Ce materiale sunt utilizate pentru a crea un motor cu piston rotativ. Principiul de funcționare al unui motor rotativ cu ardere internă

În 1957, inginerii germani Felix Wankel și Walter Freude au demonstrat primul motor rotativ funcțional. Șapte ani mai târziu, versiunea sa îmbunătățită și-a luat locul sub capota mașinii sportive germane „NSU-Spyder” - prima mașină de producție cu un astfel de motor. Multe companii de automobile - Mercedes-Benz, Citroen, General Motors - au cumpărat noutatea. Chiar și VAZ produce de mulți ani mașini cu motoare Wankel în loturi mici. Dar singura companie care a decis o producție pe scară largă de motoare rotative și nu le-a abandonat mult timp, în ciuda oricăror crize, a fost Mazda. Primul său model cu motor rotativ - "Cosmo Sports (110S)" - a apărut în 1967.

ALIEN ÎNTRE PROPRII

Într-un motor cu piston, energia de ardere a amestecului aer-combustibil este mai întâi transformată în mișcarea alternativă a grupului de piston și abia apoi în rotația arborelui cotit. La un motor rotativ, acest lucru se întâmplă fără o etapă intermediară, ceea ce înseamnă cu pierderi mai mici.

Există două versiuni ale motorului aspirat pe benzină de 1,3 litri 13B-MSP cu două rotoare (secțiuni) - putere standard (192 CP) și forțată (231 CP). Structural, acesta este un sandwich de cinci corpuri, care formează două camere etanșe. În ele, sub acțiunea energiei de ardere a gazelor, rotoarele se rotesc, fixate pe un arbore excentric (similar cu arborele cotit). Această mișcare este foarte dificilă. Fiecare rotor nu se rotește doar, ci se rotește în angrenajul său interior în jurul unui angrenaj staționar fixat în centrul unuia dintre pereții laterali ai camerei. Arborele excentric trece prin toate carcasele sandwich și uneltele staționare. Rotorul se mișcă în așa fel încât pentru fiecare rotație să existe trei spire ale arborelui excentric.

Într-un motor rotativ, se efectuează aceleași cicluri ca și într-o unitate cu piston în patru timpi: admisie, compresie, cursă de lucru și evacuare. În același timp, nu are un mecanism complex de distribuție a gazului - o transmisie de sincronizare, arbori cu came și supape. Toate funcțiile sale sunt îndeplinite de ferestrele de intrare și de evacuare din pereții laterali (carcase) - și de rotorul însuși, care, în timp ce se rotește, deschide și închide „ferestrele”.

Principiul de funcționare al unui motor rotativ este prezentat în diagramă. Pentru simplitate, este dat un exemplu de motor cu o secțiune - a doua funcționează la fel. Fiecare parte a rotorului își formează propria cavitate de lucru cu pereții corpurilor. În poziția 1, volumul cavității este minim, iar acesta corespunde începutului cursei de admisie. Pe măsură ce rotorul se rotește, deschide orificiile de admisie și amestecul aer-combustibil este aspirat în cameră (pozițiile 2-4). În poziția 5, cavitatea de lucru are un volum maxim. Rotorul închide apoi orificiile de admisie și începe cursa de compresie (pozițiile 6-9). În poziția 10, când volumul cavității este din nou minim, amestecul este aprins cu ajutorul lumânărilor și începe ciclul de lucru. Energia de ardere a gazelor roteste rotorul. Expansiunea gazelor merge la poziția 13, iar volumul maxim al cavității de lucru corespunde poziției 15. Mai mult, la poziția 18, rotorul deschide orificiile de ieșire și împinge gazele evacuate. Apoi ciclul începe din nou.

Restul cavităților de lucru funcționează în același mod. Și din moment ce există trei cavități, atunci într-o singură rotație a rotorului există până la trei cicluri de lucru! Și având în vedere că arborele excentric (arborele cotit) se rotește de trei ori mai repede decât rotorul, la ieșire obținem o cursă de lucru (lucru util) pe rotația arborelui pentru un motor cu o singură secțiune. La un motor cu patru timpi cu un singur cilindru, acest raport este de două ori mai mic.

În ceea ce privește raportul numărului de curse de lucru pe rotație a arborelui de ieșire, 13B-MSP în două secțiuni este similar cu motorul cu piston obișnuit cu patru cilindri. Dar, în același timp, dintr-un volum de lucru de 1,3 litri, produce aproximativ aceeași putere și cuplu ca un piston cu 2,6 litri! Secretul este că motorul rotorului are de câteva ori mai puține mase în mișcare - doar rotoarele și arborele excentric se rotesc și chiar și atunci într-o direcție. Într-un piston, o parte din munca utilă merge către acționarea mecanismului complex de sincronizare și mișcarea verticală a pistoanelor, care își schimbă constant direcția. O altă caracteristică a motorului rotativ este rezistența sa mai mare la detonare. De aceea este mai promițător pentru lucrul la hidrogen. Într-un motor rotativ, energia distructivă a arderii anormale a amestecului de lucru acționează numai în direcția de rotație a rotorului - aceasta este o consecință a proiectării sale. Și într-un motor cu piston, este direcționat în direcția opusă mișcării pistonului, ceea ce provoacă consecințe dezastruoase.

Motorul Wankel: NU E UȘOR

Deși un motor rotativ are mai puține elemente decât un motor cu piston, acesta folosește soluții și tehnologii de design mai sofisticate. Dar se pot face paralele între ele.

Carcasele rotorului (statori) sunt realizate utilizând tehnologia de inserție a tablelor: un suport special din oțel este introdus în carcasa din aliaj de aluminiu. Acest lucru face construcția ușoară și durabilă. Suportul din oțel este cromat cu caneluri microscopice pentru o reținere mai bună a uleiului. De fapt, un astfel de stator seamănă cu un cilindru familiar, cu un manșon uscat și cu un toc pe el.

Carcasele laterale sunt realizate din fontă specială. Fiecare are porturi de intrare și ieșire. Iar la extrem (față și spate) treptele staționare sunt fixate. Pentru motoarele din generațiile anterioare, aceste ferestre erau în stator. Adică, în noul design, dimensiunea și numărul lor au fost mărite. Datorită acestui fapt, caracteristicile de intrare și ieșire ale amestecului de lucru s-au îmbunătățit, iar la priză - eficiența motorului, puterea acestuia și consumul de combustibil. Carcasele laterale asociate cu rotoare din punct de vedere al funcționalității pot fi comparate cu mecanismul de sincronizare al unui motor cu piston.

Rotorul este în esență același piston și bielă în același timp. Fabricat din fontă specială, gol, ușor cât mai mult posibil. Pe fiecare parte a acesteia există o cameră de ardere în formă de șanț și, bineînțeles, etanșări. Un rulment de rotor este introdus în partea interioară - un fel de rulment de biela a arborelui cotit.

Dacă pistonul obișnuit se descurcă cu doar trei inele (două inele de compresie și un racletor de ulei), atunci rotorul are de câteva ori mai multe astfel de elemente. Astfel, vârfurile (etanșările vârfurilor rotorului) joacă rolul primelor inele de compresie. Sunt fabricate din fontă cu prelucrare cu fascicul de electroni - pentru a crește rezistența la uzură în contact cu peretele statorului.

Vârfurile sunt formate din două elemente - sigiliul principal și colțul. Acestea sunt presate de peretele statorului printr-un arc și o forță centrifugă. Garniturile laterale și de colț acționează ca al doilea inel de compresie. Acestea asigură un contact etanș la gaz între rotor și carcasele laterale. La fel ca vârfurile, ele sunt apăsate de pereții corpurilor de arcurile lor. Garniturile laterale sunt din metal sinterizat (suportă sarcina principală), iar garniturile din colț sunt din fontă specială. Și apoi sunt sigilii izolatoare. Acestea împiedică scurgerea unora dintre gazele de eșapament în orificiile de admisie prin spațiul dintre rotor și carcasa laterală. Pe ambele părți ale rotorului există și un fel de inele de răzuire a uleiului - garnituri de ulei. Ele rețin uleiul furnizat în cavitatea sa internă pentru răcire.

De asemenea, sistemul de lubrifiere este sofisticat. Are cel puțin un radiator pentru răcirea uleiului atunci când motorul funcționează la sarcini mari și mai multe tipuri de duze de ulei. Unele sunt încorporate în arborele excentric și răcesc rotoarele (de fapt, arată ca niște duze de răcire cu piston). Altele sunt încorporate în statori - câte o pereche pentru fiecare. Duzele sunt înclinate și îndreptate către pereții laterali ai carcasei pentru o mai bună lubrifiere a carcasei și a garniturilor laterale ale rotorului. Uleiul intră în cavitatea de lucru și se amestecă cu amestecul aer-combustibil, oferind lubrifiere elementelor rămase și arde odată cu acesta. Prin urmare, este important să folosiți numai uleiuri minerale sau semisintetice speciale aprobate de producător. Lubrifianții necorespunzători vor genera o cantitate mare de depozite de carbon în timpul arderii, ceea ce poate duce la bătăi, arderi greșite și pierderea compresiei.

Sistemul de alimentare cu combustibil este destul de simplu - cu excepția numărului și locației injectoarelor. Două - în fața orificiilor de admisie (una per rotor), același număr - în galeria de admisie. Mai sunt două duze în colectorul motorului forțat.

Camerele de ardere sunt foarte lungi și, pentru ca arderea amestecului de lucru să fie eficientă, trebuiau utilizate două lumânări pentru fiecare rotor. Ele diferă unele de altele prin lungime și electrozi. Pe fire și lumânări sunt aplicate marcaje colorate pentru a evita instalarea incorectă.

IN PRACTICA

Durata de viață a motorului 13B-MSP este de aproximativ 100.000 km. Destul de ciudat, suferă de aceleași probleme ca și pistonul.

Prima verigă slabă pare să fie garniturile rotorului, care suferă căldură mare și sarcini mari. Acest lucru este adevărat, dar înainte de uzura naturală, acestea vor fi terminate prin detonare și dezvoltarea lagărelor arborelui excentric și ale rotoarelor. Mai mult, doar sigiliile de capăt (vârfurile) suferă, iar cele laterale se uzează extrem de rar.

Detonarea deformează vârfurile și locurile lor pe rotor. Ca urmare, pe lângă reducerea compresiei, colțurile de etanșare pot cădea și deteriora suprafața statorului, care nu poate fi prelucrată. Plictisitorul este inutil: în primul rând, este dificil să găsești echipamentul necesar și, în al doilea rând, pur și simplu nu există piese de schimb pentru dimensiunea crescută. Rotoarele nu pot fi reparate dacă canelurile pentru vârfuri sunt deteriorate. Ca de obicei, rădăcina problemelor este combustibilul. 98 de benzină cinstită nu este atât de ușor de găsit.

Rulmenții principali ai arborelui excentric se uzează cel mai rapid. Aparent, datorită faptului că se rotește de trei ori mai repede decât rotoarele. Ca urmare, rotoarele sunt deplasate în raport cu pereții statorului. Și vârfurile rotoarelor trebuie să fie echidistante de ele. Mai devreme sau mai târziu, colțurile vârfurilor cad și rupe suprafața statorului. Această nenorocire nu poate fi prevăzută în nici un fel - spre deosebire de un motor cu piston, unul rotativ practic nu bate chiar și atunci când căptușelile sunt uzate.

La motoarele supraalimentate forțate, există momente în care, datorită unui amestec foarte slab, vârful se supraîncălzește. Arcul de sub el îl îndoaie - ca urmare, compresia scade semnificativ.

A doua slăbiciune este încălzirea neuniformă a carcasei. Partea superioară (unde au loc cursele de admisie și compresie) este mai rece decât partea inferioară (cursele de ardere și evacuare). Cu toate acestea, caroseria este deformată doar la motoarele supraalimentate forțate cu o putere mai mare de 500 CP.

După cum vă așteptați, motorul este foarte sensibil la tipul de ulei. Practica a arătat că uleiurile sintetice, deși speciale, formează o mulțime de depozite de carbon în timpul arderii. Se acumulează pe vârf și reduce compresia. Trebuie să folosiți ulei mineral - acesta arde aproape fără urmă. Militarii recomandă schimbarea acestuia la fiecare 5000 km.

Duzele de ulei din stator se defectează în principal din cauza pătrunderii murdăriei în supapele interne. Aerul atmosferic pătrunde prin filtrul de aer, iar înlocuirea prematură a filtrului duce la probleme. Supapele duzei nu pot fi spălate.

Problemele la pornirea la rece a motorului, mai ales iarna, sunt cauzate de pierderea compresiei din cauza uzurii vârfurilor și apariției depunerilor pe electrozii bujiilor din cauza benzinei de calitate scăzută.

Există suficiente lumânări pentru o medie de 15.000–20.000 km.

Contrar credinței populare, producătorul recomandă oprirea motorului ca de obicei și nu la turație medie. „Experții” sunt siguri că atunci când contactul este oprit în modul de funcționare, tot combustibilul rezidual se arde și acest lucru facilitează pornirea la rece ulterioară. Potrivit soldaților, nu există niciun sens din astfel de trucuri. Dar cel puțin o mică încălzire înainte de a începe mișcarea va fi cu adevărat utilă pentru motor. Uleiul cald (cel puțin 50 °) se va purta mai puțin.

Cu o depanare de înaltă calitate a unui motor rotativ și o reparație ulterioară, acesta pleacă încă 100.000 km. Cel mai adesea, statorii și toate garniturile rotorului trebuie înlocuite - pentru aceasta va trebui să plătiți cel puțin 175.000 de ruble.

În ciuda problemelor de mai sus, există destui ventilatori ai mașinilor rotative în Rusia - ce putem spune despre alte țări! Deși Mazda însuși a scos G8 rotativ din producție și nu se grăbește cu succesorul său.

TEST DE RESISTENȚĂ Mazda RX-8

În 1991, un Mazda-787V cu motor rotativ a câștigat cursa de 24 de ore de la Le Mans. Aceasta a fost prima și singura victorie pentru o mașină cu un astfel de motor. Apropo, acum nu toate motoarele cu piston supraviețuiesc până la linia de sosire în cursele lungi de anduranță.

Ideea unui motor rotativ este prea tentantă: atunci când un concurent este departe de a fi ideal, se pare că suntem pe cale să depășim neajunsurile și să obținem nu motorul, ci perfecțiunea în sine ... Mazda era în captivitatea acestor iluzii. chiar până în 2012, când ultimul model cu motor rotativ - RX-8.

Istoria creării unui motor rotativ

Al doilea nume al motorului rotativ (RPD) este wankel (un fel de analog al unui motor diesel). Felix Wankel este cel care astăzi este creditat cu laurele inventatorului motorului cu piston rotativ și chiar se spune o poveste emoționantă despre cum Wankel și-a dus obiectivul în același timp în care Hitler mergea la el.

De fapt, totul a fost puțin diferit: un inginer talentat, Felix Wankel a lucrat cu adevărat la dezvoltarea unui motor nou, simplu cu ardere internă, dar acesta era un motor diferit bazat pe rotația comună a rotoarelor.

După război, Wankel a fost recrutat de firma germană NSU, care se ocupa în principal cu producția de motociclete, într-unul dintre grupurile de lucru care lucrau la crearea unui motor rotativ sub conducerea lui Walter Freude.

Contribuțiile lui Wankel includ cercetări aprofundate în etanșările supapelor rotative. Conceptul de bază și conceptul de inginerie sunt de la Freude. Deși Wankel avea un brevet de rotație dublă.

Primul motor avea o cameră rotativă și un rotor staționar. Inconvenientul designului a sugerat că schema ar trebui inversată.

Primul motor rotor rotativ a început să funcționeze la mijlocul anului 1958. Se deosebea puțin de descendentul ei din zilele noastre - cu excepția faptului că lumânările trebuiau transferate pe corp.

În curând firma a anunțat că a reușit să creeze un motor nou și foarte promițător. Aproape o sută de companii implicate în producția de mașini au achiziționat licențe pentru producerea acestui motor. O treime din licențe au ajuns în Japonia.

RPD în URSS

Dar Uniunea Sovietică nu a cumpărat deloc o licență. Dezvoltarea propriului motor rotativ a început cu faptul că mașina germană Ro-80 a fost adusă în Uniune și dezmembrată, a cărei producție NSU a început în 1967.

La șapte ani după aceea, la uzina VAZ a apărut un birou de proiectare, care dezvoltă exclusiv motoare cu piston rotativ. Prin munca sa în 1976 a apărut motorul VAZ-311. Dar prima clătită s-a dovedit a fi cocoloase și a fost finalizată pentru încă șase ani.

Prima mașină de producție sovietică cu motor rotativ este VAZ-21018, prezentată în 1982. Din păcate, deja în lotul experimental, motoarele tuturor mașinilor nu funcționau. Se finalizau încă un an, după care au apărut VAZ-411 și VAZ 413, care au fost adoptate de departamentele de putere ale URSS. Acolo nu erau deosebit de îngrijorați de consumul de combustibil și de o resursă mică de motor, dar aveau nevoie de mașini rapide, puternice, dar discrete, care să țină pasul cu o mașină străină.

RPD în Occident

Motorul rotativ nu a crescut în Occident, iar criza combustibilului din 1973 a pus capăt dezvoltării sale în Statele Unite și Europa, când prețurile la gaz au crescut și cumpărătorii de mașini au început să ceară prețul modelelor eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil.

Având în vedere că motorul rotativ a consumat până la 20 de litri de benzină la o sută de kilometri, vânzările sale în timpul crizei au scăzut la limită.

Singura țară din Est care nu și-a pierdut credința a fost Japonia. Dar chiar și acolo, producătorii s-au răcit rapid la motor, ceea ce nu a vrut să se îmbunătățească în niciun fel. Și în cele din urmă a mai rămas un singur soldat de staniu neclintit - Mazda. În URSS, criza combustibilului nu a fost resimțită. Producția de vehicule cu RPD-uri a continuat după prăbușirea Uniunii Sovietice. VAZ a încetat să mai facă RPD abia în 2004. Mazda s-a împăcat abia în 2012.

Caracteristici ale motorului rotativ

Proiectarea se bazează pe un rotor triunghiular, fiecare dintre fețele acestuia având o convexitate (). Rotorul se rotește în mod planetar în jurul axei centrale - stator. În acest caz, vârfurile triunghiului descriu o curbă complexă numită epitrohoid. Forma acestei curbe determină forma capsulei în interiorul căreia se rotește rotorul.

Motorul rotativ are aceleași cicluri de patru timpi ca și concurentul său, motorul cu piston.

Camerele sunt formate între părțile laterale ale rotorului și pereții capsulei, forma lor este semilună variabilă, ceea ce este motivul unor defecte semnificative de proiectare. Pentru a izola camerele unele de altele, se folosesc etanșări - plăci radiale și de capăt.

Dacă comparăm un motor cu ardere internă rotativ cu unul cu piston, atunci primul lucru care lovește ochiul este că, într-o rotație a rotorului, cursa de lucru are loc de trei ori, iar arborele de ieșire se rotește de trei ori mai repede decât rotorul în sine.

Avea RPD lipsește sistemul de distribuție a gazului, ceea ce îi simplifică foarte mult designul. Și densitate mare de putere cu o dimensiune și greutate reduse a unității sunt din cauza lipsei arborelui cotit, manivele și alți colegi de la cameră la cameră.

Avantajele și dezavantajele motoarelor rotative

Avantaje

Lucrul bun la un motor rotativ este că constă din mult mai puține părți decât concurentul său - cu 35-40 la sută.

Două motoare de aceeași putere - rotativ și cu piston - vor diferi foarte mult ca dimensiune. Pistonul este de două ori mai mare.

Motor rotativ nu suferă mult stres la viteze mari chiar dacă accelerați mașina la o viteză mai mare de 100 km / h la viteza redusă.

O mașină cu motor rotativ este mai ușor de echilibrat, ceea ce oferă stabilitate sporită a mașinii pe drum.

Chiar și cele mai ușoare vehicule nu sunt afectate de vibrații deoarece RPD vibrează mult mai puțin decât „pistonul”... Acest lucru se datorează RAP mai echilibrat.

dezavantaje

Șoferii l-ar numi principalul dezavantaj al unui motor rotativ resursă mică ceea ce este o consecință directă a proiectării sale. Etanșările se uzează extrem de rapid, deoarece unghiul lor de lucru se schimbă constant.


Experiențe motorii diferențele de temperatură fiecare ciclu, ceea ce contribuie și la uzura materialului. Adăugați la aceasta presiunea exercitată pe suprafețele de frecare, care pot fi tratate numai prin injectarea de ulei direct în colector.

Purtarea sigiliilor provoacă scurgeri între camere, diferențele de presiune între care sunt prea mari. Din această cauză, eficiența motorului scade și dăunează mediului înconjurător.

Semilună forma camerelor nu contribuie la completitudinea arderii combustibilului, și viteza de rotație a rotorului și lungimea scurtă a cursei de lucru sunt motivul pentru a împinge gazele încă prea fierbinți, nu complet arse la evacuare. Pe lângă produsele de ardere a benzinei, uleiul este prezent acolo, ceea ce împreună face evacuarea foarte toxică. Alternativ - aduce mai puține daune mediului.

Poftele excesive Motorul pentru benzină a fost deja menționat și „mănâncă” ulei de până la 1 litru la 1000 km. Și odată ce uitați de ulei și puteți intra în reparații majore, dacă nu înlocuiți motorul.

Preț mare- datorită faptului că sunt necesare echipamente de înaltă precizie și materiale de foarte bună calitate pentru fabricarea unui motor.

După cum puteți vedea, motorul rotativ are o mulțime de neajunsuri, dar motorul cu piston este, de asemenea, imperfect, astfel încât concurența dintre ele nu s-a oprit atât de mult timp. S-a terminat pentru totdeauna? Timpul se va arăta.

Vă vom spune cum funcționează și funcționează motorul rotativ

»Majoritatea oamenilor se asociază cu butelii și pistoanele, un sistem de distribuție a gazului și un mecanism cu manivelă. Acest lucru se datorează faptului că majoritatea covârșitoare a mașinilor sunt echipate cu motorul clasic și cel mai popular - piston.

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

Istoria creației

Primul motor termic rotativ este considerat a fi eolipil. În primul secol d.Hr., a fost creat și descris de inginerul mecanic grec Heron din Alexandria.

Designul eolipilului este destul de simplu: o sferă de bronz rotativă este situată pe o axă care trece prin centrul de simetrie. Vaporii de apă, folosiți ca fluid de lucru, curg din două duze instalate în centrul mingii opuse și perpendiculare pe axa atașamentului.


Mecanismele morilor de apă și ale vântului, folosind forța elementelor ca energie, pot fi atribuite și motoarelor rotative ale antichității.

Clasificarea motoarelor rotative

Camera de lucru a unui motor rotativ cu ardere internă poate fi închisă ermetic sau poate avea o conexiune constantă cu atmosfera atunci când palele rotorului o separă de mediu. Turbinele cu gaz sunt construite pe acest principiu.

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

Trebuie remarcat faptul că majoritatea modelelor descrise nu au probe valide și există pe hârtie.
Au fost clasificate de inginerul rus I.Yu. Isaev, care însuși este ocupat cu crearea unui motor rotativ perfect. El a analizat brevete în Rusia, America și alte țări, peste 600 în total.

Motor rotativ cu ardere internă cu mișcare alternativă

Rotorul în astfel de motoare nu se rotește, ci face o balansare a arcului alternativ. Lamele de pe rotor și stator sunt staționare, iar cursele de expansiune și compresie apar între ele.

Cu mișcare pulsatorie-rotațională, unidirecțională

Două rotoare rotative sunt amplasate în carcasa motorului, compresia are loc între paletele lor în momentele de apropiere și expansiunea în momentul demontării. Datorită rotației inegale a lamelor, este necesar un mecanism de aliniere sofisticat.

Cu clapete de etanșare și mișcări reciproce

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

Cu sigilii și mișcări reciproce ale corpului

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

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

Cele mai promițătoare și avansate tipuri de motoare rotative. Teoretic, pot dezvolta cele mai mari turații și pot câștiga putere, dar până acum nu a fost posibil să se creeze un singur circuit de lucru pentru un motor cu ardere internă.

Cu mișcarea planetară, rotativă a elementului de lucru

Acesta din urmă include cea mai cunoscută schemă publicului larg a motorului cu piston rotativ de către inginerul Felix Wankel.

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

• Umpleby
• Gray și Dremmond
• Marshall
• Spand
• Renault (Renault)
• Thomas
• Wellinder & Skoog
• Senso (Sensand)
• Maillard
• Ferro

Povestea lui Wankel

Viața lui Felix Heinrich Wankel nu a fost ușoară, fiind lăsat orfan devreme (tatăl viitorului inventator a murit în primul război mondial), Felix nu a putut strânge fonduri pentru studii universitare, iar profesia sa de muncitor nu i-a permis să devină puternică miopie.

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


În 1929 a primit un brevet pentru o invenție, care a fost primul pas către crearea celebrului RPD Wankel. În 1933, inventatorul, aflându-se în rândul adversarilor lui Hitler, petrece șase luni de închisoare. După ce au fost eliberați, au devenit interesați de dezvoltarea unui motor rotativ în BMW și au început să finanțeze cercetări suplimentare, după ce au alocat un atelier în Landau pentru muncă.

După război, se duce la francezi drept reparații, iar inventatorul însuși ajunge la închisoare ca complice al regimului hitlerist. Abia în 1951, Felix Heinrich Wankel s-a angajat la compania de motociclete NSU și și-a continuat cercetările.


În același an, a început să lucreze împreună cu designerul șef al NSU Walter Freude, care el însuși a fost mult timp implicat în cercetări în domeniul creării unui motor cu piston rotativ pentru motociclete de curse. În 1958, primul prototip al motorului are loc pe banca de testare.

Cum funcționează un motor rotativ

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

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

Aprinderea amestecului combustibil-aer se realizează prin două bujii simultan, deoarece camera de ardere are o formă alungită și un volum mare, ceea ce încetinește viteza de ardere a amestecului de lucru.

La un motor rotativ, se folosește un unghi de întârziere, nu un unghi de avans, ca la un motor cu piston. Acest lucru este necesar pentru ca aprinderea să se producă puțin mai târziu, iar forța exploziei împinge rotorul în direcția corectă.

Designul lui Wankel a făcut posibilă simplificarea semnificativă a motorului, abandonarea multor piese. Nu mai este nevoie de un separat mecanism de distribuție a gazelor, greutatea și dimensiunile motorului au fost reduse semnificativ.

Avantaje

După cum sa menționat mai devreme, un motor rotativ Wankel nu necesită atât de multe piese ca un motor cu piston, prin urmare are o dimensiune, greutate și densitate de putere mai mici (numărul de „cai” pe kilogram de greutate).

Nu există un mecanism de manivelă (în versiunea clasică), care a făcut posibilă reducerea greutății și a sarcinii de vibrații. Din cauza lipsei mișcărilor alternative ale pistonului și a masei reduse a pieselor în mișcare, motorul se poate dezvolta și poate rezista la turații foarte mari, reacționând aproape instantaneu la apăsarea pedalei de accelerație.

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

dezavantaje

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

Mică resursă

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


Cea mai mare sarcină este experimentată de plăcile metalice, vârfurile sunt etanșările radiale ale capătului dintre camere. Trebuie să reziste la temperaturi ridicate, presiuni și sarcini radiale. La RX-7, înălțimea apexului este de 8,1 milimetri, se recomandă înlocuirea la uzură până la 6,5, la RX-8 a fost redusă la 5,3 din fabrică, iar uzura admisă nu este mai mare de 4,5 milimetri.

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

Prietenie scăzută a mediului

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

Pentru a rezolva problema, inginerii Mazda au creat un reactor termic care ardea hidrocarburi înainte de a fi eliberate în atmosferă. Pentru prima dată, a fost instalat pe o mașină Mazda R100.


În loc să reducă producția ca altele, Mazda a început să vândă vehicule cu sistemul anti-poluare a motorului rotativ (REAPS) în 1972.

Consum ridicat

Toate mașinile cu motoare rotative se disting prin consum ridicat de combustibil.

Pe lângă Mazda, au existat și Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (cu patru secțiuni, volum 4 litri), Citroen M35, dar acestea sunt în mare parte modele experimentale și din cauza crizei petrolului care a izbucnit în Anii 80, producția lor a fost suspendată ...

Lungimea mică a cursei de lucru a rotorului și forma semilunară a camerei de ardere nu permit amestecului de lucru să ardă complet. Ieșirea se deschide chiar înainte de momentul arderii complete, gazele nu au timp să transfere toată forța de presiune către rotor. De aceea, temperatura gazelor de eșapament a acestor motoare este atât de ridicată.

Istoria RPD-ului intern

La începutul anilor 80, URSS a devenit și ea interesată de tehnologie. Este adevărat, brevetul nu a fost achiziționat și au decis să facă totul cu mintea lor, cu alte cuvinte, să copieze principiul de funcționare și dispozitivul motorului rotativ Mazda.

În aceste scopuri a fost creat un birou de proiectare, iar în Togliatti un atelier de producție în serie. În 1976, primul prototip al unui motor VAZ-311 cu o singură secțiune, cu o capacitate de 70 CP. cu. instalat pe 50 de mașini. În foarte scurt timp, au dezvoltat o resursă. Echilibrul slab al SEM (mecanismul rotativ-excentric) și uzura rapidă a vârfurilor s-au făcut simțite.


Cu toate acestea, serviciile speciale au devenit interesate de dezvoltare, pentru care caracteristicile dinamice ale motorului erau mult mai importante decât resursa. În 1982, a văzut lumina un motor rotativ cu două secțiuni VAZ-411, cu o lățime a rotorului de 70 cm și o putere de 120 CP. cu. și VAZ-413 cu un rotor de 80 cm și 140 de litri. cu. Mai târziu, motoarele VAZ-414 au fost folosite pentru a echipa mașinile KGB, GAI și Ministerul Afacerilor Interne.

Din 1997, o unitate de putere VAZ-415 a fost instalată pe o mașină publică, apare un Volga cu un RPD cu trei secțiuni VAZ-425. Astăzi, în Rusia, mașinile nu sunt echipate cu astfel de motoare.

Lista vehiculelor cu motor cu piston rotativ

Lista motoarelor rotative Mazda

Reguli de funcționare a motorului rotativ

1. schimbați uleiul la fiecare 3-5 mii de kilometri. Consumul de 1,5 litri la 1000 km este considerat normal.
2. monitorizați starea duzelor de ulei, durata lor medie de viață este de 50 de mii.
3. schimbați filtrul de aer la fiecare 20 de mii.
4. utilizați numai lumânări speciale, resurse 30-40 mii de kilometri.
5. umpleți rezervorul cu benzină nu mai mică decât AI-95, ci mai bună AI-98.
6. măsurați compresia la schimbarea uleiului. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv special, compresia ar trebui să fie în 6,5-8 atmosfere.

Când funcționați cu compresie sub acești indicatori, este posibil ca setul de reparații standard să nu fie suficient - va trebui să schimbați întreaga secțiune și, eventual, întregul motor.

Azi e

Până în prezent, se desfășoară producția în serie a modelului Mazda RX-8, echipat cu motorul Renesis (prescurtat ca Rotary Engine + Genesis).


Designerii au reușit să reducă la jumătate consumul de ulei și 40% consumul de combustibil și să aducă clasa de mediu la nivelul Euro-4. Motorul de 1,3 litri oferă 250 CP. cu.

În ciuda tuturor realizărilor, japonezii nu se opresc aici. Contrar afirmațiilor celor mai mulți experți că RPD nu are viitor, aceștia nu încetează să îmbunătățească tehnologia și nu cu mult timp în urmă au prezentat conceptul unui coupe sport RX-Vision, cu un motor rotativ SkyActive-R.

Sistemul de distribuție a gazului este realizat datorită rotației cilindrului. Cilindrul face o mișcare de rotație trecând alternativ țevile de intrare și ieșire, în timp ce pistonul este reciproc.

Compania britanică RCV Engines a fost creată în 1997 special pentru a studia, testa și, în cele din urmă, comercializa doar o invenție. De fapt, este criptat în numele companiei: „Supapă cu cilindru rotativ” - RCV. Până în prezent, compania din Wimborne nu numai că a modificat tehnologia, dar a dovedit că noul concept funcționează. A pus deja la punct producția în serie a unei linii de motoare mici în patru timpi cu un volum de lucru de 9,5 până la 50 de „cuburi” destinate modelelor de avioane, mașinilor de tuns iarba, drujbelor de mână și echipamentelor similare. Dar, la 1 februarie 2006, compania a prezentat primul eșantion de motor de 125 cmc pentru scutere, datorită căruia a oferit multor oameni o scuză pentru a se familiariza pentru prima dată cu această tehnologie puțin cunoscută - RCV.

Inventatorii declară o reducere a costului primar al motoarelor (cu câteva procente) datorită unei reduceri a numărului de piese și unei creșteri a densității de putere a acestora atât pe unitate de volum, cât și pe unitate de greutate, în comparație cu analogii acelorași. clasă (cu 20 la sută).

Principiul de funcționare

Deci, avem un motor în patru timpi în care nu există supape obișnuite și întregul sistem al acționării lor. În schimb, britanicii au făcut ca cilindrul de lucru al motorului să funcționeze ca un distribuitor de gaz, care se rotește în jurul axei sale în motoarele RCV.

În acest caz, pistonul efectuează exact aceleași mișcări ca înainte. Dar pereții cilindrului se rotesc în jurul pistonului (cilindrul este fixat în interiorul motorului pe doi rulmenți).

La marginea cilindrului este dispusă o conductă de ramificație, care se deschide alternativ la orificiul de intrare sau de evacuare. Aici este prevăzută și o etanșare glisantă, care funcționează similar cu segmentele pistonului - permite cilindrului să se extindă atunci când este încălzit fără a-și pierde etanșeitatea.

Lumânarea este centrată și se rotește odată cu cilindrul. Se pare că aici se folosește un contact glisant de grafit, care este bine cunoscut șoferilor de la vechii distribuitori de aprindere mecanică.

Doar trei viteze antrenează cilindrul: una pe cilindru, una pe arborele cotit și una intermediară. Bineînțeles, viteza de rotație a cilindrului este jumătate din viteza arborelui cotit.

Vezi si

Surse de

Scrieți o recenzie la articolul „Motor cu cilindru rotativ”

Un extras care caracterizează motorul cu cilindru rotativ