Salutare dragi automobilisti si cititori de blog, astazi va voi povesti despre un tip alternativ de motor combustie interna, și anume un motor rotativ sau Wankel. De ce se numește rotativ? Care sunt beneficiile motor rotativ ardere internă, înaintea pistonului convențional? Din ce este făcută și principiul funcționării sale, de ce nu a câștigat popularitate și vă voi spune multe mai multe în acest articol. Și deci să începem,

Principiul de funcționare a unui motor rotativ

Spre deosebire de un motor cu piston convențional, un motor rotativ nu revine mișcări de translație, ci pur și simplu se învârte, prin urmare nu există costuri pentru oprirea în punctele moarte de sus și de jos. Datorita acestei proprietati, motorul Wankel este de mare turatie.Rotorul este situat intr-un cilindru plat. Cilindrul nu este rotund, ci oval, rotorul are formă triunghiulară. Spre deosebire de un motor cu piston, un motor rotativ nu are arbore cotit, biele, contragreutăți sau cap de bloc (cu supape), ceea ce simplifică designul său.
De ce nu a prins rădăcini motorul rotativ?

Dezavantajele unui motor rotativ:

Deoarece zona de contact a rotorului cu pereții cilindrului este mică, a devenit o problemă să sigilați camera de ardere, admisie-eșapament. Deoarece metalul se încălzește și se extinde în timpul frecării, fără calcule de înaltă precizie nu ar exista niciun efect, compresia ar scădea, iar eficiența ar scădea atunci când motorul se încălzește. Un motor rotativ este predispus la supraîncălzire, spre deosebire de un motor cu ardere internă cu piston.Se poate observa din figură că ovalul însuși se încălzește neuniform: temperatura în camera de ardere este mai mare decât în ​​admisia-esapament, prin urmare, cilindrul se extinde în locuri diferite în moduri diferite și este necesar să se folosească material de înaltă tehnologie în diferite locuri ale cilindrului. Pentru a aprinde combustibilul, se folosesc două bujii datorită caracteristicilor camerei de ardere și, spre deosebire de un motor cu piston în patru timpi , puterea este livrata 3/4 din timpul de lucru al unui motor cu ardere interna (ca un motor cu 6 cilindri), iar randamentul este de aproximativ 40% fata de 20% pentru un motor cu piston.atribuit avantajelor unui motor rotativ.Datorita la astfel de caracteristici, resursa motorului este mică 60-80 mii km. Cu un volum de 1,3 litri, motorul Wankel poate consuma până la 20 de litri de combustibil în oraș și poate produce 250 CP. iar acesta sa fie de dimensiuni mici.De aceea, acest tip de motor este potrivit pentru cursele unde este nevoie de dinamica.La noi, un astfel de motor a fost dezvoltat si instalat pe clasici (VAZ 21079) pentru servicii speciale, dar nu a prins radacini . Una dintre cele mai comune mașini cu motor Wankel este Mazda RX 8, care o rafinează.

Odată cu inventarea motorului cu ardere internă, progresul în dezvoltarea industriei auto a făcut un pas mult înainte. Cu toate că dispozitiv general Motorul cu ardere internă a rămas același, aceste unități au fost îmbunătățite constant. Odată cu aceste motoare, au apărut unități mai progresive de tip rotativ. Dar de ce nu au primit răspândităîn lumea automobilelor? Vom lua în considerare răspunsul la această întrebare în articol.

Istoria unității

Motorul rotativ a fost proiectat și testat de dezvoltatorii Felix Wankel și Walter Freude în 1957. Prima mașină pe care a fost instalată această unitate a fost mașina sport NSU Spyder. Studiile au arătat că cu o putere a motorului de 57 Cai putere Această mașinărie avea capacitatea de a accelera până la 150 de kilometri pe oră. Producția mașinii Spider echipată cu un motor rotativ de 57 de cai putere a durat aproximativ 3 ani.

După aceea, acest tip de motor a început să echipeze mașina NSU Ro-80. Ulterior, motoarele rotative au fost instalate pe Citroen, Mercedes, VAZ și Chevrolet.

Una dintre cele mai comune mașini cu motor rotativ este mașina sport japoneză Mazda Cosmo Sport. De asemenea, japonezii au început să echipeze modelul RX cu acest motor. Principiul de funcționare al unui motor rotativ (Mazda RX) a fost rotirea constantă a rotorului cu o schimbare a ciclurilor de lucru. Dar mai multe despre asta mai târziu.

În prezent, producătorul auto japonez nu este implicat în producția de serie de mașini cu motoare rotative. Cel mai recent model, pe care a fost instalat un astfel de motor, a devenit Mazda RX8 al modificării Spirit R. Cu toate acestea, în 2012, producția acestei versiuni a mașinii a fost întreruptă.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Care este principiul de funcționare al unui motor rotativ? Acest tip de motor se distinge printr-un ciclu de acțiune în 4 timpi, ca într-un motor clasic cu ardere internă. Cu toate acestea, principiul de funcționare al unui motor cu piston rotativ este ușor diferit de cel al motoarelor cu piston convenționale.

Ce caracteristica principală acest motor? Motorul rotativ Stirling are in design nu 2, nu 4 si nu 8 pistoane, ci doar unul. Se numește rotor. Acest element se rotește într-un cilindru cu o formă specială. Rotorul este montat pe arbore și conectat la roata dințată. Acesta din urmă are un ambreiaj de viteze cu demaror. Elementul se rotește de-a lungul unei curbe epitrocoidale. Adică, paletele rotorului acoperă alternativ camera cilindrului. În aceasta din urmă are loc arderea combustibilului. Principiul de funcționare al unui motor rotativ (inclusiv Mazda Cosmo Sport) este că într-o singură rotație mecanismul împinge trei petale de cercuri dure. Pe măsură ce piesa se rotește în corp, cele trei compartimente din interior își schimbă dimensiunea. Datorită modificării dimensiunilor, în camere se creează o anumită presiune.

Fazele de lucru

Cum funcționează un motor rotativ? Principiul de funcționare (imagini gif și diagrama RPD pe care o puteți vedea mai jos) al acestui motor este următorul. Funcționarea motorului constă din patru cicluri repetate și anume:

1. Alimentare cu combustibil. Aceasta este prima fază a motorului. Apare în momentul în care partea superioară a rotorului se află la nivelul orificiului de alimentare. Când camera este deschisă către compartimentul principal, volumul acesteia se apropie de minim. De îndată ce rotorul se rotește pe lângă el, amestecul combustibil-aer intră în compartiment. După aceea, camera se închide din nou.
2. Compresiuni. Pe măsură ce rotorul își continuă mișcarea, spațiul din compartiment scade. Astfel, un amestec de aer și combustibil este comprimat. De îndată ce mecanismul trece de compartimentul bujiilor, volumul camerei scade din nou. În acest moment, amestecul se aprinde.
3. Inflamații. Adesea, un motor rotativ (inclusiv VAZ-21018) are mai multe bujii. Acest lucru se datorează lungimii mari a camerei de ardere. De îndată ce lumânarea aprinde amestecul combustibil, nivelul de presiune din interior crește de zece ori. Astfel, rotorul este antrenat din nou. În plus, presiunea din cameră și cantitatea de gaze continuă să crească. În acest moment, rotorul se mișcă și se creează un cuplu. Aceasta continuă până când mecanismul trece de compartimentul de evacuare.
4. Eliberarea de gaze. Când rotorul trece pe lângă acest compartiment, gazul de înaltă presiune începe să se deplaseze liber în conducta de evacuare. În acest caz, mișcarea mecanismului nu se oprește. Rotorul se rotește stabil până când volumul camerei de ardere scade din nou la minim. Până în acest moment, cantitatea rămasă de gaze de eșapament va fi stoarsă din motor.

Acesta este exact principiul de funcționare al unui motor rotativ. VAZ-2108, pe care a fost montat și RPD, ca și Mazda japoneză, s-a remarcat prin funcționarea silențioasă a motorului și înaltă caracteristici dinamice. Dar această modificare nu a fost niciodată lansată în producția de masă. Deci, am aflat care este principiul de funcționare al unui motor rotativ.

Dezavantaje și avantaje

Nu e de mirare că acest motor a atras atenția atâtor producători de automobile. Principiul său special de funcționare și proiectare are o serie de avantaje față de alte tipuri de motoare cu ardere internă.

Deci, care sunt avantajele și dezavantajele unui motor rotativ? Să începem cu beneficiile evidente. În primul rând, motorul rotativ are cel mai echilibrat design și, prin urmare, practic nu provoacă vibrații mari în timpul funcționării. În al doilea rând, acest motor are o greutate mai ușoară și o compactitate mai mare și, prin urmare, instalarea sa este relevantă în special pentru producătorii de mașini sport. În plus, greutatea redusă a unității a făcut posibil ca proiectanții să realizeze o distribuție ideală a greutății sarcinilor pe osie. Astfel, o mașină cu acest motor a devenit mai stabilă și mai manevrabilă pe șosea.

Și, desigur, spațiul de design. În ciuda aceluiași număr de cicluri de funcționare, dispozitivul acestui motor este mult mai simplu decât cel al unui omolog cu piston. Pentru a crea un motor rotativ, a fost necesar cantitate minimă noduri și mecanisme.

Cu toate acestea, principalul atu al acestui motor nu este în masă și vibrații scăzute, ci în eficiență ridicată. Datorită principiului special de funcționare, motorul rotativ avea o putere și un coeficient mare acțiune utilă.

Acum pentru dezavantaje. S-au dovedit a fi mult mai mult decât avantaje. Principalul motiv pentru care producătorii au refuzat să cumpere astfel de motoare a fost consumul lor mare de combustibil. În medie, pentru o sută de kilometri, o astfel de unitate a cheltuit până la 20 de litri de combustibil, iar aceasta, vedeți, este o cheltuială considerabilă conform standardelor actuale.

Dificultate în fabricarea pieselor

În plus, este de remarcat costul ridicat al pieselor de fabricație pentru acest motor, care a fost explicat prin complexitatea fabricării rotorului. Pentru ca acest mecanism să treacă corect curba epitrocoidală, este necesară o precizie geometrică ridicată (inclusiv pentru cilindru). Prin urmare, în fabricarea motoarelor rotative, este imposibil să se facă fără echipamente costisitoare specializate și cunoștințe speciale în domeniul tehnic. În consecință, toate aceste costuri sunt pre-ambalate în prețul mașinii.

Supraîncălzire și sarcini mari

De asemenea, datorită designului special, această unitate a fost adesea supusă supraîncălzirii. Întreaga problemă a fost forma lenticulară a camerei de ardere.

În schimb, motoarele clasice cu ardere internă au un design cu cameră sferică. Combustibilul care arde în mecanismul lenticular este transformat în energie termică, care este consumată nu numai pentru cursa de lucru, ci și pentru încălzirea cilindrului în sine. În cele din urmă, „fierberea” frecventă a unității duce la uzură rapidă și la defecțiunea acesteia.

Resursă

Nu numai cilindrul suportă sarcini grele. Studiile au arătat că în timpul funcționării rotorului, o parte semnificativă a sarcinilor cade pe etanșările situate între duzele mecanismelor. Ele sunt supuse unei căderi constante de presiune, prin urmare durata maximă de viață a motorului nu este mai mare de 100-150 de mii de kilometri.

După aceea, motorul are nevoie revizuire, al cărui cost este uneori echivalent cu cumpărarea unei noi unități.

Consumul de ulei

De asemenea, un motor rotativ este foarte solicitant la întreținere.

Consumul său de ulei este de peste 500 de mililitri la 1 mie de kilometri, ceea ce face necesară completarea cu lichid la fiecare 4-5 mii de kilometri. Dacă nu îl înlocuiți la timp, motorul se va defecta pur și simplu. Adică, problema întreținerii unui motor rotativ trebuie abordată mai responsabil, altfel cea mai mică greșeală este plină de reparații costisitoare ale unității.

Soiuri

În prezent, există cinci soiuri ale acestor tipuri de agregate:

Motor rotativ (VAZ-21018-2108)

Istoria creării motoarelor rotative cu ardere internă VAZ datează din 1974. Atunci a fost creat primul birou de proiectare RPD. Cu toate acestea, primul motor dezvoltat de inginerii noștri avea un design similar cu motorul Wankel, care era echipat cu sedanuri NSU Ro80 importate. Omologul sovietic a fost numit VAZ-311. Acesta este primul motor rotativ sovietic. Principiul de funcționare pe mașinile VAZ al acestui motor are același algoritm de funcționare Wankel RPD.

Prima mașină pe care au început să fie instalate aceste motoare a fost modificarea VAZ 21018. Mașina practic nu diferă de „strămoșul” său - modelul 2101 - cu excepția motorului cu ardere internă utilizat. Sub capota noutății era un RPD cu o singură secțiune, cu o capacitate de 70 de cai putere. Cu toate acestea, în urma cercetărilor efectuate pe toate cele 50 de eșantioane de model, au fost găsite numeroase defecțiuni ale motorului, care au forțat fabrica Volzhsky să refuze să folosească acest tip de motor cu ardere internă pe mașinile sale în următorii câțiva ani.

Principalul motiv pentru defecțiunile RPD interne au fost sigiliile nesigure. in orice caz designeri sovietici a decis să salveze acest proiect, prezentând lumii un nou motor rotativ cu 2 secțiuni VAZ-411. Ulterior, a fost dezvoltat un motor cu ardere internă al mărcii VAZ-413. Principalele lor diferențe erau la putere. Prima copie a dezvoltat până la 120 de cai putere, a doua - aproximativ 140. Cu toate acestea, aceste unități nu au fost incluse din nou în serie. Planta a decis să le pună numai pe ele mașini oficiale folosit în poliția rutieră și KGB.

Motoare pentru aviație, „opt” și „nouă”

În anii următori, dezvoltatorii au încercat să creeze un motor rotativ pentru aeronavele mici interne, dar toate încercările au fost fără succes. Drept urmare, designerii au preluat din nou dezvoltarea de motoare pentru autoturismele (acum cu tracțiune față) VAZ seria 8 și 9. Spre deosebire de predecesorii lor, noile motoare VAZ-414 și 415 au fost universale și puteau fi utilizate pe spate. -modele cu tracțiune de mașini Volga și Moskvich.și așa mai departe.

Caracteristicile RPD VAZ-414

Pentru prima dată, acest motor a apărut pe „nouă” abia în 1992. În comparație cu „strămoșii”, acest motor avea următoarele avantaje:

• Putere specifică mare, care a făcut posibil ca mașina să ajungă la „sute” în doar 8-9 secunde.
• Eficiență mare. Dintr-un litru de combustibil ars, a fost posibil să obțineți până la 110 cai putere (și asta fără forțare și plictisire suplimentară a blocului cilindric).
• Potenţial ridicat de forţare. La setare corectă a fost posibilă creșterea puterii motorului cu câteva zeci de cai putere.
• Motor de mare viteză. Un astfel de motor era capabil să funcționeze chiar și la 10.000 rpm. Sub astfel de sarcini, doar un motor rotativ ar putea funcționa. Principiul de funcționare al motoarelor clasice cu ardere internă nu permite funcționarea lor îndelungată la turații mari.
• Consum relativ redus de combustibil. Dacă exemplarele anterioare „mâncau” aproximativ 18-20 de litri de combustibil la „suta”, atunci această unitate consuma doar 14-15 în funcționare medie.

Situația actuală cu RPD la Uzina de Automobile Volga

Toate motoarele de mai sus nu au câștigat prea multă popularitate și în curând producția lor a fost redusă. În viitor, uzina de automobile Volga nu are de gând să revigoreze dezvoltarea motoarelor rotative. Deci, RPD VAZ-414 va rămâne o bucată de hârtie mototolită în istoria ingineriei interne.

Deci, am aflat ce motor rotativ are principiul de funcționare și dispozitiv.

După cum știți, principiul de funcționare al unui motor rotativ se bazează pe rotații mari și pe absența mișcărilor care disting un motor 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 funcționarea acestuia și avantajele evidente.

Rotorul unui astfel de motor este situat în cilindru. Carcasa în sine nu este de tip rotund, ci de tip 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, aproximativ o mie de părți ale unui motor convențional cu ardere internă nu sunt în RPD.

Munca RPD-ului clasic se bazează pe simpla mișcare a rotorului în interiorul carcasei ovale. În timpul mișcării rotorului de-a lungul 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 o versiune cu piston mai complexă a devenit populară și este folosită peste tot.

Structura și principiul de funcționare a unui motor rotativ

Schema de funcționare a unui motor rotativ este cu totul diferită de un motor convențional cu ardere internă. În primul rând, ar trebui să lăsăm designul motorului cu ardere internă așa cum îl cunoaștem 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 atunci când este ars un 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 mașinii.

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 caz oval:

• comprimarea amestecului;
• injecție de combustibil;
• furnizarea de oxigen;
• aprinderea amestecului;
• întoarcerea elementelor arse la priză.

Într-un cuvânt, 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 sunt create 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: aspirația are loc în prima cavitate formată, 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 cu două lumânări.

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

Asta e ciclu complet Munca RPD. Dar nu totul este atât de simplu. Am luat în considerare schema RPD doar dintr-o parte. Și aceste acțiuni se întâmplă tot timpul. Cu alte cuvinte, procesele au loc imediat din trei laturi ale rotorului. Ca urmare, într-o singură rotație a unității, se repetă trei cicluri.

În plus, inginerii japonezi au reușit să îmbunătățească motorul rotativ. Astăzi, motoarele rotative Mazda au nu unul, ci două sau chiar trei rotoare, ceea ce îmbunătățește foarte mult performanța, mai ales în comparație cu un motor convențional cu ardere internă. Pentru comparație: un RPD cu două rotoare este comparabil cu un motor cu ardere internă cu șase cilindri, iar un RPD cu 3 rotoare este comparabil cu un motor cu doisprezece cilindri. Deci, se dovedește că japonezii s-au dovedit a fi atât de lungi și au recunoscut imediat avantajele unui motor rotativ.

Din nou, performanța nu este singura virtute a RPD-urilor. Are multe dintre ele. După cum am menționat mai sus, un motor rotativ este foarte compact și utilizează până la o mie de părți mai puțin decât în ​​același motor cu ardere internă. Există doar două părți principale în RPD - un rotor și un stator, dar nu vă puteți imagina ceva mai simplu decât asta.

Principiul de funcționare a unui motor rotativ

Principiul de funcționare al unui motor cu piston rotativ a făcut ca la un moment dat mulți ingineri talentați să ridice sprâncenele surprinși. Și astăzi, inginerii talentați ai 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 viață!

Rotor are trei laturi convexe, fiecare acționând ca un piston. Fiecare parte a rotorului are o adâncitură în ea, care crește viteza de rotație a rotorului în ansamblu, oferind mai mult spațiu pentru amestec combustibil-aer. În partea superioară a fiecărei fețe se află o placă metalică, care formează camerele în care au loc ciclurile motorului. Două inele metalice de fiecare parte a rotorului formează pereții acestor camere. În mijlocul rotorului este un cerc în care sunt mulți dinți. Acestea sunt conectate la o unitate care este atașată la arborele de ieșire. Această conexiune determină 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 proiectată astfel încât cele trei vârfuri ale rotorului să fie mereu în contact cu peretele camerei, formând trei volume de gaz închise. În fiecare parte a camerei, are loc unul dintre cele patru cicluri:

• Admisie
• Comprimare
• Combustie
• Eliberare

Orificiile de intrare și de evacuare sunt în pereții camerei și nu au supape. Orificiul de evacuare este conectat direct la țeava de evacuare, în timp ce orificiul de admisie este conectat direct la gaz.

axa de iesire are came semicirculare plasate asimetric față de centru, ceea ce înseamnă că sunt deplasate față de linia centrală a arborelui. Fiecare rotor este pus pe 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 nu sunt montate simetric, forța cu care rotorul apasă asupra acestuia creează un cuplu pe arborele de ieșire, determinându-l să se rotească.

Structura motorului rotativ

Motorul rotativ este format din straturi. Motoarele cu rotor dublu sunt alcătuite din cinci straturi principale care sunt ținute împreună prin șuruburi lungi dispuse în cerc. Lichidul de răcire curge prin toate părțile structurii.

Cele două straturi exterioare sunt închise și conțin rulmenți pentru arborele de ieșire. De asemenea, sunt sigilate în secțiunile principale ale camerei în care sunt conținute rotoarele. Suprafața interioară a acestor părți este foarte netedă și ajută rotoarele să funcționeze. Secțiunea de alimentare cu combustibil este situată la capătul fiecăreia dintre aceste părți.

Următorul strat conține direct rotorul însuși și partea de evacuare.

Centrul este format din două camere de alimentare cu combustibil, câte una pentru fiecare rotor. De asemenea, separă aceste 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 rotația rotorului.

Desigur, dacă motorul rotativ nu ar avea dezavantaje, atunci cu siguranță ar fi folosit mașini 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, geniul uman, încercând să îmbunătățească unitatea, a creat o versiune modernă cu piston a motorului.

Dar, din păcate, motorul rotativ are 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. În timpul frecării 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 high-tech instalat în diferite locuri ale corpului.

Pentru ca un astfel de motor să pornească, sunt folosite doar două bujii. Nu se mai recomanda datorita caracteristicilor camerei de ardere. RPD este dotat cu o cameră de ardere complet diferită și produce putere pentru 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%.

Beneficiile unui motor rotativ

Mai puține piese în mișcare

Un motor rotativ are mult mai puține piese decât, să zicem, un motor cu piston cu 4 cilindri. Un motor rotativ dublu are trei părți principale în mișcare: 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. Minimizarea pieselor mobile permite motoarelor rotative să fie mai fiabile. De aceea unii producători de avioane (Skycar de exemplu) 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 dintr-un motor convențional. Motorul rotativ folosește contragreutăți rotative echilibrate pentru a amortiza orice vibrații. 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 a roti arborele de ieșire. Aceasta înseamnă că un singur motor rotativ produce trei sferturi din putere. În comparație cu un motor cu piston cu un singur cilindru, arderea are loc la fiecare 180 de grade din fiecare rotație, sau doar un sfert de rotație a arborelui cotit.

Lentoarea

Datorită faptului că rotoarele se rotesc la 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 destul de dificil (dar nu imposibil) să te adaptezi la reglementarea emisiilor de CO2 în mediu inconjurator, mai ales în SUA.
• Producția poate fi mult mai costisitoare, în majoritatea cazurilor datorită producției de volum redus, în comparație cu motoarele cu piston.
• Ele consumă mai mult combustibil deoarece eficiența termodinamică a unui motor cu piston este redusă într-o cameră de ardere lungă și, de asemenea, din cauza raportului de compresie scăzut.
• Motoarele rotative, datorită designului lor, au resurse limitate - în medie, aceasta este de aproximativ 60-80 mii km

Această situație ne obligă pur și simplu să clasificăm motoarele rotative drept modele de mașini sport. Și nu numai. Adepti ai motorului rotativ au fost gasiti astazi. 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 succesul producătorilor japonezi devine clar, agățându-se, s-ar părea, de tot ce este vechi și aruncat de occidentali ca fiind inutil. Dar, 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 s-ar putea certa cu ușurință modele germane, deoarece a deschis până la 350 de cai, dar din nou a păcătuit cu un consum mare de combustibil.

A trebuit să iau măsuri extreme. Cel mai recent model RX-8 cu motor rotativ al Mazda este deja lansat cu 200 de cai putere pentru a reduce consumul de combustibil. Dar acesta nu este principalul lucru. Altceva merită respect. S-a dovedit că înainte de asta, nimeni, cu excepția japonezilor, nu a ghicit să folosească compactitatea incredibilă a unui motor rotativ. La urma urmei, puterea de 200 CP. Mazda RX-8 s-a deschis cu un motor de 1,3 litri. Într-un cuvânt, noua Mazda ajunge deja la un alt nivel, cu care este capabilă să concureze Modele occidentale, luând nu numai puterea motorului, ci și alți parametri, inclusiv consumul redus de combustibil.

În mod surprinzător, au încercat să pună în funcțiune RPD și la noi. Un astfel de motor a fost proiectat pentru a fi instalat pe VAZ 21079, proiectat ca vehicul pentru servicii speciale, dar proiectul, din păcate, nu a prins rădăcini. Ca întotdeauna, nu au fost suficienți bani bugetari de la stat, care miraculos pompat din vistierie.

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.

Diferite proiecte și dezvoltări ale motoarelor rotative

Motor Wankel

motor Zheltyshev

motor Zuev

Nu mulți oameni știu că, alături de motoarele clasice cu piston, unitățile rotative sunt folosite în industria auto, numite motoare Wankel după numele inventatorului. Sunt motoare cu principiul intern arderea combustibilului, cu toate acestea, structura și principiile de funcționare ale acestuia sunt complet diferite. Astăzi vom vorbi mai detaliat despre motoarele rotative.

Dispozitivul structural al unui motor rotativ

Principalele părți ale motorului Wankel în designul lor nu au nimic de-a face cu motoarele clasice cu ardere internă.

Părțile sale principale sunt următoarele:

1. Camera principală de lucru

Corpul oricărei unități rotative este o cameră metalică ovală în care au loc principalele procese de lucru - modul de admisie, cursa de compresie, procesul de ardere a combustibilului și a gazelor de eșapament. Forma camerei nu este întâmplătoare. Este realizat în așa fel încât la interacțiunea cu rotorul, pereții acestuia să intre în contact cu toate vârfurile sale, formând mai multe contururi închise. Porturile de admisie și evacuare ale unor astfel de motoare nu au supape. Acestea sunt situate direct pe părțile laterale ale camerei de lucru și sunt conectate direct la conducta de evacuare și la sistemul de alimentare.

2. Rotor

Forma rotorului amintește oarecum de un triunghi, ale cărui margini au o rotunjire convexă spre exterior. În plus, fiecare dintre părțile sale este realizată cu o selecție mică, ceea ce crește volumul camerei de ardere închisă rezultată și crește viteza rotorului. Scopul acestei componente este similar cu funcțiile pistoanelor dintr-un motor convențional cu ardere internă. Apariția ciclurilor de lucru are loc prin crearea celor trei camere copii deja menționate mai sus. Partea centrală Rotorul este dotat cu o gaură dințată care leagă rotorul de antrenare, fixată la rândul său de arborele de ieșire. Această legătură determină în ce direcție și pe ce traiectorie se va deplasa rotorul în interiorul camerei principale de lucru.

3. Arborele de ieșire

Funcțiile arborelui de ieșire al unui motor rotativ sunt similare cu cele ale arborelui cotit al unităților de putere clasice. Este dotat cu proeminențe-cam semicirculare care au o aliniere asimetrică cu decalaj net față de axa centrală de lucru. Mai multe rotoare sunt plasate pe arbore, puse pe came lor de lucru. Dispunerea lor asimetrică creează premisele pentru formarea unui cuplu care apare ca urmare a presiunii forței a fiecăruia dintre rotoare.

Credem că ați ghicit deja că motoarele rotative au o structură multistrat, ceea ce presupune crearea mai multor camere de lucru în care se rotesc mai multe rotoare. Singura verigă unificatoare din această lucrare este rotirea arborelui de ieșire ca rezultat al acestei interacțiuni sincrone. „Straturile” sunt fixate în siguranță împreună cu multe șuruburi situate de-a lungul marginilor. Răcirea unor astfel de motoare este în flux. Implică prezența antigelului nu numai în jurul blocului comun, ci și în fiecare dintre părțile sale.

În motorul Wankel, toate lucrările sunt construite prin aceeași metodă de ardere a amestecului de combustibil ca și în motoarele cu piston. Cu toate acestea, nu oferă camere de ardere statice. Presiunea rezultată din arderea combustibilului este creată în camere formate separat, care sunt separate de camera de lucru comună prin fețe rotative.

Rotorul în sine este în permanență în contact cu vârfurile sale cu pereții camerei, în fiecare moment creând o altă buclă închisă. Când se rotește, contururile se extind alternativ, apoi se comprimă. În timpul acestor cicluri, aerul și combustibilul intră în cameră, care, ca urmare a forței rotorului, este comprimată și aprinsă, prin dilatarea sa dând rotorului un alt impuls de rotație. Gazele de eșapament sunt evacuate prin orificii în sistemul de evacuare, după care camera este din nou umplută cu compoziție combustibil-aer.

Avantajele și dezavantajele motoarelor rotative

Utilizarea motoarelor rotative are o serie de avantaje incontestabile.

• Mai puține componente interne. Similar cu patru cilindri motor cu piston„fratele” rotativ este dotat cu doar patru părți principale: o cameră comună, o pereche de rotoare și un arbore cu came. O ICE clasică cu cicluri similare de funcționare constă din cel puțin patruzeci de piese mobile, fiecare dintre ele supusă uzurii.
• Moliciunea muncii. În timpul funcționării unităților rotative, vibrațiile practic nu apar, datorită faptului că toate piesele în mișcare se rotesc într-o singură direcție. Credem că știți că munca pistoanelor într-un motor convențional este multidirecțională. Alternează mișcarea înainte cu mișcarea înapoi.
• ritm scăzut. Deoarece fiecare rotor este responsabil doar de rotirea cu o treime din cercul complet al arborelui de ieșire, mișcarea necesară pentru a face acest lucru este vizibil mai lentă, crescând foarte mult fiabilitatea motorului Wankel.

Factorii negativi în utilizarea motoarelor rotative, desigur, nu pot fi excluși.

• Niciun motor rotativ nu se poate adapta în mod clar la reglementările standardelor de mediu diverse tari . Nu poate fi numit în niciun caz prietenos cu mediul din cauza cantității grave de emisii de dioxid de carbon, care nu sunt realist de redus.
• Costul ridicat de producție. Producția de motoare rotative este foarte costisitoare, în principal din cauza loturilor de serie mici. Preocupările produc foarte puține dintre ele, ceea ce nu necesită o optimizare specială a costurilor în producție.
• Limitarea resurselor. Stocul funcțional al motoarelor rotative Wankel este foarte limitat. Rareori depășește 100-150 de mii de kilometri, la atingerea cărora necesită o revizie completă (revizuire) sau înlocuire.
• Consum crescut de combustibil. Motivul principal„voracitatea” crescută este raportul lor scăzut de compresie. Motorul, păstrând puterea necesară, o compensează datorită Mai mult furnizate în interiorul camerelor închise de combustibil.

Rezultat

Rezumând, să spunem că rotativ unități de putere, desigur, au dreptul de a exista. Au o serie de „plusuri” incontestabile care le fac posibile, deși mici, utilizarea în producția de automobile. Pe de altă parte, severitatea „minusurilor” este foarte vizibilă. În multe țări ale lumii, pur și simplu nu pot fi aplicate din cauza standardelor de mediu existente, iar consumul serios de combustibil și durata de viață limitată fac achiziționarea de mașini cu motoare rotative complet neprofitabilă. Previzăm că vor mai fi pe piață de ceva timp, dar destul de curând vor fi înlocuite cu sisteme de alimentare hibride, a căror dezvoltare se realizează într-un ritm absolut grandios.

Motorul rotativ este unul dintre tipurile de motoare cu ardere internă termică. Primul motor rotativ, al cărui principiu este fundamental diferit de motorul tradițional cu ardere internă, a apărut în secolul al XIX-lea.

Caracteristica sa a fost utilizarea mișcărilor nu alternative, ca într-un motor clasic cu ardere internă, ci rotația într-o carcasă ovală specială a unui rotor triedric. O astfel de schemă a fost folosită în primele motoare cu abur cu piston și a dat impuls proiectării și creării active a motoarelor cu abur rotative. Din rotativ motor cu aburişi a început istoria motorului cu ardere internă de tip rotativ. Pentru prima dată, schema clasicului piston rotativ (motor Wankel) a fost dezvoltată la sfârșitul anilor 1950 în companie germană NSU de Felix Wankel și Walter Freude.

Proiecta

Să ne uităm la părțile principale ale RPD:

• carcasa motorului;
• rotor;
• axa de iesire.

Ca orice alt motor cu ardere internă, motorul Wankel are un corp care include camera principală de lucru, în cazul nostru, de formă ovală.

Forma camerei de ardere (ovală) se datorează utilizării unui rotor triedric, ale cărui margini, în contact cu pereții camerei de ardere de formă ovală, formează contururi închise izolate. În aceste circuite izolate au loc toate ciclurile de funcționare a RPD:

Acest aranjament elimină necesitatea supapelor de admisie și evacuare. Orificiile de intrare și de evacuare sunt situate pe părțile laterale ale camerei de ardere și sunt conectate direct la sursa de alimentare și la sistemul de evacuare.

Următorul parte integrantă Motorul rotativ este direct rotorul. În RPD, rotorul funcționează ca pistoane într-un motor convențional. În forma sa, rotorul este similar cu un triunghi cu marginile rotunjite spre exterior și marginile proeminente spre interior. Rotunjirea marginilor rotorului este necesară pentru o mai bună etanșare a camerei de ardere. Eșantionarea în interiorul marginii este necesară pentru a crește volumul camerei de ardere, a arde corect amestecul combustibil-aer și a crește viteza de rotație a rotorului. În partea superioară a fiecărei fețe și pe laturile sale sunt plăci metalice, a căror sarcină este de a etanșa camera de ardere, în mod similar inele de piston ICE clasică. În interiorul rotorului se află dinții care rotesc transmisia, care, la rândul său, rotește arborele de ieșire.

Motorul clasic are arbore cotit; în RPD, funcția sa este îndeplinită de arborele de ieșire. Proeminențele-camele sub formă de semicercuri sunt situate relativ la centrul arborelui de ieșire. Proeminențele-camele nu sunt simetrice față de centru și sunt clar decalate față de centrul axei. Fiecare camă proeminentă a arborelui de ieșire are propriul rotor. Mișcarea de rotație a fiecărui rotor, transmisă la lobul camei, face ca arborele de ieșire să se rotească pe propria sa axă, care la rândul său generează cuplu pe arborele de ieșire.

Cicluri de lucru RPD

Să aruncăm acum o privire mai atentă la principiul de funcționare a unui motor rotativ și la procesele de lucru care au loc în interiorul acestuia. La fel ca motorul clasic, motorul Wankel are aceleași curse de admisie, compresie, cursă de putere și cursă de evacuare.

Începutul cursei de admisie are loc în momentul trecerii unuia dintre vârfurile rotorului canalului de admisie al carcasei motorului. În acest moment, un amestec combustibil-aer sau doar aer este aspirat în camera de ardere care se extinde treptat, în funcție de configurația sistemului de alimentare cu combustibil. Odată cu rotirea în continuare a rotorului până în punctul în care al doilea vârf trece prin canalul de admisie, începe cursa de compresie a amestecului aer-combustibil. Presiunea amestecului, împreună cu mișcarea rotorului, crește treptat și atinge apogeul în momentul în care trece prin zona bujiilor. În momentul aprinderii, începe cursa rotorului.

Datorita formei speciale a camerei de ardere extinsa de-a lungul peretelui carcasei, se recomanda folosirea a doua bujii. Utilizarea a două bujii permite aprinderea rapidă și uniformă a amestecului combustibil-aer, ceea ce garantează o răspândire rapidă, lină și uniformă a frontului flăcării.

Un motor obișnuit cu piston, de exemplu, unele motoare sport, poate avea două lumânări, dar în RPD, utilizarea a două bujii este pur și simplu necesară .

Presiunea gazului rezultat transformă rotorul pe excentricul arborelui, ceea ce, la rândul său, duce la un cuplu pe arborele de ieșire. Când se apropie de canalul de evacuare din partea superioară a rotorului, presiunea din camera de ardere scade treptat. Rotindu-se prin inerție, partea superioară a rotorului ajunge la canalul de evacuare, începe cursa de evacuare. Gazele de eșapament se repetă în orificiul de evacuare și, de îndată ce partea superioară a rotorului ajunge la orificiul de admisie, cursa de admisie începe din nou.

Sistem de alimentare și lubrifiere

Motorul rotativ nu are diferențe fundamentale față de clasicul motor cu ardere internă în sistemele de aprindere, alimentare cu combustibil și răcire. Cu toate acestea, sistemul de lubrifiere are propriile sale caracteristici. Pentru lubrifierea pieselor mobile, uleiul este introdus direct în camera de ardere printr-un orificiu special, astfel încât arde împreună cu amestecul combustibil-aer, la fel ca într-un motor în doi timpi.
Ca oricare proiectare tehnică, motorul rotativ are propriile sale avantaje și dezavantaje.

Avantajele unui motor cu piston rotativ

1. Cu greutatea și dimensiunile sale reduse, motorul rotativ are mai multe oportunități de a obține suspensia corectă și de a îmbunătăți manevrabilitatea și, de asemenea, face mașina mai spațioasă în cabină;
2. putere specifică mai mare comparativ cu motoarele clasice;
3. raft de cuplu mai neted și mai larg;
4. absența unui mecanism de manivelă, supape, arcuri, un mecanism de distribuție a gazului și, odată cu acesta, a arborilor cu came, a unei curele de distribuție sau a unui lanț;
5. echilibru bun și funcționare bună a RPD, care poate fi comparată cu munca unui „șase” în linie;
6. mai puțin predispus la detonare;
7. absența unui mecanism de manivelă și, prin urmare, absența necesității de a converti mișcarea alternativă a pistoanelor în rotația arborelui cotit, face ca RPD să fie mai plin de resurse decât un motor convențional;

Defecte

1. Necesitatea utilizării unui mecanism excentric pentru a conecta rotorul și arborele crește presiunea dintre părțile de frecare, care, împreună cu temperatura ridicata crește uzura motorului. De aceea, există cerințe crescute pentru calitatea uleiului și frecvența schimbării acestuia;
2. uzura rapidă a etanșărilor rotorului datorită suprafeței mici a plasturelui de contact și căderii mari de presiune. Astfel, motorul rotativ își pierde rapid din eficiență, performanța de mediu se deteriorează;
3. forma lenticulară a camerei de ardere degajă căldură mult mai rău decât camera de ardere sferică, ceea ce provoacă o tendință de supraîncălzire;
4. eficiență scăzută la turații mici și medii, în comparație cu un motor convențional cu ardere internă;
5. motorul rotativ are o foarte cerințe ridicate la prelucrarea pieselor și calificarea personalului în producția acestui tip de motor;
6. necesitatea de a adăuga ulei în timpul ciclurilor de funcționare ale RPD cauzează performanțe de mediu slabe;

Realități moderne

În prezent, inginerii Mazda au obținut cel mai mare succes în producția de motoare rotative. Cea mai recentă generație a motorului lor Wankel, numită „Renesis”, a făcut o adevărată descoperire. Ei au reușit nu doar să rezolve principalele probleme ale acestui tip de motoare cu ardere internă, precum creșterea consumului de combustibil și a toxicității, ci și să reducă consumul de ulei cu 50%, aducând astfel performanța de mediu la standardele Euro 4. Noua generație de mazdare RPD-uri Mazda poate fi folosit ca combustibil sub formă de benzină și hidrogen, ceea ce face ca acest motor să fie interesant și promițător pentru utilizare ulterioară.