Motor rotativ: capete și cozi. Motor cu piston rotativ Ce este un motor rotativ într-o mașină

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 rolul principal în crearea unui motor rotativ îi revine lui Freude (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 motor Wankel.

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 produsă în masă 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 vehicule 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 cheltuite în cilindru. Un astfel de design al motorului face posibil să se facă fără multe componente care sunt extrem de necesare pentru un motor simplu cu piston (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 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 epitrochoidală, 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, un motor 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. Asemenea preocupări majore 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 unul cu 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 devenit larg răspândit și chiar și preocuparea auto Mazda, care a produs multă vreme mașini cu acest tip de motor, în special modelul RX-8, a trebuit să abandoneze în cele din urmă 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 ardere internă este considerată a fi Mazda RX (Rotor-eXperiment), care a fost produsă până la jumătatea anului 2012, deși mașinile lansate 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 ca dimensiune 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 - un rotor cu o 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 cu piston convențional. 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 are tendința de a se supraîncălzi, 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.

Principala diferență dintre structura internă și principiul de funcționare a unui motor rotativ de la un motor cu ardere internă este absența completă a activității motorului, în timp ce este posibil să se obțină turații mari ale motorului. Un motor rotativ, sau altfel un motor Wankel, are o serie de alte avantaje și le vom lua în considerare mai detaliat.

Principiul general al unui motor rotativ

RPD este învelit într-o carcasă ovală pentru o plasare optimă a rotorului în formă triunghiulară. O caracteristică distinctivă a rotorului în absența bielelor și arborilor, ceea ce simplifică foarte mult designul. În esență, părțile cheie ale căii de rulare sunt rotorul și statorul. Funcția principală a motorului în acest tip de motor este realizată datorită mișcării rotorului situat în interiorul corpului, care este similar cu un oval.

Principiul de funcționare se bazează pe mișcarea de mare viteză a rotorului într-un cerc, drept urmare, sunt create cavități pentru pornirea dispozitivului.

De ce nu sunt solicitate motoarele rotative?

Paradoxul unui motor rotativ este că, cu toată simplitatea sa de proiectare, nu este la fel de solicitat ca un motor cu ardere internă, care are caracteristici de proiectare foarte complexe și dificultăți în efectuarea lucrărilor de reparații.

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

Neajunsurile evidente ale motorului rotativ pot fi considerate lipsa de etanșare fiabilă a camerei de ardere. Acest lucru este ușor de explicat prin caracteristicile de proiectare și condițiile de funcționare ale motorului. În cursul frecării intense a rotorului cu pereții cilindrului, are loc o încălzire neuniformă a carcasei și, ca urmare, metalul carcasei se extinde de la încălzire doar parțial, ceea ce duce la încălcări pronunțate ale etanșării carcasei.

Pentru a spori proprietățile de etanșeitate, în special în condițiile unei diferențe pronunțate de temperatură între cameră și sistemul de admisie sau evacuare, cilindrul în sine este realizat din diferite metale și plasat în diferite părți ale cilindrului pentru a îmbunătăți etanșeitatea.

Pentru a porni motorul, se folosesc doar două lumânări, acest lucru se datorează caracteristicilor de proiectare ale motorului, care îi permit să producă cu 20% mai multă eficiență, în comparație cu un motor cu ardere internă, pentru aceeași perioadă de timp.

Motor rotativ Zheltyshev - principiu de funcționare:

Avantajele motorului rotativ

Cu dimensiunile sale mici, este capabil să dezvolte viteză mare, dar există un mare minus în această nuanță. În ciuda dimensiunilor sale mici, motorul rotativ este cel care consumă o cantitate uriașă de combustibil, dar durata de viață a motorului este de doar 65.000 km. Deci, un motor de doar 1,3 litri consumă până la 20 de litri. combustibil la 100 km. Poate că acesta a fost motivul principal al lipsei de popularitate a acestui tip de motoare pentru consum în masă.

Prețul benzinei este considerat în orice moment o problemă urgentă a omenirii, având în vedere că rezervele mondiale de petrol sunt situate în Orientul Mijlociu, într-o zonă de conflicte militare constante, prețurile la benzină rămân destul de ridicate, iar în viitorul apropiat nu există tendinţele de declin a acestora. Aceasta duce la căutarea unor soluții pentru consumul minim de resurse nu în detrimentul puterii, care este principalul argument în favoarea motorului cu ardere internă.

Toate acestea împreună au determinat poziția motoarelor rotative ca opțiune potrivită pentru mașinile sport. Cu toate acestea, celebrul producător de mașini Mazda a continuat munca inventatorului Wankel. Inginerii japonezi încearcă întotdeauna să profite la maximum de modelele nerevendicate modernizând și aplicând tehnologii inovatoare, ceea ce le permite să mențină o poziție de lider pe piața globală de automobile.

Principiul de funcționare al motorului rotativ Akhriev în videoclip:

Noul model Mazda, echipat cu un motor rotativ, este la fel de puternic ca și modelele avansate germane, producând până la 350 de cai putere. În același timp, consumul de combustibil a fost incomparabil de mare. Inginerii de proiectare ai Mazda au trebuit să reducă puterea la 200 de cai putere, ceea ce a făcut posibilă normalizarea consumului de combustibil, dar dimensiunea compactă a motorului a făcut posibilă dotarea mașinii cu avantaje suplimentare și concurența cu modelele de mașini europene.

Motoarele rotative nu au prins rădăcini la noi în țară. Au existat încercări de instalare a acestora pe transportul serviciilor de specialitate, dar acest proiect nu a fost finanțat în cuantum cuvenit. Prin urmare, toate evoluțiile de succes în această direcție aparțin inginerilor japonezi de la compania Mazda, care intenționează să prezinte în viitorul apropiat un nou model de mașină cu un motor îmbunătățit.

Cum funcționează motorul rotativ Wankel pe video

Principiul de funcționare a unui motor rotativ

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

Mecanismul de funcționare al unui motor cu piston rotativ:

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

Cum funcționează un motor rotativ este prezentat în videoclip:

Rotorul este fixat pe un dispozitiv special; atunci când se rotește, formează cavități independente unele de altele. Prima cameră este umplută cu un amestec aer-combustibil. În viitor, este bine amestecat.

Apoi amestecul trece într-o altă cameră, unde are loc compresia și aprinderea, datorită prezenței a două lumânări. Ulterior, amestecul se deplasează în camera următoare, părți din combustibilul procesat sunt deplasate din ea, care părăsesc sistemul.

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

Principiul de funcționare al motorului rotativ Zuev:

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

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

După cum știți, marea majoritate a mașinilor moderne sunt echipate cu motoare cu ardere internă sau motoare cu ardere internă. Esența muncii lor constă în transformarea energiei generate în timpul arderii amestecului de combustibil în rotație a arborelui, din care, cu ajutorul unei antrenări mecanice, mișcarea este transmisă roților vehiculului. Majoritatea covârșitoare a mașinilor folosesc acum motoare cu ardere internă, aranjate după o schemă cu piston. Dar, există un alt tip de motoare cu ardere internă, și anume, motoarele rotative. Despre acest tip de motor vom vorbi în acest articol.

Istoria motoarelor rotative a început în 1957, când primul model funcțional al unei astfel de unități de putere a fost demonstrat de inginerii germani Felix Wankel și Walter Freude. La început, mulți dintre cei mai importanți producători de automobile din lume (în special, Mercedes-Benz, General Motors, Citroen) au fost foarte interesați de noutate, dar în cele din urmă, doar Mazda japoneza a decis să stăpânească producția de motoare rotative în mari dimensiuni. serie și să nu le abandoneze pentru o perioadă foarte lungă de timp.timp.

Apropo, chiar și VAZ-ul autohton pentru un număr de ani a produs ediții limitate de „Zhiguli” cu unități de putere rotative. Acestea nu au fost furnizate cumpărătorilor „obișnuiți”, dar aceste mașini au fost trimise flotelor de vehicule KGB și, în cantități foarte mici, Ministerului Afacerilor Interne al URSS.

Principiul de funcționare al unui motor rotativ, precum și al unui motor cu piston convențional, se bazează pe transformarea energiei de ardere în energie de rotație, dar această conversie se realizează într-un mod ușor diferit. Într-un motor rotativ, mișcarea de rotație este efectuată direct de elementul său principal de lucru - rotorul. Aceasta este cea mai importantă diferență dintre un motor rotativ cu ardere internă și un motor cu combustie internă cu piston, în care principalele elemente de lucru în mișcare sunt pistoanele, care nu se rotesc, ci se schimbă.

Astfel, la motoarele rotative, în virtutea designului lor, mecanismele de manivelă, care sunt destul de complexe în proiectarea lor și necesită întreținere periodică, sunt complet excluse, transformând mișcarea alternativă în mișcare de rotație a arborelui cotit.

La fel ca în cazul unui motor cu piston, un motor rotativ folosește presiunea gazelor formate ca urmare a arderii amestecului combustibil-aer. Cu toate acestea, nu apare în cilindri, ci în cameră, care este formată de acea parte a carcasei care este închisă de partea rotorului triunghiular din interiorul acesteia. El este cel care este folosit în loc de pistoane.

Rotirea rotorului sub influența acestei presiuni are loc de-a lungul unei traiectorii foarte asemănătoare cu o linie trasată de un spirograf. Din acest motiv, toate cele trei vârfuri ale rotorului triunghiular, în contact cu pereții interiori ai carcasei motorului, formează camere de ardere etanșate. Pe măsură ce rotorul se rotește, fiecare dintre aceste trei volume se extinde și se contractă alternativ. Acest mod de funcționare a unui motor rotativ cu ardere internă asigură implementarea unor astfel de procese precum:

• Admisie amestec combustibil-aer;
• Comprimare;
• Munca utila;
• Ieșire de evacuare.

Astfel, un motor rotativ, la fel ca un motor cu piston standard dintr-o mașină modernă, este un motor în patru timpi.

Sistemul de aprindere și sistemul de injecție de combustibil la motoarele rotative sunt similare cu cele utilizate la motoarele cu piston, dar structura acestor motoare cu ardere internă este complet diferită. Principalele elemente structurale ale unui motor rotativ sunt:

• Rotor;
• Stator (carcasă);
• Axa de iesire.

După cum sa menționat mai sus, rotorul este situat în interiorul statorului (carcasă) și are trei laturi convexe. Fiecare dintre ele, de fapt, joacă rolul unui piston și are o depresiune necesară pentru a crește viteza de rotație. Pe fiecare parte a rotorului se afla doua inele metalice care formeaza camerele de ardere necesare functionarii acestui ICE.

O componentă importantă a rotorului este o roată dințată situată în centrul său și cuplată cu un angrenaj atașat la carcasă. Datorită acestei conjugări, este stabilită traiectoria și direcția necesară de-a lungul cărora rotorul se rotește în carcasă.

Corpul unui motor rotativ cu ardere internă are o formă ovală, care este proiectată și implementată în așa fel încât toate cele trei vârfuri ale rotorului să fie mereu în contact cu pereții săi interiori. Acest lucru este necesar pentru ca în orice moment să existe trei volume de gaz complet izolate unul de celălalt în interiorul acestei unități de alimentare. În plus, există orificii de admisie și evacuare în corp și nu au supape: orificiul de admisie este conectat direct la clapeta de accelerație, iar orificiul de evacuare este conectat direct la sistemul de evacuare.

Arborele de ieșire al unui motor rotativ nu seamănă deloc cu arborele cotit al unui motor cu ardere internă cu piston. Este excentric, adică cu un anumit decalaj față de axa centrală, sunt localizate proiecții speciale. Fiecare dintre ele este asociat cu un rotor separat (apropo, nu există unul, ci mai multe într-un motor rotativ). Când se rotește, fiecare dintre rotoare împinge „sa” came, în urma căruia apare un cuplu pe arbore.

Trebuie remarcat faptul că toate motoarele rotative sunt asamblate în straturi. Cele mai frecvent utilizate cele cu două rotoare au cinci și toate sunt ținute în loc cu șuruburi instalate într-un cerc. Motoarele rotative sunt răcite cu un lichid de răcire care curge prin toate părțile structurii. Rulmenții și garniturile pentru arborele de ieșire sunt amplasate în cele două straturi exterioare. De asemenea, ele separă părțile corpului, în care se află rotoarele în sine. Porturile de intrare sunt situate în partea centrală, iar porturile de ieșire sunt în fiecare dintre părțile exterioare.

Avantajele și dezavantajele motoarelor rotative

Principalele avantaje ale motoarelor rotative față de motoarele cu piston sunt:

• Mai puține piese în mișcare
• Funcționare mai ușoară;
• Fiabilitate mai mare.

Într-un motor cu două rotoare, doar arborele de ieșire și ambele rotoare se mișcă, în timp ce chiar și în cel mai simplu motor cu ardere internă cu piston, există cel puțin patruzeci de piese mobile. În consecință, fiabilitatea unității rotative de putere este semnificativ mai mare.

La motoarele rotative, toate piesele în mișcare se rotesc într-o singură direcție, ceea ce reduce semnificativ vibrațiile. Pentru amortizarea eficientă a celor care apar, se folosesc contragreutăți. De asemenea, trebuie remarcat faptul că rotația rotorului într-un motor rotativ este doar o treime din viteza de rotație a arborelui. De asemenea, are un efect pozitiv asupra fiabilității grupului de propulsie.

Motoarele rotative au, de asemenea, câteva dezavantaje semnificative. Poate că principala este că, în comparație cu ICE-urile cu piston, acestea consumă mult mai mult combustibil. În același timp, costurile producției lor sunt mult mai mari, prin urmare, astăzi nu sunt produse în serie mare.

Video pe tema

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 sport germane „NSU-Spyder” - prima mașină de producție cu un astfel de motor. Multe companii de automobile - Mercedes-Benz, Citroen, General Motors - au preluat 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 PRINTRE PROPRII

Într-un motor cu piston, energia de ardere a amestecului aer-combustibil este mai întâi convertită în mișcarea alternativă a grupului de piston și abia apoi în rotația arborelui cotit. Într-un motor rotativ, acest lucru se întâmplă fără o treaptă intermediară și, prin urmare, cu mai puține pierderi.

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). Din punct de vedere structural, acesta este un sandwich de cinci corpuri, care formează două camere sigilate. În ele, sub acțiunea energiei de ardere a gazelor, rotoarele se rotesc, fixate pe un arbore excentric (asemănător cu un arbore cotit). Această mișcare este foarte dificilă. Fiecare rotor nu doar se rotește, ci se rostogolește 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 angrenajele staționare. Rotorul se mișcă în așa fel încât pentru fiecare rotație să aibă 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 (corpurile) - 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. De dragul simplității, este dat un exemplu de motor cu o secțiune - al doilea 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). In pozitia 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 rotește rotorul. Expansiunea gazelor merge în poziția 13, iar volumul maxim al cavității de lucru corespunde poziției 15. Mai departe, în poziția 18, rotorul deschide orificiile de evacuare și împinge gazele de eșapament. Apoi ciclul începe din nou.

Restul cavităților de lucru funcționează în același mod. Și deoarece 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 (lucrare utilă) pe rotația arborelui pentru un motor cu o singură secțiune. Într-un motor cu piston în patru timpi cu un cilindru, acest raport este de două ori mai mic.

În ceea ce privește raportul dintre numărul de curse de lucru pe rotație a arborelui de ieșire, 13B-MSP cu două secțiuni este similar cu motorul obișnuit cu patru cilindri cu piston. Dar in acelasi timp, dintr-un volum de lucru de 1,3 litri, produce cam aceeasi putere si 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. În cazul unui piston, o parte din munca utilă este cheltuită pentru 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 cu 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 designului său. Și într-un motor cu piston, acesta este îndreptat în direcția opusă mișcării pistonului, ceea ce provoacă consecințe dezastruoase.

Motorul Wankel: NU ESTE UȘOR

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

Carcasele rotorului (statoarele) sunt realizate folosind tehnologia de inserare a tablei: un substrat special de 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 o șlefuire 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 de ieșire ale amestecului de lucru s-au îmbunătățit, iar la ieșire - eficiența motorului, puterea acestuia și eficiența combustibilului. 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 același biel în același timp. Fabricat din fonta speciala, gol, usor pe cat posibil. Pe fiecare parte există o cameră de ardere în formă de șanț și, desigur, etanșări. Un rulment de rotor este introdus în partea interioară - un fel de rulment de biela al 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 (etanșări ale vârfurilor rotorului) acționează ca primele inele de compresie. Sunt realizate din fontă cu procesare cu fascicul de electroni - pentru a crește rezistența la uzură în contact cu peretele statorului.

Apexele constau din două elemente - un sigiliu principal și un colț. Ele sunt presate pe 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 (suport sarcina principală), iar garniturile de colț sunt din fontă specială. Și apoi există etanșări izolatoare. Acestea împiedică o parte din gazele de evacuare să curgă în orificiile de admisie prin golul dintre rotor și carcasa laterală. Pe ambele părți ale rotorului există și un fel de inele racletoare de ulei - garnituri de ulei. Ele rețin uleiul furnizat în cavitatea sa internă pentru răcire.

Sistemul de lubrifiere este, de asemenea, sofisticat. Are cel putin un radiator pentru racirea uleiului cand motorul functioneaza la sarcini mari si mai multe tipuri de duze de ulei. Unele sunt încorporate în arborele excentric și răcesc rotoarele (de fapt, arată ca niște duze de răcire a pistonului). Altele sunt încorporate în statoare - câte o pereche pentru fiecare. Duzele sunt înclinate și îndreptate spre pereții carcaselor laterale - pentru o mai bună lubrifiere a carcaselor și a etanșărilor 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 neadecvați generează o cantitate mare de depozite de carbon în timpul arderii, ceea ce poate duce la loviri, aprinderi greșite și pierderea compresiei.

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

Camerele de ardere sunt foarte lungi, iar pentru ca arderea amestecului de lucru să fie eficientă a trebuit să fie folosite 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 decât atât, doar garniturile de capăt (apexele) suferă, iar cele laterale se uzează extrem de rar.

Detonația 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. Plictisitul 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 vârf sunt deteriorate. Ca de obicei, rădăcina problemelor este combustibilul. Benzina onest 98th nu este atât de ușor de găsit.

Rulmenții principali ai arborelui excentric se uzează cel mai repede. Aparent, datorită faptului că se rotește de trei ori mai repede decât rotoarele. Ca rezultat, rotoarele sunt deplasate în raport cu pereții statorului. Iar 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 niciun fel - spre deosebire de un motor cu piston, unul rotativ practic nu bate nici măcar atunci când căptușele sunt uzate.

La motoarele cu supraalimentare forțată, sunt momente când, din cauza 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 de jos (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 v-ați aștepta, motorul este foarte sensibil la tipul de ulei. Practica a arătat că uleiurile sintetice, deși cele speciale, formează o mulțime de depozite de carbon în timpul arderii. Se acumulează pe apex și reduce compresia. Trebuie să folosiți ulei mineral - se arde aproape fără urmă. Serviciul recomandă schimbarea acestuia la fiecare 5000 km.

Duzele de ulei din stator se defectează în principal din cauza murdăriei care pătrunde în supapele interne. Aerul atmosferic intră în ele 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 este ars și acest lucru facilitează pornirea ulterioară la rece. Potrivit militarilor, nu există niciun sens de la astfel de trucuri. Dar măcar o mică încălzire înainte de a începe mișcarea va fi cu adevărat utilă pentru motor. Uleiul cald (cel puțin 50º) se va uza mai puțin.

Cu o depanare de înaltă calitate a unui motor rotativ și reparații ulterioare, pornește încă 100.000 km. Cel mai adesea, statoarele 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 fani ai mașinilor rotative în Rusia - ce putem spune despre alte țări! Deși Mazda însăși a scos G8-ul rotativ din producție și nu se grăbește cu succesorul său.

TEST DE ENDURANCE Mazda RX-8

În 1991, o 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.