Mechanizmy działania wody i wiatraków, wykorzystujące siłę żywiołów jako energię, można również przypisać wirującym silnikom starożytności.

Klasyfikacja silników obrotowych

Komora robocza rotacyjnego silnika spalinowego może być hermetycznie zamknięta lub mieć stałe połączenie z atmosferą, gdy łopatki wirnika wirnika oddzielają go od otoczenia. Na tej zasadzie budowane są turbiny gazowe.

Wśród silników tłokowych rotacyjnych z zamkniętymi komorami spalania specjaliści wyróżniają kilka grup. Podział może odbywać się ze względu na: obecność lub brak elementów uszczelniających, ze względu na tryb pracy komory spalania (przerywany-pulsujący lub ciągły), ze względu na rodzaj obrotu korpusu roboczego.

Należy zauważyć, że większość z opisanych projektów nie posiada ważnych próbek i istnieje na papierze.
Zostały sklasyfikowane przez rosyjskiego inżyniera I.Yu. Isaev, który sam jest zajęty tworzeniem doskonałego silnika obrotowego. Przeanalizował patenty w Rosji, Ameryce i innych krajach, łącznie ponad 600.

Obrotowy silnik spalinowy z ruchem posuwisto-zwrotnym

Wirnik w takich silnikach nie obraca się, ale wykonuje ruch posuwisto-zwrotny łuku. Łopatki na wirniku i stojanie są nieruchome, a między nimi występują suwy rozprężania i sprężania.

Z ruchem pulsacyjno-obrotowym, jednokierunkowym

W obudowie silnika znajdują się dwa obracające się wirniki, ściskanie między ich łopatkami w momencie zbliżenia, a rozprężanie w momencie demontażu. Ze względu na nierównomierną rotację ostrzy konieczne jest opracowanie złożonego mechanizmu wyrównującego.

Z klapami uszczelniającymi i ruchami posuwisto-zwrotnymi

Schemat z powodzeniem stosowany w silnikach pneumatycznych, w których obrót odbywa się za pomocą sprężonego powietrza, nie zakorzenił się w silnikach spalinowych ze względu na wysokie ciśnienie i temperatury.

Z uszczelkami i ruchami posuwisto-zwrotnymi ciała

Schemat jest podobny do poprzedniego, tylko klapy uszczelniające znajdują się nie na wirniku, ale na obudowie silnika. Wady są takie same: niemożność zapewnienia wystarczającej szczelności łopatek obudowy z wirnikiem przy zachowaniu ich mobilności.

Silniki o równomiernym ruchu elementów roboczych i innych

Najbardziej obiecujące i zaawansowane typy silników rotacyjnych. Teoretycznie mogą rozwijać najwyższe obroty i uzyskiwać moc, ale do tej pory nie udało się stworzyć jednego obwodu roboczego dla silnika spalinowego.

Z planetarnym, obrotowym ruchem elementu roboczego

Ten ostatni zawiera schemat silnika z tłokiem obrotowym inżyniera Felixa Wankla, najbardziej znanego szerokiej publiczności.

Chociaż istnieje ogromna liczba innych konstrukcji typu planetarnego:

• Umpleby
• Szary i Dremmond
• Marshall
• Spand
• Renault (Renault)
• Tomasz (Tomasz)
• Wellinder i Skoog
• Senso (Sensand)
• Maillarda
• Ferro

Historia Wankla

Życie Feliksa Heinricha Wankla nie było łatwe, wcześnie został sierotą (ojciec przyszłego wynalazcy zginął podczas I wojny światowej), Feliks nie mógł zebrać funduszy na studia uniwersyteckie, a jego zawód pracy nie pozwalał mu stać się silnym krótkowzroczność.

To skłoniło Wankla do samodzielnego studiowania dyscyplin technicznych, dzięki czemu w 1924 roku wpadł na pomysł stworzenia silnika rotacyjnego z obrotową komorą spalania wewnętrznego.


W 1929 otrzymał patent na wynalazek, który był pierwszym krokiem do powstania słynnego Wankla RPD. W 1933 roku wynalazca, znajdujący się w szeregach przeciwników Hitlera, spędza sześć miesięcy w więzieniu. Po wyjściu na wolność zainteresowali się rozwojem silnika rotacyjnego w BMW i zaczęli finansować dalsze badania, przeznaczając do pracy warsztat w Landau.

Po wojnie trafia do Francuzów jako reparacja, a sam wynalazca trafia do więzienia jako wspólnik hitlerowskiego reżimu. Dopiero w 1951 roku Felix Heinrich Wankel dostał pracę w firmie motocyklowej NSU i kontynuował swoje badania.


W tym samym roku rozpoczął współpracę z głównym projektantem NSU Walterem Freude, który sam od dawna zajmuje się badaniami nad stworzeniem silnika z tłokami obrotowymi do motocykli wyścigowych. W 1958 roku na stanowisku testowym powstaje pierwszy prototyp silnika.

Jak działa silnik obrotowy

Jednostka napędowa, zaprojektowana przez Freude i Wankla, to wirnik w kształcie trójkąta Reuleaux. Wirnik obraca się planetarnie wokół koła zębatego zamocowanego pośrodku stojana - nieruchomej komory spalania. Sama komora wykonana jest w formie epitrochoidy, która niejasno przypomina ósemkę z wydłużonym na zewnątrz środkiem, działa jak walec.

Wirnik poruszając się wewnątrz komory spalania tworzy wnęki o zmiennej objętości, w których odbywają się skoki silnika: dolotowy, sprężający, zapłonowy i wydechowy. Komory są hermetycznie oddzielone od siebie uszczelnieniami - wierzchołkami, których zużycie jest słabym punktem silników z tłokiem obrotowym.

Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej odbywa się jednocześnie za pomocą dwóch świec zapłonowych, ponieważ komora spalania ma wydłużony kształt i dużą objętość, co spowalnia tempo spalania mieszanki roboczej.

W silniku obrotowym stosuje się kąt opóźnienia, a nie kąt wyprzedzenia, jak w silniku tłokowym. Jest to konieczne, aby zapłon nastąpił nieco później, a siła wybuchu popycha wirnik we właściwym kierunku.

Konstrukcja Wankla umożliwiła znaczne uproszczenie silnika, rezygnację z wielu części. Zniknęła potrzeba oddzielnego mechanizmu dystrybucji gazu, waga i wymiary silnika znacznie się zmniejszyły.

Zalety

Jak wspomniano wcześniej, silnik rotacyjny Wankla nie wymaga tylu części co silnik tłokowy, dlatego ma mniejsze rozmiary, wagę i gęstość mocy (liczba „koni” na kilogram masy).

Brak mechanizmu korbowego (w wersji klasycznej), co pozwoliło na zmniejszenie masy i obciążenia wibracyjnego. Ze względu na brak ruchów tłoka posuwisto-zwrotnego i niewielką masę części ruchomych, silnik może się rozwijać i wytrzymywać bardzo wysokie obroty, niemal natychmiast reagując na wciśnięcie pedału gazu.

Silnik obrotowy dostarcza moc w trzech czwartych każdego obrotu wału wyjściowego, podczas gdy silnik tłokowy wytwarza tylko jedną czwartą.

Wady

Właśnie dlatego, że silnik Wankla, ze wszystkimi jego zaletami, ma wiele wad, dziś tylko Mazda nadal go rozwija i ulepsza. Chociaż patent na to kupiły setki firm, w tym Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan i inne.

Mały zasób

Główną i najważniejszą wadą jest niska żywotność silnika. Średnio dla Rosji wynosi 100 tysięcy kilometrów. W Europie, Stanach Zjednoczonych i Japonii liczba ta jest dwukrotnie wyższa dzięki jakości paliwa i właściwej konserwacji.


Największe obciążenie mają płyty metalowe, wierzchołkami są promieniowe uszczelnienia końcowe pomiędzy komorami. Muszą wytrzymać wysokie temperatury, ciśnienia i obciążenia promieniowe. W RX-7 wysokość wierzchołka wynosi 8,1 milimetra, zalecana jest wymiana przy zużyciu do 6,5, w RX-8 została zmniejszona do 5,3 fabrycznie, a dopuszczalne zużycie nie przekracza 4,5 milimetra.

Ważne jest, aby monitorować kompresję, stan oleju i dysze olejowe, które dostarczają środek smarny do komory silnika. Głównymi oznakami zużycia silnika i zbliżającym się remontem są niskie sprężenie, zużycie oleju i utrudniony rozruch na gorąco.

Niska przyjazność dla środowiska

Ponieważ układ smarowania silnika z tłokiem obrotowym polega na bezpośrednim wtrysku oleju do komory spalania, a także na niepełnym spalaniu paliwa, spaliny są silnie toksyczne. Utrudniło to przejście audytów środowiskowych, które trzeba było spełnić, aby sprzedawać samochody na rynku amerykańskim.

Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie Mazdy stworzyli reaktor termiczny, który spalał węglowodory przed uwolnieniem do atmosfery. Po raz pierwszy został zainstalowany w samochodzie Mazda R100.


Zamiast ograniczać produkcję, jak inne, Mazda zaczęła w 1972 roku sprzedawać pojazdy wyposażone w Rotary Engine Anti-Pollution System (REAPS).

Wysokie zużycie

Wszystkie samochody z silnikami rotacyjnymi wyróżniają się wysokim zużyciem paliwa.

Oprócz Mazdy pojawiły się też Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (czterosekcyjny, pojemność 4 litry), Citroen M35, ale są to głównie modele eksperymentalne, a ze względu na kryzys olejowy, który wybuchł w w latach 80. ich produkcja została wstrzymana...

Niewielka długość suwu roboczego wirnika oraz sierpowaty kształt komory spalania nie pozwalają na całkowite wypalenie roboczej mieszaniny. Wylot otwiera się jeszcze przed momentem całkowitego spalania, gazy nie mają czasu na przeniesienie całej siły nacisku na wirnik. Dlatego temperatura spalin tych silników jest tak wysoka.

Historia krajowego RPD

Na początku lat 80. ZSRR zainteresował się również technologią. To prawda, że ​​patent nie został kupiony i postanowili zająć się wszystkim własnym umysłem, innymi słowy, skopiować zasadę działania i urządzenie silnika obrotowego Mazdy.

W tym celu utworzono biuro projektowe, aw Togliatti warsztat do produkcji seryjnej. W 1976 roku powstał pierwszy prototyp jednosekcyjnego silnika VAZ-311 o mocy 70 KM. Z. zainstalowany na 50 samochodach. W bardzo krótkim czasie opracowali zasób. Słaba równowaga SEM (mechanizm rotacyjno-ekscentryczny) i szybkie zużycie wierzchołków dały się odczuć.


Jednak rozwojem zainteresowały się służby specjalne, dla których dynamiczne właściwości silnika były znacznie ważniejsze niż zasób. W 1982 roku światło dzienne ujrzał dwusekcyjny silnik rotacyjny VAZ-411 o szerokości wirnika 70 cm i mocy 120 KM. z. i VAZ-413 z wirnikiem 80 cm i 140 litrów. Z. Później silniki VAZ-414 zostały wykorzystane do wyposażenia samochodów KGB, GAI i Ministerstwa Spraw Wewnętrznych.

Od 1997 roku w samochodzie publicznym zainstalowano jednostkę napędową VAZ-415, pojawia się Wołga z trzyczęściowym VAZ-425 RPD. Dziś w Rosji samochody nie są wyposażone w takie silniki.

Lista pojazdów z obrotowym silnikiem tłokowym

Lista silników rotacyjnych Mazdy

Zasady działania silnika obrotowego

1. wymieniaj olej co 3-5 tysięcy kilometrów. Zużycie 1,5 litra na 1000 km jest uważane za normalne.
2. monitorują stan dysz olejowych, ich średnia żywotność to 50 tys.
3. wymieniaj filtr powietrza co 20 tys.
4. używaj tylko specjalnych świec, zasobów 30-40 tysięcy kilometrów.
5. napełnij zbiornik benzyną nie niższą niż AI-95, ale lepiej AI-98.
6. zmierzyć kompresję podczas wymiany oleju. W tym celu stosuje się specjalne urządzenie, kompresja powinna wynosić 6,5-8 atmosfer.

Podczas pracy z kompresją poniżej tych wskaźników standardowy zestaw naprawczy może nie wystarczyć - będziesz musiał wymienić całą sekcję i ewentualnie cały silnik.

Dziś jest

Do chwili obecnej prowadzona jest seryjna produkcja modelu Mazda RX-8, wyposażonego w silnik Renesis (w skrócie Rotary Engine + Genesis).


Konstruktorom udało się zmniejszyć zużycie oleju o połowę i paliwa o 40% oraz sprowadzić klasę ekologiczną do poziomu Euro-4. Silnik o pojemności 1,3 litra dostarcza 250 KM. Z.

Mimo wszystkich osiągnięć Japończycy na tym się nie kończą. Wbrew twierdzeniom większości ekspertów, że RPD nie ma przyszłości, nie przestają ulepszać technologii i nie tak dawno przedstawili koncepcję sportowego coupe RX-Vision, z silnikiem rotacyjnym SkyActive-R.

Jak wiadomo, zdecydowana większość nowoczesnych samochodów wyposażona jest w silniki spalinowe lub silniki spalinowe. Istota ich pracy polega na zamianie energii powstałej podczas spalania mieszanki paliwowej na obrót wału, z którego za pomocą napędu mechanicznego ruch przenoszony jest na koła pojazdu. Zdecydowana większość samochodów korzysta obecnie z silników spalinowych, ułożonych według schematu tłokowego. Ale istnieje inny rodzaj silników spalinowych, a mianowicie silniki obrotowe. Porozmawiamy o tym typie silnika w tym artykule.

Historia silników rotacyjnych rozpoczęła się w 1957 roku, kiedy pierwszy działający model takiego zespołu napędowego zademonstrowali niemieccy inżynierowie Felix Wankel i Walter Freude. Początkowo nowością bardzo poważnie zainteresowanych było wielu czołowych światowych producentów samochodów (w szczególności Mercedes-Benz, General Motors, Citroen), ale ostatecznie tylko japońska Mazda zdecydowała się opanować produkcję silników rotacyjnych w dużych ilościach. serie i nie porzucaj ich na bardzo długi czas.

Nawiasem mówiąc, nawet krajowy VAZ przez kilka lat produkował limitowane edycje „Zhiguli” z obrotowymi jednostkami napędowymi. Nie dostarczono ich „zwykłym” nabywcom, ale samochody te trafiły do ​​flot pojazdów KGB oraz w bardzo małych ilościach do Ministerstwa Spraw Wewnętrznych ZSRR.

Zasada działania silnika obrotowego, podobnie jak tradycyjnego silnika tłokowego, opiera się na zamianie energii spalania na energię obrotową, jednak ta przemiana odbywa się w nieco inny sposób. W silniku obrotowym ruch obrotowy wykonywany jest bezpośrednio przez jego główny element roboczy – wirnik. Jest to najważniejsza różnica między obrotowym silnikiem spalinowym a tłokowym silnikiem spalinowym, w którym głównymi ruchomymi elementami roboczymi są tłoki, które nie obracają się, lecz wykonują ruch posuwisto-zwrotny.

Tak więc w silnikach obrotowych z racji swojej konstrukcji całkowicie wyklucza się mechanizmy korbowe, które są dość skomplikowane w swojej konstrukcji i wymagają okresowej konserwacji, przekształcając ruch posuwisto-zwrotny na ruch obrotowy wału korbowego.

Podobnie jak w silniku tłokowym, silnik rotacyjny wykorzystuje ciśnienie gazów powstających w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Powstaje jednak nie w cylindrach, ale w komorze, którą tworzy ta część obudowy, która jest zamknięta bokiem znajdującego się w niej trójkątnego wirnika. To on jest używany zamiast tłoków.

Obrót wirnika pod wpływem tego ciśnienia następuje po trajektorii bardzo podobnej do linii narysowanej przez spirograf. Dzięki temu wszystkie trzy wierzchołki trójkątnego wirnika w kontakcie z wewnętrznymi ściankami obudowy silnika tworzą szczelne komory spalania. Gdy wirnik się obraca, każda z tych trzech objętości na przemian rozszerza się i kurczy. Ten tryb pracy obrotowego silnika spalinowego zapewnia realizację takich procesów jak:

• Wlot mieszanki paliwowo-powietrznej;
• Kompresja;
• Przydatna praca;
• Wylot spalin.

Tak więc silnik rotacyjny, podobnie jak standardowy silnik tłokowy w nowoczesnym samochodzie, jest silnikiem czterosuwowym.

Układ zapłonowy i układ wtrysku paliwa w silnikach obrotowych jest podobny do tych stosowanych w silnikach tłokowych, jednak budowa tych silników spalinowych jest zupełnie inna. Główne elementy konstrukcyjne silnika obrotowego to:

• Wirnik;
• Stojan (obudowa);
• Wał wyjściowy.

Jak wspomniano powyżej, wirnik znajduje się wewnątrz stojana (obudowy) i ma trzy wypukłe boki. Każdy z nich w rzeczywistości pełni rolę tłoka i posiada podciśnienie niezbędne do zwiększenia prędkości obrotowej. Po każdej stronie wirnika znajdują się dwa metalowe pierścienie, które tworzą komory spalania niezbędne do pracy tego ICE.

Ważnym elementem wirnika jest umieszczone w jego środku koło zębate współpracujące z przytwierdzoną do obudowy przekładnią. To dzięki tej koniugacji ustala się wymaganą trajektorię i kierunek, w którym obraca się wirnik w obudowie.

Korpus obrotowego silnika spalinowego ma kształt owalny, który jest zaprojektowany i wykonany w taki sposób, że wszystkie trzy wierzchołki wirnika zawsze stykają się z jego wewnętrznymi ścianami. Jest to konieczne, aby w danym momencie wewnątrz tej jednostki napędowej znajdowały się trzy objętości gazu całkowicie odizolowane od siebie. Dodatkowo w korpusie znajdują się porty dolotowy i wydechowy, a nie ma w nich zaworów: port ssący jest połączony bezpośrednio z przepustnicą, a port wydechowy jest bezpośrednio połączony z układem wydechowym.

Wał wyjściowy silnika obrotowego nie przypomina wału korbowego silnika spalinowego tłokowego. Jest ekscentryczny, to znaczy z pewnym przesunięciem względem osi środkowej, znajdują się specjalne występy. Każdy z nich jest powiązany z osobnym wirnikiem (swoją drogą, w silniku obrotowym jest ich nie jeden, a kilka). Podczas obracania każdy z wirników popycha „swoją” krzywkę, w wyniku czego na wale pojawia się moment obrotowy.

Należy zauważyć, że wszystkie silniki obrotowe są składane warstwowo. Najczęściej używane dwuwirnikowe mają pięć i wszystkie są utrzymywane na miejscu za pomocą śrub zainstalowanych w okręgu. Silniki obrotowe są chłodzone chłodziwem, które przepływa przez wszystkie części konstrukcji. Łożyska i uszczelnienia wału wyjściowego znajdują się w dwóch warstwach zewnętrznych. Oddzielają również części ciała, w których znajdują się same wirniki. Otwory wlotowe znajdują się w części środkowej, a porty wylotowe znajdują się w każdej z najbardziej zewnętrznych części.

Zalety i wady silników obrotowych

Główne zalety silników rotacyjnych nad silnikami tłokowymi to:

• Mniej ruchomych części
• Płynniejsza praca;
• Większa niezawodność.

W silniku dwuwirnikowym porusza się tylko wał wyjściowy i oba wirniki, podczas gdy nawet w najprostszym tłokowym silniku spalinowym jest co najmniej czterdzieści ruchomych części. W związku z tym niezawodność obrotowego zespołu napędowego jest znacznie wyższa.

W silnikach obrotowych wszystkie ruchome części obracają się tylko w jednym kierunku, co znacznie zmniejsza wibracje. Aby skutecznie tłumić te, które powstają, stosuje się przeciwwagi. Należy również zauważyć, że obroty wirnika w silniku obrotowym stanowią tylko jedną trzecią prędkości obrotowej wału. Ma to również pozytywny wpływ na niezawodność układu napędowego.

Silniki obrotowe mają również kilka istotnych wad. Być może głównym jest to, że w porównaniu do ICE tłokowych zużywają znacznie więcej paliwa. Jednocześnie koszty ich produkcji są znacznie wyższe, dlatego nie są one dziś produkowane w dużych seriach.

Wideo na ten temat

Branża motoryzacyjna stale się rozwija. Nic dziwnego, że pojawiają się alternatywne technologie, które jednak rzadko pojawiają się u mnie w masowej produkcji. Do nich można zaliczyć silniki obrotowe.

Ważny! Szybki impuls do rozwoju motoryzacji dał wynalezienie silnika spalinowego. W rezultacie samochody zaczęły jeździć na paliwie płynnym i rozpoczęła się era benzyny.

Maszyny z silnikiem rotacyjnym

Obrotowy silnik tłokowy został wynaleziony przez NSU. Twórcą aparatu został Walter Freude. Niemniej jednak to urządzenie w kręgach naukowych nosi imię innego naukowca, a mianowicie Wankla.

Faktem jest, że nad tym projektem pracował duet inżynierów. Ale główna rola w tworzeniu urządzenia należała do Freuda. Podczas gdy pracował nad technologią obrotową, Wankel pracował nad innym projektem, który zakończył się niczym.

Niemniej jednak w wyniku tajnych gier wszyscy znamy teraz ten aparat jako silnik obrotowy Wankla. Pierwszy działający model został zmontowany w 1957 roku. NSU Spider stał się samochodem pionierskim. W tym czasie był w stanie rozwinąć prędkość stu pięćdziesięciu kilometrów. Moc silnika „Spider” wynosiła 57 litrów. Z.

„Spider” z silnikiem rotacyjnym był produkowany od 1964 do 1967 roku. Ale to nie stało się powszechne. Jednak producenci samochodów nie zrezygnowali z tej technologii. Co więcej, wypuścili kolejny model - NSU Ro-80 i stał się prawdziwym przełomem. Dużą rolę odegrał właściwy marketing.

Zwróć uwagę na tytuł. Zawiera już informację, że maszyna jest wyposażona w silnik obrotowy. Być może efektem tego sukcesu była instalacja tych silników w tak znanych samochodach jak:

• Citroen GS Birotor,
• Mercedes-Benz C111,
• Korweta Chevroleta,
• Ładowarka 21018.

Silniki obrotowe zyskały największą popularność w kraju „Wschodzącego Słońca”. Japońska firma Mazda podjęła ryzykowny krok jak na tamte czasy i zaczęła produkować samochody z wykorzystaniem tej technologii.

Pierwszym znakiem od firmy Mazda był samochód Cosmo Sport. Nie można powiedzieć, że zyskała ogromną popularność, ale znalazła swoją publiczność. Był to jednak dopiero pierwszy krok do wejścia silników rotacyjnych na rynek japoński, a wkrótce także na rynek światowy.

Japońscy inżynierowie nie tylko nie rozpaczali, ale wręcz przeciwnie, zaczęli pracować z potrojoną siłą. Efektem ich pracy jest seria, którą z zachwytem wspominają wszyscy ścigający się na ulicy w dowolnym kraju na świecie - w skrócie Rotor-eXperiment lub RX.

W ramach tej serii wydano kilka legendarnych modeli, w tym Mazdę RX-7. Powiedzieć, że ten samochód z silnikiem rotacyjnym był popularny, to nic nie mówić. Od niej zaczęły miliony fanów wyścigów ulicznych. Przy stosunkowo niskiej cenie miał niesamowite parametry techniczne:

• przyspieszenie do setek - 5,3 sekundy;
• maksymalna prędkość - 250 kilometrów na godzinę;
• moc - 250-280 koni mechanicznych, w zależności od modyfikacji.

Samochód jest prawdziwym dziełem sztuki, jest lekki i zwrotny, a jego silnik jest godny podziwu. Dzięki opisanym powyżej cechom ma objętość zaledwie 1,3 litra. Posiada dwie sekcje, a napięcie pracy wynosi 13V.

Uwaga! Mazda RX-7 była produkowana od 1978 do 2002 roku. W tym czasie wyprodukowano około miliona samochodów z silnikami rotacyjnymi.

Niestety ostatni model z tej serii został wydany w 2008 roku. Mazda RX8 uzupełnia legendarną gamę. Właściwie w tym miejscu historię silnika rotacyjnego w masowej produkcji można uznać za kompletną.

Zasada działania

Wielu ekspertów motoryzacyjnych uważa, że ​​projektowanie konwencjonalnego aparatu tłokowego należy pozostawić w odległej przeszłości. Niemniej jednak miliony samochodów wymagają godnej wymiany, niezależnie od tego, czy silnik obrotowy może się nimi stać, zastanówmy się.

Zasada działania silnika obrotowego opiera się na ciśnieniu, które powstaje podczas spalania paliwa. Główną częścią konstrukcji jest wirnik, który odpowiada za tworzenie ruchów o pożądanej częstotliwości. W rezultacie energia jest przekazywana do sprzęgła. Wirnik wypycha go, przenosząc na koła.

Wirnik ma kształt trójkąta. Materiałem konstrukcyjnym jest stal stopowa. Część znajduje się w owalnym korpusie, w którym w rzeczywistości zachodzi rotacja, a także szereg procesów ważnych dla produkcji energii:

• kompresja mieszanki,
• wtrysk paliwa,
• tworzenie iskry,
• Zapas tlenu,
• zrzut surowców odpadowych.

Główną cechą urządzenia z silnikiem obrotowym jest to, że wirnik ma bardzo nietypowy wzorzec ruchu. Rezultatem tego rozwiązania konstrukcyjnego są trzy komórki całkowicie odizolowane od siebie.

Uwaga! W każdej komórce zachodzi pewien proces.

Pierwsza komórka otrzymuje mieszankę powietrzno-paliwową. Mieszanie odbywa się we wnęce. Następnie wirnik przenosi otrzymaną substancję do następnej komory. To tutaj odbywa się kompresja i zapłon.

Zużyte paliwo jest usuwane w trzeciej komórce. Skoordynowana praca trzech przedziałów jest właśnie tym, co daje niesamowite osiągi, które zademonstrowano na przykładzie samochodów z serii RX.

Ale główny sekret urządzenia tkwi w czymś zupełnie innym. Faktem jest, że procesy te nie powstają jeden po drugim, zachodzą natychmiast. W rezultacie w jednym obrocie przechodzą trzy cykle.

Powyżej przedstawiono schemat działania podstawowego silnika obrotowego. Wielu producentów próbuje unowocześnić technologię, aby osiągnąć większą wydajność. Niektórym się udaje, innym zawodzą.

Japońskim inżynierom udało się. Wspomniane powyżej silniki Mazdy mają do trzech wirników. Możesz sobie wyobrazić, o ile wzrośnie wydajność w tym przypadku.

Podajmy ilustrujący przykład. Weźmy konwencjonalny silnik RPD z dwoma wirnikami i znajdźmy najbliższy odpowiednik - sześciocylindrowy silnik spalinowy. Jeśli dodamy do projektu kolejny wirnik, to szczelina będzie nawet kolosalna - 12 cylindrów.

Rodzaje silników obrotowych

Wiele firm motoryzacyjnych podjęło się produkcji silników rotacyjnych. Nic dziwnego, że wprowadzono wiele modyfikacji, z których każda ma swoją własną charakterystykę:

1. Obrotowy silnik o ruchu wielokierunkowym. Wirnik nie obraca się tutaj, lecz obraca się wokół własnej osi. Proces kompresji odbywa się między łopatkami silnika.
2. Silnik z pulsacyjnym wirnikiem obrotowym. Wewnątrz korpusu znajdują się dwa wirniki. Kompresja następuje między ostrzami tych dwóch elementów, gdy zbliżają się i wycofują.
3. Silnik obrotowy z klapą uszczelniającą - Ta konstrukcja jest nadal szeroko stosowana w silnikach pneumatycznych. W przypadku obrotowych silników spalinowych komora, w której następuje zapłon, jest zasadniczo zmieniona.
4. Silnik obrotowy napędzany ruchami obrotowymi. Uważa się, że ten konkretny projekt jest najbardziej zaawansowany technicznie. Nie ma tu części posuwisto-zwrotnych. Dlatego silniki obrotowe tego typu z łatwością osiągają 10 000 obr./min.
5. Planetarny silnik rotacyjny jest pierwszą modyfikacją wymyśloną przez dwóch inżynierów.

Jak widać nauka nie stoi w miejscu, znaczna ilość typów silników obrotowych pozwoli nam mieć nadzieję na dalszy rozwój technologii w odległej przyszłości.

Zalety i wady silnika rotacyjnego

Jak widać, silniki obrotowe były wówczas dość popularne. Co więcej, legendarne samochody rzeczywiście były wyposażone w silniki tej klasy. Aby zrozumieć, dlaczego ta jednostka została zainstalowana w zaawansowanych modelach japońskich samochodów, musisz poznać wszystkie jej zalety i wady.

Godność

Z przedstawionego wcześniej tła wiesz już, że silnik rotacyjny kiedyś przyciągał uwagę producentów silników z kilku powodów:

1. Zwiększona zwartość projektu.
2. Lekka waga.
3. RPD jest dobrze wyważony i wytwarza minimalne wibracje podczas pracy.
4. Liczba części zamiennych w silniku jest o rząd wielkości mniejsza niż w analogu tłoka.
5. RPD ma wysokie właściwości dynamiczne

Najważniejszą zaletą RPD jest wysoka gęstość mocy. Samochód z silnikiem rotacyjnym może rozpędzić się do 100 kilometrów bez przełączania na wysokie biegi przy zachowaniu dużej liczby obrotów.

Ważny! Zastosowanie silnika rotacyjnego pozwala na osiągnięcie zwiększonej stabilności pojazdu na drodze dzięki idealnemu rozłożeniu masy.

Wady

Teraz nadszedł czas, aby dowiedzieć się więcej, dlaczego pomimo wszystkich zalet większość producentów przestała montować silniki rotacyjne w swoich samochodach. Wady RPD obejmują:

1. Zwiększone zużycie paliwa podczas pracy na niskich obrotach. W najbardziej wymagających maszynach może osiągnąć 20-25 litrów na 100 kilometrów.
2. Trudność w produkcji. Na pierwszy rzut oka konstrukcja silnika obrotowego jest znacznie prostsza niż silnika tłokowego. Ale diabeł tkwi w szczegółach. Wykonanie ich jest niezwykle trudne. Dokładność geometryczna każdej części musi być na idealnym poziomie, w przeciwnym razie wirnik nie będzie w stanie przejść krzywej epitrochoidalnej z prawidłowym wynikiem. Do jego produkcji RPD wymaga bardzo precyzyjnego sprzętu, który kosztuje dużo pieniędzy.
3. Silnik rotacyjny często się przegrzewa. Wynika to z niezwykłej konstrukcji komory spalania. Niestety, nawet po wielu latach inżynierowie nie byli w stanie naprawić tej wady. Nadmiar energii wytworzony przez spalanie paliwa nagrzewa cylinder. Powoduje to znaczne zużycie silnika i skraca jego żywotność.
4. Również silnik rotacyjny cierpi na spadki ciśnienia. Efektem tego efektu jest szybkie zużycie uszczelek. Żywotność jednego dobrze zmontowanego RPD mieści się w zakresie od 100 do 150 tysięcy kilometrów. Po przejściu tego kamienia milowego remont nie jest już możliwy.
5. Skomplikowana procedura wymiany oleju. Zużycie oleju silnika rotacyjnego na 1000 kilometrów wynosi 600 mililitrów. Aby części zostały odpowiednio nasmarowane, olej należy wymieniać co 5000 km. Jeśli nie zostanie to zrobione, bardzo prawdopodobne jest poważne uszkodzenie kluczowych elementów urządzenia.

Jak widać, pomimo wybitnych zalet, RPD ma szereg istotnych wad. Niemniej jednak działy projektowe wiodących firm motoryzacyjnych wciąż starają się unowocześnić tę technologię i kto wie, może pewnego dnia odniosą sukces.

Wyniki

Silniki rotacyjne mają wiele istotnych zalet, są dobrze wyważone, pozwalają na szybki wzrost prędkości i zapewniają prędkość do 100 km w 4-7 sekund. Ale silniki obrotowe mają również wady, z których główną jest krótki okres użytkowania.

Pomysł z silnikiem rotacyjnym jest zbyt kuszący: gdy konkurentowi daleko do ideału, wydaje się, że mamy zamiar przezwyciężyć niedociągnięcia i zdobyć nie silnik, a samą doskonałość… Mazda była w niewoli tych złudzeń aż do 2012 roku, kiedy ostatni model z silnikiem rotacyjnym - RX-8.

Historia powstania silnika rotacyjnego

Druga nazwa silnika rotacyjnego (RPD) to wankel (rodzaj analogu silnika wysokoprężnego). To Felixowi Wankelowi przypisuje się dziś laury wynalazcy silnika z tłokami obrotowymi, a nawet wzruszająca historia opowiada o tym, jak Wankel szedł do celu w tym samym czasie, gdy Hitler szedł do swojego.

W rzeczywistości wszystko było trochę inne: utalentowany inżynier Felix Wankel naprawdę pracował nad opracowaniem nowego, prostego silnika spalinowego, ale był to inny silnik oparty na wspólnym obrocie wirników.

Po wojnie Wankel został zwerbowany przez niemiecką firmę NSU, która zajmowała się głównie produkcją motocykli, w jednej z grup roboczych pracujących nad stworzeniem silnika rotacyjnego pod kierownictwem Waltera Freude'a.

Wkład Wankla obejmuje szeroko zakrojone badania uszczelnień zaworów obrotowych. Podstawowy projekt i koncepcja inżynierska pochodzą od Freude'a. Chociaż Wankel miał patent na podwójną rotację.

Pierwszy silnik miał komorę obrotową i nieruchomy wirnik. Niedogodność projektu sugerowała odwrócenie schematu.

Pierwszy silnik z wirnikiem obrotowym zaczął działać w połowie 1958 roku. Niewiele różniła się od swojego potomka naszych czasów - poza tym, że świece musiały zostać przeniesione do ciała.

Wkrótce firma ogłosiła, że ​​udało jej się stworzyć nowy i bardzo obiecujący silnik. Prawie sto firm zajmujących się produkcją samochodów zakupiło licencje na produkcję tego silnika. Jedna trzecia licencji trafiła do Japonii.

RPD w ZSRR

Ale Związek Radziecki wcale nie kupił licencji. Rozwój własnego silnika rotacyjnego rozpoczął się od sprowadzenia do Związku i demontażu niemieckiego samochodu Ro-80, którego produkcję NSU rozpoczęto w 1967 roku.

Siedem lat później w fabryce VAZ pojawiło się biuro projektowe, opracowujące wyłącznie silniki z tłokami obrotowymi. Dzięki jego pracom w 1976 roku pojawił się silnik VAZ-311. Ale pierwszy naleśnik okazał się grudą i finalizowano go przez kolejne sześć lat.

Pierwszym samochodem produkcji radzieckiej z silnikiem obrotowym jest VAZ-21018, zaprezentowany w 1982 roku. Niestety, już w partii eksperymentalnej silniki wszystkich samochodów były niesprawne. Finalizowali kolejny rok, po czym pojawiły się VAZ-411 i VAZ 413, które zostały przyjęte przez departamenty energetyczne ZSRR. Tam nie martwili się szczególnie zużyciem paliwa i małym zasobem silnika, ale potrzebowali szybkich, mocnych, ale niepozornych samochodów, które nadążą za zagranicznym autem.

RPD na Zachodzie

Silnik rotacyjny nie rozkwitł na Zachodzie, a kryzys paliwowy z 1973 r. położył kres jego rozwojowi w Stanach Zjednoczonych i Europie, kiedy ceny benzyny poszybowały w górę, a nabywcy samochodów zaczęli pytać o oszczędne modele.

Biorąc pod uwagę, że silnik rotacyjny zużywał do 20 litrów benzyny na sto kilometrów, jego sprzedaż w czasie kryzysu spadła do granic możliwości.

Jedynym krajem na Wschodzie, który nie stracił wiary, była Japonia. Ale nawet tam producenci szybko schłodzili się do silnika, który nie chciał w żaden sposób poprawiać. A w końcu pozostał tylko jeden niezłomny cynowy żołnierz - Mazda. W ZSRR kryzys paliwowy nie był odczuwalny. Produkcja pojazdów z RPD była kontynuowana po rozpadzie Związku Radzieckiego. VAZ przestał robić RPD dopiero w 2004 roku. Mazda doszła do porozumienia dopiero w 2012 roku.

Cechy silnika obrotowego

Konstrukcja oparta jest na trójkątnym wirniku, którego każda z powierzchni ma wypukłość (). Wirnik obraca się w sposób planetarny wokół osi centralnej - stojana. W tym przypadku wierzchołki trójkąta opisują złożoną krzywą zwaną epitrochoidą. Kształt tej krzywej określa kształt kapsuły, w której obraca się wirnik.

Silnik obrotowy ma te same czterosuwowe cykle, co jego konkurent, silnik tłokowy.

Komory uformowane są pomiędzy bokami wirnika a ściankami kapsuły, ich kształt jest zmienny w kształcie półksiężyca, co jest przyczyną pewnych istotnych wad konstrukcyjnych. Do odizolowania komór od siebie stosuje się uszczelnienia - płyty promieniowe i końcowe.

Jeśli porównamy rotacyjny silnik spalinowy z tłokowym, to pierwsze, co rzuca się w oczy, to to, że przy jednym obrocie wirnika suw roboczy następuje trzykrotnie, a wał wyjściowy obraca się trzykrotnie szybciej niż sam wirnik.

Posiadać Brak systemu dystrybucji gazu RPD, co znacznie upraszcza jego konstrukcję. A wysoka gęstość mocy przy niewielkim rozmiarze i wadze urządzenia to z powodu braku wału korbowego, korby i inne elementy łączące aparat z aparatem.

Zalety i wady silników rotacyjnych

Zalety

Zaletą silnika obrotowego jest to, że składa się ze znacznie mniejszej liczby części niż jego konkurent – ​​o 35-40 proc.

Dwa silniki o tej samej mocy – obrotowy i tłokowy – będą miały bardzo różne wymiary. Tłok jest dwa razy większy.

Silnik obrotowy nie odczuwa dużego stresu przy dużych prędkościach nawet jeśli rozpędzasz samochód do prędkości ponad 100 km/h na niskim biegu.

Samochód z silnikiem rotacyjnym jest łatwiejszy do wyważenia, co daje zwiększoną stabilność maszyny na drodze.

Nawet najlżejsze pojazdy nie są narażone na wibracje, ponieważ RPD wibruje znacznie mniej niż „tłok”... Wynika to z bardziej zrównoważonego RAP.

Wady

Główną wadą silnika obrotowego nazwaliby to mały zasób co jest bezpośrednią konsekwencją jego konstrukcji. Uszczelki zużywają się niezwykle szybko, ponieważ ich kąt pracy stale się zmienia.


Doświadczenia motoryczne różnice temperatur każdy cykl, co również przyczynia się do zużycia materiału. Dodajmy do tego nacisk wywierany na powierzchnie trące, które można utwardzić tylko poprzez wstrzyknięcie oleju bezpośrednio do kolektora.

Zużycie uszczelek powoduje nieszczelności między komorami, między którymi różnice ciśnień są zbyt duże. Z tego powodu spada sprawność silnika, a szkoda dla środowiska rośnie.

Półksiężyc kształt komór nie przyczynia się do całkowitego spalania paliwa, a prędkość obrotowa wirnika i niewielka długość suwu roboczego powodują wypychanie jeszcze zbyt gorących, nie do końca dopalonych gazów do spalin. Oprócz produktów spalania benzyny występuje tam również olej, co razem powoduje, że spaliny są bardzo toksyczne. Tłok – mniej szkodliwy dla środowiska.

Nadmierne apetyty Wspomniano już o silniku na benzynę, który „zjada” olej do 1 litra na 1000 km. A kiedy już zapomnisz o oleju i możesz zabrać się do remontu kapitalnego, jeśli nie do wymiany silnika.

Wysoka cena- ze względu na to, że do produkcji silnika potrzebny jest bardzo precyzyjny sprzęt i bardzo wysokiej jakości materiały.

Jak widać silnik rotacyjny ma sporo mankamentów, ale silnik tłokowy też jest niedoskonały, więc konkurencja między nimi nie ustała na tak długo. Czy to koniec na zawsze? Czas pokaże.

Opowiemy Ci, jak działa i działa silnik rotacyjny