Bảo dưỡng động cơ piston quay. Động cơ piston quay

Động cơ và động cơ hơi nước đốt trong có một bất lợi chung- chuyển động tịnh tiến của piston phải chuyển thành chuyển động quay của các bánh xe. Do đó, rõ ràng là hiệu quả thấp và độ mòn cao của các phần tử cơ chế. Nhiều người muốn chế tạo một động cơ đốt trong để tất cả các bộ phận chuyển động trong nó chỉ quay - như xảy ra trong động cơ điện.

Tuy nhiên, nhiệm vụ hóa ra không hề dễ dàng, chỉ một người thợ máy tự học, cả đời chưa từng được học cao hơn, hay thậm chí là chuyên môn làm việc, mới có thể giải quyết thành công.

Felix Heinrich Wankel (1902–1988) sinh ngày 13 tháng 8 năm 1902 tại thị trấn nhỏ Lahr của Đức. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, cha của Felix qua đời, vì thế mà nhà phát minh tương lai phải rời phòng tập thể dục và đến làm công việc bán hàng tập sự trong một hiệu sách của một nhà xuất bản. Thông qua công việc này, Wankel bắt đầu nghiện đọc sách, từ đó anh độc lập nghiên cứu các ngành kỹ thuật, cơ khí và chế tạo ô tô.

Có một truyền thuyết kể rằng giải pháp cho vấn đề đã đến với cậu bé Felix, mười bảy tuổi trong một giấc mơ. Liệu điều này có đúng hay không vẫn chưa được biết. Nhưng rõ ràng Felix có khả năng máy móc cực kỳ xuất chúng và cái nhìn "không phải xà phòng". Anh ấy hiểu cả bốn chu trình làm việc như thế nào động cơ thông thường quá trình đốt cháy bên trong (phun, nén, đốt, xả) có thể được thực hiện trong quá trình quay.

Rất nhanh chóng, Wankel đã đưa ra thiết kế động cơ đầu tiên, và vào năm 1924, ông đã tổ chức một xưởng nhỏ, đồng thời đóng vai trò như một "phòng thí nghiệm" ngẫu hứng. Tại đây Felix bắt đầu thực hiện những nghiên cứu nghiêm túc đầu tiên trong lĩnh vực động cơ đốt trong piston quay.

Từ năm 1921, Wankel là thành viên tích cực của NSDAP. Ông ủng hộ lý tưởng của đảng, là người sáng lập Hiệp hội Thanh niên Quân đội toàn Đức và là Quốc trưởng của nhiều tổ chức khác nhau. Năm 1932, ông rời đảng sau khi cáo buộc một trong những đồng nghiệp cũ của mình tham nhũng chính trị. Tuy nhiên, với tội danh ngang ngược, bản thân anh ta phải ngồi tù 6 tháng. Ra tù nhờ sự can thiệp của Wilhelm Keppler, anh ta tiếp tục làm việc với động cơ. Năm 1934, ông đã tạo ra nguyên mẫu đầu tiên và nhận được bằng sáng chế cho nó. Ông đã thiết kế các van và buồng đốt mới cho động cơ của mình, tạo ra một số phiên bản khác nhau của nó, phát triển một phân loại sơ đồ động học máy piston quay khác nhau.

Năm 1936, BMW bắt đầu quan tâm đến nguyên mẫu động cơ Wankel - Felix đã nhận tiền và phòng thí nghiệm riêng của mình ở Lindau để phát triển động cơ máy bay thử nghiệm.

Tuy nhiên, cho đến khi phát xít Đức bị đánh bại, không một động cơ Wankel nào được đưa vào sản xuất. Có lẽ để đưa thiết kế vào tâm trí và tạo ra sản xuất hàng loạt nó mất quá nhiều thời gian.

Sau chiến tranh, phòng thí nghiệm bị đóng cửa, thiết bị được đưa đến Pháp, và Felix không có việc làm (cựu thành viên của Đảng Xã hội Quốc gia đã ảnh hưởng đến anh ta). Tuy nhiên, Wankel sớm nhận được vị trí kỹ sư thiết kế tại NSU Motorenwerke AG, một trong những nhà sản xuất xe máy và ô tô lâu đời nhất.

Năm 1957, với nỗ lực chung của Felix Wankel và kỹ sư trưởng của NSU Walter Froede, một động cơ piston quay lần đầu tiên được lắp đặt trên xe hơi NSU Prinz. Thiết kế ban đầu hóa ra còn lâu mới hoàn hảo: thậm chí để thay thế các ngọn nến, cần phải tháo rời gần như toàn bộ “động cơ”, độ tin cậy còn lại nhiều so với mong muốn, và thật tội lỗi khi nói về hiệu quả ở giai đoạn phát triển này . Theo kết quả của các cuộc thử nghiệm, một chiếc xe với động cơ đốt trong truyền thống đã lọt vào loạt bài này. Tuy nhiên, động cơ piston quay đầu tiên DKM-54 đã chứng tỏ hiệu suất cơ bản của nó, mở ra hướng cải tiến hơn nữa và thể hiện tiềm năng to lớn của “rôto”.

Vì vậy, một loại động cơ đốt trong mới cuối cùng đã bắt đầu ra đời. Trong tương lai, nó sẽ có nhiều cải tiến và cải tiến hơn nữa. Tuy nhiên, triển vọng về động cơ piston quay hấp dẫn đến mức không gì có thể ngăn cản các kỹ sư đưa thiết kế lên mức vận hành xuất sắc.

Trước khi phân tích những ưu và nhược điểm của động cơ đốt trong piston quay, vẫn nên xem xét chi tiết hơn về thiết kế của chúng.
Một lỗ tròn được tạo ra ở trung tâm của rôto, được bao phủ từ bên trong bằng các răng giống như một bánh răng. Một trục quay có đường kính nhỏ hơn, cũng có răng, được lắp vào lỗ này, đảm bảo rằng không có sự trượt giữa nó và rôto. Tỷ lệ đường kính của lỗ và trục được chọn sao cho các đỉnh của tam giác di chuyển dọc theo cùng một đường cong khép kín, được gọi là "epitrochoid" - Nghệ thuật của Wankel với tư cách là một kỹ sư trước tiên phải hiểu rằng điều này là có thể, và sau đó tính toán chính xác mọi thứ. Kết quả là, pít-tông, có hình dạng tam giác Reuleaux, cắt ba khoang có thể tích và vị trí thay đổi trong khoang, lặp lại hình dạng của đường cong mà Wankel đã tìm thấy.

Thiết kế của động cơ đốt trong piston quay cho phép bạn thực hiện bất kỳ chu trình bốn kỳ nào mà không cần sử dụng cơ cấu phân phối khí đặc biệt. Nhờ thực tế này, "rôto" hóa ra đơn giản hơn nhiều so với động cơ pít-tông bốn kỳ thông thường, trong đó trung bình có thêm gần một nghìn bộ phận.

Việc làm kín các buồng làm việc trong động cơ đốt trong piston quay được cung cấp bởi các tấm làm kín hướng tâm và cuối ép vào "xi lanh" bằng lò xo băng, cũng như lực ly tâm và áp suất khí.

Một cái khác của anh ấy tính năng kỹ thuật là năng suất lao động cao. Đối với một vòng quay hoàn toàn của rôto (nghĩa là, đối với chu trình "phun, nén, đánh lửa, xả"), trục đầu ra thực hiện ba doanh thu đầy đủ. Trong động cơ piston thông thường, kết quả như vậy chỉ có thể đạt được khi sử dụng động cơ đốt trong sáu xi-lanh.

Sau lần đầu tiên trình diễn thành công động cơ đốt trong quay vào năm 1957, các đại gia ô tô lớn nhất đã bắt đầu thể hiện sự quan tâm ngày càng tăng đối với sự phát triển này. Lúc đầu, giấy phép cho động cơ, có tên không chính thức "Wankel", được mua bởi tập đoàn Curtiss-Wright, một năm sau đó, Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp và Mazda. Chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn, giấy phép cho công nghệ mới mua lại khoảng một trăm công ty trên toàn thế giới, bao gồm những con quái vật như Rolls-Royce, Porsche, BMW và Ford.
Sự quan tâm đến "Wankel" của những người chơi lớn như vậy thị trường ô tô do tiềm năng to lớn và những ưu điểm đáng kể của nó - động cơ piston quay có ít bộ phận hơn 40%, dễ sửa chữa và chế tạo hơn.

Ngoài ra, Wankel gần như nhỏ gọn và nhẹ hơn gấp đôi so với ICE piston truyền thống, do đó cải thiện khả năng xử lý của xe, tạo điều kiện cho vị trí truyền lực tối ưu và cho phép nội thất rộng rãi và thoải mái hơn.

Động cơ piston quay phát triển công suất cao với mức tiêu thụ nhiên liệu khá khiêm tốn. Ví dụ, một "wankel" hiện đại với thể tích chỉ 1300 cm³ phát triển công suất 220 mã lực và với bộ tăng áp - tất cả là 350. Một ví dụ khác là động cơ thu nhỏ OSMG 1400 có trọng lượng 335 g (thể tích làm việc 5 cm3) phát huy công suất 1,27 mã lực. Trên thực tế, con nhỏ này mạnh hơn một con ngựa 27%.

Một lợi thế quan trọng khác là cấp thấp tiếng ồn và độ rung. Động cơ piston quay được cân bằng cơ học một cách hoàn hảo, ngoài ra, khối lượng của các bộ phận chuyển động (và số lượng của chúng) trong nó ít hơn nhiều, do đó “Wankel” chạy êm hơn nhiều và không bị rung.

Và cuối cùng, động cơ piston quay có đặc tính động lực học tuyệt vời. Ở số thấp, không cần tải nhiều động cơ, bạn có thể tăng tốc xe lên 100 km / h cho vòng quay caođộng cơ. Ngoài ra, bản thân thiết kế “Wankel” do thiếu cơ chế chuyển đổi chuyển động qua lại thành chuyển động quay nên có thể chịu được tốc độ cao hơn một ICE truyền thống.

Sau NSU Spyder, phát hành năm 1964, tiếp theo mô hình huyền thoại NSU Ro 80 (vẫn còn nhiều câu lạc bộ sở hữu những chiếc xe này trên thế giới), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Nhưng nhà sản xuất hàng loạt duy nhất là Mazda Nhật Bản, đã sản xuất từ ​​năm 1967, đôi khi có 2-3 mẫu xe mới với RPD. Động cơ quay được đưa lên thuyền, xe trượt tuyết và máy bay hạng nhẹ. Sự kết thúc của sự hưng phấn đến vào năm 1973, ở đỉnh điểm của cuộc khủng hoảng dầu mỏ. Khi đó nhược điểm chính của động cơ quay xuất hiện - tính kém hiệu quả. Ngoại trừ Mazda, tất cả các nhà sản xuất ô tô đã loại bỏ dần các chương trình quay vòng, và Công ty nhật bản Doanh số bán của Mỹ giảm từ 104.960 xe năm 1973 xuống còn 61.192 xe vào năm 1974.
Cùng với những ưu điểm không thể phủ nhận, Wankel cũng có một số nhược điểm rất nghiêm trọng. Đầu tiên, độ bền. Một trong những nguyên mẫu đầu tiên của động cơ piston quay hết thời gian sử dụng chỉ sau hai giờ. Chiếc DKM-54 tiếp theo, thành công hơn đã trải qua một trăm giờ, nhưng điều này vẫn không đủ cho hoạt động bình thường của chiếc xe. Vấn đề chính nằm ở sự mài mòn không đồng đều của bề mặt bên trong của buồng làm việc. Trong quá trình hoạt động, các rãnh ngang xuất hiện trên đó, được gọi là "dấu ấn của quỷ".

Tại Mazda, sau khi có được giấy phép cho Wankel, cả một bộ phận đã được thành lập để cải tiến động cơ piston quay. Rất nhanh sau đó, hóa ra là khi rôto hình tam giác quay, các phích cắm trên đỉnh của nó bắt đầu rung, kết quả là "dấu vết của quỷ" được hình thành.

Hiện tại, vấn đề về độ tin cậy và độ bền cuối cùng đã được giải quyết bằng cách sử dụng các lớp phủ chống mài mòn chất lượng cao, bao gồm cả lớp phủ gốm.

Một vấn đề nghiêm trọng khác là sự gia tăng độc tính của khí thải Wankel. So với động cơ đốt trong pittông thông thường, “rotornik” thải ra khí quyển ít oxit nitơ hơn, nhưng lại nhiều hydrocacbon hơn do nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn. Rất nhanh chóng, các kỹ sư Mazda, những người tin tưởng vào tương lai tươi sáng của Wankel, đã tìm thấy một cách đơn giản và giải pháp hiệu quả và vấn đề này. Họ đã tạo ra cái gọi là lò phản ứng nhiệt, trong đó cặn hydrocacbon trong khí thải được “đốt cháy hết”. Chiếc xe đầu tiên thực hiện kế hoạch này là Mazda R100, còn được gọi là Familia Presto Rotary, ra mắt vào năm 1968. Chiếc xe này, một trong số ít, ngay lập tức đã trải qua rất khó khăn những yêu cầu về môi trường, được Mỹ đưa ra vào năm 1970 cho ô tô nhập khẩu.

Vấn đề tiếp theo của động cơ piston quay một phần tiếp theo từ vấn đề trước. Đây là nền kinh tế. Mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ đốt trong tiêu chuẩn do hỗn hợp đốt cháy không hoàn toàn cao hơn đáng kể so với động cơ đốt trong tiêu chuẩn. Một lần nữa, các kỹ sư của Mazda bắt đầu làm việc. Với sự trợ giúp của nhiều biện pháp, bao gồm cả việc xử lý bộ phản ứng nhiệt và bộ chế hòa khí, việc bổ sung một bộ trao đổi nhiệt để hệ thống ống xả, phát triển và triển khai bộ chuyển đổi xúc tác hệ thống mớiđánh lửa, công ty đạt được mức tiêu thụ nhiên liệu giảm 40%. Kết quả của sự thành công không thể nghi ngờ này, vào năm 1978 đã được phát hành xe thể thao Mazda RX-7.

Điều đáng chú ý là vào thời điểm đó chỉ có Mazda và ... AvtoVAZ sản xuất ô tô với động cơ piston quay trên toàn thế giới.
Đó là vào năm thảm họa 1974, chính phủ Liên Xô đã thành lập một phòng thiết kế đặc biệt RPD (SKB RPD) tại Nhà máy ô tô Volga - nền kinh tế xã hội chủ nghĩa không thể đoán trước được. Ở Togliatti, công việc bắt đầu xây dựng các nhà xưởng để sản xuất hàng loạt "wankels". Vì VAZ ban đầu được lên kế hoạch như một bản sao chép đơn giản của các công nghệ phương Tây (đặc biệt là công nghệ Fiat), các chuyên gia nhà máy đã quyết định tái tạo động cơ Mazda, loại bỏ hoàn toàn tất cả những phát triển trong mười năm của các viện chế tạo động cơ trong nước.

Các quan chức Liên Xô đã đàm phán với Felix Wankel trong một thời gian khá dài về việc mua giấy phép, một số trong số đó diễn ra ngay tại Moscow. Đúng là không tìm thấy tiền và do đó không thể sử dụng một số công nghệ độc quyền. Năm 1976, động cơ Volga một phần VAZ-311 đầu tiên có công suất 65 mã lực được đưa vào hoạt động, phải mất 5 năm nữa để tinh chỉnh thiết kế, sau đó một lô thử nghiệm gồm 50 chiếc VAZ quay. -21018 được sản xuất, ngay lập tức phân tán giữa các công nhân VAZ. Rõ ràng là động cơ chỉ có bề ngoài giống động cơ của Nhật Bản - nó bắt đầu vỡ vụn theo cách rất Liên Xô. Ban lãnh đạo nhà máy đã buộc phải thay thế toàn bộ động cơ bằng động cơ piston nối tiếp trong sáu tháng, cắt giảm một nửa số nhân viên của SKB RPD và đình chỉ việc xây dựng nhà xưởng. Sự cứu rỗi của nhà máy động cơ quay trong nước đến từ các dịch vụ đặc biệt: họ không mấy quan tâm đến mức tiêu thụ nhiên liệu và tuổi thọ của động cơ, nhưng họ rất quan tâm đến các đặc tính động lực học. Ngay lập tức, một RPD hai phần với công suất 120 mã lực được tạo ra từ hai động cơ VAZ-311, bắt đầu được lắp đặt trên “đơn vị đặc biệt” - VAZ-21019. Chính mẫu xe này, có tên gọi không chính thức là "Arkan", khiến chúng ta mắc nợ vô số câu chuyện về cảnh sát "Cossacks" bắt kịp những chiếc "Mercedes" sang trọng, và nhiều nhân viên thực thi pháp luật - với mệnh lệnh và huy chương. Cho đến những năm 90, Arkan có vẻ ngoài khiêm tốn thực sự dễ dàng vượt qua tất cả những chiếc xe hơi. Ngoài VAZ-21019, AvtoVAZ còn sản xuất các lô xe VAZ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099 nhỏ lẻ. Tốc độ tối đa vòng quay "tám" là khoảng 210 km / h, và lên đến một trăm, nó tăng tốc chỉ trong 8 giây.

Được hồi sinh theo đơn đặt hàng đặc biệt, SKB RPD bắt đầu sản xuất động cơ cho các môn thể thao dưới nước và đua xe, nơi những chiếc xe có động cơ quay bắt đầu giành được giải thưởng thường xuyên đến mức các quan chức thể thao buộc phải cấm sử dụng RPD.

Năm 1987, Boris Pospelov, người đứng đầu SKB RPD, qua đời và Vladimir Shnyakin được bầu tại đại hội - một người đến với ngành công nghiệp ô tô từ hàng không và không thích vận tải mặt đất. Hướng chính của SKB RPD là chế tạo động cơ cho ngành hàng không. Đây là sai lầm chiến lược đầu tiên: máy bay của chúng tôi được sản xuất không thể giải quyết được ít xe hơn và nhà máy sống nhờ vào các động cơ đã bán.

Sai lầm thứ hai là định hướng sản xuất RPD ô tô được bảo tồn sang động cơ VAZ-1185 công suất thấp 42 mã lực. đối với "Oka", mặc dù phàm ăn hơn, nhưng năng động hơn động cơ quay và yêu cầu nhanh nhất ô tô nội địa- ví dụ, trên "tám". Cùng một tiếng Nhật cài đặt "wankels" chỉ trên mô hình thể thao. Kết quả là, trên Đường nga chỉ có một số xe quay nhỏ "Oka". Vào năm 1998, phiên bản dân sự của động cơ VAZ-415 1,3 lít quay hai xi lanh cuối cùng cũng được chuẩn bị, được lắp đặt trên VAZ-2105, 2107, 2108 và 2109.

Vào tháng 5 năm 1998, chiếc vòng VAZ-110 "RPD-sport" (190 mã lực, 8500 vòng / phút, 960 kg, 240 km / h) đã được ra mắt. Than ôi, mọi thứ không đi xa hơn một mẫu duy nhất, thường được trưng bày tại các cuộc triển lãm hơn là bắt đầu trong các cuộc đua. 110 là loại mạnh nhất trong dòng xe, nhưng thiết kế thô sơ từng thời điểm đã không cho phép nó thể hiện hết tiềm năng của mình. Tuy nhiên, điều gây khó chịu nhất là tại VAZ, họ nhanh chóng hạ nhiệt theo hướng quay, và chiếc Lada độc nhất vô nhị đã được chuyển đổi thành một chiếc xe đua với động cơ đốt trong thông thường.

Vậy tại sao tất cả các nhà sản xuất xe hơi hàng đầu vẫn chưa chuyển sang Wankel? Thực tế là việc sản xuất động cơ piston quay trước hết đòi hỏi một công nghệ được mài dũa tốt với nhiều sắc thái khác nhau, và không phải công ty nào cũng sẵn sàng đi theo con đường của cùng một Mazda, bước trên vô số "cú cào" trên đường đi. . Và thứ hai, chúng ta cần những cỗ máy đặc biệt có độ chính xác cao có khả năng biến những bề mặt được mô tả bằng một đường cong xảo quyệt như một biểu mô.

Mazda RX-7 là một trong những chiếc xe đầu tiên trang bị động cơ piston quay Wankel. Đã có bốn thế hệ trong lịch sử của Mazda RX-7. Thế hệ đầu tiên từ năm 1978 đến năm 1985. Thế hệ thứ hai - từ năm 1985 đến năm 1991. Thế hệ thứ ba - từ năm 1992 đến năm 1999. Cuối cùng, thế hệ thứ tư - từ năm 1999 đến năm 2002. RX-7 thế hệ đầu tiên xuất hiện vào năm 1978. Nó được bố trí động cơ đặt giữa và được trang bị một động cơ quay với công suất chỉ 130 mã lực. Với.

Hiện tại, chỉ có Mazda là tham gia nghiên cứu nghiêm túc trong lĩnh vực động cơ piston quay, từng bước cải tiến thiết kế của họ, và hầu hết các cạm bẫy trong lĩnh vực này đều đã được khắc phục. "Wankels" khá phù hợp với tiêu chuẩn thế giới về độ độc của khí thải, mức tiêu thụ nhiên liệu và độ tin cậy. Đối với máy công cụ hiện đại, các bề mặt được mô tả bởi epitop không phải là vấn đề (chỉ cần các đường cong phức tạp hơn nhiều cũng không phải là vấn đề), các vật liệu cấu trúc mới có thể làm tăng tuổi thọ của động cơ piston quay và giá thành của nó đã thấp hơn động cơ đốt trong tiêu chuẩn do ít chi tiết sử dụng hơn.

Giống như NSU, Mazda những năm 60. là một công ty nhỏ với nguồn lực tài chính và kỹ thuật hạn chế. cơ sở của nó phạm vi mô hìnhđã làm cho xe tải giao hàng có runabouts gia đình. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi chiếc coupe thể thao Mazda 110S Cosmo (982 cm3, 110 mã lực, 185 km / h) được tạo ra trong hơn 6 năm và hóa ra lại rất thất thường và đắt tiền. Và danh tiếng bị tổn hại của NSU Ro80 không góp phần tạo nên sự phấn khích (trong năm 1967-1972 chỉ có 1175 "khoảng trống" tìm được chủ nhân), nhưng sự quan tâm của thế giới đối với 110S đã góp phần làm tăng doanh số của tất cả các sản phẩm còn lại của công ty. !

Để chứng minh rằng RPD cũng đáng tin cậy (sự vượt trội về sức mạnh của nó đã trở nên rõ ràng với mọi người), Mazda đã tham gia cuộc thi gần như lần đầu tiên trong đời và chọn cuộc đua khó nhất và dài nhất - 84 giờ Marathon De La Route, được tổ chức trên Nurburgring. Làm thế nào mà đoàn đến từ Bỉ giành được vị trí thứ 4 (chiếc xe thứ hai về đích ba giờ trước khi về đích do bị kẹt phanh), chỉ thua chiếc Porsche 911 “trưởng thành” ở Nordschleife, dường như vẫn còn là một ẩn số.

Xưởng Wankel ở Lindau

Mặc dù kể từ đó những "rô-to" của Nhật Bản đã trở thành thường xuyên trên các đường đua, nhưng họ đã phải đợi 16 năm để có được một thành công lớn ở châu Âu. Năm 1984, người Anh đã giành chiến thắng trong cuộc đua hàng ngày Spa-Francochamps danh giá với một chiếc RX-7. Nhưng tại Hoa Kỳ, tại thị trường chính của "số bảy", sự nghiệp đua xe của cô phát triển thành công hơn nhiều: từ thời điểm cô ra mắt trong chức vô địch IMSA GT năm 1978 và cho đến năm 1992, cô đã giành được hơn một trăm chặng trong mình. đẳng cấp, và từ năm 1982 đến năm 1992, cô đã chiến thắng hơn một trăm chặng. đã xuất sắc trong cuộc đua chính của chuỗi - 24h Daytona.

Trong cuộc biểu tình, Mazda đã không diễn ra suôn sẻ như vậy. Như thường lệ với các đội Nhật Bản (Toyota, Datsun, Mitsubishi), họ chỉ biểu diễn ở một số chặng nhất định của Giải vô địch đua xe thế giới (New Zealand, Anh, Hy Lạp, Thụy Điển), vốn chủ yếu được các bộ phận marketing quan tâm. . Có đủ các quốc hiệu: ví dụ năm 1975-1980. Rod Millen đã giành được tới 5 giải ở New Zealand và Mỹ. Nhưng ở WRC, những thành công chỉ mang tính địa phương: thành tích tốt nhất mà RX-7 thể hiện là vị trí thứ 3 và 6 tại Acropolis của Hy Lạp vào năm 1985.

Vâng, thành công vang dội nhất của Mazda nói chung và RPD nói riêng là chiến thắng của nguyên mẫu thể thao 787B (2612 cm3, 700 mã lực, 607 Nm, 377 km / h) tại Le Mans năm 1991. Hơn nữa, không chỉ phi công nhanh và thiết bị cạnh tranh đã giúp vượt qua các nhà máy Porsche, Peugeot và Jaguars: sự kiên trì của các nhà quản lý Nhật Bản cũng đóng vai trò quan trọng, thường xuyên “đánh bật” mọi kiểu nới lỏng trong quy định đối với rôto. Vì vậy, trước chiến thắng của số 787, các nhà tổ chức của cuộc đua đã đồng ý bù đắp cho giọng hát của “rô-to” với trọng lượng giảm 170 kg (830 so với 1000). Điều nghịch lý là, không giống như động cơ xăng, "sự thèm ăn" của RPD với việc tăng cường lực ép đã tăng với tốc độ khiêm tốn hơn nhiều so với động cơ piston thông thường, và chiếc 787 hóa ra lại tiết kiệm hơn so với các đối thủ cạnh tranh chính của nó!

Đó là một cú sốc. Mercedes, mà tạp chí Stern gọi là bảo thủ không gì khác hơn là “một nhà sản xuất xe hơi dành cho những quý ông 50 tuổi đội mũ”, đã giới thiệu một chiếc siêu xe vào năm 1969 thậm chí còn gây ấn tượng với trí tưởng tượng về màu sắc. Màu cam sáng thách thức, hình dạng hình nêm rõ ràng, bố cục động cơ đặt giữa, cửa hình cánh chim và động cơ RPD ba phần hạng nặng (3600 cm3, 280 mã lực, 260 km / h) - đối với một chiếc Mercedes bảo thủ, đó là một thứ gì đó !

Và vì công ty không xây dựng các khái niệm nên mọi người đều tin rằng C111 chỉ có một con đường duy nhất: lắp ráp quy mô nhỏ (tương đồng) và một tương lai đua tuyệt vời, bởi vì từ năm 1966, FIA đã cho phép RPD tham gia các cuộc thi chính thức. Và những tấm séc đổ xuống tại trụ sở Mercedes yêu cầu họ nhập số tiền cần thiết để có quyền sở hữu chiếc C111. Mặt khác, Stuttgarters càng thúc đẩy sự quan tâm đến Eske, vào năm 1970, giới thiệu thế hệ thứ hai của chiếc coupe với thiết kế tuyệt vời hơn, động cơ 4 phần và hiệu suất đáng kinh ngạc (4800 cm3, 350 mã lực, 300 km / h). Để tinh chỉnh, Mercedes đã chế tạo năm mẫu mô tô trải qua ngày đêm tại Hockenheimring và Nurburgring, chuẩn bị thiết lập một loạt kỷ lục về tốc độ. Báo chí thích thú về "cuộc đụng độ của những người khổng lồ" sắp tới giữa Mercedes quay, Ferrari hút khí tự nhiên và Porsche siêu nạp trong Giải vô địch sức bền thế giới. Than ôi, sự trở lại thể thao lớn đã không diễn ra. Thứ nhất, C111 rất đắt ngay cả đối với Mercedes, Thứ hai, người Đức không thể bán một thiết kế thô thiển như vậy. Và sau cuộc khủng hoảng dầu ở Caribe, họ thường đề cập đến dự án, tập trung vào động cơ diesel. Họ đã trang bị các phiên bản mới nhất của C111, thiết bị đã lập một số kỷ lục thế giới.

Không có bằng cấp kỹ thuật hoàn thiện, vào cuối đời, Felix Wankel đã đạt được sự công nhận của thế giới trong lĩnh vực công nghệ chế tạo động cơ và niêm phong, đã giành được rất nhiều giải thưởng và danh hiệu. Các đường phố và quảng trường của các thành phố ở Đức (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring) được đặt theo tên của ông. Ngoài động cơ, Wankel đã phát triển một khái niệm mới cho tàu cao tốc và tự mình đóng một số tàu.

Điều thú vị nhất là động cơ quay, thứ đã đưa anh trở thành triệu phú và mang lại cho anh danh tiếng trên toàn thế giới, Wankel lại không thích, coi anh là một “chú vịt con xấu xí”. RPD hoạt động thực sự được thực hiện theo cái gọi là "khái niệm KKM", cung cấp cho chuyển động quay hành tinh của rôto và yêu cầu sự ra đời của các đối trọng bên ngoài. Một vai trò quan trọng đã được đóng bởi thực tế là kế hoạch này được đề xuất không phải bởi Wankel, mà bởi kỹ sư NSU Walter Freude. Cho đến gần đây, bản thân Wankel đã coi cách bố trí động cơ lý tưởng “với các piston quay mà không có các bộ phận quay không đều” (Drehkolbenmasine - DKM), về mặt khái niệm đẹp hơn nhiều, nhưng phức tạp về mặt kỹ thuật, đặc biệt là việc lắp đặt bugi trên rôto quay. Tuy nhiên, động cơ quay trên toàn thế giới được gắn chính xác với tên của Wankel, vì tất cả những người quen biết nhà phát minh đều nhất trí tuyên bố rằng nếu không có năng lượng không thể cưỡng lại của kỹ sư người Đức, thế giới sẽ không nhìn thấy thiết bị tuyệt vời này. Felik Wankel qua đời năm 1988.
Lịch sử của Mercedes 350 SL gây tò mò. Wankel thực sự muốn có một chiếc Mercedes C-111 quay. Nhưng công ty Mercedes không đến gặp anh. Sau đó, nhà phát minh đã lấy chiếc 350 SL nối tiếp, loại bỏ động cơ “nguyên bản” từ đó và lắp đặt một cánh quạt từ C-111, nhẹ hơn 60 kg so với động cơ 8 xi-lanh trước đó, nhưng đã phát triển đáng kể. thêm sức mạnh(320 mã lực tại 6500 vòng / phút). Vào năm 1972, khi thiên tài kỹ thuật hoàn thành công việc kỳ diệu tiếp theo của mình, ông có thể đã ngồi sau tay lái của chiếc Mercedes SL-class nhanh nhất vào thời điểm đó. Điều trớ trêu là bằng lái xe Wankel không bao giờ nhận được nó cho đến cuối đời.

Chúng tôi mang ơn sự hồi sinh của sự quan tâm đến RPD đối với động cơ Mazda Renesis mới (từ RE - Động cơ quay - và Genesis). Trong thập kỷ qua, các kỹ sư Nhật Bản đã cố gắng giải quyết tất cả các vấn đề chính của RPD - tính độc và kém hiệu quả của khí thải. So với phiên bản tiền nhiệm, có thể giảm tiêu thụ dầu 50%, xăng 40% và đưa lượng khí thải ôxít có hại xuống tiêu chuẩn Euro IV. Động cơ hai xi-lanh chỉ có dung tích 1,3 lít cho công suất 250 mã lực. và chiếm ít không gian hơn trong khoang động cơ.

Đặc biệt dành cho động cơ mới Mazda RX-8 được phát triển, theo giám đốc thương hiệu của Mazda Motor Châu Âu Martin Brink, được tạo ra theo khái niệm mới- chiếc xe đã được "chế tạo" xung quanh động cơ. Do đó, sự phân bổ trọng lượng dọc theo các trục của RX-8 là lý tưởng - 50 đến 50. Việc sử dụng hình dạng độc đáo và kích thước nhỏ của động cơ khiến nó có thể đặt trọng tâm rất thấp. “RX-8 không phải là một con quái vật đua xe, nhưng nó là chiếc xe có khả năng xử lý tốt nhất mà tôi từng lái,” Martin Brink nói với tạp chí Popular Mechanics.

Thùng mật ong ...

Thoạt nhìn, động cơ piston quay có rất nhiều ưu điểm so với động cơ đốt trong truyền thống:
- Ít bộ phận hơn 30-40%;
- Nhỏ hơn về kích thước và trọng lượng gấp 2-3 lần so với động cơ đốt trong tiêu chuẩn tương ứng về công suất;
- Đáp ứng mô-men xoắn mượt mà trên toàn bộ dải vòng / phút;
- Không có cơ cấu tay quay, do đó, mức độ rung và tiếng ồn thấp hơn nhiều;
- Số vòng quay cao (lên đến 15000 vòng / phút!).

Một thìa hắc ín…

Có vẻ như nếu Wankel có những ưu điểm như vậy so với động cơ piston, thì ai cần những động cơ piston cồng kềnh, nặng nề, kêu và rung này? Tuy nhiên, như thường lệ, trong thực tế, mọi thứ khác xa so với sô cô la. Không một phát minh khéo léo nào, khi đã rời khỏi ngưỡng cửa phòng thí nghiệm, lại bị đưa vào giỏ được đánh dấu "để bỏ đi." Sản xuất nối tiếp không được tìm thấy trên một viên đá, mà trên toàn bộ sa khoáng của đá granit:
- Sự phát triển của quá trình cháy trong một buồng có hình dạng không thuận lợi;
- Đảm bảo độ kín của phớt;
- Đảm bảo công việc không bị cong vênh cơ thể trong điều kiện phát nhiệt không đều;
- Hiệu suất nhiệt thấp do buồng đốt RPD lớn hơn nhiều so với động cơ đốt trong truyền thống;
- Tiêu thụ cao nhiên liệu;
- Độc tính cao của các sản phẩm khí của quá trình cháy;
- Vùng nhiệt độ hẹp cho hoạt động của RPD: ở nhiệt độ thấp, công suất động cơ giảm mạnh, ở nhiệt độ cao, phớt rôto bị mòn nhanh.

Và những gì khác? Điểm cộng hay điểm cộng? Trò chơi có giá trị nến không? Có hợp lý không (nếu không muốn nói là nhiều hơn - khả năng) để làm chủ việc sản xuất hàng loạt RPD?

Mô hình thương mại duy nhất có sẵn cho đến nay động cơ quay là động cơ Wankel, thuộc loại động cơ quay với chuyển động tròn hành tinh của phần tử công tác chính. Cách bố trí cấu tạo của động cơ quay như vậy chắc chắn là đơn giản nhất theo cách riêng của nó. thiết bị kỹ thuật, nhưng không phải là cách tổ chức quy trình công việc tối ưu nhất và do đó nó có những nhược điểm cố hữu và nghiêm trọng.

Có khá nhiều loại động cơ quay có chuyển động hành tinh của phần tử công tác chính, nhưng về bản chất chúng chỉ khác nhau ở số lượng mặt rôto và hình dạng tương ứng của mặt trong của vỏ máy. Các sơ đồ đã cho về cách bố trí khác nhau của các động cơ như vậy được lấy từ cuốn sách "Động cơ quay trên biển", ấn bản năm 1967, các tác giả E. Akatov, V. Bologov và những người khác và chuẩn bị xuất bản trong ở định dạng điện tử tác giả của trang web này.



Chúng ta hãy cùng tìm hiểu sơ lược về thiết kế của loại động cơ này, cùng với lịch sử hình thành và phạm vi hoạt động của nó.

Lịch sử của việc tạo ra động cơ quay với chuyển động quay hành tinh của phần tử làm việc chính bắt đầu vào năm 1943, khi nhà phát minh Mylar đề xuất sơ đồ đầu tiên như vậy. Sau đó, trong một thời gian ngắn, nhiều bằng sáng chế khác đã được nộp cho các động cơ có thiết kế tương tự. Trong đó có nhà phát triển của công ty Đức NSU - V. Frede. Nhưng chính điểm yếu Sơ đồ động cơ quay này là một hệ thống các vòng đệm giữa các sườn ở chỗ tiếp giáp của các mặt liền kề của một rôto hình tam giác quay và các thành của một vỏ cố định. R. Wankel, với tư cách là một chuyên gia về hải cẩu, đã tham gia vào việc giải quyết vấn đề kỹ thuật phức tạp này. Chẳng bao lâu, nhờ nghị lực và tư duy kỹ thuật của mình, anh ấy đã trở thành trưởng nhóm phát triển. Năm 1957, một động cơ quay nguyên mẫu kiểu DKM được chế tạo trong phòng thí nghiệm NSU, với một cánh quạt hình tam giác và một buồng làm việc hình con nhộng, trong đó cánh quạt đứng yên và vỏ quay xung quanh nó. Thực tế hơn nhiều là kiểu bố trí kiểu KKM với bố cục bình thường - buồng làm việc trong vỏ là tĩnh và rôto quay trong đó. Động cơ này xuất hiện một năm sau đó, vào năm 1958. Vào tháng 11 năm 1959, NSU chính thức công bố việc tạo ra một động cơ quay có thể hoạt động được. Trong thời gian ngắn, khoảng 100 công ty trên khắp thế giới đã mua được giấy phép cho công nghệ này, với 34 trong số đó là của Nhật Bản.


Động cơ hóa ra rất nhỏ, mạnh mẽ và có ít bộ phận. Ở châu Âu, bắt đầu bán ô tô với động cơ quay, nhưng hóa ra, chúng có nguồn động cơ nhỏ, tiêu thụ nhiều nhiên liệu và có khí thải rất độc hại. Cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 do một cuộc chiến tranh Ả Rập-Israel khác, khi giá xăng dầu tăng nhiều lần, đã đặt ra câu hỏi về nền kinh tế động cơ ô tô. Do đó, ở Châu Âu và Châu Mỹ, những nỗ lực để đưa động cơ quay Wankel đến mức độ hoàn hảo mong muốn đã bị ngừng lại. Và chỉ có công ty Mazda của Nhật Bản ngoan cố tiếp tục hoạt động theo hướng này. Và cả nhà máy VAZ của Liên Xô - vì xăng tại thời điểm đó ở Liên Xô có giá một xu, và một động cơ mạnh mẽ, mặc dù với nguồn tài nguyên nhỏ, nhưng lại được các cơ quan thực thi pháp luật cần đến. Nhưng vào năm 2004, quá trình sản xuất quy mô nhỏ tại VAZ đã bị đóng cửa và ngày nay Mazda là nhà sản xuất ô tô duy nhất sản xuất hàng loạt ô tô với động cơ quay.

Hiện tại, chỉ có một chiếc ô tô với động cơ quay Wankel được sản xuất hàng loạt trên thế giới - đây là coupe thể thao Mazda RX-8. Cỗ máy này được trang bị động cơ RENESIS với hai phần cánh quạt với tổng thể tích là 1,3 lít. Động cơ có sẵn trong một số phiên bản với công suất từ ​​200 đến 250 mã lực.




Sau Tổng quat về lịch sử của động cơ quay với chuyển động hành tinh của rôto, chúng ta hãy xem xét các ưu điểm và nhược điểm của nó.

ƯU ĐIỂM của động cơ quay Wankel so với động cơ piston truyền thống:

1) Tăng công suất riêng (hp / kg), nó cao gần gấp đôi so với chỉ số này của piston 4 động cơ đột quỵ. Khối lượng của các bộ phận chuyển động không đều trong động cơ Wankel ít hơn nhiều so với động cơ piston có công suất tương tự, và biên độ của các chuyển động không cân bằng đó nhỏ hơn đáng kể. Điều này là do thực tế là trong các chuyển động tịnh tiến của "piston" được thực hiện, và trong động cơ Wankel - các mạch hành tinh, quay. Ngoài ra, động cơ Wankel không có trục khuỷu và que.

Việc một động cơ có thiết kế một cánh quạt như vậy tạo ra công suất cho 3/4 vòng quay của trục đầu ra cũng góp phần làm tăng công suất của Wankel. Không giống như động cơ piston 4 thì xi-lanh đơn chỉ cung cấp công suất cho một phần tư số vòng quay của trục đầu ra.

Chính vì những lý do này mà nhiều năng lượng bị loại bỏ khỏi đơn vị thể tích của buồng đốt trong động cơ quay Wankel nối tiếp. Với thể tích buồng làm việc là 1300 cm 3, Mazda RX-8 có công suất từ ​​200 mã lực - 250 mã lực, và trước Mô hình Mazda RX-7, với động cơ có cùng kích thước, nhưng có bộ tăng áp, tạo ra 350 mã lực. Đó là lý do tại sao một điểm đặc biệt của Mazda RX là khả năng vận hành tuyệt vời của nó: ở số thấp, xe có thể tăng tốc trên 100 km / h ở tốc độ động cơ cao hơn (8000 vòng / phút trở lên) mà không cần tải quá nhiều vào động cơ.

2) Động cơ Wankel dễ dàng hơn trong việc cân bằng cơ học và loại bỏ rung động, giúp cải thiện sự thoải mái của phổi Phương tiện giao thông loại microcars;

3) kích thướcđộng cơ piston quay nhỏ hơn 1,5-2 lần so với động cơ piston có công suất tương đương. Động cơ Wankel có ít bộ phận hơn 35 - 40%.

Flaws

1) Chiều dài hành trình ngắn của mặt của rôto hình tam giác. Mặc dù khó có thể so sánh trực tiếp các chỉ số này với động cơ piston - loại chuyển động của piston và rôto quá khác nhau, nhưng động cơ Wankel có chiều dài hành trình ít hơn khoảng 1/5 . Có một điểm khác biệt cơ bản giữa động cơ Wankel và động cơ pít-tông - "pít-tông" có sự gia tăng thể tích theo một hướng tuyến tính, trùng với hướng của hành trình. Nhưng đối với Wankel, chuyển động này rất phức tạp và chỉ một phần của quỹ đạo của rôto tam giác với chuyển động hành tinh trở thành đường thực tế của hành trình làm việc. (Hình) Đây là lý do tại sao động cơ Wankel có hiệu suất nhiên liệu kém hơn động cơ piston. Do đó, do độ dài hành trình ngắn, nhiệt độ rất cao. khí thải- khí làm việc không có thời gian để truyền áp suất chính của chúng đến rôto, vì cửa sổ xả và khí nóng đã mở áp suất cao với các mảnh thể tích của hỗn hợp hoạt động vẫn chưa ngừng cháy, chúng thoát ra thành ống xả. Do đó, nhiệt độ khí thải của động cơ Wankel rất cao.


2) Hình dạng phức tạp của buồng đốt "lưỡi liềm". Một buồng đốt như vậy có bề mặt tiếp xúc lớn của các chất khí với thành của vỏ và rôto. Do đó, một phần nhiệt đáng kể được sử dụng để làm nóng các bộ phận của động cơ, và điều này làm giảm hiệu suất nhiệt và tăng nhiệt của động cơ. Ngoài ra, dạng buồng đốt này dẫn đến sự hình thành hỗn hợp bị suy giảm và tốc độ cháy của hỗn hợp làm việc bị chậm lại. Do đó, trên Động cơ Mazda RX-8 có 2 bugi trên một phần rôto. Các tính năng này cũng ảnh hưởng tiêu cực đến mức hiệu quả nhiệt động lực học.

3) Mô-men xoắn thấp có thể xảy ra đối với động cơ quay. Để loại bỏ chuyển động quay của rôto đang chuyển động, tâm quay của nó liên tục thực hiện chuyển động quay của hành tinh dọc theo đường tròn quanh tâm hình học của buồng làm việc, động cơ này sử dụng các đĩa nằm lệch tâm trên trục chính. Trên thực tế, đây là những phần tử của một thiết bị tay quay. Có nghĩa là, động cơ Wankel không thể loại bỏ hoàn toàn nhược điểm chính của động cơ đốt trong piston cổ điển - cơ cấu tay quay - thanh truyền. Mặc dù nó được giới thiệu trong động cơ Wankel ở phiên bản nhẹ - dưới dạng một trục lệch tâm, nhưng những sai sót chính của cơ chế này: chế độ mô-men xoắn bị rách, rung và một cánh tay nhỏ của phần tử chính nhận mô-men xoắn - vẫn "chưa được khắc phục" ". (Hình) Đó là lý do tại sao Wankel một phần không hiệu quả và bạn cần phải tạo ra 2 hoặc 3 phần rôto để có được hiệu suất bình thường, bạn cũng nên đặt thêm một bánh đà trên trục.

Ngoài sự hiện diện trong engine Wankel cơ chế tay quay, mô-men xoắn, nhỏ đối với động cơ quay, cũng bị ảnh hưởng bởi thực tế là sơ đồ động học của động cơ như vậy là rất phi lý về mặt nhận thức bởi bề mặt của rôto áp suất của khí giãn nở làm việc. Do đó, chỉ một phần nhất định của áp suất - khoảng một phần ba - được chuyển thành chuyển động quay của rôto và tạo ra mômen quay. Chúng tôi sẽ nói thêm về mô-men xoắn trong một phần đặc biệt của trang web.




Để biết chi tiết về nguyên tắc tạo mô-men xoắn trong động cơ quay Wankel, hãy xem trang TORQUE của trang web.

4) Sự hiện diện của các rung động trong cơ thể. Thực tế là hệ thống của một động cơ quay với chuyển động hành tinh của phần tử làm việc ngụ ý chuyển động không cân bằng của cơ thể này. Những thứ kia. trong quá trình quay, khối tâm của rôto thực hiện chuyển động quay liên tục quanh khối tâm và bán kính của vòng quay này bằng vai lệch tâm của trục động cơ chính. Đó là lý do tại sao một vectơ lực quay liên tục tác dụng lên vỏ động cơ từ bên trong, bằng lực ly tâm xuất hiện trên rôto. Tức là rôto khi quay trên một trục lệch tâm quay lần lượt thì trong bản chất chuyển động của nó có những yếu tố tất yếu và rõ rệt của chuyển động dao động. Dẫn đến tính tất yếu của dao động. (CƠM.)

5) Các vòng đệm hướng tâm cơ học ở các góc của tam giác rôto bị mài mòn nhanh chóng, do chúng chịu tải trọng hướng tâm mạnh, điều này là không thể tránh khỏi trong động cơ Wankel bởi nguyên lý hoạt động của nó. (CƠM.)

6) Mối đe dọa thường xuyên về sự đột phá của khí áp suất cao từ khoang của một chu trình làm việc sang khoang của chu trình khác. Điều này là do sự tiếp xúc của vòng đệm hướng tâm giữa vây rôto và thành buồng đốt xảy ra thành một đường mỏng. Đồng thời, vẫn còn vấn đề thoát khí qua các ổ cắm phích cắm khi sườn rôto đi qua chúng.

7) Hệ thống bôi trơn phức tạp của rôto quay. Trong động cơ Mazda RX-8, các vòi phun đặc biệt phun dầu vào buồng đốt để bôi trơn các cánh quạt cọ xát vào thành buồng đốt trong quá trình quay. Điều này làm tăng độc tính của khí thải và đồng thời làm cho động cơ yêu cầu rất cao về chất lượng của dầu. Ngoài ra, ở tốc độ cao, yêu cầu bôi trơn tăng lên đối với bề mặt hình trụ của phần lệch tâm của trục chính, xung quanh đó rôto quay, và lực này sẽ loại bỏ lực chính khỏi rôto và chuyển thành chuyển động quay của trục. Chính hai khó khăn kỹ thuật rất khó giải quyết này đã dẫn đến việc bôi trơn không đủ ở tốc độ cao của các bộ phận chịu tải nhiều ma sát nhất của động cơ như vậy, và điều này làm giảm tuổi thọ của động cơ một cách đáng kể. Chính việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật như vậy không đầy đủ đã dẫn đến nguồn động cơ Wankel do AvtoVAZ sản xuất trong nước rất ít ỏi. (Hình - chỉ ra bề mặt tiếp xúc hình trụ của ổ cắm bên trong rôto và độ lệch tâm của đĩa trục)

8) Yêu cầu cao về độ chính xác của việc thực hiện các bộ phận có hình dạng phức tạp làm cho một động cơ như vậy khó sản xuất. Việc sản xuất như vậy đòi hỏi thiết bị có độ chính xác cao và đắt tiền - máy có khả năng tạo ra các thể tích phức tạp của một buồng làm việc với bề mặt biểu mô cong. Bản thân rôto cũng có hình dạng của một tam giác phức tạp với các bề mặt lồi.



***

Có thể thấy từ nội dung của phần này của trang web, động cơ quay Wankel có những ưu điểm rõ rệt, cũng như một số lượng lớn những thiếu sót thực tế không thể vượt qua khiến loại động cơ này không thể thay thế động cơ pít-tông từ kho công nghệ hiện đại. . Mặc dù những triển vọng như vậy đã được thảo luận nghiêm túc vào cuối những năm 60 và đầu những năm 70 của thế kỷ trước, và các ý kiến ​​đã được bày tỏ trong các bài đánh giá phân tích rằng vào cuối những năm 80 của thế kỷ 20, hơn một nửa số ô tô trên thế giới sẽ có động cơ quay của các loại .. ..

Và, bất chấp sự tồn tại của các tính năng tiêu cực và những khó khăn kỹ thuật, động cơ quay Wankel đã có thể xuất hiện về mặt kỹ thuật và trở thành một loại sản phẩm khả thi về mặt thương mại, vì những thiếu sót của các đối thủ cạnh tranh chính của nó - động cơ piston với một tay quay - cơ cấu thanh kết nối hóa ra thậm chí còn nghiêm trọng hơn và nhiều. Và điều này, bất chấp hơn một thế kỷ nỗ lực để cải thiện chúng.

***

TIẾP TỤC VỀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU WANKEL
Tháng 9 năm 2016

Một trong những vấn đề khó khăn nhất của các loại động cơ quay là chế tạo một hệ thống làm kín hiệu quả, hệ thống này phải tạo ra thể tích kín trong các buồng làm việc của động cơ quay. Cho đến nay, đây là một trong những khó khăn chính trong sơ đồ kiểu Tverskoy. Ở đó cần phải tạo ra một hệ thống làm kín hiệu quả và khó chế tạo.

Và để rèn luyện tay nghề và có được kinh nghiệm tích cực trong vấn đề như vậy, tôi đã quyết định tạo một bản sao hoạt động nhỏ của công cụ Wankel ngay từ đầu. Công việc sắp kết thúc - Tôi đang đính kèm một bức ảnh của một động cơ như vậy.

***

Việc sản xuất Wankel nhỏ đang được tiến hành với tốc độ tối ưu. Máy sẳn 95%, còn nguyên các chi tiết nhỏ. Vì trên một số trang web trên Internet, những bức ảnh của tôi đã được thảo luận và rất nhiều tưởng tượng xung quanh chúng, tôi thông báo cho bạn. Động cơ được tạo ra từ "ZERO", không có một bộ phận nào từ các mô hình nước ngoài trong đó. Nó không chứa bất kỳ bộ phận nào từ Sachs Wankel, đã không được sản xuất trong 30 năm, cũng không phải từ aixro nhỏ hiện đại hiện đại, v.v.

Độ cứng của lớp bề mặt là 70 HRC. Chiều sâu của lớp gia nhiệt trung bình là 1,5 mm.

Các con dấu xuyên tâm và con dấu cơ học được xử lý theo cách giống nhau và có cùng chỉ số về độ cứng và khả năng chống mài mòn.

Động cơ có làm mát không khí, dầu để bôi trơn sẽ được cung cấp cho buồng nén thông qua 2 vòi phun đặc biệt. Những thứ kia. sẽ không cần pha dầu với xăng như ở động cơ 2 thì.

Động cơ được đặt trên một chiếc máy tiện và chịu sự ngắt quãng lạnh trong vài giờ. Điều này giúp chúng ta có thể đánh giá hoạt động của các vòng đệm và độ kín của các bộ phận kết quả trong động cơ là khá an toàn. Trong tương lai gần, áp suất thu được trong vùng nén của động cơ sẽ được đo. Việc khởi động động cơ dự kiến ​​vào cuối tháng Giêng.

Các loại động cơ đốt trong chính và động cơ hơi nước có một nhược điểm chung. Nó bao gồm thực tế là chuyển động qua lại đòi hỏi sự biến đổi thành chuyển động quay. Do đó, điều này gây ra năng suất thấp, cũng như tỷ lệ mài mòn khá cao của các bộ phận cơ chế bao gồm các loại khác nhauđộng cơ. Khá nhiều người đã nghĩ đến việc làm thế nào để tạo ra một động cơ như vậy trong đó các bộ phận chuyển động chỉ quay. Tuy nhiên, chỉ có một người giải quyết được vấn đề này. Felix Wankel, một thợ cơ khí tự học, đã trở thành người phát minh ra động cơ piston quay. Trong suốt cuộc đời của mình, người đàn ông này đã không nhận được bất kỳ chuyên môn hoặc giáo dục cao hơn. Chúng ta hãy xem xét thêm về động cơ piston quay Wankel.

Tiểu sử tóm tắt của nhà phát minh

Felix G. Wankel sinh năm 1902, ngày 13/8, tại thị trấn nhỏ Lahr (Đức). Trong Thế chiến thứ nhất, cha của nhà phát minh tương lai đã qua đời. Vì điều này, Wankel phải bỏ dở việc học ở phòng tập thể dục và nhận công việc phụ bán hàng trong một cửa hàng sách của một nhà xuất bản. Kết quả là, anh đã phát triển niềm đam mê đọc sách. Felix đã nghiên cứu thông số kỹ thuậtđộng cơ, ô tô, cơ khí độc lập. Anh ấy đúc kết kiến ​​thức từ những cuốn sách được bán trong tiệm. Người ta tin rằng kế hoạch động cơ Wankel được thực hiện sau đó (chính xác hơn là ý tưởng tạo ra nó) đã được đến thăm trong một giấc mơ. Không biết điều này có đúng hay không, nhưng có thể khẳng định chắc chắn rằng nhà phát minh này có khả năng phi thường, ham mê cơ khí và có cái nhìn kỳ dị về nhiều thứ.

Các loại động cơ đầu tiên

Nhà phát minh, đã hiểu cách có thể thực hiện tất cả 4 chu kỳ của một động cơ thông thường trong quá trình quay, đã bắt đầu thiết kế. Năm 1924, Wankel thành lập một xưởng nhỏ. Cô ấy cũng phục vụ như một phòng thí nghiệm. Chính tại đây, Felix Wankel đã bắt đầu nghiên cứu hệ thống piston quay. Năm 1936, mô hình được lắp ráp bởi nhà phát minh đã quan tâm đến công ty BMW. Wankel nhận được tiền, anh ta được cấp phòng thí nghiệm của riêng mình ở Lindau. Ở đó, ông được cho là phát triển các nguyên mẫu động cơ máy bay. Tuy nhiên, cho đến tận cuối Thế chiến II, không một động cơ quay Wankel nào được đưa vào sản xuất hàng loạt. Điều này có lẽ là do việc đưa thiết kế về trạng thái có thể sử dụng được và thiết lập sản xuất hàng loạt đòi hỏi rất nhiều thời gian.

Những năm sau chiến tranh

Sau khi chủ nghĩa phát xít bị đánh bại, phòng thí nghiệm bị đóng cửa và tất cả các thiết bị ở đó được vận chuyển đến Pháp. Kết quả là, Wankel không có việc làm. Điều này đã được tạo điều kiện thuận lợi bởi cựu thành viên của ông trong Đảng Xã hội Quốc gia. Nhưng sau một thời gian ngắn, Felix được mời đến NSU với tư cách kỹ sư thiết kế. Doanh nghiệp này vào thời điểm đó được coi là nhà sản xuất ô tô và xe máy lâu đời nhất.

Nguyên mẫu

Năm 1957, nhờ sự hỗ trợ của Walter Frede (kỹ sư trưởng tại NSU), động cơ piston quay lần đầu tiên được đưa lên ô tô. Động cơ được lắp đặt trên NSU Prinz. Tuy nhiên, thiết kế ban đầu còn rất xa mới hoàn hảo. Nó phức tạp đến mức ngay cả khi thay thế bugi cũng phải tháo rời gần như toàn bộ động cơ. Ngoài ra, thiết kế rất không đáng tin cậy, không kinh tế và có hiệu quả rất thấp. Liên quan đến điều này, động cơ Wankel đã không đi vào chuỗi. Ô tô đi băng chuyền bằng động cơ đốt trong truyền thống. Tuy nhiên, động cơ piston quay không chỉ chứng tỏ quyền tồn tại mà còn thể hiện một tiềm năng ấn tượng cho thời điểm đó. Triển vọng sử dụng của nó hấp dẫn đến nỗi không gì có thể ngăn cản các kỹ sư thiết kế. Bản thân nhà phát minh hiểu rằng con cái của mình cần được cải tiến, ông cố gắng đảm bảo rằng cả việc vận hành và sửa chữa động cơ đều gây ra ít khó khăn nhất có thể. Từ thời điểm đó, công việc tích cực bắt đầu đưa động cơ hoạt động hoàn hảo.

Động cơ Wankel: thiết kế

Động cơ là gì? Có một lỗ tròn ở tâm của rôto. Nó được bao phủ bởi các răng từ bên trong, giống như trên một bánh răng. Một trục có đường kính nhỏ hơn được đưa vào lỗ. Nó cũng có răng. Chúng ngăn trục không bị trượt. Tỷ lệ của các đường kính được chọn theo cách mà sự dịch chuyển của các đỉnh của hình tam giác được thực hiện dọc theo một đường cong khép kín. Nó được gọi là "epitrochoid". Nhiệm vụ của Wankel trước tiên là phải hiểu rằng hoạt động của một cơ chế như vậy là có thể thực hiện được. Sau đó anh phải tính toán mọi thứ một cách chính xác và chính xác. Kết quả là, pít-tông, được làm dưới dạng tam giác Reuleaux, cắt ra ba khoang có vị trí và thể tích thay đổi.

Đặc thù

Đặc tính thiết kế của động cơ vượt trội hơn đáng kể so với động cơ thông thường. Đặc biệt, việc niêm phong các khoang được cung cấp bởi các tấm bịt ​​kín hướng tâm và cuối. Chúng được ép vào "xi lanh" với sự trợ giúp của lò xo băng, áp suất khí và lực ly tâm. Các đặc điểm của động cơ về hiệu suất đáng được quan tâm đặc biệt. Trong toàn bộ chu kỳ, trục thực hiện 3 vòng quay hoàn toàn. Trong động cơ piston thông thường, kết quả này có thể đạt được khi sử dụng sáu xi lanh.

Giới thiệu về ngành

Sau lần đầu tiên trình diễn thành công vào năm 1957, động cơ Wankel đã thu hút sự quan tâm của các đại gia ô tô lớn nhất thời bấy giờ. Như vậy, Curtiss-Wright đã trở thành công ty đầu tiên mua bản quyền. Một năm sau, phát minh này bắt đầu được sử dụng bởi các doanh nghiệp nổi tiếng như Mazda, Friedrich Krupp, MAN và Daimler-Benz. Trong một thời gian khá ngắn, khoảng một trăm công ty đã có được giấy phép, bao gồm cả những công ty nổi tiếng trên toàn thế giới: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.

Thuận lợi

Ưu điểm của động cơ Wankel là gì? Nguyên lý hoạt động của động cơ là việc thực hiện một chu trình bốn kỳ bất kỳ mà không cần sử dụng cơ cấu phân phối khí. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể thiết kế của động cơ. Trong động cơ piston 4 kỳ thông thường, có khoảng hơn một nghìn phần tử. Sự quan tâm lớn của các doanh nghiệp ô tô lớn nhất là do tiềm năng của thiết kế. Ưu điểm chắc chắn là dễ sản xuất, sửa chữa động cơ đơn giản, nhỏ gọn và trọng lượng thấp. Tất cả điều này giúp nâng cao khả năng điều khiển của máy, tạo điều kiện thuận lợi cho vị trí truyền động.

Sự nhỏ gọn của động cơ cho phép bạn tạo ra một cảm giác thoải mái và khá thẩm mỹ viện rộng rãi. Các mẫu động cơ tiên tiến có khả năng phát huy công suất cao với mức tiêu thụ nhiên liệu khá tiết kiệm. Ví dụ, một động cơ hiện đại có thể tích 1300 cm 3 có 220 lít. Với. Nếu bạn trang bị cho động cơ Wankel một bộ tăng áp, bạn có thể nhận được sức mạnh lên tới 350 mã lực. Với. Một ưu điểm khác của thiết kế là độ rung và tiếng ồn rất thấp. Động cơ Wankel được cân bằng cơ học. Việc giảm tiếng ồn và độ rung đạt được nhờ một số bộ phận nhỏ (chúng ít hơn 40% so với động cơ truyền thống). Cũng cần lưu ý đến đặc tính động lực học của động cơ. Ở số thấp mà không tải nhiều, bạn có thể tăng tốc xe lên 100 km / h ở tốc độ cao. Thiết kế của động cơ không có cơ cấu biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay. Do đó, động cơ Wankel có thể chịu được tốc độ cao so với động cơ đốt trong truyền thống.

Hết hưng phấn

Năm 1964, chiếc xe NSU Spyder được ra mắt, sau đó là mẫu xe huyền thoại Ro 80. Và hiện nay trên thế giới có khá nhiều câu lạc bộ dành cho những người hâm mộ dòng xe này. Sau đó, các mẫu xe như Corvette XP, Mercedes C-111, Citroen M35 lăn bánh khỏi dây chuyền lắp ráp. Tuy nhiên, công ty duy nhất nhận sản xuất hàng loạt là Mazda. Kể từ năm 1967, cô đã sản xuất 2-3 chiếc xe mới với RPD. Động cơ Wankel được lắp trên máy bay hạng nhẹ, xe trượt tuyết và thuyền. Năm 1973, giai đoạn hưng phấn kết thúc. Vào thời điểm đó, cuộc khủng hoảng dầu mỏ đang diễn ra gay gắt. Chính trong thời kỳ này, nhược điểm chính của RPD đã xuất hiện - tính kém hiệu quả. Ngoại trừ Mazda, tất cả các nhà sản xuất đều cắt giảm các chương trình sản xuất ô tô có động cơ quay. Tuy nhiên, chỉ có Mazda tiếp tục sản xuất những chiếc xe như vậy. Công ty đã giảm đáng kể doanh số bán hàng ở Mỹ.

Nhược điểm của RPD: dễ vỡ và không đáng tin cậy

Cùng với những ưu điểm, động cơ quay cũng có những nhược điểm đáng kể. Trước hết, chúng tồn tại rất ngắn. Vì vậy, một trong những mô hình RPD đầu tiên trong quá trình thử nghiệm đã xử lý toàn bộ tài nguyên trong 2 giờ. Một nguyên mẫu thành công hơn có thể chịu được 100 giờ. Tuy nhiên, điều này đã không đảm bảo sự hoạt động bình thường của máy. Vấn đề chính là sự mài mòn không đồng đều của bề mặt bên trong của buồng. Trong quá trình làm việc, trên đó hình thành các rãnh ngang. Họ nhận được một cái tên rất hùng hồn: "dấu vết của ma quỷ." Sau khi có giấy phép, Mazda thành lập một bộ phận đặc biệt chuyên cải tiến động cơ. Rõ ràng là trong quá trình quay của rôto, các phích cắm nằm trên đỉnh của nó bắt đầu dao động. Bởi vì điều này, những rãnh này xuất hiện. Ngày nay vấn đề về độ bền và độ tin cậy đã được giải quyết. Đối với điều này, các lớp phủ chất lượng cao, bao gồm cả lớp phủ gốm, được sử dụng trong sản xuất.

Độc tính cao của khí thải

Đây là một nhược điểm khác của RPD. So với động cơ truyền thống, động cơ Wankel thải ra ít oxit nitơ hơn nhưng lại nhiều hydrocacbon hơn gấp nhiều lần do nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn. Các kỹ sư của Mazda đã nhanh chóng tìm ra giải pháp hữu hiệu cho vấn đề. Các chuyên gia đã tạo ra một "lò phản ứng nhiệt". Nó là "đốt cháy sau" các hydrocacbon. Mazda R 100 là chiếc xe đầu tiên sử dụng yếu tố này. Năm 1968, một mô hình "lò phản ứng nhiệt" khác, Lò quay Familia Presto, được phát hành. Chiếc xe này, một trong số ít, đã ngay lập tức vượt qua bài kiểm tra môi trường khá nghiêm ngặt do Hoa Kỳ đưa ra vào năm 1970 đối với xe nhập khẩu.

kinh tế

Đây là một vấn đề khác với RPD. Một phần, nó theo sau từ những điều trên. Mức tiêu thụ nhiên liệu ở RPD tiêu chuẩn cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong. Vấn đề này một lần nữa được giải quyết bởi các chuyên gia Mazda. Bằng cách thực hiện một loạt các biện pháp, bao gồm làm lại bộ chế hòa khí và bộ phản ứng nhiệt, thêm bộ trao đổi nhiệt vào hệ thống xả, tạo ra bộ đánh lửa mới và phát triển bộ đối lưu xúc tác, các kỹ sư đã giảm được 40% mức tiêu thụ. Điều này dẫn đến việc phát hành RX-7 vào năm 1978.

sản xuất trong nước

Ngoài Mazda, AvtoVAZ cũng sản xuất ô tô với RPD. Năm 1974, một phòng thiết kế đặc biệt được thành lập tại nhà máy. Tại Tolyatti, việc xây dựng các xưởng để sản xuất hàng loạt RPD đã bắt đầu. Do ban đầu người ta cho rằng VAZ chỉ đơn giản là sao chép công nghệ phương Tây, nên hãng đã quyết định tái tạo động cơ Mazda. Đồng thời, sự phát triển trong nhiều năm của các viện chế tạo động cơ trong nước hoàn toàn không được tính đến.

Các cuộc đàm phán đã được tổ chức giữa Wankel và các quan chức Liên Xô trong một thời gian khá dài. Một số cuộc họp đã được tổ chức trực tiếp tại Mátxcơva. Tuy nhiên, không đủ tiền nên không thể sử dụng một số công nghệ. Năm 1976, động cơ VAZ-311 một phần đầu tiên được sản xuất. Sức mạnh của nó là 65 lít. Với. Trong năm năm tiếp theo, thiết kế đã được tinh chỉnh. Sau đó, nhà máy sản xuất 50 ô tô thử nghiệm với động cơ Wankel. Họ ngay lập tức phân tán giữa các nhân viên của doanh nghiệp. Tuy nhiên, rõ ràng là động cơ của những chiếc xe này chỉ có bề ngoài giống động cơ của Nhật Bản. Thiết kế của nó cực kỳ không đáng tin cậy. Trong vòng sáu tháng, tất cả các động cơ đã được thay thế, và nhân viên của phòng thiết kế cũng bị cắt giảm.

Tuy nhiên, việc sản xuất động cơ trong nước đã được cứu vãn nhờ các dịch vụ đặc biệt. Họ không quá lo lắng về tài nguyên thiết kế và mức tiêu thụ nhiên liệu. Họ bị thu hút nhiều hơn bởi các đặc tính năng động của động cơ. Trong thời gian ngắn, một chiếc hai bộ phận đã được lắp ráp từ hai động cơ VAZ-311. Sức mạnh của nó đã tăng gần gấp đôi - lên đến 120 mã lực. Với. Động cơ được đặt trên một đơn vị đặc biệt - VAZ-21019. Mô hình này nhận được tên không chính thức "Arkan".

Định vị lại

Các đơn đặt hàng đặc biệt đã thổi một luồng sinh khí thứ hai vào phòng thiết kế. VAZ bắt đầu sản xuất động cơ cho ô tô và thể thao dưới nước. Máy móc bắt đầu thường xuyên giành được vị trí đầu tiên. Đến lượt mình, các quan chức thể thao buộc phải cấm sử dụng RAP. Năm 1987, Shnyakin thay thế Pospelov (trưởng phòng thiết kế). Ông không thích vận tải đường bộ, tập trung nhiều hơn vào hàng không. Ngay từ thời kỳ đầu lãnh đạo, SKB đã định hướng lại các hoạt động của mình sang sản xuất động cơ cho máy bay. Đây là một chiến lược sai lầm, vì nước này sản xuất ít máy bay hơn nhiều so với ô tô. Nhà máy cũng kiếm được lợi nhuận chủ yếu từ việc bán các loại xe có động cơ.

Sai lầm tiếp theo là định hướng lại động cơ công suất thấp. Người Nhật cài đặt RPD trên ô tô thể thao. Và VAZ đã sản xuất các mô hình công suất nhỏ của Oka, mặc dù thực tế là sẽ thích hợp hơn nếu đưa động cơ năng động lên những chiếc xe nhanh hơn. Bằng cách này hay cách khác, trên đường nội địa có một số minicars "Oka" với RPD. Đến năm 1998, phiên bản dân sự của động cơ quay 1,3 lít hai xi-lanh cuối cùng đã được hoàn thiện. Nó đã được cài đặt trên các kiểu VAZ 2107-2109 và 2105.

Cuối cùng

Tại sao các nhà sản xuất hàng đầu thế giới vẫn chưa chuyển hẳn sang sản xuất máy bằng RPD? Thực tế là để sản xuất những động cơ như vậy, trước hết, cần phải có một công nghệ rất chính xác, bao gồm nhiều sắc thái khác nhau. Không phải tất cả mọi người, thậm chí công ty lớn, có thể sẽ đi theo con đường của Mazda. Bên cạnh đó, đó là về phần cứng. Để sản xuất động cơ Wankel, cần có các máy có độ chính xác cao để tiện các bề mặt với một epitop. Đối với các thiết bị được sử dụng ngày nay trong các nhà máy, công việc như vậy là khá khả thi. Ngày nay, chỉ có Mazda là tham gia vào nghiên cứu RPD nghiêm túc. Các kỹ sư của công ty không ngừng cải tiến thiết kế, giải quyết nhiều vấn đề khác nhau. Động cơ quay được sản xuất tại Nhật Bản đáp ứng các tiêu chuẩn của thế giới về độ tin cậy, mức tiêu hao nhiên liệu và thân thiện với môi trường.

Động cơ piston quay (RPD), hoặc động cơ Wankel. Động cơ đốt trong do Felix Wankel phát triển năm 1957 với sự hợp tác của Walter Freude. Trong RPD, chức năng của một piston được thực hiện bởi một rôto ba đỉnh (tam diện), rôto này thực hiện các chuyển động quay bên trong một khoang có hình dạng phức tạp. Sau làn sóng thử nghiệm mô hình ô tô và xe máy rơi vào những năm 60 và 70 của thế kỷ XX, sự quan tâm đến RPD đã giảm xuống, mặc dù một số công ty vẫn đang nghiên cứu cải tiến thiết kế của động cơ Wankel. Hiện tại, RPD đã được trang bị trên xe Mazda. Động cơ piston quay tìm thấy ứng dụng trong mô hình hóa.

Nguyên lý hoạt động

Lực ép khí từ hỗn hợp nhiên liệu-không khí bị đốt cháy sẽ truyền động cho rôto, được lắp thông qua các ổ trục trên trục lệch tâm. Chuyển động của rôto so với vỏ động cơ (stato) được thực hiện thông qua một cặp bánh răng, một trong số đó, có kích thước lớn hơn, được cố định trên bề mặt bên trong của rôto, bánh răng thứ hai, đỡ, có kích thước nhỏ hơn , được gắn chặt vào bề mặt bên trong của nắp bên của động cơ. Sự tương tác của các bánh răng dẫn đến thực tế là rôto tạo ra chuyển động tròn lệch tâm, tiếp xúc với các cạnh của bề mặt bên trong của buồng đốt. Kết quả là, ba khoang biệt lập có thể tích thay đổi được hình thành giữa rôto và vỏ động cơ, trong đó các quá trình nén hỗn hợp nhiên liệu-không khí, quá trình đốt cháy, giãn nở của các khí gây áp lực lên bề mặt làm việc của rôto và diễn ra quá trình thanh lọc buồng đốt khỏi khí thải. Chuyển động quay của rôto được truyền tới trục lệch tâm gắn trên các ổ trục và truyền mômen quay cho các cơ cấu truyền lực. Do đó, hai cặp cơ làm việc đồng thời trong RPD: cặp thứ nhất điều chỉnh chuyển động của rôto và bao gồm một cặp bánh răng; và thứ hai là biến đổi Vòng xoay lưu thông rôto vào chuyển động quay của trục lệch tâm. Tỷ số truyền của bánh răng rôto và stato là 2: 3, vì vậy đối với một vòng quay hoàn toàn của trục lệch tâm, rôto có thời gian quay 120 độ. Đổi lại, đối với một vòng quay hoàn toàn của rôto trong mỗi ba buồng được tạo thành bởi các mặt của nó, một chu trình bốn kỳ hoàn chỉnh của động cơ đốt trong được thực hiện.
Lược đồ RPD
1 - cửa sổ hút gió; 2 cửa sổ ra; 3 - thân máy; 4 - buồng đốt; 5 - bánh răng cố định; 6 - rôto; 7 - bánh răng; 8 - trục; 9 - bugi

Ưu điểm của RPD

Ưu điểm chính của động cơ piston quay là thiết kế đơn giản. RPD có ít bộ phận hơn 35-40% so với động cơ piston bốn thì. Không có piston, thanh nối, trục khuỷu trong RPD. Trong phiên bản "cổ điển" của RPD không có cơ chế phân phối khí. Hỗn hợp nhiên liệu-không khí đi vào khoang làm việc của động cơ qua cửa sổ hút gió, cửa này sẽ mở ra mép của rôto. Khí thải được đẩy ra qua cửa xả, lại đi qua mép của rôto (giống như thiết bị phân phối khí của động cơ piston hai kỳ).
Hệ thống bôi trơn đáng được đề cập đặc biệt, thực tế không có trong phiên bản đơn giản nhất của RPD. Dầu được thêm vào nhiên liệu - như trong hoạt động của động cơ xe máy hai kỳ. Các cặp ma sát (chủ yếu là rôto và bề mặt làm việc của buồng đốt) được bôi trơn bằng chính hỗn hợp nhiên liệu-không khí.
Vì khối lượng của rôto nhỏ và dễ dàng cân bằng với khối lượng của các đối trọng của trục lệch tâm, nên RPD được đặc trưng bởi mức độ rung động thấp và hoạt động đồng đều tốt. Ở những chiếc xe có RPD, việc cân bằng động cơ dễ dàng hơn, đạt được mức độ rung tối thiểu, có ảnh hưởng tốt đến sự thoải mái của xe nói chung. Động cơ hai cánh quạt đặc biệt vận hành êm ái, trong đó chính các cánh quạt hoạt động như một bộ cân bằng giảm rung động.
Một chất lượng hấp dẫn khác của RPD là công suất riêng cao ở tốc độ cao của trục lệch tâm. Điều này cho phép bạn đạt được các đặc tính tốc độ tuyệt vời từ một chiếc xe có RPD với mức tiêu thụ nhiên liệu tương đối thấp. Quán tính của rôto thấp và công suất riêng tăng lên so với động cơ đốt trong piston cải thiện tính năng động học của ô tô.
Cuối cùng, một lợi thế quan trọng của RPD là kích thước nhỏ của nó. Một động cơ quay có kích thước bằng một nửa động cơ bốn thì piston có cùng công suất. Và nó cho phép bạn tận dụng không gian tốt hơn. khoang động cơ, tính toán chính xác hơn vị trí của các bộ truyền động và tải trọng trên trục trước và sau.

Nhược điểm của RPD

Nhược điểm chính của động cơ piston quay là hiệu suất thấp của các khe hở giữa rôto và buồng đốt. Rôto RPD có hình dạng phức tạp đòi hỏi các vòng đệm đáng tin cậy không chỉ dọc theo các cạnh (và có bốn trong số chúng trên mỗi bề mặt - hai dọc theo mặt trên, hai dọc theo mặt bên) mà còn dọc theo bề mặt bên tiếp xúc với vỏ động cơ . Trong trường hợp này, các con dấu được làm dưới dạng các dải thép hợp kim cao được gia công bằng lò xo với sự gia công đặc biệt chính xác của cả bề mặt làm việc và các đầu. Sự cho phép giãn nở của kim loại do nung nóng làm giảm các đặc tính của chúng - hầu như không thể tránh được sự đột phá khí ở phần cuối của các tấm làm kín (trong động cơ piston, hiệu ứng mê cung được sử dụng bằng cách lắp đặt các vòng đệm với các khe hở theo các hướng khác nhau).
Trong những năm gần đây, độ tin cậy của con dấu đã tăng lên đáng kể. Các nhà thiết kế đã tìm ra chất liệu mới cho con dấu. Tuy nhiên, vẫn chưa cần phải nói về bất kỳ bước đột phá nào. Hải cẩu vẫn là nhiều nhất nút cổ chai RPD.
Hệ thống làm kín phức tạp của rôto đòi hỏi phải bôi trơn hiệu quả các bề mặt ma sát. RPD tiêu thụ nhiều dầu hơn động cơ pít-tông 4 kỳ (từ 400 gram đến 1 kg trên 1000 km). Trong trường hợp này, dầu cháy cùng với nhiên liệu, ảnh hưởng xấu đến tính thân thiện với môi trường của động cơ. Có nhiều chất độc hại đối với sức khỏe con người trong khí thải của RPD hơn là trong khí thải của động cơ piston.
Các yêu cầu đặc biệt cũng được đặt ra đối với chất lượng của dầu được sử dụng trong RPD. Điều này trước hết là do xu hướng mài mòn tăng lên (do diện tích lớn của các bộ phận tiếp xúc - rôto và buồng trong của động cơ), và thứ hai, quá nhiệt (một lần nữa, do ma sát tăng và do kích thước nhỏ của chính động cơ).). Thay dầu thường xuyên có thể gây tử vong cho RPD - vì các hạt mài mòn trong dầu cũ làm tăng đáng kể độ mài mòn của động cơ và giảm thân nhiệt của động cơ. Khởi động động cơ nguội và khởi động không đủ dẫn đến vùng tiếp xúc của phớt rôto với bề mặt của buồng đốt và các nắp bên có ít dầu bôi trơn. Nếu động cơ piston bị động cơ khi quá nhiệt, thì RPD thường xảy ra nhất khi khởi động động cơ lạnh (hoặc khi lái xe trong thời tiết lạnh, khi làm mát quá mức).
Nói chung, nhiệt độ hoạt động của RPD cao hơn nhiệt độ hoạt động của động cơ piston. Khu vực ứng suất nhiệt cao nhất là buồng đốt, nơi có thể tích nhỏ và do đó, nhiệt độ tăng cao, gây khó khăn cho việc đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí (RPDs dễ phát nổ do hình dạng mở rộng của buồng đốt, mà cũng có thể là do những nhược điểm của loại động cơ này). Do đó, tính chính xác của RPD đối với chất lượng của nến. Thông thường chúng được lắp đặt trong các động cơ này theo cặp.
Động cơ piston quay, với đặc tính công suất và tốc độ tuyệt vời, hóa ra lại kém linh hoạt (hoặc kém đàn hồi) hơn động cơ piston. Chúng chỉ phát ra công suất tối ưu ở tốc độ đủ cao, điều này buộc các nhà thiết kế phải sử dụng RPD song song với hộp số nhiều tầng và làm phức tạp thiết kế. hộp tự động bánh răng. Cuối cùng, RPD không kinh tế như về lý thuyết.

Ứng dụng thực tế trong ngành ô tô

RPD được sử dụng rộng rãi nhất vào cuối những năm 60 và đầu những năm 70 của thế kỷ trước, khi bằng sáng chế cho động cơ Wankel được 11 nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới mua lại.
Năm 1967, công ty NSU của Đức đã sản xuất một loạt xe hơi hạng thương gia NSU Ro 80. Mẫu xe này được sản xuất trong 10 năm và bán ra trên khắp thế giới với số lượng 37204 bản. Chiếc xe đã được ưa chuộng, nhưng những thiếu sót của RPD được lắp đặt trong đó cuối cùng đã hủy hoại danh tiếng của chiếc xe tuyệt vời này. Trong bối cảnh của các đối thủ cạnh tranh bền bỉ, mô hình NSU Ro 80 trông “nhợt nhạt” - quãng đường đi được lên đến xem xét lạiđộng cơ có 100 nghìn km khai báo không vượt quá 50 nghìn.
Mối quan tâm của Citroen, Mazda, VAZ đã thử nghiệm với RPD. Thành công lớn nhất thuộc về Mazda, hãng đã tung ra xe du lịch RPD vào năm 1963, bốn năm trước khi giới thiệu NSU Ro 80. Ngày nay, Mazda đang trang bị RPD cho các xe thể thao dòng RX. Ô tô hiện đại Mazda RX-8 được giải phóng khỏi nhiều thiếu sót của Felix Wankel RPD. Chúng khá thân thiện với môi trường và đáng tin cậy, mặc dù chúng được coi là “thất thường” đối với các chủ xe và chuyên gia sửa chữa.

Ứng dụng thực tế trong ngành xe máy

Trong những năm 70 và 80, một số nhà sản xuất xe máy đã thử nghiệm với RPD - Hercules, Suzuki và những người khác. Hiện tại, việc sản xuất mô tô "quay" quy mô nhỏ mới chỉ được thành lập tại Norton, nơi sản xuất mô hình NRV588 và đang chuẩn bị sản xuất hàng loạt mô tô NRV700.
Norton NRV588 là mẫu xe đạp thể thao được trang bị động cơ hai cánh quạt với tổng dung tích 588 phân khối và phát triển công suất 170 Sức ngựa. Với trọng lượng khô của một chiếc mô tô là 130 kg, tỷ lệ công suất trên trọng lượng của một chiếc xe thể thao trông thực sự rất khó. Động cơ của máy này được trang bị hệ thống đường nạp thay đổi và tiêm điện tử nhiên liệu. Tất cả những gì được biết về mẫu NRV700 là công suất RPD của chiếc sportbike này sẽ đạt 210 mã lực.

Động cơ hơi nước và động cơ đốt trong có một nhược điểm chung là chuyển động tịnh tiến của piston phải chuyển thành chuyển động quay của các bánh xe. Do đó, rõ ràng là hiệu quả thấp và độ mòn cao của các phần tử cơ chế. Nhiều người muốn chế tạo một động cơ đốt trong để tất cả các bộ phận chuyển động trong nó chỉ quay - như xảy ra trong động cơ điện.

Tuy nhiên, nhiệm vụ hóa ra không hề dễ dàng, chỉ một người thợ máy tự học, cả đời chưa từng được học cao hơn, hay thậm chí là chuyên môn làm việc, mới có thể giải quyết thành công.


Felix Heinrich Wankel (1902–1988) sinh ngày 13 tháng 8 năm 1902 tại thị trấn nhỏ Lahr của Đức. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, cha của Felix qua đời, vì thế mà nhà phát minh tương lai phải rời phòng tập thể dục và đến làm công việc bán hàng tập sự trong một hiệu sách của một nhà xuất bản. Thông qua công việc này, Wankel bắt đầu nghiện đọc sách, từ đó anh độc lập nghiên cứu các ngành kỹ thuật, cơ khí và chế tạo ô tô.
Có một truyền thuyết kể rằng giải pháp cho vấn đề đã đến với cậu bé Felix, mười bảy tuổi trong một giấc mơ. Liệu điều này có đúng hay không vẫn chưa được biết. Nhưng rõ ràng Felix có khả năng máy móc cực kỳ xuất chúng và cái nhìn "không phải xà phòng". Ông hiểu cách thức thực hiện tất cả bốn chu trình của một động cơ đốt trong thông thường (phun, nén, đốt, xả) trong khi quay.
Rất nhanh chóng, Wankel đã đưa ra thiết kế động cơ đầu tiên, và vào năm 1924, ông đã tổ chức một xưởng nhỏ, đồng thời đóng vai trò như một "phòng thí nghiệm" ngẫu hứng. Tại đây Felix bắt đầu thực hiện những nghiên cứu nghiêm túc đầu tiên trong lĩnh vực động cơ đốt trong piston quay.
Từ năm 1921, Wankel là thành viên tích cực của NSDAP. Ông ủng hộ lý tưởng của đảng, là người sáng lập Hiệp hội Thanh niên Quân đội toàn Đức và là Quốc trưởng của nhiều tổ chức khác nhau. Năm 1932, ông rời đảng sau khi cáo buộc một trong những đồng nghiệp cũ của mình tham nhũng chính trị. Tuy nhiên, với tội danh ngang ngược, bản thân anh ta phải ngồi tù 6 tháng. Ra tù nhờ sự can thiệp của Wilhelm Keppler, anh ta tiếp tục làm việc với động cơ. Năm 1934, ông đã tạo ra nguyên mẫu đầu tiên và nhận được bằng sáng chế cho nó. Ông đã thiết kế các van và buồng đốt mới cho động cơ của mình, tạo ra một số phiên bản khác nhau của nó, phát triển phân loại sơ đồ động học cho các máy piston quay khác nhau.




Năm 1936, BMW bắt đầu quan tâm đến nguyên mẫu động cơ Wankel - Felix đã nhận tiền và phòng thí nghiệm riêng của mình ở Lindau để phát triển động cơ máy bay thử nghiệm.
Tuy nhiên, cho đến khi phát xít Đức bị đánh bại, không một động cơ Wankel nào được đưa vào sản xuất. Có lẽ đã mất quá nhiều thời gian để đưa thiết kế vào tâm trí và sản xuất hàng loạt.
Sau chiến tranh, phòng thí nghiệm bị đóng cửa, thiết bị được đưa đến Pháp, và Felix không có việc làm (cựu thành viên của Đảng Xã hội Quốc gia đã ảnh hưởng đến anh ta). Tuy nhiên, Wankel sớm nhận được vị trí kỹ sư thiết kế tại NSU Motorenwerke AG, một trong những nhà sản xuất xe máy và ô tô lâu đời nhất.
Năm 1957, với nỗ lực chung của Felix Wankel và kỹ sư trưởng của NSU Walter Froede, một động cơ piston quay lần đầu tiên được lắp đặt trên xe hơi NSU Prinz. Thiết kế ban đầu hóa ra còn lâu mới hoàn hảo: thậm chí để thay thế các ngọn nến, cần phải tháo rời gần như toàn bộ “động cơ”, độ tin cậy còn lại nhiều so với mong muốn, và thật tội lỗi khi nói về hiệu quả ở giai đoạn phát triển này . Theo kết quả của các cuộc thử nghiệm, một chiếc xe với động cơ đốt trong truyền thống đã lọt vào loạt bài này. Tuy nhiên, động cơ piston quay đầu tiên DKM-54 đã chứng tỏ hiệu suất cơ bản của nó, mở ra hướng cải tiến hơn nữa và thể hiện tiềm năng to lớn của “rôto”.
Vì vậy, một loại động cơ đốt trong mới cuối cùng đã bắt đầu ra đời. Trong tương lai, nó sẽ có nhiều cải tiến và cải tiến hơn nữa. Tuy nhiên, triển vọng về động cơ piston quay hấp dẫn đến mức không gì có thể ngăn cản các kỹ sư đưa thiết kế lên mức vận hành xuất sắc.




Trước khi phân tích những ưu và nhược điểm của động cơ đốt trong piston quay, vẫn nên xem xét chi tiết hơn về thiết kế của chúng.
Một lỗ tròn được tạo ra ở trung tâm của rôto, được bao phủ từ bên trong bằng các răng giống như một bánh răng. Một trục quay có đường kính nhỏ hơn, cũng có răng, được lắp vào lỗ này, đảm bảo rằng không có sự trượt giữa nó và rôto. Tỷ lệ đường kính của lỗ và trục được chọn sao cho các đỉnh của tam giác di chuyển dọc theo cùng một đường cong khép kín, được gọi là "epitrochoid" - Nghệ thuật của Wankel với tư cách là một kỹ sư trước tiên phải hiểu rằng điều này là có thể, và sau đó tính toán chính xác mọi thứ. Kết quả là, pít-tông, có hình dạng tam giác Reuleaux, cắt ba khoang có thể tích và vị trí thay đổi trong khoang, lặp lại hình dạng của đường cong mà Wankel đã tìm thấy.
Thiết kế của động cơ đốt trong piston quay cho phép bạn thực hiện bất kỳ chu trình bốn kỳ nào mà không cần sử dụng cơ cấu phân phối khí đặc biệt. Nhờ thực tế này, "rôto" hóa ra đơn giản hơn nhiều so với động cơ pít-tông bốn kỳ thông thường, trong đó trung bình có thêm gần một nghìn bộ phận.
Việc làm kín các buồng làm việc trong động cơ đốt trong piston quay được cung cấp bởi các tấm làm kín hướng tâm và cuối ép vào "xi lanh" bằng lò xo băng, cũng như lực ly tâm và áp suất khí.
Một trong những tính năng kỹ thuật của nó là “năng suất lao động” cao. Đối với một vòng quay hoàn toàn của rôto (nghĩa là đối với chu trình "phun, nén, đánh lửa, xả"), trục đầu ra thực hiện ba vòng quay hoàn chỉnh. Trong động cơ piston thông thường, kết quả như vậy chỉ có thể đạt được khi sử dụng động cơ đốt trong sáu xi-lanh.



Sau lần đầu tiên trình diễn thành công động cơ đốt trong quay vào năm 1957, các đại gia ô tô lớn nhất đã bắt đầu thể hiện sự quan tâm ngày càng tăng đối với sự phát triển này. Lúc đầu, giấy phép cho động cơ, có tên không chính thức "Wankel", được mua bởi tập đoàn Curtiss-Wright, một năm sau đó, Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp và Mazda. Chỉ trong một thời gian rất ngắn, khoảng một trăm công ty trên khắp thế giới đã có được giấy phép sử dụng công nghệ mới, trong đó có những con quái vật như Rolls-Royce, Porsche, BMW và Ford - trong động cơ piston quay, có 40%. ít bộ phận hơn, nó dễ dàng hơn để sửa chữa và sản xuất.


Ngoài ra, Wankel gần như nhỏ gọn và nhẹ hơn gấp đôi so với ICE piston truyền thống, do đó cải thiện khả năng xử lý của xe, tạo điều kiện cho vị trí truyền lực tối ưu và cho phép nội thất rộng rãi và thoải mái hơn.


Hình ảnh có thể nhấp được:

Động cơ piston quay cho công suất cao với mức tiêu hao nhiên liệu khá khiêm tốn. Ví dụ, một “wankel” hiện đại chỉ có thể tích 1300 cm3 phát triển công suất 220 mã lực và với bộ tăng áp - tất cả là 350. Một ví dụ khác là động cơ OSMG 1400 thu nhỏ nặng 335 g (thể tích làm việc 5 cm3) phát triển công suất 1,27 lít. Trên thực tế, con nhỏ này mạnh hơn một con ngựa 27%.
Một ưu điểm quan trọng khác là độ ồn và độ rung thấp. Động cơ piston quay được cân bằng cơ học một cách hoàn hảo, ngoài ra, khối lượng của các bộ phận chuyển động (và số lượng của chúng) trong nó ít hơn nhiều, do đó “Wankel” chạy êm hơn nhiều và không bị rung.
Và cuối cùng, động cơ piston quay có đặc tính động lực học tuyệt vời. Ở số thấp, bạn có thể tăng tốc xe lên 100 km / h ở tốc độ động cơ cao mà không cần tải nhiều vào động cơ. Ngoài ra, bản thân thiết kế của Wankel do không có cơ cấu chuyển chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay nên có thể chịu được tốc độ cao hơn so với động cơ đốt trong truyền thống.





Sau khi NSU Spyder ra mắt năm 1964, tiếp theo là mẫu NSU Ro 80 huyền thoại (vẫn còn nhiều câu lạc bộ sở hữu những chiếc xe này trên thế giới), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973) . Nhưng nhà sản xuất hàng loạt duy nhất là Mazda Nhật Bản, đã sản xuất từ ​​năm 1967, đôi khi có 2-3 mẫu xe mới với RPD. Động cơ quay được đưa lên thuyền, xe trượt tuyết và máy bay hạng nhẹ. Sự kết thúc của sự hưng phấn đến vào năm 1973, ở đỉnh điểm của cuộc khủng hoảng dầu mỏ. Khi đó nhược điểm chính của động cơ quay xuất hiện - tính kém hiệu quả. Ngoại trừ Mazda, tất cả các nhà sản xuất ô tô đã kết thúc các chương trình luân chuyển, và doanh số bán hàng của công ty Nhật Bản tại Mỹ đã giảm từ 104.960 xe bán được vào năm 1973 xuống còn 61.192 xe vào năm 1974. Cùng với những ưu điểm không thể phủ nhận, Wankel cũng có một số nhược điểm rất nghiêm trọng. Đầu tiên, độ bền. Một trong những nguyên mẫu đầu tiên của động cơ piston quay hết thời gian sử dụng chỉ sau hai giờ. Chiếc DKM-54 tiếp theo, thành công hơn đã trải qua một trăm giờ, nhưng điều này vẫn không đủ cho hoạt động bình thường của chiếc xe. Vấn đề chính nằm ở sự mài mòn không đồng đều của bề mặt bên trong của buồng làm việc. Trong quá trình hoạt động, các rãnh ngang xuất hiện trên đó, được gọi là "dấu ấn của quỷ".



Tại Mazda, sau khi có được giấy phép cho Wankel, cả một bộ phận đã được thành lập để cải tiến động cơ piston quay. Rất nhanh sau đó, hóa ra là khi rôto hình tam giác quay, các phích cắm trên đỉnh của nó bắt đầu rung, kết quả là "dấu vết của quỷ" được hình thành.
Hiện tại, vấn đề về độ tin cậy và độ bền cuối cùng đã được giải quyết bằng cách sử dụng các lớp phủ chống mài mòn chất lượng cao, bao gồm cả lớp phủ gốm.
Một vấn đề nghiêm trọng khác là sự gia tăng độc tính của khí thải Wankel. So với động cơ đốt trong pittông thông thường, “rotornik” thải ra khí quyển ít oxit nitơ hơn, nhưng lại nhiều hydrocacbon hơn do nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn. Rất nhanh chóng, các kỹ sư Mazda, những người tin tưởng vào tương lai tươi sáng của Wankel, đã tìm ra một giải pháp đơn giản và hiệu quả cho vấn đề này. Họ đã tạo ra cái gọi là lò phản ứng nhiệt, trong đó cặn hydrocacbon trong khí thải được “đốt cháy hết”. Chiếc xe đầu tiên thực hiện kế hoạch này là Mazda R100, còn được gọi là Familia Presto Rotary, ra mắt vào năm 1968. Chiếc xe này, một trong số ít, đã ngay lập tức vượt qua các yêu cầu môi trường rất nghiêm ngặt do Hoa Kỳ đưa ra vào năm 1970 đối với ô tô nhập khẩu.
Vấn đề tiếp theo của động cơ piston quay một phần tiếp theo từ vấn đề trước. Đây là nền kinh tế. Mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ đốt trong tiêu chuẩn do hỗn hợp đốt cháy không hoàn toàn cao hơn đáng kể so với động cơ đốt trong tiêu chuẩn. Một lần nữa, các kỹ sư của Mazda bắt đầu làm việc. Thông qua một loạt các biện pháp, bao gồm thiết kế lại bộ phản ứng nhiệt và bộ chế hòa khí, thêm bộ trao đổi nhiệt vào hệ thống xả, phát triển bộ chuyển đổi xúc tác và giới thiệu hệ thống đánh lửa mới, công ty đã giảm được 40% mức tiêu thụ nhiên liệu. Kết quả của sự thành công không thể phủ nhận này là mẫu xe thể thao Mazda RX-7 được ra mắt vào năm 1978.




Điều đáng chú ý là vào thời điểm đó chỉ có Mazda và ... AvtoVAZ sản xuất ô tô với động cơ piston quay trên toàn thế giới.
Đó là vào năm thảm họa 1974, chính phủ Liên Xô đã thành lập một phòng thiết kế đặc biệt RPD (SKB RPD) tại Nhà máy ô tô Volga - nền kinh tế xã hội chủ nghĩa không thể đoán trước được. Ở Togliatti, công việc bắt đầu xây dựng các nhà xưởng để sản xuất hàng loạt "wankels". Vì VAZ ban đầu được lên kế hoạch như một bản sao chép đơn giản của các công nghệ phương Tây (đặc biệt là công nghệ Fiat), các chuyên gia nhà máy đã quyết định tái tạo động cơ Mazda, loại bỏ hoàn toàn tất cả những phát triển trong mười năm của các viện chế tạo động cơ trong nước.
Các quan chức Liên Xô đã đàm phán với Felix Wankel trong một thời gian khá dài về việc mua giấy phép, một số trong số đó diễn ra ngay tại Moscow. Đúng là không tìm thấy tiền và do đó không thể sử dụng một số công nghệ độc quyền. Năm 1976, động cơ Volga một phần VAZ-311 đầu tiên có công suất 65 mã lực được đưa vào hoạt động, phải mất 5 năm nữa để tinh chỉnh thiết kế, sau đó một lô thử nghiệm gồm 50 chiếc VAZ quay. -21018 được sản xuất, ngay lập tức phân tán giữa các công nhân VAZ. Rõ ràng là động cơ chỉ có bề ngoài giống động cơ của Nhật Bản - nó bắt đầu vỡ vụn theo cách rất Liên Xô. Ban lãnh đạo nhà máy đã buộc phải thay thế toàn bộ động cơ bằng động cơ piston nối tiếp trong sáu tháng, cắt giảm một nửa số nhân viên của SKB RPD và đình chỉ việc xây dựng nhà xưởng. Sự cứu rỗi của nhà máy động cơ quay trong nước đến từ các dịch vụ đặc biệt: họ không mấy quan tâm đến mức tiêu thụ nhiên liệu và tuổi thọ của động cơ, nhưng họ rất quan tâm đến các đặc tính động lực học. Ngay lập tức, một RPD hai phần với công suất 120 mã lực được tạo ra từ hai động cơ VAZ-311, bắt đầu được lắp đặt trên một “đơn vị đặc biệt” - VAZ-21019. Chính mẫu xe này, có tên gọi không chính thức là "Arkan", khiến chúng ta mắc nợ vô số câu chuyện về cảnh sát "Cossacks" bắt kịp chiếc "Mercedes" sang trọng, và nhiều nhân viên thực thi pháp luật - mệnh lệnh và huy chương. Cho đến những năm 90, Arkan có vẻ ngoài khiêm tốn thực sự dễ dàng vượt qua tất cả những chiếc xe hơi. Ngoài VAZ-21019, AvtoVAZ còn sản xuất các lô xe VAZ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099 nhỏ lẻ. Tốc độ tối đa của "số tám" quay vào khoảng 210 km / h, và nó tăng tốc lên hàng trăm chỉ trong 8 giây.
Được hồi sinh theo đơn đặt hàng đặc biệt, SKB RPD bắt đầu sản xuất động cơ cho các môn thể thao dưới nước và đua xe, nơi những chiếc xe có động cơ quay bắt đầu giành được giải thưởng thường xuyên đến mức các quan chức thể thao buộc phải cấm sử dụng RPD.
Năm 1987, người đứng đầu SKB RPD, Boris Pospelov, qua đời, và Vladimir Shnyakin, một người đến với ngành ô tô từ hàng không và không thích vận tải mặt đất, được bầu tại một cuộc họp chung. Hướng chính của SKB RPD là chế tạo động cơ cho ngành hàng không. Đây là sai lầm chiến lược đầu tiên: chúng tôi sản xuất ít ô tô hơn một cách tương xứng và nhà máy sống từ động cơ đã bán.
Sai lầm thứ hai là định hướng sản xuất RPD ô tô được bảo tồn sang động cơ VAZ-1185 công suất thấp 42 mã lực. đối với Oka, mặc dù phàm ăn hơn, nhưng động cơ quay năng động hơn đang yêu cầu những chiếc xe nội địa nhanh nhất - ví dụ, đối với G8. Người Nhật cũng cài đặt "wankels" chỉ trên các mô hình thể thao. Do đó, chỉ có một số xe mini quay "Oka" trên các con đường của Nga. Vào năm 1998, phiên bản dân sự của động cơ VAZ-415 1,3 lít quay hai xi lanh cuối cùng cũng được chuẩn bị, được lắp đặt trên VAZ-2105, 2107, 2108 và 2109.




Vào tháng 5 năm 1998, chiếc vòng VAZ-110 "RPD-sport" (190 mã lực, 8500 vòng / phút, 960 kg, 240 km / h) đã được ra mắt. Than ôi, mọi thứ không đi xa hơn một mẫu duy nhất, thường được trưng bày tại các cuộc triển lãm hơn là bắt đầu trong các cuộc đua. 110 là loại mạnh nhất trong dòng xe, nhưng thiết kế thô sơ từng thời điểm đã không cho phép nó thể hiện hết tiềm năng của mình. Tuy nhiên, điều gây khó chịu nhất là tại VAZ, họ nhanh chóng hạ nhiệt theo hướng quay, và chiếc Lada độc nhất vô nhị đã được chuyển đổi thành một chiếc xe đua với động cơ đốt trong thông thường.


Vậy tại sao tất cả các nhà sản xuất xe hơi hàng đầu vẫn chưa chuyển sang Wankel? Thực tế là việc sản xuất động cơ piston quay trước hết đòi hỏi một công nghệ được mài dũa tốt với nhiều sắc thái khác nhau, và không phải công ty nào cũng sẵn sàng đi theo con đường của cùng một Mazda, bước trên vô số "cú cào" trên đường đi. . Và thứ hai, chúng ta cần những cỗ máy đặc biệt có độ chính xác cao có khả năng biến những bề mặt được mô tả bằng một đường cong xảo quyệt như một biểu mô.



Mazda RX-7 là một trong những chiếc xe đầu tiên trang bị động cơ piston quay Wankel. Đã có bốn thế hệ trong lịch sử của Mazda RX-7. Thế hệ đầu tiên từ năm 1978 đến năm 1985. Thế hệ thứ hai - từ năm 1985 đến năm 1991. Thế hệ thứ ba - từ năm 1992 đến năm 1999. Cuối cùng, thế hệ thứ tư - từ năm 1999 đến năm 2002. RX-7 thế hệ đầu tiên xuất hiện vào năm 1978. Nó được bố trí động cơ đặt giữa và được trang bị một động cơ quay với công suất chỉ 130 mã lực. Với.


Hiện tại, chỉ có Mazda là tham gia nghiên cứu nghiêm túc trong lĩnh vực động cơ piston quay, từng bước cải tiến thiết kế của họ, và hầu hết các cạm bẫy trong lĩnh vực này đều đã được khắc phục. "Wankels" khá phù hợp với tiêu chuẩn thế giới về độ độc của khí thải, mức tiêu thụ nhiên liệu và độ tin cậy. Đối với máy công cụ hiện đại, các bề mặt được mô tả bởi epitop không phải là vấn đề (chỉ cần các đường cong phức tạp hơn nhiều cũng không phải là vấn đề), các vật liệu cấu trúc mới có thể làm tăng tuổi thọ của động cơ piston quay và giá thành của nó đã thấp hơn động cơ đốt trong tiêu chuẩn do ít chi tiết sử dụng hơn.
Giống như NSU, Mazda những năm 60. là một công ty nhỏ với nguồn lực tài chính và kỹ thuật hạn chế. Nền tảng của dòng sản phẩm này là xe tải giao hàng và xe tải gia đình. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi chiếc coupe thể thao Mazda 110S Cosmo (982 cm3, 110 mã lực, 185 km / h) được tạo ra trong hơn 6 năm và hóa ra lại rất thất thường và đắt tiền. Và danh tiếng bị tổn hại của NSU Ro80 không góp phần tạo nên sự phấn khích (trong năm 1967-1972 chỉ có 1175 "khoảng trống" tìm được chủ nhân), nhưng sự quan tâm của thế giới đối với 110S đã góp phần làm tăng doanh số của tất cả các sản phẩm còn lại của công ty. !
Để chứng minh rằng RPD cũng đáng tin cậy (sự vượt trội về sức mạnh của nó đã trở nên rõ ràng với mọi người), Mazda đã tham gia cuộc thi gần như lần đầu tiên trong đời và chọn cuộc đua khó nhất và dài nhất - 84 giờ Marathon De La Route, được tổ chức trên Nurburgring. Làm thế nào mà đoàn đến từ Bỉ giành được vị trí thứ 4 (chiếc xe thứ hai về đích ba giờ trước khi về đích do bị kẹt phanh), chỉ thua chiếc Porsche 911 “trưởng thành” ở Nordschleife, dường như vẫn còn là một ẩn số.



Xưởng Wankel ở Lindau


Mặc dù kể từ đó những "rô-to" của Nhật Bản đã trở thành thường xuyên trên các đường đua, nhưng họ đã phải đợi 16 năm để có được một thành công lớn ở châu Âu. Năm 1984, người Anh đã giành chiến thắng trong cuộc đua hàng ngày Spa-Francochamps danh giá với một chiếc RX-7. Nhưng tại Hoa Kỳ, tại thị trường chính của "số bảy", sự nghiệp đua xe của cô phát triển thành công hơn nhiều: từ thời điểm cô ra mắt trong chức vô địch IMSA GT năm 1978 và cho đến năm 1992, cô đã giành được hơn một trăm chặng trong mình. đẳng cấp, và từ năm 1982 đến năm 1992, cô đã chiến thắng hơn một trăm chặng. đã xuất sắc trong cuộc đua chính của chuỗi - 24h Daytona.
Trong cuộc biểu tình, Mazda đã không diễn ra suôn sẻ như vậy. Như thường lệ với các đội Nhật Bản (Toyota, Datsun, Mitsubishi), họ chỉ biểu diễn ở một số chặng nhất định của Giải vô địch đua xe thế giới (New Zealand, Anh, Hy Lạp, Thụy Điển), vốn chủ yếu được các bộ phận marketing quan tâm. . Có đủ các quốc hiệu: ví dụ năm 1975-1980. Rod Millen đã giành được tới 5 giải ở New Zealand và Mỹ. Nhưng ở WRC, những thành công chỉ mang tính địa phương: thành tích tốt nhất mà RX-7 thể hiện là vị trí thứ 3 và 6 tại Acropolis của Hy Lạp vào năm 1985.
Vâng, thành công vang dội nhất của Mazda nói chung và RPD nói riêng là chiến thắng của nguyên mẫu thể thao 787B (2612 cm3, 700 mã lực, 607 Nm, 377 km / h) tại Le Mans năm 1991. Hơn nữa, không chỉ phi công nhanh và thiết bị cạnh tranh đã giúp vượt qua các nhà máy Porsche, Peugeot và Jaguars: sự kiên trì của các nhà quản lý Nhật Bản cũng đóng vai trò quan trọng, thường xuyên “đánh bật” mọi kiểu nới lỏng trong quy định đối với rôto. Vì vậy, trước chiến thắng của số 787, các nhà tổ chức của cuộc đua đã đồng ý bù đắp cho giọng hát của “rô-to” với trọng lượng giảm 170 kg (830 so với 1000). Điều nghịch lý là, không giống như động cơ xăng, sự “thèm ăn” của RPD với việc ép thêm tăng với tốc độ khiêm tốn hơn nhiều so với động cơ piston thông thường, và chiếc 787 hóa ra lại tiết kiệm hơn so với các đối thủ cạnh tranh chính của nó!



Đó là một cú sốc. Mercedes, mà tạp chí Stern gọi là bảo thủ không gì khác hơn là “một nhà sản xuất xe hơi dành cho những quý ông 50 tuổi đội mũ”, đã giới thiệu một chiếc siêu xe vào năm 1969 thậm chí còn gây ấn tượng với trí tưởng tượng về màu sắc. Màu cam sáng thách thức, hình dạng hình nêm rõ ràng, bố cục động cơ đặt giữa, cửa hình cánh chim và động cơ RPD ba phần hạng nặng (3600 cm3, 280 mã lực, 260 km / h) - đối với một chiếc Mercedes bảo thủ, đó là một thứ gì đó !


Và vì công ty không xây dựng các khái niệm nên mọi người đều tin rằng C111 chỉ có một con đường duy nhất: lắp ráp quy mô nhỏ (tương đồng) và một tương lai đua tuyệt vời, bởi vì từ năm 1966, FIA đã cho phép RPD tham gia các cuộc thi chính thức. Và những tấm séc đổ xuống tại trụ sở Mercedes yêu cầu họ nhập số tiền cần thiết để có quyền sở hữu chiếc C111. Mặt khác, Stuttgarters càng thúc đẩy sự quan tâm đến Eske, vào năm 1970, giới thiệu thế hệ thứ hai của chiếc coupe với thiết kế tuyệt vời hơn, động cơ 4 phần và hiệu suất đáng kinh ngạc (4800 cm3, 350 mã lực, 300 km / h). Để tinh chỉnh, Mercedes đã chế tạo năm mẫu mô tô trải qua ngày đêm tại Hockenheimring và Nurburgring, chuẩn bị thiết lập một loạt kỷ lục về tốc độ. Báo chí thích thú về "cuộc đụng độ của những người khổng lồ" sắp tới giữa Mercedes quay, Ferrari hút khí tự nhiên và Porsche siêu nạp trong Giải vô địch sức bền thế giới. Than ôi, sự trở lại thể thao lớn đã không diễn ra. Thứ nhất, C111 rất đắt ngay cả đối với Mercedes, và thứ hai, người Đức không thể bán một thiết kế thô kệch như vậy. Và sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ ở Caribe, họ nói chung bao trùm dự án, tập trung vào động cơ diesel. Họ đã trang bị các phiên bản mới nhất của C111, thiết bị đã lập một số kỷ lục thế giới.


Không có bằng cấp kỹ thuật hoàn thiện, vào cuối đời, Felix Wankel đã đạt được sự công nhận của thế giới trong lĩnh vực công nghệ chế tạo động cơ và niêm phong, đã giành được rất nhiều giải thưởng và danh hiệu. Các đường phố và quảng trường của các thành phố ở Đức (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring) được đặt theo tên của ông. Ngoài động cơ, Wankel đã phát triển một khái niệm mới cho tàu cao tốc và tự mình đóng một số tàu.


Điều thú vị nhất là động cơ quay, thứ đã đưa anh trở thành triệu phú và mang lại cho anh danh tiếng trên toàn thế giới, Wankel lại không thích, coi anh là một “chú vịt con xấu xí”. RPD hoạt động thực sự được thực hiện theo cái gọi là "khái niệm KKM", cung cấp cho chuyển động quay hành tinh của rôto và yêu cầu sự ra đời của các đối trọng bên ngoài. Một vai trò quan trọng đã được đóng bởi thực tế là kế hoạch này được đề xuất không phải bởi Wankel, mà bởi kỹ sư NSU Walter Freude. Cho đến gần đây, bản thân Wankel đã coi cách bố trí động cơ lý tưởng “với các piston quay mà không có các bộ phận quay không đều” (Drehkolbenmasine - DKM), về mặt khái niệm đẹp hơn nhiều, nhưng phức tạp về mặt kỹ thuật, đặc biệt là việc lắp đặt bugi trên rôto quay. Tuy nhiên, động cơ quay trên toàn thế giới được gắn chính xác với tên của Wankel, vì tất cả những người quen biết nhà phát minh đều nhất trí tuyên bố rằng nếu không có năng lượng không thể cưỡng lại của kỹ sư người Đức, thế giới sẽ không nhìn thấy thiết bị tuyệt vời này. Felik Wankel qua đời năm 1988.
Lịch sử của Mercedes 350 SL gây tò mò. Wankel thực sự muốn có một chiếc Mercedes C-111 quay. Nhưng công ty Mercedes không đến gặp anh. Sau đó, nhà phát minh đã lấy chiếc 350 SL nối tiếp, loại bỏ động cơ “nguyên bản” từ đó và lắp đặt một cánh quạt từ C-111, nhẹ hơn 60 kg so với 8 xi-lanh trước đó, nhưng phát triển công suất mạnh hơn đáng kể (320 mã lực tại 6500 vòng / phút). Vào năm 1972, khi thiên tài kỹ thuật hoàn thành công việc kỳ diệu tiếp theo của mình, ông có thể đã ngồi sau tay lái của chiếc Mercedes SL-class nhanh nhất vào thời điểm đó. Điều trớ trêu là Wankel không bao giờ lấy được bằng lái xe trong suốt quãng đời còn lại của mình.



Chúng tôi mang ơn sự hồi sinh của sự quan tâm đến RPD đối với động cơ Mazda Renesis mới (từ RE - Động cơ quay - và Genesis). Trong thập kỷ qua, các kỹ sư Nhật Bản đã cố gắng giải quyết tất cả các vấn đề chính của RPD - tính độc và kém hiệu quả của khí thải. So với phiên bản tiền nhiệm, có thể giảm tiêu thụ dầu 50%, xăng 40% và đưa lượng khí thải ôxít có hại xuống tiêu chuẩn Euro IV. Động cơ hai xi-lanh chỉ có dung tích 1,3 lít cho công suất 250 mã lực. và chiếm ít không gian hơn trong khoang động cơ.
Chiếc xe Mazda RX-8 được phát triển đặc biệt cho động cơ mới, theo giám đốc thương hiệu của Mazda Motor Châu Âu Martin Brink, nó được tạo ra theo một khái niệm mới - chiếc xe được “chế tạo” xung quanh động cơ. Do đó, sự phân bổ trọng lượng dọc theo các trục của RX-8 là lý tưởng - 50 đến 50. Việc sử dụng hình dạng độc đáo và kích thước nhỏ của động cơ khiến nó có thể đặt trọng tâm rất thấp. "RX-8 không phải là một con quái vật đua, nhưng nó là chiếc xe có khả năng xử lý tốt nhất mà tôi từng lái", Martin Brink hào hứng với Popular Mechanics.
Thùng mật ong ...
Thoạt nhìn, động cơ piston quay có rất nhiều ưu điểm so với động cơ đốt trong truyền thống:
- Ít bộ phận hơn 30-40%;
- Nhỏ hơn về kích thước và trọng lượng gấp 2-3 lần so với động cơ đốt trong tiêu chuẩn tương ứng về công suất;
- Đáp ứng mô-men xoắn mượt mà trên toàn bộ dải vòng / phút;
- Không có cơ cấu tay quay, do đó, mức độ rung và tiếng ồn thấp hơn nhiều;
- Số vòng quay cao (lên đến 15000 vòng / phút!).
Một thìa hắc ín…
Có vẻ như nếu Wankel có những ưu điểm như vậy so với động cơ piston, thì ai cần những động cơ piston cồng kềnh, nặng nề, kêu và rung này? Tuy nhiên, như thường lệ, trong thực tế, mọi thứ khác xa so với sô cô la. Không một phát minh khéo léo nào, khi đã rời khỏi ngưỡng cửa phòng thí nghiệm, lại bị đưa vào giỏ được đánh dấu "để bỏ đi." Sản xuất nối tiếp không được tìm thấy trên một viên đá, mà trên toàn bộ sa khoáng của đá granit:
- Sự phát triển của quá trình cháy trong một buồng có hình dạng không thuận lợi;
- Đảm bảo độ kín của phớt;
- Đảm bảo công việc không bị cong vênh cơ thể trong điều kiện phát nhiệt không đều;
- Hiệu suất nhiệt thấp do buồng đốt RPD lớn hơn nhiều so với động cơ đốt trong truyền thống;
- Mức tiêu hao nhiên liệu cao;
- Độc tính cao của các sản phẩm khí của quá trình cháy;
- Vùng nhiệt độ hẹp cho hoạt động của RPD: ở nhiệt độ thấp, công suất động cơ giảm mạnh, ở nhiệt độ cao, phớt rôto bị mòn nhanh.