Vrtljivi motor notranje izgorevanje (ali kot mu pravijo tudi rotacijski bat, saj sam rotor deluje kot bat) sta ga leta 1957 izumila nadarjena inženirja Felix Wankel in Walter Freude. Ta motor se bistveno razlikuje od običajnega motorja z notranjim zgorevanjem. V tem članku si bomo podrobneje ogledali te glavne razlike, pa tudi prednosti in slabosti rotacijskega motorja pred običajnim motorjem in zakaj RPE še vedno ni tako pogost kot običajni ICE.
Glavna razlika med rotacijskim batnim motorjem in običajnim batnim motorjem je odsotnost cilindrsko-batne skupine, to je z obročki in. In najpomembnejše je odsotnost številnih delov mehanizma za distribucijo plina, kar je omogočilo prihranek približno tisoč delov pri proizvodnji!
In tak motor ima veliko manj delov kot ICE, ki smo ga vajeni. To se lepo vidi na fotografiji na levi. In to še zdaleč niso vse prednosti, več podrobnosti o prednostih RPD pa je zapisano spodaj.
Prednosti rotacijskega motorja.
- Manjši dimenzijekot običajni motor z notranjim zgorevanjem (približno pol in celo dvakrat). Tako je stroj bolj prostoren in lažji za servis.
- Večja gostota moči z manjšo prostornino zgorevalne komore kot običajna ICE. To dosežemo z dejstvom, da motor z enim rotorjem daje moč za tri četrtine vsakega obrata gredi. In na običajnem motorju, ki nam je znan, se moč odda le med četrtino vrtljajev motorne gredi.
- Manj delov (približno trideset), običajni ICE pa ima več sto delov.
- Sposobnost razvoja visoka hitrost v odsotnosti vibracij, ker ni ročičnega mehanizma, ki pretvori batno gibanje batov v rotacijsko.
- Nizke vibracije in motor je dobro uravnotežen.
- Odlične dinamične lastnosti avtomobila z RPD in v nizki prestavi lahko brez težav pospešite več kot sto km / h.
- No, glavni plus, za katerega verjamem, da bo te motorje v prihodnosti spet pripeljal na cesto, je manjša nagnjenost k eksploziji v primerjavi z običajnim ICE. To pomeni, da kot gorivo ne moremo uporabljati le bencina, temveč tudi vodik - gorivo prihodnosti.
Zakaj torej tak motor ni postal priljubljen pri proizvajalcih avtomobilov (razen pri Mazdi) in so običajni motorji še vedno pogosti? Za odgovor na to vprašanje upoštevajte pomanjkljivosti rotacijsko batnega motorja (RPE).
Pomanjkljivosti rotacijskega motorja.
Poleg številnih prednosti ima RPD tudi številne slabosti, zaradi katerih se ni razširil:
- Povečana poraba goriva, zlasti pri nizki vrtljaji, v primerjavi z običajnim motorjem.
- Zahtevna je izdelava, saj je pri izdelavi parov drgnjenja potrebna zelo visoka natančnost in zelo kakovostne zlitine (legirana jekla). Poleg tega morajo biti v proizvodnji zelo dragi, zapleteni in natančni stroji za obdelavo kovin, saj mora rezalnik med obdelavo slediti zelo zapleteni poti (na primer notranja površina statorja).
- Hitra obraba tesnil, saj je kontaktno območje majhno in število vrtljajev gredi veliko. In z obrabo tesnil se zaradi preboja plinov toksičnost poveča, učinkovitost motorja in izguba moči se močno izgubijo.
- Večja nagnjenost k pregrevanju kot običajni motorji z notranjim zgorevanjem. Zaradi povečanega pregrevanja obstajajo celo težave z vžigom mešanice v komori, za izboljšanje vžiga pa sta na taka motorja nameščena dva motorja na komoro. Postavljeni sta tudi dve sveči, ker ima zgorevalna komora podolgovato ravno obliko, ena sveča pa v njej ni dovolj.
- V večini regij takšnih motorjev ni mogoče popraviti, ker ni ustreznih strokovnjakov ali rezervnih delov.
- Več pogosta zamenjava motorno olje, ker je rotor preko ekscentričnega mehanizma povezan z izhodno gredjo in je pridobljen velik pritisk med drgnjenjem delov. Poleg tega visoka temperatura povzroči tudi hitro obrabo motorja, še posebej, če olja ne zamenjamo pravočasno, a kot sem že dejal, ga je treba menjati pogosteje. Če pravočasno zamenjate olje, tesnila in remont, bo vir RPD precej velik. In pri nekaterih motorjih japonskega podjetja Mazda lahko RPD deluje brez okvar približno tristo tisoč km.
Naprava in podrobnejši princip delovanja rotacijsko batnega motorja.
V rotacijskem motorju, tako kot pri običajnem motorju z notranjim zgorevanjem, pride do vrtenja izhodne gredi (delovanje motorja) zaradi zgorevanja mešanice goriva in zraka. In tako kot v naši navadi običajni motorRPD ima dovod, skozi katerega se vbrizga delovna mešanica, in ima izhod, skozi katerega se odvajajo izpušni plini.
Toda glavna razlika je v tem, da plini, ki nastanejo med zgorevanjem goriva, ne pritiskajo na bat (bate), temveč na rotor, in iz tega rotor prenaša vrtenje skozi zobnike zobnikov in ekscentrike na pogonsko gred. V tem primeru ima rotor sam tudi vlogo distributerja plina (kot v dvotaktni motor, vendar ne povsem) in deli notranjo prostornino bloka motorja na tri ločene komore.
In v vsaki komori v določenem trenutku pride do sesanja delovne mešanice, njenega stiskanja, utripanja delovne mešanice in samega delovnega hoda zaradi širjenja plinov ter sproščanja izpušnih plinov (štirje gibi). To je podrobno prikazano na sliki na levi in \u200b\u200bopisano spodaj.
- Vhodna kap... Zmes se vpije, ko ustrezna konica rotorja preide skozi sesalni odprtine v bloku motorja. In kdaj nadaljnje gibanje rotorja, se prostornina ustrezne komore poveča in nastane vakuum, pri katerem se delovna mešanica sesa v komoro.
- Kompresijski cikel... Nadalje, ko se rotor vrti, je dovod odrezan z robom drugega (naslednjega) vrha rotorja, hkrati pa se prostornina komore zmanjša, zato se delovna mešanica stisne in tlak v komori poveča. Vrh stiskanja ( najvišji tlak mešanica) doseže na območju svečk.
- Cikel delovne kapi... V tem trenutku pride do praznjenja dveh svečk in s tem utripa stisnjene delovne mešanice. Iz bliskavice pride do zgorevanja in širjenja produktov zgorevanja, ki na silo potiskajo rotor, od tega pa obrača in vrti izhodno gred.
- Cikel sprostitve... Nadalje, ko se rotor vrti, rob ene od vrtišč rotorja prehaja skozi izhod v ohišju ročične gredi in ga odpre in izpušni plini uhajajo pod pritiskom skozi ta izhod. Nadalje prvi rotor zaradi vztrajnostne sile, pa tudi zaradi delovanja drugega rotorja, ki deluje asinhrono s prvim rotorjem, nadaljuje svoje vrtenje in se znova približa robu do vstopa, za nov sesalni hod in vse se ponovi na novo.
A kot je bralec razumel iz zgornjega, za boljše uravnoteženje RPD-ja ter za zmanjšanje vibracij in preprečevanje ne uporabljajo enega, temveč dva rotorja (glej zgornjo fotografijo, kjer je RPD prikazan v razstavljeni obliki). In sam rotor (rotorji) je rahlo premaknjen (ekscentričen) od izhodne gredi, katere os je nameščena strogo v središču in prenaša vrtenje na gred, kot da bi jo valjala v krogu.
Vrtenje se prenaša z delovanjem zobnika rotorja na zobnik gredi (in zobnik gredi je znotraj zobnika rotorja) in prestavno razmerje izračuna se, da gred pri enem vrtljaju rotorja naredi tri vrtljaje.
Glavni deli rotacijsko batnega motorja. Glavni del RPD je rotor v obliki trikotnika. Poleg tega so na vsaki od treh rahlo izbočenih ravnin rotorja vzorci (vdolbine - glej fotografijo), ki so izdelani v tovarni, da bi nekoliko povečali prostornino motorja.
Na vsaki od treh vrtišč rotorja so vstavljene tesnilne plošče, ki zatesnijo sam rotor proti notranji površini ohišja motorja in razdelijo notranjo votlino ohišja ročične gredi v tri komore. Plošče se drgnejo na notranjo površino bloka motorja z visoka hitrost in seveda se postopoma obrabljajo. Zato so vstavljeni v vrh rotorja, tako da jih je po potrebi mogoče zamenjati z novimi namesto dotrajanih.
Na vsaki strani rotorja (bližje sredini - glej fotografijo) so tesnilni obroči, ki zatesnijo (ločijo) votlino komor od ohišja motorja. No, v samem središču rotorja je trdno nameščen obročast zobnik (obročasti zobnik), ki se kot bi valjal okoli manjšega zobnika, pritrjenega na gred motorja, vrtenje pa se prenese na izhodno gred.
Sam rotor (rotorji) je nameščen v ohišju ročične gredi, ohišje ročične gredi pa je sestavljeno iz več plošč, ki so tesno povezane med seboj in tvorijo več predelkov in sten, ki jih ločujejo. Praviloma ločilna stena deli motor na dva glavna dela (votline), od katerih ima vsak svoj ločen rotor (običajno sta v motorju dva rotorja).
Vsaka votlina ima dovod in odtok ter kompleksno obliko osmih, ki je ni enostavno izdelati. Poleg tega morajo biti stene izdelane iz zelo trdega materiala, sicer se bodo hitro obrabile, iz tega pa bo padel tlak v komorah in s tem tudi moč motorja.
Sam blok motorja ima od zunaj dvojno steno (kot blok običajnega motorja z notranjim zgorevanjem) za kroženje med stenami hladilne tekočine hladilnega sistema. In v sredini bloka motorja so luknje, v katere so pritisnjeni ležaji, na katerih visi gred motorja.
Izgleda gred rotacijskega motorja odmična gred običajni motor z notranjim zgorevanjem (glej fotografijo), saj ima ekscentrike, podobne odmikom odmične gredi običajni motor... Gred je narejen tako, da so ekscentri na njej nameščeni na nasprotnih straneh jaška. In ko sta med namestitvijo na ti ekscentri nameščena dva rotorja (nameščena na drsnih ležajih), bosta rotorja delovala protifazno in si pomagala pri delu.
To pomeni, da bo delo dveh rotorjev podobno delu dveh batov četrtega in drugega cilindra običajnega štirivaljnega motorja - eden od njih je v začetni fazi sesanja delovne mešanice, drugi pa v fazi izpušnih plinov. In ravno zaradi dejstva, da rotorji sedijo na ekscentrikih gredi, ko se rotorji vrtijo v antifazi, se bo vrtela tudi gred RPD, ki bo vrtenje prenesla na prenos.
Kaj pa uporaba rotacijsko batnega motorja pri avtomobilih - je to smiselno?
Prvi avtomobilski proizvajalec, ki je RPD na svoj avtomobil namestil že konec 60. let prejšnjega stoletja, je bil NSU (o njihovih avtomobilih, motorjih in avtomobilih Mazda glejte zanimiv video pod člankom). Proizvajalec avtomobilov, ki je uspel takšne motorje spraviti v tok in jih uporabljal na svojih avtomobilih, je znana japonska Mazda.
RPD, nameščen na nekaterih njegovih avtomobilih, z delovno prostornino le 1,3 litra, lahko razvije moč 250 konj. A to še ni vse, zahvaljujoč nenehnemu izboljševanju njihovih rotacijskih motorjev jim je uspelo znatno zmanjšati porabo goriva in olja, predvsem pa zmanjšati toksičnost. To je omogočilo pripeljati avtomobile z RPD na evropski trg, ki je glede okoljskih standardov najstrožji.
Poleg tega je bil leta 1995 razvit najnovejši RPD, ki so ga poimenovali RENESIS, kar pomeni novo življenje rotacijski motor. Ta motor je bil prvič nameščen na novo konceptno vozilo Mazda RX-01 in je pokazal odlično dinamiko pospeševanja. Izboljšana različica takšnega motorja je bila nameščena leta 1999 na športni konceptni avtomobil "RX-EVOLV". Ta motor naj bi serijsko vgradil v avtomobil Mazda RX-8.
Večjo učinkovitost novega motorja smo dosegli z uporabo naprednejših injektorjev in uporabo bočnih stekel za odvajanje izpušnih plinov. Vgrajene so bile tudi izboljšane svečke, ki so znatno izboljšale popolnost zgorevanja goriva.
Poleg tega je bil izpušni kolektor izdelan z dvojno steno, ki omogoča povečanje temperature izpušnih plinov in hitro ogrevanje katalizator, tudi pri temperaturah okolice pod ničlo. No, sistem za mazanje z mokro posodo je izboljšan, količina olja v ohišju motorja pa je prepolovljena v primerjavi z običajnimi RPD.
Mnogi lahko rečejo, da je tehnologija za proizvodnjo takšnih motorjev kljub številnim prednostim precej zapletena in zahteva najnovejšo opremo... Toda navsezadnje so se mnogi visokotehnološki deli, ki so danes na številnih serijskih avtomobilih, nekoč zdeli zapleteni in niso praktični ter so bili uporabljeni samo na športnih avtomobilih.
Na primer, če gre za ponikljano jeklenko serijskega motorja ali prezračevano zavorni koluti, se je zdelo zapleteno, drago in težko izvedljivo, zdaj pa je to pri večini serijskih avtomobilov pogost pojav.
Zdaj potekajo dela na uporabi vodikovega goriva na takih motorjih, ker rotacijski motor ni nagnjen k detonaciji in lahko deluje na vodik, najverjetneje pa je prihodnost RPD, počakajte in poglejte.
Felix Wankel naj bi rotacijski motor izumil, ko je bil star 17 let. Vendar je prve risbe motorja Wankel predstavil šele leta 1924, ko je končal srednjo šolo in začel delati v tehnični založbi. Kasneje je odprl lastno delavnico in leta 1927 predstavil prvi vrtljivi batni motor. Od tega trenutka njegov motor začne dolgo pot skozi motorni prostor številnih znamk avtomobilov.
NSU Spider
Na žalost med drugo svetovno vojno rotacijski motor ni bil nihče potreben, saj v avtomobilski skupnosti ni šel skozi zadosten "utek", šele po njegovem zaključku pa čudežni motor začne "prodirati v ljudi". V povojni Nemčiji je prvo podjetje, ki je opazilo zanimivo enoto, NSU. Prav motor Wankel naj bi postal ključna značilnost modela. Leta 1958 se je začel razvoj prvega projekta, leta 1960 pa je bil končni avtomobil prikazan na konferenci nemških oblikovalcev.
NSU Spider je sprva med oblikovalci povzročal le smeh in rahlo zmedo. Glede na navedene lastnosti je motor Wankel razvil le 54 KM. in mnogi so se ob tem smejali, dokler niso ugotovili, da pospešek do 100 km / h za tega 700-kilogramskega otroka znaša 14,7 sekunde, največja hitrost pa 150 kilometrov na uro. Takšne značilnosti so šokirale številne oblikovalce avtomobilov. Motor je vsekakor škropil v avtomobilskem okolju, toda Wankel se pri tem ni ustavil.
NSU Ro-80
Zanimivo je, da Felixu Wankelu priljubljenost ni prinesel NSU Spider, temveč njegov drugi avtomobil NSU Ro-80. Predstavljen je bil leta 1967, takoj po prenehanju proizvodnje prejšnji model... Družba se je odločila, da ne bo oklevala in da bo "rotacijski trg" razvila v najkrajšem možnem času. Limuzina je bila opremljena z 1,0-litrskim motorjem, ki je razvil 115 konjskih moči. Avto, ki je tehtal le 1,2 tone, je v 12,8 sekunde pospešil na "stotine" in ga je največja hitrost pri 180 km / h. Takoj po izidu je avtomobil dobil status "Avto leta", o rotacijskem motorju se je začelo govoriti kot o motorju prihodnosti, ogromno avtomobilskih proizvajalcev pa je kupilo licence za proizvodnjo rotacijskih motorjev Felix Wankel.
Vendar je imel NSU Ro-80 številne negativne lastnosti, ki so bile brez pretiravanja velike. Poraba goriva Ro-80 je znašala med 15 in 17,5 litra na 100 km, med krizo goriva pa prav grozno. Še več, neizkušeni vozniki so te krhke motorje zelo pogosto "pobili" tako hitro, da niti dva tisoč kilometrov niso prevozili. Toda kljub temu je bil avto izjemno priljubljen in rotacijski motor je okrepil svoj položaj.
Mercedes C111
Leta 1970 je Mercedes na avtomobilskem salonu v Ženevi predstavil C111 z rotacijskim motorjem. Resda je bil napovedan leto prej, vendar je bil le prototip, ki pa je imel preprosto transcendentalne značilnosti. Avto je bil opremljen z 1,8-litrskim trisekcijskim motorjem z močjo 280 konjskih moči. Mercedes C111 je pospešil do 100 km / h v 5 sekundah in dosegel največjo hitrost 275 km / h.
Različica, predstavljena v Ženevi, je te kazalnike celo presegla: največja hitrost je bila 300 kilometrov na uro, do oznake 100 km / h pa je bilo mogoče priti v 4,8 sekunde. Hkrati je rotacijski motor proizvedel kar 370 konjskih moči. Ta avtomobil je bil edinstvene narave in je bil med vozniki preprosto izjemno priljubljen, vendar Mercedes zaradi preveč požrešnega motorja ne bo več pustil C111 na tekočem traku. Na žalost je avto ostal na stopnji prototipa in s tem skoraj pokopal rotacijski motor.
Mazda cosmo sport
Zdi se, da je rotacijski motor potonil v pozabo in končno izginil izpred oči, če ne bi bilo Japoncev, ki so pozorno opazovali zamisel Wankela. Mazda Cosmo Sport je postala prvi avtomobil podjetja iz Dežele vzhajajočega sonca, ki je bil opremljen s tem čudovitim motorjem. Leta 1967 se je začela množična proizvodnja tega avtomobila, ki ni bil okronan z uspehom - luč sveta je ugledalo le 343 avtomobilov. To je posledica napak pri zasnovi avtomobila: sprva je imel Cosmo Sport 1,3-litrski motor z močjo 110 konjskih moči, pospešen do 185 km / h s 4-stopenjskim ročnim menjalnikom, vendar je imel običajni zavorni sistem in, kot se je zdelo razvijalcem, prekratka medosna razdalja.
Leta 1968 so Japonci izdali drugo serijo Mazda Cosmo Sport, ki je dobila 128-konjski rotacijski motor, 5-stopenjski ročni menjalnik, izboljšane 15-palčne zavore in daljšo medosno razdaljo. Zdaj se je avto bolje počutil na cesti, pospešil do 190 km / h in dobro prodajal. Skupaj je bilo izdelanih približno 1200 avtomobilov.
Mazda Parkway Rotary 26
Mazdi je bil motor Felixa Wankela tako všeč, da se je leta 1974 rodil Parkway Rotary 26 - edini avtobus na svetu z rotacijskim motorjem. Opremljen je bil z 1,3-litrskim agregatom, ki je proizvedel 135 litrov. iz. in kar je pomembno, obseden nizka stopnja vsebino škodljive snovi v izpušnih plinih.
Skupaj s 4-stopenjskim ročno škatlo prestave je 3-tonski avtobus z lahkoto dosegel hitrost 160 km / h in je imel dovolj prostoren salon... Številka 26 v naslovu je pomenila številko sedeži v avtobusu, obstajala pa je tudi luksuzna različica za 13 oseb. Model je odlikoval nizko raven vibracij in tišino v kabini, kar je bilo zagotovljeno z gladkim delovanjem rotacijskega motorja. Proizvodnja modela je bila zaključena leta 1976, vendar je bil avtomobil mimogrede precej priljubljen.
Mazda RX-8
Proizvodnja avtomobilov z rotacijskim motorjem "Mazda" se ni ustavila šele v XXI. In športni štirisedežni kupe z zadnjim pogonom z nihajnimi vrati brez stebrička Mazda RX-8 je postal prava ikona za avtomobiliste. Najnovejša različica avtomobila je bila opremljena z 1,3-litrskim motorjem z močjo 215 KM. iz. in 6-stopenjsko avtomatiko ter 1,3-litrski motor z močjo 231 KM. iz. z navorom 211 Nm in 6-stopenjskim ročnim menjalnikom. Poleg tega je nedvomno najlepši član rotacijske družine.
Zdelo se je, da je nadomestni RX-7 edini proizvodni model z rotacijskim motorjem bo ostal živ simbol tega izuma, a od leta 2004 je prodaja kupejev začela padati. Toliko, da se bo do leta 2010 s 25.000 avtomobilov zmanjšalo na 1.500 na leto. Mazda je poskušala rešiti dan, a inženirji podjetja niso mogli odpraviti vseh težav - izboljšati okolju prijaznost, zmanjšati težo, zmanjšati porabo goriva in povečati navor. Poleg tega je izbruh krize Japonce prisilil, da so opustili vlaganje denarja v projekt, ki ne prinaša donosa. Zato je bilo avgusta 2011 objavljeno, da je bila Mazda RX-8 ukinjena.
"VAZ-2109-90"
Nekoč je bilo kolo: pravijo, da s hitrostjo 200 km / h "devetka" prometne policije dohiteva letečega mercedesa. In mnogi so to zgodbo vzeli za šalo. A v vsaki šali je nekaj resnice. In vsekakor v tem smešna zgodba resnice je veliko več kot laži. Avtomobile z rotacijskim motorjem so izdelovali tudi v Rusiji. Leta 1996 je bil razvit prototip VAZ-2109-90 z visoko zmogljivim rotacijskim batnim motorjem. Navedeno je bilo, da bi moral avtomobil glede na dinamične in hitrostne lastnosti presegati vse modele avtomobilov domača proizvodnja... Dejansko je bil pod pokrovom Nine nameščen rotacijski motor s 140 konjskimi močmi, ki je avtomobil pospešil na 100 km / h v samo 8 sekundah in imel največ 200 km / h. Za povrh so namestili v prtljažnik rezervoar za gorivo s prostornino 39 litrov, ker je bila kilometrina plina ogromna. Zahvaljujoč temu je bilo mogoče potovati iz Moskve v Smolensk in nazaj, ne da bi natočili gorivo.
Kasneje sta bili predstavljeni še 2 "napolnjeni" modifikaciji "devetke": rotacijski motor z močjo 150 konjskih moči in prisilna različica z 250 "kobilami". Toda zaradi takšne presežne moči so enote zelo hitro propadle - le 40 tisoč kilometrov. Res je, da se ta vrsta avtomobila v Rusiji ni zaživela zaradi visoke cene avtomobila, velika poraba gorivo in visoki stroški vzdrževanja.
Običajno je "srce" stroja sistem valja in bata, to je, da temelji na gibljivem gibanju, obstaja pa še ena možnost - avtomobili z rotacijskim motorjem.
Avtomobili z rotacijskim motorjem - glavna razlika
Glavna težava pri delovanju motorja z notranjim zgorevanjem s klasičnimi valji je pretvorba batnega gibanja batov v navor, brez katerega se kolesa ne bodo vrtela. Zato so si znanstveniki in samouki mehaniki od trenutka, ko je bil ustvarjen prvi, razbrskali možgane, kako izdelati motor z izključno vrtljivimi enotami. To je uspelo nemškemu nuggets tehniku \u200b\u200bWankelu.
Prve skice je razvil leta 1927, po končani gimnaziji. Kasneje je mehanik kupil majhno delavnico in se lotil svoje ideje. Rezultat dolgoletnega dela je bil delujoč model rotacijskega motorja z notranjim zgorevanjem, ustvarjen v sodelovanju z inženirjem Walterjem Freudeom. Izkazalo se je, da je mehanizem podoben elektromotorju, to je, da je temeljil na gredi s trikotnim rotorjem, zelo podobnim Reuleauxovemu trikotniku, ki je bil zaprt v komori ovalne oblike. Vogali se naslanjajo na stene in ustvarjajo tesno premičen stik z njimi.
Vdolbino statorja (telesa) jedro razdeli na število komor, ki ustreza številu njegovih stranic, in v enem vrtljaju rotorja se izdelajo: vbrizgavanje goriva, vžig, emisija izpušnih plinov. Pravzaprav jih je seveda 5, toda dva vmesna, kompresijo goriva in širjenje plina, je mogoče prezreti. V enem celotnem ciklu so 3 vrtljaji gredi in če upoštevamo, da sta običajno dva rotorja nameščena v protifazi, imajo avtomobili z rotacijskim motorjem 3-krat več moči kot klasični cilindrsko-batni sistemi.
Kako priljubljen je rotacijski dizelski motor?
Prvi avtomobili, na katere je bil nameščen Wankel ICE, so bili avtomobili NSU Spider iz leta 1964 z zmogljivostjo 54 KM, ki so omogočili pospeševanje vozil do 150 km / h. Nadalje je bila leta 1967 ustvarjena bencinska različica limuzine NSU Ro-80, lepa in celo elegantna, s stožčastim pokrovom motorja in nekoliko višjim prtljažnikom. Nikoli ni šel v množično proizvodnjo. Vendar je bil ta avtomobil tisti, ki je mnoga podjetja prisilil k nakupu licenc za rotacijske motorje dizelski motor... Sem spadajo Toyota, Citroen, GM, Mazda. Novost ni nikjer zaživela. Zakaj? To je bilo posledica resnih pomanjkljivosti.
Komora, ki jo tvorijo stene statorja in rotorja, znatno presega prostornino klasičnega valja, mešanica goriva in zraka je neenakomerna... Zaradi tega tudi s sinhronim praznjenjem dveh sveč ni zagotovljeno popolno zgorevanje goriva. Posledično je motor z notranjim zgorevanjem neekonomičen in okolju ne prijazen. Zato se je ob izbruhu krize z gorivom NSU, ki se je zanašala na rotacijske motorje, prisilila k združitvi z Volkswagnom, kjer so diskreditirani Wankeli opustili.
Mercedes-Benz je izdelal le dva avtomobila z rotorjem - prvi S111 (280 KM, 257,5 km / h, 100 km / h v 5 sekundah) in drugi (350 KM, 300 km / h, 100 km / h 4,8 s). Chevrolet je izdelal tudi dva testna avtomobila Corvette z dvosekcijskim motorjem z močjo 266 KM. in s štirimi odseki 390 KM, vendar je bilo vse omejeno na njihov prikaz. Dve leti, od leta 1974, je Citroen proizvedel 874 avto Citroen GS Birotor z zmogljivostjo 107 KM, nato so bili odpoklicani zaradi likvidacije, a približno 200 je ostalo pri voznikih. To pomeni, da jih bo danes verjetno srečalo na cestah Nemčije, Danske ali Švice, če bi seveda dobili njihove lastnike remont rotacijski motor.
Mazda je lahko vzpostavila najbolj stabilno proizvodnjo, od leta 1967 do 1972 je bilo izdelanih 1519 avtomobilov Cosmo, utelešenih v dveh serijah po 343 in 1176 avtomobilov. V istem obdobju je bil kupe Luce R130 lansiran v množično proizvodnjo. "Wankeli" je začel staviti na vse brez izjeme mazdini modeli od leta 1970, vključno z avtobusom Parkway Rotary 26, ki z maso 2835 kg doseže hitrost do 120 km / h. Približno v istem času se je v ZSSR začela proizvodnja rotacijskih motorjev, čeprav brez licence, zato so vse dosegli z mislijo na primeru razstavljenega Wankela z NSU Ro-80.
Razvoj je bil izveden v tovarni VAZ. Leta 1976 je bil motor Vaz-311 kakovostno spremenjen, šest let kasneje pa se je začela množično proizvajati znamka VAZ-21018 z rotorjem 70 KM. Res je bil na celotno serijo kmalu nameščen batni motor z notranjim zgorevanjem, saj so se vsi Wankelovi med obratovanjem pokvarili in je bilo treba zamenjati rotacijski motor. Od leta 1983 sta se s tekoče linije začela spuščati modela Vaz-411 in Vaz-413 z močjo 120 in 140 KM. oz. Opremljeni so bili z odredi prometne policije, ministrstva za notranje zadeve in KGB. Trenutno rotorje zaseda izključno Mazda.
Ali je mogoče popraviti rotacijski motor z lastnimi rokami?
Z Wankel ICE je kar težko karkoli storiti sami. Najbolj dostopno dejanje je zamenjava sveč. Pri prvih modelih so bili nameščeni neposredno v stacionarno gred, okoli katere se ni vrtil le rotor, temveč tudi telo. Nasprotno pa je bil stator v mirujočem položaju z namestitvijo 2 svečk v njegovo steno nasproti vbrizgalnih in izpušnih ventilov za gorivo. Kateri koli drugi obnovitvena delače ste vajeni klasičnega batnega motorja z notranjim zgorevanjem, je skoraj nemogoče.
Motor Wankel ima za 40% manj delov kot standardni ICE, ki temelji na CPG (skupina valjev in batov).
Podporne obloge gredi se spremenijo, če se začne kazati baker, zato odstranimo zobnike, jih zamenjamo in ponovno pritisnemo na zobniki. Nato pregledamo tesnila in jih po potrebi tudi zamenjamo. Ko popravljate rotacijski motor z lastnimi rokami, bodite previdni pri odstranjevanju in nameščanju vzmeti obročev strgala za olje, sprednji in zadnji del se razlikujeta po obliki. Po potrebi se zamenjajo tudi končne plošče, ki jih je treba namestiti v skladu s črkovno oznako.
Kotna tesnila so nameščena predvsem na sprednji strani rotorja, zato jih je priporočljivo namestiti na zeleno mast Castrol, da jih pritrdite med sestavljanjem mehanizma. Po namestitvi gredi so nameščena zadnja vogalna tesnila. Na stator pritrdite tesnila in jih namažite s tesnilom. Po namestitvi rotorja v ohišje statorja se vrhovi z vzmetmi vstavijo v vogalna tesnila. Nazadnje so tesnila sprednjega in zadnjega dela pred pritrditvijo pokrovov podmazana s tesnilno maso.
Za glavno značilnost katerega koli rotacijsko batnega motorja lahko štejemo uporabo posebnega rotorja (bata), ki ima tri ploskve, ki se vrtijo znotraj posebnega valja vzdolž epitrohoida (možne pa so tudi druge oblike valjev). Poskusili bomo podrobno analizirati zasnovo RPD, njegove prednosti in slabosti pred drugimi vrstami motorjev.
Oblikovne značilnosti rotacijsko batnih motorjev Wenckel
Prvič sta to vrsto motorja leta 1957 razvila dva inženirja: Walter Freude in Felix Wankel. Na gredi je nameščen rotor, ki ima togo povezavo s posebnim zobnikom. To kolo se poveže s statorjem, ki je videti kot mirujoče orodje. Premer rotorja je precej velik kot premer statorja, kar omogoča, da se gonilo popolnoma kotali okoli statorja. Vsako oglišče rotorja se premika vzdolž epitrohoidne površine in ločuje tri nenehno spreminjajoče se prostornine.
Ta zasnova vam omogoča izvajanje dejanj vseh štirih ukrepov katerega koli od obstoječih motorjev notranje zgorevanje, poleg tega brez uporabe mehanizma, odgovornega za distribucijo plina. Zgorevalne komore so zatesnjene s posebnimi vzmetnimi trakovi in \u200b\u200bploščami, ki jih pritisk, ki ga ustvarja plin, pritisne na površino valja. Ker rotacijsko batni motor nima zobatega jermena, je njegova zasnova precej enostavnejša od katerega koli drugega motorja. Poleg tega odsotnost različnih težkih elementov, kot so ojnice in ročična gred, omogočajo, da je njegova velikost veliko manjša, medtem ko se moč poveča. En vrtljaj takšnega motorja je enak enemu ciklu, s katerim se lahko primerja polni obrat dvovaljni batni motor.
Dovod goriva v zgorevalno komoro, mazanje gibljivih delov motorja, hlajenje in zagon se izvajajo na enak način kot pri običajnem motorju z notranjim zgorevanjem. Poraba goriva se lahko razlikuje
Video - Kako deluje RDP
Prednosti in slabosti PRP
Prednosti
1. Najprej ima ta motor najnižjo raven vibracij. Njegova zasnova je popolnoma uravnotežena in omogoča vožnjo v lahkih vozilih veliko bolj udobno.
2. Zelo visoke dinamične lastnosti. Takšen motor omogoča pospeševanje vozilu v prvi prestavi do 100 kilometrov na uro, z nizko obremenitvijo mehanizmov. Motor dolgo časa ohranja hitrost do 8000 vrt / min.
3. Premični deli so zelo lahki in rotor motorja zagotavlja moč za vse četrtine vsakega obrata. To omogoča doseganje dovolj visoke gostote moči v nasprotju z običajnim batnim motorjem. Za primerjavo: rotacijski batni motor z delovno prostornino 1,3 litra proizvede moč, enako 220 konjska moč, medtem ko običajni batni motor z enako prostornino proizvaja moč, ki ne presega 100 konjskih moči.
4. Namesto na stotine različnih delov se v rotacijsko batnih motorjih uporablja le 2-3 ducata. Poleg tega je velikost in teža RPD veliko manjša kot pri običajnih ojnicah in motorjih motorne gredi.
slabosti
1. Povezava gredi rotorja z izhodno gredjo s pomočjo ekscentričnega mehanizma povzroči prevelik pritisk med povezanimi drgnjenimi deli. To vodi do nepotrebnega pregrevanja motorja in večje obrabe delov mehanizma. V zvezi s tem je nujna redna menjava olja in tesnilni elementi... Če so te zahteve izpolnjene v skladu s predpisi, se bo vir motorja znatno povečal, sicer pride do okvare, ki bo zagotovo onemogočila enoto.
2. Kurišče je v obliki leče, kar pomeni, da ima z zelo majhno prostornino zelo veliko površino. Vse to vodi do tvorbe sevalne energije, ki neuporabno vpliva na delovanje motorja in vodi tudi do nepotrebnega pregrevanja. Tako se izkoristek motorja bistveno zmanjša, kar ne omogoča njegove polne uporabe.
3. Vklopljeno nizka prestava takšen motor ima zelo veliko porabo goriva v primerjavi z običajnimi motorji z notranjim zgorevanjem.
4. Območje stika med tesnili in vrtljivimi deli se hitro zmanjšuje, kar kaže na hitro obrabo tesnil, kar prispeva k uhajanju maziva in vstopu olja v zgorevalno komoro. Posledično je izpuh zelo strupen in življenjska doba motorja se hitro zmanjša. Kljub temu je bil ta problem odpravljen z uporabo visokolegiranih jekel pri izdelavi RPD-jev.
5. V zvezi z stroge zahteve glede na geometrijo vseh delov mehanizma obstaja potreba po natančni opremi za izdelavo takšnih motorjev. To otežuje in draži proizvodni postopek.
Kje se uporabljajo rotacijsko batni motorji?
Sprva je bil izveden razvoj rotacijsko batnih motorjev športni avtomobili... Konec koncev za dirkalni avtomobili velik vir ni tako pomemben, saj je bilo po prvem prihodu potrebno tudi popravilo batnih motorjev.
V serijski proizvodnji je bil RPD nameščen na nemške avtomobile. Bila je limuzina izvršni razred NSU Ro 80. Avtomobil je bil za svoj čas precej sodoben, saj je imel privlačen dizajn in dobre aerodinamične lastnosti. Vendar pa so zaradi resnih pomanjkljivosti rotacijsko batnih motorjev povezane s prepogostimi vzdrževanje, je dobil negativno oceno in je zato začel biti opremljen z običajnimi batnimi motorji. To je posledica dejstva, da je motor po 50 tisoč prevoženih kilometrih postal neuporaben, kar je bil poceni kazalnik.
Trenutno rotacijsko batni motorji na svetu izdelujejo le dve tovarni - to sta VAZ (Rusija) in Mazda (Japonska).
› Vrtljivi motorRotacijski motor: princip delovanja
Kako deluje rotacijski motor. Rotacijski motor je izumil in razvil dr. Felix Wankel, včasih ga imenujejo tudi Wankelov motor ali Wankelov rotacijski motor.
Vrtljivi motor je, tako kot tradicionalni batni motor, motor z notranjim zgorevanjem, ki pa deluje povsem drugače. V batnem motorju v enaki prostornini prostora (v valju) izmenično potekajo štiri različna opravila - sesanje, kompresija, zgorevanje in izpuh (gibi).
Rotacijski motor naredi te štiri gibe v isti prostornini (komori), vendar se vsak od teh gibov zgodi v svojem ločenem delu te komore. Kot da se za vsak cikel uporablja ločen valj in se bat premika iz enega valja v drugega.
Načelo delovanja rotacijskega motorja.
Tako kot batni motor tudi rotacijski motor uporablja tlak, ki nastane pri izgorevanju mešanice zraka in goriva. V batnih motorjih se tlak ustvari v valjih in premika bate naprej in nazaj. Ojnice in ročična gred pretvorijo batno gibanje bata v rotacijsko gibanje, ki ga lahko uporabimo za obračanje koles vozila.
V rotacijskem motorju je tlak zgorevanja v komori, ki jo tvori del prostornine komore z zaprto stranjo trikotnega rotorja, ki se v tem primeru uporablja namesto bata.
rotacijski motor
Mazda RX-7 Rotor in ohišje rotacijskega motorja: Ti deli nadomeščajo bate, valje, ventile, ojnice in odmične gredi v batnih motorjih.
Rotor je povezan s stenami komore v vsakem od treh njenih oglišč in tvori tri ločene količine plina. Rotor se vrti in vsak od teh volumnov se izmenično širi in krči. Verižna reakcija vsesa zrak in gorivo v delovno komoro, stisne mešanico, se razširi in ustvari koristno delo, nato se izpušni plini iztisnejo, vsesa se nov del zraka in goriva itd.
Ogledali si bomo notranjost rotacijskega motorja, da bomo občutili, kako deluje, najprej pa si oglejmo novejše modele vozil z rotacijskimi motorji.
Mazda je postala pionir v masovna proizvodnja avtomobili z rotacijskimi motorji. Športni avtomobil RX-7, ki je bil naprodaj leta 1978, je bil morda največ uspešen avto z rotacijskim motorjem. Pred njim pa so bili številni avtomobili, tovornjaki in celo avtobusi z rotacijskimi motorji elektrarnazačenši s Cosmo Sportom iz leta 1967.
Vendar RX-7 ni v prodaji od leta 1995, vendar ideja o rotacijskem motorju še ni zamrla. Mazda RX-8, najnovejši Mazdin športni avtomobil, ima pod pokrovom najnovejši rotacijski motor z imenom RENESIS. Poimenovan najboljši motor 2003 ta dvosmerni motor z dvema rotorjema proizvede približno 250 konjskih moči.
Zgradba rotacijskega motorja.
Rotacijski motor ima sistem za vžig in vbrizg goriva, ki je zelo podoben tistim, ki jih najdemo pri batnih motorjih. Če pa nikoli niste videli notranjosti rotacijskega motorja, bodite pripravljeni na presenečenje, saj ne boste videli ničesar znanega.
Rotor ima tri izbočene stranice, od katerih vsaka deluje kot bat.
Vsaka stran rotorja ima vdolbino, kar poveča hitrost rotorja kot celote in zagotavlja več prostora za mešanico goriva in zraka.
Na vrhu vsake ploskve je kovinska plošča, ki tvori komore, v katerih motor poganja. Dva kovinska obroča na vsaki strani rotorja tvorita stene teh komor. Na sredini rotorja je krog z veliko zobmi. Povezani so s pogonom, ki je pritrjen na izhodno gred. Ta povezava določa pot in smer, v kateri se rotor premika znotraj komore.
Motorna komora je približno ovalne oblike (natančneje pa gre za epitrohoid, ta pa podolgovat ali skrajšan epicikloid, ki je ravna krivulja, ki jo tvori fiksna točka kroga, ki se valja po drugem krogu). Oblika komore je zasnovana tako, da so trije vrhovi rotorjev vedno v stiku s steno komore in tvorijo tri zaprte količine plina.
V vsakem delu komore se zgodi eden od štirih utripov:
Dovod
Stiskanje
Izgorevanje
Sprostite
Vhodne in izstopne odprtine se nahajajo v stenah komore in na njih ni ventilov. Izpušni priključek je povezan neposredno z izpušno cevjo, sesalni priključek pa neposredno na plin.
Izhodna gred
Izhodna gred ima polkrožne odmične lopute, ki niso v sredini, kar pomeni, da so odmaknjene od sredinske črte gredi. Vsak rotor drsi čez enega od teh jezičkov. Izhodna gred je analogna ročična gred v batnih motorjih. Vsak rotor se premakne v notranjost komore in potisne svoj odmik.
Ker so odmiki nameščeni asimetrično, sila, s katero rotor pritiska nanjo, ustvarja navor na izhodni gredi, zaradi česar se vrti.
Zdaj pa poglejmo, kako ti deli medsebojno delujejo.
Struktura rotacijskega motorja
Rotacijski motor je sestavljen iz plasti. Motorji z dvojnim rotorjem so sestavljeni iz petih glavnih slojev, ki jih držijo skupaj dolgi vijaki, razporejeni v krogu. Hladilna tekočina teče skozi vse dele konstrukcije.
Oba zunanja sloja sta zaprta in vsebujeta ležaje za izhodno gred. Tesnjeni so tudi v glavnih odsekih komore, kjer so rotorji. Notranja površina teh delov je zelo gladka in pomaga rotorjem pri delu. Na koncu vsakega od teh delov je odsek za dovod goriva.
Naslednja plast vsebuje sam rotor in izpušni del.
Center je sestavljen iz dveh komor za dovajanje goriva, po eno za vsak rotor. Ločuje tudi oba rotorja, zato je njegova zunanja površina zelo gladka.
V središču vsakega rotorja sta dve veliki prestavi, ki se vrtita okoli manjših zobnikov in sta pritrjeni na ohišje motorja. To je orbita za vrtenje rotorja.
Moč rotacijskega motorja
Rotacijski motorji uporabljajo štiritaktni cikel zgorevanja, tako kot običajni batni motor. Toda pri rotacijskem se to zgodi na povsem drugačen način.
Srce rotacijskega motorja je rotor. Nekoliko je enakovreden batu v batnem motorju. Rotor je nameščen na velikem, zaobljenem cvetnem listu na izhodni gredi. Ta cvetni list je odmaknjen od sredinske črte gredi in deluje kot ročica na vitlu, tako da ima rotor prostor za obračanje izhodne gredi. Medtem ko se rotor vrti znotraj ohišja, potisne cvetni list znotraj togih krogov in se za vsako vrtenje rotorja vrti 3-krat.
Ko se rotor vrti v ohišju, trije predelki v notranjosti spremenijo svojo velikost. Spreminjanje velikosti teh komor ustvarja pritisk. Pojdimo skozi vse 4 motorne prostore.
Prva faza se začne, ko je vrh rotorja na nivoju dovodnega prostora. Ko je dovodna komora odprta za glavni predel, je prostornina te komore blizu minimalne. Takoj, ko rotor preide napajalno komoro, se prostornina komore razširi in vbrizga zrak / gorivo v glavni prostor. Takoj, ko rotor preide napajalno komoro, se prostor popolnoma izolira in začne se stiskanje.
Stiskanje
Ko se rotor nadaljuje s premikanjem skozi glavni predel, se prostor v predelku manjša in mešanica zraka in goriva se stisne. Ko rotor preide prostor za vžigalne svečke, se prostornina komore spet zmanjša na minimum. V tem času se zmes vžge.
Izgorevanje
Večina rotacijskih motorjev ima dve svečki. Kurišče je dovolj dolgo, da ena sveča ni dovolj. Takoj, ko vžigalne svečke vžgejo mešanico zraka in goriva, se bo tlak v prekatu močno povečal in poganjal rotor. Tlak v zgorevalni komori še naprej narašča, zaradi česar se rotor premika in prekat širi. Vžigalni plini se še naprej širijo, premikajo rotor in ustvarjajo moč, dokler rotor ne preide izpušnega prostora.
Ko rotor preide izpušni prostor, visok pritisk zgorevalni plin prosto teče v izpušna cev... Ko se rotor še naprej premika, se komora začne krčiti in iztisne preostale izpušne pline v prosti prostor. Do takrat prostornina komore spet pade na minimum in cikel se začne znova.
Razlika in težave
Vrtljivi motor ima veliko razlik od običajnega batnega motorja.
Manj gibljivih delov
Vrtljivi motor ima veliko manj delovkot recimo 4-valjni batni motor. Dva rotacijska motorja imata tri glavne gibljive dele: dva rotorja in izhodno gred. Tudi najpreprostejši 4-valjni batni motor ima vsaj 40 gibljivih delov, vključno z bati, ojnicami, steblom, ventili, koleščki, vzmetmi ventilov, zobati jermeni in ročično gredjo. Zmanjšanje gibljivih delov omogoča rotacijskim motorjem večjo zanesljivost. Zato nekateri proizvajalci letal (kot je Skycar) namesto batnih uporabljajo rotacijske motorje.
Mehkoba
Vsi deli rotacijskega motorja se neprekinjeno vrtijo v isto smer, za razliko od nenehnega spreminjanja smeri bata pri običajnem motorju. Rotacijski motor uporablja uravnotežene vrtljive protiuteži za zatiranje kakršnih koli vibracij. Tudi dobava moči v rotacijskem motorju je mehkejša. Vsak izgorevalni cikel poteka v enem obratu rotorja za 90 stopinj, izhodna gred se za vsako vrtenje rotorja trikrat vrti, vsak izgorevalni cikel traja 270 stopinj, za katere se izhodna gred obrne. To pomeni, da en rotacijski motor proizvede tri četrtine moči. V primerjavi z enovaljnim batnim motorjem, pri katerem zgorevanje poteka vsakih 180 stopinj vsakega vrtljaja ali le četrtina vrtljajev ročične gredi.
Počasnost
Ker se rotorji vrtijo za tretjino vrtenja izhodne gredi, se glavni deli motorja vrtijo počasneje kot deli običajnega batnega motorja. Pomaga tudi pri zanesljivosti.
Težave
Najpomembnejši problemi pri proizvodnji rotacijskih motorjev:
Težko (a ne nemogoče) se je prilagoditi predpisom o emisijah CO2 v EU okoljezlasti v ZDA.
Proizvodnja je lahko veliko dražja, v večini primerov zaradi majhne serijske proizvodnje v primerjavi z batnimi motorji.
Porabijo več goriva, saj se termodinamični izkoristek batnega motorja v dolgi zgorevalni komori zmanjša in tudi zaradi nizkega kompresijskega razmerja.
5 let
