Principiul motorului rotativ de automobile. Motor rotativ: principiu de funcționare

Industria auto este în continuă evoluție. Nu este de mirare că apar tehnologii alternative, care, totuși, apar rar în producția de masă. Motoarele rotative pot fi clasate ca atare.

Important! Un impuls rapid în dezvoltarea industriei auto a fost dat de inventarea motorului cu ardere internă. Drept urmare, mașinile au început să funcționeze cu combustibil lichid și a început epoca benzinei.

Mașini cu motor rotativ

Motorul cu piston rotativ a fost inventat de NSU. Walter Freude a devenit creatorul aparatului. Cu toate acestea, acest dispozitiv în cercurile științifice poartă numele unui alt om de știință, și anume Wankel.

Cert este că un duo de ingineri a lucrat la acest proiect. Dar rolul principal în crearea dispozitivului i-a aparținut lui Freud. În timp ce lucra la tehnologia rotativă, Wankel lucra la un alt proiect care s-a încheiat cu nimic.

Cu toate acestea, ca urmare a jocurilor sub acoperire, acum cu toții cunoaștem acest aparat ca un motor rotativ Wankel. Primul model de lucru a fost asamblat în 1957. NSU Spider a devenit mașina de pionier. În acel moment, el a fost capabil să dezvolte o viteză de o sută cincizeci de kilometri. Puterea motorului „Spider” a fost de 57 de litri. cu.

„Pianjenul” cu motor rotativ a fost produs din 1964 până în 1967. Dar nu s-a răspândit niciodată. Cu toate acestea, producătorii auto nu au renunțat la această tehnologie. Mai mult, au lansat un alt model - NSU Ro-80 și a devenit o adevărată descoperire. Marketingul adecvat a jucat un rol important.

Atenție la titlu. Acesta conține deja o indicație că mașina este echipată cu un motor rotativ. Poate că rezultatul acestui succes a fost instalarea acestor motoare pe mașini atât de cunoscute precum:

• Citroen GS Birotor,
• Mercedes-Benz С111,
• Chevrolet Corvette,
• VAZ 21018.

Motoarele rotative au primit cea mai mare popularitate în țara „Soarelui Răsare”. Compania japoneză Mazda a făcut un pas riscant pentru acele vremuri și a început să producă mașini folosind această tehnologie.

Prima semnă de la Mazda a fost mașina Cosmo Sport. Nu se poate spune că a câștigat o popularitate imensă, dar și-a găsit publicul. Cu toate acestea, acesta a fost doar primul pas în intrarea motoarelor rotative pe piața japoneză și în curând și pe piața mondială.

Inginerii japonezi nu numai că nu au disperat, ci, dimpotrivă, au început să lucreze cu putere triplă. Rezultatul muncii lor a devenit o serie care este amintită cu uimire de toți concurenții stradali din orice țară din lume - Rotor-eXperiment sau RX pe scurt.

În cadrul acestei serii, au fost lansate mai multe modele legendare, inclusiv Mazda RX-7. A spune că această mașină cu motor rotativ a fost populară înseamnă a nu spune nimic. Milioane de fani ai curselor stradale au început cu ea. La un preț relativ mic, avea caracteristici tehnice incredibile:

• accelerație la sute - 5,3 secunde;
• viteza maximă - 250 de kilometri pe oră;
• putere - 250-280 cai putere, în funcție de modificare.

Mașina este o adevărată operă de artă, este ușoară și manevrabilă, iar motorul său este admirabil. Cu caracteristicile descrise mai sus, are un volum de doar 1,3 litri. Are două secțiuni, iar tensiunea de funcționare este de 13V.

Atenţie! Mazda RX-7 a fost produsă din 1978 până în 2002. În acest timp, au fost produse aproximativ un milion de mașini cu motoare rotative.

Din păcate, ultimul model din această serie a fost lansat în 2008. Mazda RX8 completează gama legendară. De fapt, aici istoria motorului rotativ în producția de masă poate fi considerată completă.

Principiul de funcționare

Mulți experți în domeniul auto consideră că proiectarea unui aparat cu piston convențional ar trebui lăsată în trecutul îndepărtat. Cu toate acestea, milioane de mașini au nevoie de o înlocuire demnă, indiferent dacă un motor rotativ le poate deveni, să ne dăm seama.

Principiul de funcționare al unui motor rotativ se bazează pe presiunea care se creează atunci când combustibilul este ars. Partea principală a designului este rotorul, care este responsabil pentru crearea mișcărilor cu frecvența dorită. Ca rezultat, energia este transferată la ambreiaj. Rotorul îl împinge afară, transferându-l pe roți.

Rotorul are formă triunghiulară. Materialul de construcție este oțel aliat. Piesa este situată într-un corp oval, în care, de fapt, are loc rotația, precum și o serie de procese importante pentru producerea de energie:

• compresia amestecului,
• injecție de combustibil,
• creând o scânteie,
• alimentare cu oxigen,
• evacuarea materiilor prime reziduale.

Caracteristica principală a dispozitivului motor rotativ este că rotorul are un model de mișcare foarte neobișnuit. Rezultatul unei astfel de soluții de proiectare este trei celule complet izolate una de cealaltă.

Atenţie! Un anumit proces are loc în fiecare celulă.

Prima celulă primește un amestec aer-combustibil. Amestecarea are loc în cavitate. Apoi rotorul mută substanța primită în următorul compartiment. Aici are loc compresia și aprinderea.

Combustibilul uzat este îndepărtat în a treia celulă. Lucrarea coordonată a celor trei compartimente este tocmai cea care dă performanța uimitoare care a fost demonstrată pe exemplul mașinilor din seria RX.

Dar secretul principal al dispozitivului constă în ceva complet diferit. Cert este că aceste procese nu apar unul după altul, ele apar instantaneu. Ca rezultat, trei cicluri trec într-o singură revoluție.

Mai sus a fost prezentată o diagramă a funcționării motorului rotativ de bază. Mulți producători încearcă să modernizeze tehnologia pentru a obține mai multe performanțe. Unii reușesc, alții eșuează.

Inginerii japonezi au reușit. Motoarele Mazda menționate mai sus au până la trei rotoare. Cât de mult va crește productivitatea în acest caz, vă puteți imagina.

Să dăm un exemplu ilustrativ. Să luăm un motor RPD convențional cu două rotoare și să găsim cel mai apropiat analog - un motor cu ardere internă cu șase cilindri. Dacă adăugăm un alt rotor la design, atunci decalajul va fi chiar colosal - 12 cilindri.

Tipuri de motoare rotative

Multe companii auto au preluat producția de motoare rotative. Deloc surprinzător, au fost făcute multe modificări, fiecare având propriile caracteristici:

1. Motor rotativ cu mișcare multidirecțională. Rotorul nu se rotește aici, ci mai degrabă se balansează în jurul axei sale. Procesul de compresie are loc între paletele motorului.
2. Motor cu rotor rotativ pulsat. Există două rotoare în interiorul corpului. Compresia are loc între lamele acestor două elemente pe măsură ce se apropie și se retrag.
3. Motor rotativ cu clapă de etanșare - acest design este încă utilizat pe scară largă în motoarele pneumatice. Pentru motoarele rotative cu ardere internă, camera în care are loc aprinderea este modificată semnificativ.
4. Motor rotativ acționat prin mișcări rotative. Se crede că acest design special este cel mai avansat din punct de vedere tehnic. Nu există piese alternative aici. Prin urmare, motoarele rotative de acest tip ating cu ușurință 10.000 rpm.
5. Motorul rotativ planetar este prima modificare inventată de doi ingineri.

După cum puteți vedea, știința nu stă pe loc, un număr considerabil de tipuri de motoare rotative ne va permite să sperăm la dezvoltarea ulterioară a tehnologiei în viitorul îndepărtat.

Avantajele și dezavantajele unui motor rotativ

După cum puteți vedea, motoarele rotative se bucurau de o anumită popularitate la acea vreme. Mai mult, într-adevăr, mașinile legendare erau echipate cu motoare din această clasă. Pentru a înțelege de ce acest dispozitiv a fost instalat pe modele avansate de mașini japoneze, trebuie să cunoașteți toate avantajele și dezavantajele sale.

Avantaje

Din contextul prezentat mai devreme, știți deja că motorul rotativ a atras la un moment dat foarte multă atenție din partea producătorilor de motoare, din mai multe motive:

1. Compactitate crescută a designului.
2. Greutate ușoară.
3. RPD este bine echilibrat și creează un minim de vibrații în timpul funcționării.
4. Numărul de piese de schimb din motor este cu un ordin de mărime mai mic decât în ​​analogul pistonului.
5. RPD are proprietăți dinamice ridicate

Cel mai important avantaj al RPD este densitatea sa mare de putere. O mașină cu motor rotativ poate accelera până la 100 de kilometri fără a trece la viteze mari, menținând în același timp un număr mare de rotații.

Important! Utilizarea unui motor rotativ vă permite să obțineți o stabilitate sporită a vehiculului pe șosea datorită distribuției ideale a greutății.

dezavantaje

Acum este timpul să aflăm mai multe de ce, în ciuda tuturor avantajelor, majoritatea producătorilor au încetat să mai instaleze motoare rotative pe mașinile lor. Dezavantajele RPD includ:

1. Consum crescut de combustibil atunci când funcționează la turații mici. La cele mai solicitante mașini de resurse, poate ajunge la 20-25 de litri la 100 de kilometri.
2. Dificultate în fabricație. La prima vedere, designul unui motor rotativ este mult mai simplu decât cel al unui motor cu piston. Dar diavolul este în detalii. Este extrem de greu să le faci. Precizia geometrică a fiecărei piese trebuie să fie la nivelul ideal, altfel rotorul nu va putea trece de curba epitrochoidală cu rezultatul potrivit. RPD necesită echipamente de înaltă precizie pentru fabricarea sa, care costă foarte mulți bani.
3. Motorul rotativ se supraîncălzi adesea. Acest lucru se datorează structurii neobișnuite a camerei de ardere. Din păcate, chiar și după mulți ani, inginerii nu au reușit să remedieze acest defect. Excesul de energie generat de arderea combustibilului încălzește cilindrul. Acest lucru uzează foarte mult motorul și îi scurtează durata de viață.
4. De asemenea, motorul rotativ suferă de căderi de presiune. Rezultatul acestui efect este uzura rapidă a garniturilor. Durata de viață a unui RPD bine asamblat este în intervalul de la 100 la 150 de mii de kilometri. După depășirea acestei etape, revizia nu mai este posibilă.
5. Procedura complicata de schimbare a uleiului. Consumul de ulei al unui motor rotativ la 1000 de kilometri este de 600 de mililitri. Pentru ca piesele să primească o lubrifiere adecvată, uleiul trebuie schimbat o dată la 5000 km. Dacă acest lucru nu se face, atunci devine extrem de probabil o deteriorare gravă a componentelor cheie ale unității.

După cum puteți vedea, în ciuda avantajelor remarcabile, RPD are o serie de dezavantaje semnificative. Cu toate acestea, departamentele de design ale firmelor auto de top încă încearcă să modernizeze această tehnologie și, cine știe, poate într-o zi vor reuși.

Rezultate

Motoarele rotative au multe avantaje semnificative, sunt bine echilibrate, permit o creștere rapidă a vitezei și asigură o viteză de până la 100 km în 4-7 secunde. Dar motoarele rotative au și dezavantaje, dintre care principalul este o durată de viață scurtă.

Invenția motorului cu ardere internă a dat impuls producției de mașini care funcționează cu combustibil lichid. Aceste motoare au evoluat de-a lungul istoriei industriei auto: au apărut diverse modele de motoare. Unul dintre cele mai progresive, dar niciodată răspândite, modelele de motoare a devenit o unitate cu piston rotativ. Despre caracteristicile acestui tip de motor, avantajele și dezavantajele sale vom vorbi în articolul de astăzi.

Istorie

Motorul cu piston rotativ a fost dezvoltat de un duo de ingineri NSU - Felix Wankel și Walter Freude. Și, deși Freude a fost cel care a jucat rolul principal în crearea unui motor rotativ (al doilea participant la proiect la acel moment lucra la proiectarea unui alt motor), în mediul auto, unitatea de putere este cunoscută sub numele de Wankel. motor.

Această centrală electrică a fost asamblată și testată în 1957. Prima mașină care a fost echipată cu un motor cu piston rotativ a fost mașina sport NSU Spider, care a dezvoltat o viteză de 150 km/h cu o putere a motorului de 57 de cai putere. Acest model a fost produs timp de trei ani (1964-1967).

O mașină cu adevărat masivă cu un motor rotativ a fost a doua creație a NSU - sedanul Ro-80.

Numele mașinii indica faptul că modelul este echipat cu o unitate rotativă. Ulterior, motoarele rotative au fost instalate pe Citroen (GS Birotor), Mercedes-Benz (C111), Chevrolet (Corvette), VAZ (21018) și așa mai departe. Dar cea mai masivă producție de modele cu motor rotativ a fost stabilită de compania japoneză Mazda. Din 1964, compania a produs mai multe mașini cu acest tip de centrală, iar modelul Cosmo Sport a devenit un pionier în această afacere. Cel mai faimos model cu un motor cu piston rotativ, care a fost produs de acest producător - RX (Rotor-eXperiment). Producția ultimului model din această familie, o versiune specială a Spirit R, a fost eliminată treptat la jumătatea anului 2012. Cu toate acestea, nu toate exemplarele modelului rotativ G8 sunt încă epuizate - dealerul oficial Mazda din Indonezia mai vinde aceste mașini.

Dispozitiv

O caracteristică a motorului cu combustie internă cu piston rotativ este prezența unui rotor triunghiular - piston în designul său. Se rotește într-un cilindru cu formă specială. Rotorul este montat pe un arbore și este conectat la o roată dințată, care, la rândul său, are un ambreiaj cu un stator - o roată dințată. Rotorul se rotește în jurul statorului de-a lungul așa-numitei curbe epitrocoidale, palele sale se suprapun alternativ cu camerele cilindrului în care este ars combustibilul.

Nu există un mecanism de distribuție a gazului în proiectarea motorului rotativ - funcția sa este îndeplinită de rotorul însuși, care, cu ajutorul palelor sale, distribuie amestecul combustibil care intră și eliberează gazele de eșapament în cilindru. Un astfel de design al motorului face posibil să se facă fără multe componente care sunt extrem de necesare pentru un motor cu piston simplu (de exemplu, un arbore cotit, biele), care, în primul rând, permite reducerea dimensiunii și greutății unității de putere, și în al doilea rând, pentru a reduce costul producției sale.

Avantaje și dezavantaje

Nu degeaba motorul cu piston rotativ a atras atenția multor companii eminente de automobile. Designul și principiul său de funcționare au făcut posibilă obținerea mai multor avantaje destul de semnificative față de motoarele convenționale.

În primul rând, motorul cu piston rotativ, datorită designului său, a avut cel mai bun echilibru între alte tipuri de centrale electrice și a fost supus la vibrații minime.

În al doilea rând, această centrală electrică avea caracteristici dinamice excelente: fără o sarcină semnificativă a motorului, o mașină cu un motor cu piston rotativ poate accelera cu ușurință până la 100 km/h sau mai mult în treapta mică la turații mari ale motorului.

În al treilea rând, motorul rotativ este mai compact și mai ușor decât o unitate standard de putere cu piston. Această caracteristică a permis designerilor să obțină o distribuție aproape ideală a greutății de-a lungul axelor, ceea ce a afectat stabilitatea mașinii pe șosea.

În al patrulea rând, utilizează un număr mult mai mic de componente și ansambluri decât într-un motor convențional.

În cele din urmă, în al cincilea rând, motorul rotativ are o densitate mare de putere.

dezavantaje

Dezavantajele unui motor cu piston rotativ, din cauza căruia nu a putut fi utilizat în masă și nu este folosit astăzi la mașinile de toate mărcile, este, în primul rând, consumul ridicat de combustibil la turații mici. La unele modele, ajunge la 20 de litri la 100 km de parcurs, ceea ce, vezi, nu este deloc economic și lovește buzunarul proprietarului unei mașini cu motor rotativ.

În al doilea rând, dezavantajul acestui tip de motor este complexitatea fabricării pieselor sale: pentru ca rotorul să treacă corect curba epitrocoidală, este necesară o precizie geometrică ridicată la crearea atât a rotorului în sine, cât și a cilindrului. Pentru a face acest lucru, producătorii de motoare rotative folosesc echipamente de înaltă precizie și scumpe, iar costul de producție este inclus în prețul mașinii.

În al treilea rând, motorul rotativ este predispus la supraîncălzire din cauza designului camerei de ardere: are o formă lenticulară și nu sferică, ca în motoarele cu piston convenționale. Amestecul de combustibil, care arde într-o astfel de cameră, se transformă în energie termică, care este cheltuită în cea mai mare parte ineficient - excesul său încălzește cilindrul, ceea ce duce în cele din urmă la uzură.

În al patrulea rând, uzura mare a garniturilor dintre duzele rotorului din cauza căderilor de presiune în camerele de ardere ale motorului. De aceea, resursa unor astfel de motoare este de 100-150 mii km, după care, de regulă, este necesară o unitate de putere.

În al cincilea rând, un motor cu piston rotativ are nevoie de o procedură în timp util și bine urmată: motorul consumă aproximativ 600 ml ulei de motor la 1000 km, așa că trebuie schimbat la fiecare 5000 km. Dacă nu este înlocuit la timp, este plin de defecțiuni ale componentelor și ansamblurilor motorului, ceea ce va implica reparații costisitoare. Adică, operarea și întreținerea motoarelor cu piston rotativ ar trebui abordată mai responsabil decât întreținerea motoarelor convenționale, realizând întreținerea și revizia acestora la timp.

Conceptul de motor rotativ este destul de interesant. Corporații importante precum Mazda, Citroen, Mercedes-Benz și General Motors au produs mașini cu motoare rotative, dar ulterior le-au abandonat. În acest articol, ne vom uita la principiul de funcționare a unui motor rotativ cu ardere internă, precum și la avantajele și dezavantajele acestui design.

Ce este un motor rotativ

Un motor cu piston rotativ (RPE) este o clasă de motoare termice, unite prin tipul de mișcare a elementului de lucru sau rotor. În cazul particular al unui astfel de dispozitiv, se pot distinge motoarele rotative cu ardere internă (motoare rotative cu ardere internă).

Acest tip de motor nu are nevoie de elemente care transformă mișcările de translație în mișcări de rotație. În consecință, în timpul funcționării unui motor rotativ cu ardere internă, există pierderi semnificativ mai mici decât un piston, nu există nicio legătură intermediară, cum ar fi un arbore cotit.

La prima vedere, această unitate rezolvă perfect sarcina stabilită înaintea sa și are o eficiență mai mare. Cu toate acestea, acest design nu a fost utilizat pe scară largă și chiar și compania de automobile Mazda, care producea de mult timp mașini cu acest tip de motor, în special RX-8, a trebuit în cele din urmă să abandoneze sistemele rotative.

Acest lucru se datorează unor deficiențe în funcționarea sistemului, care vor fi discutate mai târziu în articol.

O mică istorie a originii unității

Știați?Prima versiune a designului Wankel avea o cameră mobilă și un rotor fix, dar în cele din urmă schema a fost inversată.

În acest tandem, Wankel a efectuat cercetări privind etanșările supapelor rotative, iar Freude a formulat conceptul de bază de proiectare și inginerie. În zilele noastre, un motor rotativ cu ardere internă este adesea numit motor Wankel.

Pentru prima dată, acest model de „inima mașinii” a fost testat pe NSU Spider, a cărui putere a motorului era de 57 de cai putere. În același timp, a accelerat ușor până la o viteză de 150 km/h.
Prima mașină produsă în serie cu sistem rotativ a fost NSU Ro-80 - a doua mașină din întreaga linie a companiei. În industria auto autohtonă, acest model de motor a fost folosit pe VAZ 21079, care era o mașină de serviciu, adesea o mașină de poliție.

Și cea mai masivă serie de mașini cu motor rotativ cu combustie internă este considerată a fi Mazda RX (Rotor-eXperiment), care a fost produsă până la jumătatea anului 2012, deși mașinile care au fost produse nu au fost încă epuizate complet.

Design motor rotativ

Elementul mobil al acestui design este montat pe arbore și este conectat la un angrenaj, care este conectat la stator și formează așa-numitul „angrenaj staționar”. Diametrul statorului este mult mai mic decât diametrul rotorului care se rotește în jurul pinionului împreună cu roata dințată.

Rotorul are o formă triunghiulară și se mișcă de-a lungul suprafeței cilindrului. În procesul de mișcare, închide alternativ volumele camerelor cu ajutorul etanșărilor situate în vârful rotorului. În timpul funcționării structurii, nu este necesară distribuția specială a gazelor.
1 și 2 - părți ale sistemului de admisie al motorului; 3 - partea din spate a carcasei motorului; 4 și 6 - cilindri (carcasa rotorului); 5 - partea de mijloc a corpului motorului; 7 - partea din față a carcasei motorului; 8 - corp de accelerație; 9 și 11 - angrenaje staționare (staționare) pe flanșe; 10 - rotor cu jantă interioară a angrenajului, asamblat; 12 - arbore excentric al rotoarelor; 13 - galeria de evacuare admisie. Datorită acțiunii presiunii gazului și a forțelor centrifuge, plăcile, care acționează ca o etanșare, sunt presate pe suprafața interioară a dispozitivului și, ca urmare, camera este etanșată.

Ca urmare, schema s-a dovedit a fi mult mai simplă și mai compactă decât dispozitivele cu piston, inclusiv din cauza lipsei de spațiu în carter, a bielelor și a unui arbore cotit. Cel mai adesea, la fabricarea unei structuri, raportul dintre raza angrenajului și roata dințată este de 2: 3.

Principiul de funcționare

Un motor rotativ nu funcționează alternativ ca un motor convențional cu combustie internă cu piston. Principiul de funcționare se bazează pe rotația pistonului. Nu există puncte de decolorare în funcționare, ca un dispozitiv cu piston, adică funcționează mai lin, fără impulsuri.

RPD folosește excesul de presiune care apare în timpul arderii unui amestec de combustibil și aer. Pistonul este antrenat de o biela și un arbore cotit. Presiunea apare în camere, care sunt formate de însăși structura cilindrului și a corpului rotorului, care acționează ca un piston.
Traiectoria rotorului este similară cu linia unui spirograf. Când vârfurile elementului de propulsie intră în contact cu pereții motorului cu ardere internă însuși, se creează camere de ardere impermeabile.

Rotorul rotativ permite următoarele procese:

• admisia amestecului aer-combustibil;
• compresia acestuia;
• aprindere;
• evacuare de evacuare.

Când aerul intră în cameră, combustibilul este injectat simultan. Când rotorul se rotește în această cameră, amestecul este comprimat. Rotindu-se, rotorul mută camera cu amestecul la bujii, după care combustibilul se aprinde și se dilată.

În colțul următor, amestecul iese din țeava de eșapament și procesul se repetă. Acest proces de lucru nu este diferit de funcționarea unui motor cu ardere internă cu piston în patru timpi.

Video: cum funcționează un motor rotativ

Avantaje și dezavantaje

Avantajele unui motor rotativ includ:

• lipsa sarcinilor de impuls pulsatori;
• Eficiența unui astfel de motor este de 40%, spre deosebire de 20% pentru un motor cu ardere internă cu piston;
• puterea sa este mult mai mare, in plus, ruleaza mult mai silentios, ceea ce permite folosirea combustibilului cu un indice octanic mic;
• este realizat din mult mai puțin metal, ceea ce înseamnă că este mai ușor;
• designul conține mai puține unități și ansambluri.

Dezavantaje:

1. Etanșarea camerei de ardere și a admisiei-eșapamentului.
2. Pentru dezvoltare, sunt necesare calcule precise, deoarece în timpul frecării, metalul se extinde ca urmare a încălzirii. Calculele precise vă permit să mențineți compresia și eficiența.
3. În timpul funcționării, un astfel de motor tinde să se supraîncălzească, motiv pentru care este inferior unui motor cu ardere internă cu piston.
4. Datorită designului dispozitivului în sine, zonele de încălzire sunt distribuite neuniform, deoarece temperatura în camera de ardere este mai mare decât în ​​camera de admisie-evacuare. În consecință, cilindrul se încălzește neuniform. Pentru a elimina un astfel de defect de proiectare, este necesar să se utilizeze diferite materiale în timpul producției cilindrului.
5. Rezistența la uzură de acest tip este mult mai mică decât cea a unui motor cu ardere internă cu piston, deoarece motorul rotativ funcționează la turații mari.
6. Datorită turațiilor mari, consumul de combustibil și ulei crește semnificativ.
7. Deoarece în timpul funcționării unui motor rotativ cu ardere internă, combustibilul nu are timp să se ardă complet, gazele de eșapament sunt mai toxice decât cele ale unui motor cu piston.
8. Când utilizați un motor rotativ, trebuie să schimbați în mod regulat uleiul și să monitorizați îndeaproape implementarea acestei proceduri.

Important! În mașinile cu un astfel de motor, este necesaruntînlocuiți la fiecare 5000 km. Dacă înlocuirea nu este efectuată în timp util, atunci probabilitatea defecțiunilor crește semnificativ, ceea ce implică reparații costisitoare.

De exemplu, este adesea instalat în mașinile care sunt în curse. În ciuda dezavantajelor semnificative, acest motor are și avantaje indubitabile, prin urmare este încă considerat o alternativă serioasă la un motor cu ardere internă cu piston.

După cum știți, principiul de funcționare al unui motor rotativ se bazează pe turații mari și absența mișcărilor, care sunt caracteristice motorului cu ardere internă. Acesta este ceea ce diferențiază unitatea de un motor cu piston convențional. RPD se mai numește și motorul Wankel, iar astăzi vom lua în considerare munca lui și avantajele evidente.

Rotorul unui astfel de motor este situat într-un cilindru. Corpul în sine nu este rotund, ci oval, astfel încât rotorul cu geometrie triunghiulară se potrivește normal în el. RPD nu are arbore cotit și biele și nu există alte piese în el, ceea ce face designul său mult mai simplu. Cu alte cuvinte, nu există aproximativ o mie de părți ale unui motor convențional cu ardere internă în RPD.

Funcționarea RPD-ului clasic se bazează pe o simplă mișcare a rotorului în interiorul unui corp oval. În procesul de mișcare a rotorului în jurul circumferinței statorului, se creează cavități libere, în care au loc procesele de pornire a unității.

În mod surprinzător, unitatea rotativă este un fel de paradox. Ce este? Și faptul că are un design ingenios de simplu, care din anumite motive nu a prins rădăcini. Dar versiunea cu piston mai complexă a devenit populară și este folosită peste tot.

Structura și principiul de funcționare a unui motor rotativ

Funcționarea unui motor rotativ este ceva complet diferit de un motor convențional cu ardere internă. În primul rând, designul motorului cu ardere internă, așa cum îl știm, ar trebui să apară în trecut. Și în al doilea rând, încercați să absorbiți noi cunoștințe și concepte.

La fel ca un motor cu piston, un motor rotativ folosește presiunea care este creată prin arderea unui amestec de aer și combustibil. La motoarele cu piston, această presiune se acumulează în cilindri și mișcă pistoanele înainte și înapoi. Bielele și arborele cotit transformă mișcarea alternativă a pistonului în mișcare de rotație care poate fi folosită pentru a întoarce roțile vehiculului.

RPD-ul este numit astfel din cauza rotorului, adică a părții motorului care se mișcă. Această mișcare transferă puterea ambreiajului și cutiei de viteze. În esență, rotorul împinge energia din combustibil, care este apoi transferată roților prin transmisie. Rotorul în sine este realizat în mod necesar din oțel aliat și are, după cum sa menționat mai sus, forma unui triunghi.

Capsula în care se află rotorul este un fel de matrice, centrul universului, unde au loc toate procesele. Cu alte cuvinte, în acest corp oval:

• comprimarea amestecului;
• injecție de combustibil;
• alimentare cu oxigen;
• aprinderea amestecului;
• întoarcerea elementelor arse la eliberare.

Pe scurt, șase într-unul, dacă vrei.

Rotorul în sine este montat pe un mecanism special și nu se rotește în jurul unei axe, ci mai degrabă rulează. Astfel, în interiorul corpului oval se creează cavități izolate una de cealaltă, în fiecare dintre ele are loc unul dintre procese. Deoarece rotorul este triunghiular, există doar trei cavități.

Totul începe după cum urmează: în prima cavitate formată are loc aspirația, adică camera este umplută cu un amestec aer-combustibil, care este amestecat aici. După aceea, rotorul se rotește și împinge acest amestec amestecat într-o altă cameră. Aici amestecul este comprimat și aprins folosind două lumânări.

Amestecul merge apoi în a treia cavitate, unde părți din combustibilul uzat sunt mutate în sistemul de evacuare.

Acesta este ciclul complet al RPD. Dar nu este atât de simplu. Am examinat schema RPD doar dintr-o parte. Și aceste acțiuni au loc în mod constant. Cu alte cuvinte, procesele au loc imediat din trei laturi ale rotorului. Ca rezultat, într-o singură rotație a unității, se repetă trei cicluri.

Din nou, performanța nu este unul dintre punctele forte ale RPD. Are multe dintre ele. După cum am menționat mai sus, motorul rotativ este foarte compact și folosește o mie de piese mai puține decât în ​​același motor cu ardere internă. Există doar două părți principale în RPD - rotorul și statorul și nimic nu ar putea fi mai ușor.

Principiul de funcționare a unui motor rotativ

Principiul de funcționare al unui motor cu piston rotativ i-a făcut cândva pe mulți ingineri talentați să își ridice sprâncenele surprinși. Și astăzi inginerii talentați ai companiei Mazda merită toată laudele și aprobarea. Nu e de glumă să crezi în performanța unui motor aparent îngropat și să-i dai o a doua viață, și ce a doua viață!

Rotor are trei laturi convexe, fiecare acționând ca un piston. Fiecare parte a rotorului are o adâncitură în ea, care crește viteza rotorului în ansamblu, oferind mai mult spațiu pentru amestecul combustibil-aer. În vârful fiecărei fețe se află o placă metalică, care formează camerele în care pornește motorul. Două inele metalice de fiecare parte a rotorului formează pereții acestor camere. În mijlocul rotorului este un cerc cu mulți dinți. Acestea sunt conectate la un actuator care este atașat la arborele de ieșire. Această conexiune definește calea și direcția în care rotorul se mișcă în interiorul camerei.

Camera motorului de formă aproximativ ovală (dar mai exact, este un Epitrochoid, care la rândul său este un epicicloid alungit sau scurtat, care este o curbă plată formată dintr-un punct fix al unui cerc care se rostogolește de-a lungul altui cerc). Forma camerei este concepută astfel încât cele trei vârfuri ale rotorului să fie mereu în contact cu peretele camerei, formând trei volume închise de gaz. În fiecare parte a camerei, are loc una dintre cele patru bătăi:

• Admisie
• Comprimare
• Combustie
• Eliberare

Orificiile de intrare și de evacuare sunt situate în pereții camerei și nu există supape pe acestea. Orificiul de evacuare este conectat direct la țeava de evacuare, iar orificiul de admisie este conectat direct la gaz.

Axa de iesire are lobi semicirculari care nu sunt simetrici față de centru, ceea ce înseamnă că sunt decalați față de linia centrală a arborelui. Fiecare rotor alunecă peste una dintre aceste proeminențe. Arborele de ieșire este analog cu arborele cotit la motoarele cu piston. Fiecare rotor se deplasează în interiorul camerei și își împinge propria came.

Deoarece camele sunt instalate asimetric, forța cu care rotorul apasă pe el creează un cuplu pe arborele de ieșire, determinându-l să se rotească.

Structura motorului rotativ

Un motor rotativ este compus din straturi. Motoarele cu rotor dublu sunt formate din cinci straturi principale care sunt ținute împreună prin șuruburi lungi într-un cerc. Lichidul de răcire curge prin toate părțile structurii.

Următorul strat conține rotorul în sine și partea de evacuare.

Centrul este format din două camere de livrare a combustibilului, câte una pentru fiecare rotor. De asemenea, separă cele două rotoare, astfel încât suprafața sa exterioară este foarte netedă.

În centrul fiecărui rotor sunt două roți dințate mari care se rotesc în jurul angrenajelor mai mici și sunt atașate la carcasa motorului. Aceasta este orbita pentru care rotorul se rotește.

Desigur, dacă motorul rotativ nu ar avea dezavantaje, atunci cu siguranță ar fi folosit în mașinile moderne. Este chiar posibil ca, dacă motorul rotativ ar fi fost fără păcat, nu am fi știut despre motorul cu piston, deoarece motorul rotativ a fost creat mai devreme. Apoi, un geniu uman, încercând să îmbunătățească unitatea și a creat o versiune modernă cu piston a motorului.

Dar, din păcate, motorul rotativ are unele dezavantaje. Astfel de gafe evidente ale acestei unități includ etanșarea camerei de ardere. Și în special, acest lucru se datorează contactului insuficient de bun al rotorului însuși cu pereții cilindrului. La frecarea cu pereții cilindrului, metalul rotorului se încălzește și, ca urmare, se extinde. Și cilindrul oval în sine se încălzește și chiar mai rău - încălzirea este neuniformă.

Dacă temperatura în camera de ardere este mai mare decât în ​​sistemul de admisie / evacuare, cilindrul trebuie să fie realizat din material de înaltă tehnologie, instalat în diferite locuri din carcasă.

Pentru ca un astfel de motor să pornească, sunt folosite doar două bujii. Nu mai este recomandat din cauza naturii camerei de ardere. RPD este dotat cu o cameră de ardere complet diferită și produce trei sferturi din timpul de lucru al motorului cu ardere internă, iar eficiența este de până la patruzeci la sută. În comparație: pentru un motor cu piston, aceeași cifră este de 20%.

Avantajele motorului rotativ

Mai puține piese în mișcare

Un motor rotativ are mult mai puține piese decât, să zicem, un motor cu piston cu 4 cilindri. Motorul cu două rotoare are trei părți mobile principale: două rotoare și un arbore de ieșire. Chiar și cel mai simplu motor cu piston cu 4 cilindri are cel puțin 40 de părți mobile, inclusiv pistoane, biele, tije, supape, culbutori, arcuri de supape, curele de distribuție și arbore cotit. Prin reducerea la minimum a pieselor în mișcare, motoarele rotative sunt mai fiabile. Acesta este motivul pentru care unii producători de avioane (cum ar fi Skycar) folosesc motoare rotative în loc de motoare cu piston.

Moliciune

Toate piesele dintr-un motor rotativ se rotesc continuu în aceeași direcție, spre deosebire de direcția în schimbare constantă a pistoanelor într-un motor convențional. Motorul rotativ folosește contragreutăți rotative echilibrate pentru a suprima orice vibrație. Livrarea puterii într-un motor rotativ este, de asemenea, mai moale. Fiecare ciclu de ardere are loc într-o rotație a rotorului de 90 de grade, arborele de ieșire se rotește de trei ori pentru fiecare rotație a rotorului, fiecare ciclu de ardere durează 270 de grade pentru care arborele de ieșire se rotește. Aceasta înseamnă că un motor rotativ produce trei sferturi din putere. În comparație cu un motor cu piston cu un singur cilindru, în care arderea are loc la fiecare 180 de grade la fiecare rotație, sau doar un sfert de rotație a arborelui cotit.

Lentoarea

Datorită faptului că rotoarele se rotesc cu o treime din rotația arborelui de ieșire, părțile principale ale motorului se rotesc mai lent decât piesele dintr-un motor cu piston convențional. De asemenea, ajută la fiabilitate.

Dimensiuni mici + putere mare

Compactitatea sistemului împreună cu randamentul ridicat (comparativ cu un motor convențional cu ardere internă) face posibilă producerea de aproximativ 200-250 CP dintr-un motor miniatural de 1,3 litri. Adevărat, împreună cu principalul defect de design sub formă de consum ridicat de combustibil.

Dezavantajele motoarelor rotative

Cele mai importante probleme în producția de motoare rotative:

• Este dificil (dar nu imposibil) să te adaptezi la reglementările privind emisiile de CO2 în mediu, în special în SUA.
• Fabricarea poate fi mult mai costisitoare, în majoritatea cazurilor din cauza producției de loturi mici, în comparație cu motoarele cu piston.
• Acestea consumă mai mult combustibil, deoarece eficiența termodinamică a unui motor cu piston scade într-o cameră de ardere lungă și, de asemenea, datorită unui raport de compresie scăzut.
• Motoarele rotative, datorită designului lor, au resurse limitate - în medie, este de aproximativ 60-80 mii km

Această situație obligă pur și simplu motoarele rotative să fie clasate ca modele de mașini sport. Și nu numai. Adepții motorului rotativ au fost găsiți astăzi. Acesta este faimosul producător de automobile Mazda, care a pornit pe calea samurailor și a continuat cercetările maestrului Wankel. Dacă ne amintim de aceeași situație cu Subaru, atunci devine clar succesul producătorilor japonezi, agățați, s-ar părea, de tot ce este vechi și aruncat de occidentali ca fiind inutil. De fapt, japonezii reușesc să creeze ceva nou din vechi. La fel s-a întâmplat și atunci cu motoarele boxer, care sunt astăzi „cipul” Subaru. În același timp, utilizarea unor astfel de motoare era considerată aproape o crimă.

Munca motorului rotativ i-a interesat și pe inginerii japonezi, care de această dată au preluat îmbunătățirea Mazda. Au creat motorul rotativ 13b-REW și i-au oferit un sistem twin-turbo. Acum Mazda putea concura cu ușurință cu modelele germane, deoarece a deschis până la 350 de cai, dar din nou a păcătuit cu un consum mare de combustibil.

În mod surprinzător, au încercat să pună în funcțiune RPD-ul și la noi. Un astfel de motor a fost dezvoltat pentru instalare pe un VAZ 21079, destinat ca vehicul pentru servicii speciale, dar proiectul, din păcate, nu a prins rădăcini. Ca întotdeauna, nu au fost suficiente fonduri de la bugetul de stat, care sunt sifonate ca prin minune din trezorerie.

Dar japonezii au reușit să o facă. Și nu vor să se oprească la rezultatul obținut. Conform celor mai recente date, producătorul Mazda va îmbunătăți motorul și în curând va fi lansată o nouă Mazda, deja cu o unitate complet diferită.

Diverse modele și modele de motoare rotative

Motor Wankel

motorul lui Zheltyshev

motorul lui Zuev

De obicei, „inima” mașinii este un sistem cilindru-piston, adică bazat pe mișcare alternativă, dar există o altă opțiune - mașini cu motor rotativ.

Mașini cu motor rotativ - principala diferență

Principala dificultate în funcționarea unui motor cu ardere internă cu cilindri clasici este conversia mișcării alternative a pistoanelor în cuplu, fără de care roțile nu se vor roti. De aceea, din momentul în care a fost creat primul, oamenii de știință și mecanicii autodidacți s-au nedumerit cum să facă un motor cu unități exclusiv rotative. Tehnicianul german pepite Wankel a reușit acest lucru.

Primele schițe au fost elaborate de el în 1927, după absolvirea liceului. Ulterior, mecanicul a cumpărat un mic atelier și s-a apucat de ideea lui. Rezultatul multor ani de muncă a fost un model funcțional al unui motor rotativ cu ardere internă, creat împreună cu inginerul Walter Freude. Mecanismul s-a dovedit a fi similar cu un motor electric, adică se baza pe un arbore cu un rotor cu trei muchii, foarte asemănător cu triunghiul lui Reuleaux, care era închis într-o cameră de formă ovală. Colțurile se sprijină pe pereți, creând un contact mobil etanș cu aceștia.

Cavitatea statorului (carcasa) este împărțită de miez în numărul de camere corespunzător numărului de laturi ale acestuia și, într-o rotație a rotorului, se elaborează următoarele: injecție de combustibil, aprindere, emisie de gaze de eșapament. De fapt, există, desigur, 5, dar două intermediare, compresia combustibilului și expansiunea gazului, pot fi ignorate. Într-un ciclu complet apar 3 rotații ale arborelui, iar dacă ținem cont că două rotoare sunt instalate de obicei în antifază, mașinile cu motor rotativ au de 3 ori mai multă putere decât sistemele clasice cilindru-piston.

Cât de popular este motorul diesel rotativ?

Primele mașini pe care a fost instalat Wankel ICE au fost mașinile NSU Spider din 1964, cu o capacitate de 54 CP, ceea ce a făcut posibilă accelerarea vehiculelor la 150 km/h. Mai departe, în 1967, a fost creată o versiune de bancă a sedanului NSU Ro-80, frumoasă și chiar elegantă, cu capota conică și portbagajul ceva mai înalt. Nu a intrat niciodată în producție de masă. Cu toate acestea, această mașină a fost cea care a împins multe companii să cumpere licențe pentru un motor diesel rotativ. Acestea includ Toyota, Citroen, GM, Mazda. Noutatea nu a prins rădăcini nicăieri. De ce? Acest lucru s-a datorat deficiențelor sale grave.

Camera formată din pereții statorului și rotorului depășește semnificativ volumul unui cilindru clasic, amestecul combustibil-aer este neuniform... Din această cauză, chiar și cu utilizarea unei descărcări sincrone a două lumânări, nu este asigurată arderea completă a combustibilului. Ca urmare, motorul cu ardere internă este neeconomic și nu este ecologic. De aceea, la izbucnirea crizei de combustibil, NSU, care se baza pe motoare rotative, a fost nevoită să fuzioneze cu Volkswagen, unde Wankel-urile discreditate au fost abandonate.

Mercedes-Benz a produs doar două mașini cu rotor - С111 din primul (280 CP, 257,5 km/h, 100 km/h în 5 secunde) și al doilea (350 CP, 300 km/h, 100 km/h pentru 4,8). sec) generaţie. Chevrolet a produs, de asemenea, două mașini Corvette de probă cu un motor din două piese de 266 CP. și cu patru secțiuni de 390 CP, dar totul s-a limitat la demonstrația lor. Timp de 2 ani, începând din 1974, Citroen a produs 874 de automobile Citroen GS Birotor cu o capacitate de 107 CP de pe linia de asamblare, apoi au fost rechemate pentru lichidare, dar aproximativ 200 au rămas la șoferi. Asta înseamnă că există șansa de a-i întâlni astăzi pe drumurile din Germania, Danemarca sau Elveția, dacă, desigur, proprietarilor lor li s-a făcut o revizie majoră a unui motor rotativ.

Mazda a reușit să stabilească cea mai stabilă producție, din 1967 până în 1972 au fost produse 1519 de mașini Cosmo, întruchipate în două serii de mașini 343 și 1176. În aceeași perioadă, coupe-ul Luce R130 a fost lansat în producție de masă. „Wankels” au fost instalate pe toate modelele Mazda fără excepție din 1970, inclusiv pe autobuzul Parkway Rotary 26, care atinge viteze de până la 120 km/h cu o masă de 2835 kg. Cam în același timp, în URSS a început producția de motoare rotative, deși fără licență, și, în consecință, au ajuns la totul cu mintea pe exemplul unui Wankel dezasamblat cu un NSU Ro-80.

Dezvoltarea a fost realizată la uzina VAZ. În 1976, motorul Vaz-311 a fost schimbat calitativ, iar șase ani mai târziu, marca VAZ-21018 cu un rotor de 70 CP a început să fie produsă în serie. Adevărat, un motor cu combustie internă cu piston a fost instalat în curând pe întreaga serie, deoarece toate Wankelele s-au rupt în timpul rulării și motorul rotativ a trebuit să fie înlocuit. Din 1983, modelele Vaz-411 și Vaz-413 cu 120 și 140 CP au început să iasă de pe linia de asamblare. respectiv. Au fost dotați cu detașamentele poliției rutiere, ale Ministerului Afacerilor Interne și ale KGB. În prezent, rotoarele se ocupă exclusiv de Mazda.

Este destul de dificil să faci ceva pe cont propriu cu Wankel ICE. Cea mai accesibilă acțiune este înlocuirea lumânărilor. La primele modele, acestea au fost montate direct într-un arbore staționar, în jurul căruia nu numai rotorul se rotește, ci și corpul în sine. Pe viitor, dimpotrivă, statorul a fost staționat prin instalarea a 2 lumânări în peretele său opus supapelor de injecție și evacuare. Orice alta lucrare de reparatie, daca esti obisnuit cu clasicul motor cu ardere interna cu piston, este aproape imposibila.

Motorul Wankel are cu 40% mai puține piese decât un ICE standard, care se bazează pe un CPG (grup cilindru-piston).

Căptușelile de susținere a arborelui se schimbă dacă cuprul începe să iasă, pentru aceasta scoatem angrenajele, înlocuim și apăsăm din nou roțile dințate. Apoi inspectăm garniturile de ulei și, dacă este necesar, le schimbăm și pe acestea. Când reparați un motor rotativ cu propriile mâini, aveți grijă când scoateți și instalați arcurile inelelor de răzuire a uleiului, partea din față și din spate diferă ca formă. Plăcile de capăt sunt, de asemenea, supuse înlocuirii, dacă este necesar, și trebuie instalate conform literei marcate.

Garniturile de colț sunt montate în primul rând pe partea frontală a rotorului, este indicat să le puneți pe unsoare Castrol verde pentru a le fixa în timpul montării mecanismului. După instalarea arborelui, se montează garniturile de colț din spate. Aplicați garnituri pe stator și lubrifiați-le cu material de etanșare. Vârfurile cu arcuri sunt introduse în garniturile de colț după ce rotorul a fost plasat în carcasa statorului. În sfârșit, garniturile secțiunilor din față și din spate sunt lubrifiate cu etanșant înainte de fixarea capacelor.