Jak funguje rpd. S těsnícími klapkami a vratnými pohyby

Spalovací motor - brilantní vynález lidstvo. Díky spalovacímu motoru se začal výrazně rozvíjet technický pokrok. Existuje několik typů těchto nastavení. Nejznámější jsou ale ojnice a píst a rotační píst. Poslední jmenovaný vynalezl německý inženýr Wankel ve spolupráci s Walterem Freudem. Tato pohonná jednotka má ve srovnání s klasickým spalovacím motorem s ojnicí a pístem jiné zařízení a princip činnosti. Jaký je princip fungování Wankelova motoru a proč se tento spalovací motor nestal tak populární? To vše budeme zvažovat v našem dnešním článku.

Charakteristický

Tak co je to za motor? Jedná se o spalovací motor, který vyvinul Felix Wankel v roce 1957. Funkci pístu u této jednotky plnil třívertexový rotor. Prováděl rotační pohyby uvnitř dutiny zvláštního tvaru.

Po řadě experimentálních modelů motocyklů a automobilů, ke kterým došlo v 70. letech minulého století, poptávka po Wankelově motoru výrazně poklesla. I když dnes řada společností stále pracuje na vylepšení tohoto spalovacího motoru. S Wankelovým motorem se tedy můžete setkat u řady Mazda PX. Také tato jednotka našla své uplatnění v modelování.

Zařízení Wankelova motoru

Tato pohonná jednotka se skládá z několika součástí:

• Pouzdra (stator).
• spalovací komory.
• vstupní a výstupní okna.
• Pevným podvozkem.
• ozubené kolo.
• Rotor.
• Vala.
• Zapalovací svíčka.

Jaký je princip fungování Wankelova motoru? Tomu se budeme věnovat níže.

Princip činnosti

Tento ICE funguje následujícím způsobem. Rotor, uložený na excentrickém hřídeli přes ložiska, je poháněn silou tlaku plynu, který vznikl v důsledku spalování směsi vzduch-palivo. Rotor motoru vzhledem ke statoru přes dvojici ozubených kol. Jeden z nich ( velká velikost) se nachází na vnitřním povrchu rotoru. Druhá (podpora) je menší a je pevně připevněna k bočnímu krytu motoru. Prostřednictvím vzájemného působení ozubených kol vytváří rotor excentrické kruhové pohyby. Jeho okraje jsou tedy v kontaktu s vnitřním povrchem spalovací komory.

V důsledku toho se mezi skříní motoru a rotorem vytvoří několik izolovaných komor s proměnným objemem. Jejich počet je vždy 3. V těchto komorách probíhá proces stlačování směsi, její spalování, expanze plynů (které následně vyvíjejí tlak na pracovní plochu rotoru) a jejich odvod. V důsledku zapálení paliva je rotor poháněn a přenáší točivý moment na excentrický hřídel. Ten je uložen na ložiskách a poté přenáší výkon na převodové jednotky. A teprve potom moment sil Wankelova motoru jde na kola podle klasického schématu - přes kardanový pohon a nápravové hřídele k nábojům. V rotačním motoru tak pracuje několik mechanických párů současně. První je zodpovědný za pohyb rotoru a skládá se z několika ozubených kol. Druhý de převádí pohyb rotoru na otáčky excentrického hřídele.

Převodový poměr statoru (skříně) a ozubených kol je vždy stabilní a je 3:2. Rotor má tedy čas otočit se na celou otáčku hřídele o 120 stupňů. Na druhé straně, po celou otáčku rotoru, dochází k vnitřnímu spalování v každé ze tří komor tvořených čely.

Výhody

Jaké jsou výhody tohoto ICE? Wankel má jednodušší konstrukci než ojnice a píst. Počet dílů v něm je tedy o 40 procent menší než v pístovém čtyřdobém spalovacím motoru. Ale přesto není možné vytvořit Wankelův motor vlastníma rukama bez sofistikovaného vybavení. Koneckonců, rotor má velmi složitý tvar. Ti, kteří se pokusili vyrobit Wankel vlastníma rukama, utrpěli četná selhání.

Ale přejděme k výhodám. V konstrukci rotační jednotky není klikový hřídel, mechanismus distribuce plynu. Také zde nejsou žádné ojnice a písty. Spalitelná směs vstupuje do komory vstupním okénkem, které se otevírá okrajem rotoru. A výfukové plyny se na konci pracovního cyklu uvolňují z těla přes výfukový otvor. Roli ventilu zde opět plní samotný okraj rotoru. V konstrukci také není žádný vačkový hřídel (kterých se nyní několik používá na jednotkách ojnice). Wankelův motor s rotačními písty je podle principu fungování mechanismu distribuce plynu podobný dvoudobému motoru.

Je třeba zvláště zmínit mazací systém. Ve Wankelově rotačním motoru ve skutečnosti chybí. Ale jak potom fungují třecí páry? Je to jednoduché: olej se přidává do samotné hořlavé směsi (jako u primitivních motocyklových motorů). Mazání třecích částí je tedy prováděno samotnou směsí vzduchu a paliva. Konstrukce nemá každému známé olejové čerpadlo, které odebírá mazivo z jímky a rozprašuje jej pod zvláštním tlakem.

Další výhodou Wankelova motoru je jeho nízká hmotnost a velikost. Jelikož zde chybí téměř polovina dílů, které jsou u pístových motorů povinné, je rotační agregát kompaktnější a vejde se do každého motorového prostoru. kompaktní rozměry umožňují racionálnější využití prostoru motorového prostoru a také rovnoměrnější zatížení přední a zadní nápravy (koneckonců u automobilů s konvenčními motory připadá více než 70 procent zatížení na přední nápravu část). A díky nízké hmotnosti je dosaženo vysoké stability. Motor má tedy minimální úroveň vibrací, což má pozitivní vliv na pohodlí vozu.

Dalším plusem této jednotky je vysoký měrný výkon, kterého je dosaženo při vysokých otáčkách hřídele. Tato funkce umožňuje dosáhnout dobrých technických vlastností. To je důvod, proč se Wankelův motor používá ve sportovních vozech Mazda. Motor se snadno roztočí až na sedm i více tisíc otáček. Zároveň poskytuje mnohem více točivého momentu a výkonu při malém objemu. To vše má pozitivní vliv na akcelerační dynamiku vozu. Můžete si například vzít auto "Mazda RX-8". Při objemu 1,3 litru motor vyprodukuje 210 Koňská síla Napájení.

Designové nedostatky

Vzhledem k zařízení a principu činnosti Wankelova rotačního motoru stojí za zmínku hlavní konstrukční nedostatek. Tím je nízká účinnost těsnění mezer mezi spalovací komorou a rotorem. Ten má poměrně složitý tvar, který vyžaduje spolehlivé utěsnění nejen podél okrajů (které jsou celkem čtyři), ale také podél boční plochy (které jsou v kontaktu s krytem motoru). Zároveň jsou vyrobeny ve formě ocelových odpružených pásů s obzvláště přesným zpracováním jak z konců, tak z pracovních ploch. Všechny přídavky na roztažnost během ohřevu, zahrnuté v návrhu, zhoršují tyto vlastnosti. Z tohoto důvodu není možné zabránit průniku plynů v koncových místech těsnicích desek. U pístových motorů se uplatňuje labyrintový efekt. Konstrukce tedy používá tři těsnicí kroužky s mezerami různé strany.

Ale stojí za zmínku, že v minulé roky kvalita těsnění se zlepšila. Konstruktéři vylepšili Wankelův motor použitím nových materiálů pro těsnění. Ale přesto je průnik plynu považován za nejslabší místo v rotačním spalovacím motoru.

Spotřeba oleje

Jak jsme již řekli, v tomto motoru není žádný mazací systém jako takový. Vzhledem k tomu, že olej vstupuje spolu s hořlavou směsí, jeho spotřeba se výrazně zvyšuje. A pokud je u motorů ojnice vyloučen přirozený únik maziva nebo není větší než 100 gramů na 1 tisíc kilometrů, pak se u rotačních motorů tento parametr pohybuje od 0,4 do 1 litru na tisíc kilometrů. Složitý těsnící systém totiž vyžaduje účinnější mazání povrchů. Také kvůli vysoké spotřebě oleje nemohou tyto motory splňovat moderní ekologické normy. V výfukové plyny auta s Wankelovým motorem obsahují mnoho nebezpečných pro tělo a životní prostředí látek.

Kromě, rotační motor mohl fungovat pouze na vysoce kvalitních a drahých olejích. Je to způsobeno několika faktory:

• Tendence dotykových částí komory motoru a rotoru k vysokému opotřebení.
• Tendence třecích párů k přehřívání.

Jiné problémy

Nepravidelné výměny oleje hrozily snížením zdrojů spalovacího motoru, protože částice starého maziva působily jako abrazivo, zvětšovaly mezery a pravděpodobnost průniku výfukových plynů do komory. Tato jednotka se také při přehřátí klínuje. A při jízdě v chladném počasí může být chlazení nadměrné.

Samotné RPD má vyšší Provozní teplota než jakýkoli pístový motor. Spalovací komora je považována za nejvíce zatíženou. má malý objem. A kvůli prodlouženému tvaru je komora náchylná k detonaci. Wankelův motor je kromě oleje náročný na kvalitu svíček. Jsou instalovány v párech a měněny přísně podle technické předpisy. Mimo jiné stojí za zmínku nedostatečná elasticita rotačního motoru. Takže tyto spalovací motory mohou produkovat vynikající rychlostní a výkonové charakteristiky pouze při vysokých otáčkách rotoru - od 6 do 10 nebo více tisíc za minutu. Tato vlastnost nutí konstruktéry vylepšovat konstrukci převodovek, díky nimž jsou vícestupňové.

Další nevýhodou je vysoká spotřeba paliva. Například, pokud si vezmete 1,3litrový motor s rotačními písty Mazda RX-8, podle pasových údajů spotřebuje 14 až 18 litrů paliva. Navíc se doporučuje používat pouze vysokooktanový benzín.

O použití RPD v automobilovém průmyslu

Největší oblibu si tento motor získal koncem 60. a začátkem 70. let minulého století. Wankelův patent RPD získalo 11 předních výrobců automobilů. V 67. roce tedy NSU vyvinula první automobil business třídy s rotačním motorem, který se jmenoval NSU RO 80. Tento model sériově vyráběné po dobu 10 let. Celkem bylo vydáno více než 37 tisíc kopií. Vůz byl oblíbený, ale nedostatky rotačního motoru nakonec pošramotily pověst tohoto vozu. Na pozadí ostatních modelů NSU byl sedan NSU RO 80 nejspolehlivější. Najeto před generální opravou bylo jen 50tis při deklarované 100.

S rotačními motory experimentoval také koncern Peugeot-Citroen, společnost Mazda a závod VAZ (o tomto případu budeme hovořit samostatně níže). Největšího úspěchu dosáhli Japonci uvolněním auto s rotačním motorem v 63. roce. Na tento moment Japonci stále vybavují RPD na svých sportovních vozech řady RX. K dnešnímu dni byli osvobozeni od mnoha „dětských nemocí“, které byly vlastní RPD té doby.

RPD Wankel a motocyklový průmysl

V 70. a 80. letech minulého století někteří výrobci motocyklů experimentovali s rotačními motory. Jsou to Herkules a Suzuki. Nyní byla sériová výroba rotačních motocyklů zavedena pouze v Nortonu. Tato značka vyrábí sportovní kola NRV588 vybavená dvourotorovými motory o celkovém objemu 588 kubických centimetrů. Výkon kola Norton je 170 koní. s pohotovostní hmotností 130 kilogramů má tento motocykl vynikající dynamický výkon. Navíc jsou tyto RPD vybaveny elektronickým systémem vstřikování paliva a variabilním sacím traktem.

Data pohonných jednotek hojně používané mezi leteckými modeláři. Protože u modelového spalovacího motoru nejsou žádné požadavky na účinnost a spolehlivost, výroba takových motorů se ukázala jako levná. V takovýchto spalovacích motorech nejsou vůbec žádná těsnění rotoru, nebo mají nejprimitivnější konstrukci. Hlavní výhodou takové jednotky leteckého modelu je snadná instalace do létajícího letadla. maketa. ICE je lehký a kompaktní.

Další skutečnost: Felix Wankel, který získal patent na RPD v roce 1936, se stal vynálezcem nejen rotačních motorů, ale také kompresorů a čerpadel, která fungovala stejným způsobem. Takové jednotky lze nalézt v opravnách a ve výrobě. Mimochodem, přenosný elektrická čerpadla pro čerpání pneumatik jsou auta uspořádána přesně podle tohoto principu.

Vozy RPD a VAZ

Za sovětských časů se také zabývali vytvořením motoru s rotačním pístem a jeho instalací domácí auta VAZ. Takže prvním RPD v SSSR byl motor VAZ-311 s kapacitou 70 koňských sil. Byl vytvořen na základě japonské jednotky 13V. Ale protože vytvoření motoru bylo provedeno podle nereálných plánů, jednotka se po uvedení do sériové výroby ukázala jako nespolehlivá. První vůz s tímto motorem byl VAZ-21018.

Tím ale příběh instalace Wankelova motoru na VAZ nekončí. Druhou v řadě byla pohonná jednotka VAZ-415, která se v 80. letech používala v malých sériích na G8. Tato pohonná jednotka měla lepší Specifikace. Výkon o objemu 1308 kubických centimetrů vzrostl na 150 koní. Díky tomu sovětský VAZ-2108 s rotačním motorem zrychlil na stovky za 9 sekund. A maximální rychlost byla omezena na 190 kilometrů v hodině. Tento motor ale nebyl bez chyb. Zejména se jedná o malý zdroj. Sotva dosáhl 80 tisíc kilometrů. Mezi mínusy také stojí za zmínku vysoké náklady na vytvoření takového vozu. Spotřeba oleje byla 700 gramů na každých tisíc kilometrů. Spotřeba paliva je asi 20 litrů na sto. Proto byla rotační jednotka používána pouze na vozidlech speciálních služeb, v malých sériích.

Závěr

Takže jsme zjistili, co je Wankelův motor. Tato rotační jednotka se nyní sériově používá pouze u vozů Mazda a to pouze u jednoho modelu. Navzdory četným vylepšením a pokusům japonských inženýrů zlepšit konstrukci RPD má stále poměrně malý zdroj a vyznačuje se vysokou spotřebou oleje. Také nové 1,3litrové Mazdy se neliší ve spotřebě paliva. Všechny tyto nedostatky rotačního motoru jej činí nepraktickým a málo používaným v automobilovém průmyslu.

Jediným dosud komerčně vyráběným modelem rotačního motoru je Wankelův motor, který patří k typu rotačních motorů s planetárním kruhovým pohybem hlavního pracovního prvku. Takové konstrukční uspořádání rotačního motoru je nepochybně nejjednodušší z hlediska jeho technického provedení, ale ne nejoptimálnější z hlediska způsobu organizace pracovních procesů, a proto má své vlastní a vážné nevýhody.

Existuje poměrně mnoho druhů rotačních motorů s planetárním pohybem hlavního pracovního prvku, ale v podstatě se od sebe liší pouze počtem čel rotoru a odpovídajícím tvarem vnitřního povrchu skříně. Daná schémata různá rozložení podobné motory jsou převzaty z knihy "Marine Rotary Engines", vydání z roku 1967, autorů E. Akatova, V. Bologova a dalších a připraveny k vydání v r. v elektronické podobě autor tohoto webu.

Pojďme se krátce podívat na samotný design tohoto typu motoru spolu s historií jeho vzhledu a rozsahu. Historie vzniku rotačních motorů s planetárním rotačním pohybem hlavního pracovního prvku začíná v roce 1943, kdy vynálezce Mylar navrhl první takové schéma. Poté bylo během krátké doby podáno několik dalších patentů na motory podobné konstrukce. Včetně developera německé společnosti NSU - V. Frede. Ale hlavním slabým místem tohoto schématu rotačního motoru byl těsnící systém mezi žebry na spoji sousedních ploch rotujícího trojúhelníkového rotoru a stěnami stacionární skříně. R. Wankel se jako specialista na těsnění podílel na řešení tohoto složitého inženýrského problému. Brzy se díky svému energetickému a inženýrskému myšlení stal vedoucím vývojového týmu. V roce 1957 byl v laboratoři NSU postaven prototyp rotačního motoru typu DKM s trojúhelníkovým rotorem a pracovní komorou ve tvaru kapsle, ve které byl rotor nehybný a skříň se otáčela kolem něj. Mnohem praktičtější bylo uspořádání typu KKM s normálním uspořádáním - pracovní komora ve skříni byla stacionární a rotor se v ní otáčel. Tento motor se objevil o rok později, v roce 1958. V listopadu 1959 NSU oficiálně oznámila vytvoření funkčního rotačního motoru. Během krátké doby získalo licence na tuto technologii asi 100 společností po celém světě, z toho 34 japonských.

Motor se ukázal být velmi malý, výkonný a měl málo dílů. V Evropě začal prodej automobilů s rotačními motory, ale jak se ukázalo, měli malý motorový zdroj, spotřebovávali hodně paliva a měli velmi jedovaté výfukové plyny. Ropná krize v roce 1973 v důsledku další arabsko-izraelské války, kdy se ceny benzínu několikrát zvýšily, ostře vyvolala otázku účinnosti motorů automobilů. Z tohoto důvodu byly v Evropě a Americe přerušeny pokusy dovést Wankelův rotační motor k požadovanému stupni dokonalosti. A pouze japonská společnost Mazda tvrdošíjně pokračovala v práci tímto směrem. A také sovětský závod VAZ - protože benzín v té době v SSSR stál cent a byl zapotřebí výkonný, i když s malým zdrojem orgány činné v trestním řízení. Ale v roce 2004 byla malosériová výroba ve VAZ uzavřena a dnes je Mazda jedinou automobilkou, která sériově vyrábí auta s rotačním motorem. V současnosti se na světě sériově vyrábí pouze jeden vůz s Wankelovým rotačním motorem – jde o sportovní kupé Mazda RX-8. Tento stroj je vybaven motorem RENESIS se dvěma sekcemi rotoru o celkovém objemu 1,3 litru. Motor je k dispozici v několika verzích s výkonem od 200 do 250 koní.

.

Po krátkém zopakování historie rotačního motoru s planetárním pohybem rotoru se zastavme u úvahy o jeho výhodách a nevýhodách. VÝHODY Wankelova rotačního motoru ve srovnání s tradičními pístovými motory: 1) Zvýšený měrný výkon (hp/kg), je téměř dvojnásobný oproti pístovému 4 zdvihové motory. Hmotnost nerovnoměrně se pohybujících částí ve Wankelově motoru je mnohem menší než u pístových motorů podobného výkonu a amplituda takových nevyvážených pohybů je znatelně menší. To je způsobeno skutečností, že v "pístu" se provádějí vratné pohyby a ve Wankelově motoru - rotační, planetové obvody. Wankelovu motoru navíc chybí klikový hřídel a ojnice.

Do zvýšeného výkonu Wankelu hraje i fakt, že motor takovéto jednorotorové konstrukce produkuje výkon na tři čtvrtiny každé otáčky výstupního hřídele. Na rozdíl od jednoválcového čtyřdobého pístového motoru, který dodává výkon pouze na jednu čtvrtinu každé otáčky výstupního hřídele. Právě z těchto důvodů se u sériového Wankelova rotačního motoru odebírá z jednotkového objemu spalovacího prostoru mnohem více výkonu. S objemem pracovní komory 1300 cm 3 má Mazda RX-8 výkon 200 hp - 250 hp a předchozí model Mazda RX-7 s motorem stejné velikosti, ale s turbodmychadlem, produkoval 350 koní.

Proto je speciální vlastností Mazdy RX její vynikající dynamický výkon:

• při nízkém převodovém stupni je možné zrychlit vůz nad 100 km/h bez nadměrného zatížení motoru při vyšších otáčkách motoru (8000 ot/min nebo více).
• Wankelův motor se mnohem snadněji mechanicky vyvažuje a zbavuje vibrací, což umožňuje zvýšit komfort lehkých vozidel, jako jsou mikroauta;
• celkové rozměry motoru s rotačním pístem jsou 1,5-2 krát menší ve srovnání s pístovým motorem srovnatelného výkonu.

Wankelův motor má o 35-40 % méně dílů.

nedostatky:

1) Krátká délka zdvihu čela trojúhelníkového rotoru I když je obtížné tyto ukazatele přímo srovnávat s pístovým motorem - typy pohybů pístu a rotoru jsou příliš odlišné, ale Wankelův motor má asi o pětinu kratší délku zdvihu . Mezi Wankelovým a pístovým motorem je jeden zásadní rozdíl - „píst“ má nárůst objemu ve směru jednoho lineárního směru, který se shoduje se směrem zdvihu. Ale pro Wankela je tento pohyb složitý a skutečnou linií pracovního zdvihu se stává pouze část trajektorie trojúhelníkového rotoru s planetárním pohybem. (OBR.) To je důvod, proč má Wankelův motor nižší spotřebu paliva než pístové motory. Proto je teplota výfukových plynů díky krátké délce zdvihu velmi vysoká - pracovní plyny nestihnou přenést svůj hlavní tlak na rotor, protože výfukové okno a horké plyny se již otevírají vysoký tlak s objemovými úlomky, které ještě nepřestaly hořet pracovní směs ven do výfukového potrubí. Proto je teplota výfukových plynů Wankelova motoru velmi vysoká.

2) Složitý tvar spalovací komory "srpku". Taková spalovací komora má velkou plochu styku plynů se stěnami skříně a rotoru. Proto se značná část tepla spotřebuje na ohřev částí motoru, což se snižuje tepelná účinnost a zvýšit teplotu motoru. Navíc tato forma spalovací komory vede ke zhoršení tvorby směsi a zpomalení rychlosti hoření pracovní směsi. Proto má motor Mazda RX-8 2 zapalovací svíčky na jedné sekci rotoru. Tyto vlastnosti také negativně ovlivňují úroveň termodynamické účinnosti.

3) Potenciálně nízký točivý moment pro rotační motor. K odstranění rotace z pohybujícího se rotoru, jehož střed otáčení sám nepřetržitě vykonává planetární rotaci po kruhové dráze kolem geometrického středu pracovní komory, používá tento motor disky excentricky umístěné na hlavním hřídeli. Ve skutečnosti se jedná o prvky klikového zařízení. Tzn., že Wankelův motor se nemohl úplně zbavit hlavního neduhu klasických pístových spalovacích motorů – klikového – ojničního mechanismu. Přestože je ve Wankelově motoru prezentován ve své odlehčené verzi - ve formě excentrické hřídele, hlavní nedostatky tohoto mechanismu: roztrhaný, pulzující režim točivého momentu a malé rameno hlavního prvku, které vnímá točivý moment - zůstaly „ne vyléčený“. (OBR.) Proto je jednosekční Wankel neefektivní a pro dosažení normálního výkonu potřebujete vyrobit 2 nebo 3 sekce rotoru, je také žádoucí na hřídel nasadit přídavný setrvačník. Kromě přítomnosti ve Wankelově motoru klikový mechanismus, točivý moment, který je u rotačního motoru malý, je ovlivněn i tím, že kinematické schéma takového motoru je z hlediska vnímání tlaku pracovních expanzních plynů povrchem rotoru velmi iracionální. Proto se pouze určitá část tlaku - asi třetina - převádí do pracovní rotace rotoru a vytváří točivý moment. O točivém momentu si povíme více ve zvláštní části webu.

Podrobnosti o principu generování točivého momentu ve Wankelově rotačním motoru najdete na stránce TORQUE webu.

4) Přítomnost vibrací v těle. Faktem je, že systém rotačního motoru s planetárním pohybem pracovního prvku implikuje nerovnovážný pohyb tohoto tělesa. Tito. při otáčení vykonává těžiště rotoru kontinuální rotační pohyb kolem těžiště tělesa a poloměr tohoto otáčení je roven osazení excentru hlavního hřídele motoru. Proto na skříň motoru zevnitř působí neustále rotující silový vektor rovný odstředivé síle, která působí na rotor. To znamená, že rotor, když se otáčí na střídavě se otáčejícím excentrickém hřídeli, má nevyhnutelné a výrazné prvky oscilačního pohybu v povaze svého pohybu. Což vede k nevyhnutelnosti vibrací. (RÝŽE.)

5) Rychlé opotřebení mechanických radiálních ucpávek v rozích rotorového trojúhelníku, protože jsou vystaveny silnému radiálnímu zatížení, které je u Wankelova motoru nevyhnutelné díky jeho samotnému principu činnosti. (RÝŽE.)

6) Neustálá hrozba průniku vysokotlakých plynů z dutiny jednoho pracovního cyklu do dutiny dalšího cyklu. Ke kontaktu radiálního těsnění mezi žebrem rotoru a stěnou spalovací komory totiž dochází v jedné tenké linii. Současně zde stále existuje problém průniku plynu zásuvkami pro instalaci zástrčky, když přes ně prochází žebro rotoru.

7) Propracovaný systém mazání rotujícího rotoru. V motoru Mazda RX-8 vstřikují speciální trysky olej do spalovacích komor, aby mazaly žebra rotoru, která se během rotace otírají o stěny spalovací komory. Tím se zvyšuje toxicita výfukových plynů a zároveň je motor velmi náročný na kvalitu oleje. Při vysokých otáčkách jsou navíc zvýšené požadavky na mazání válcové plochy excentrické části hlavního hřídele, kolem které se rotor otáčí, a které odvádí hlavní sílu z rotoru a převádí se na rotaci hřídele. Právě tyto dvě velmi obtížně řešitelné technické potíže vedly k nedostatečnému mazání při vysokých rychlostech nejvíce třecích částí takového motoru, a to v důsledku toho výrazně snížilo životnost motoru. Právě nedostatečné řešení takových technických problémů vedlo k velmi malému zdroji Wankelových motorů, které vyráběl domácí AvtoVAZ. (OBR. - označte válcovou kontaktní plochu vnitřní objímky rotoru a excentr hřídelového kotouče)

8) Vysoké nároky na přesnost provedení tvarově složitých dílů ztěžují výrobu takového motoru. Taková výroba vyžaduje vysoce přesné a drahé vybavení - stroje schopné vytvářet složité objemy pracovní komory se zakřiveným epitrochoidním povrchem. Samotný rotor má také tvar složitého trojúhelníku s konvexními plochami.

Jak je vidět z obsahu této části webu, Wankelův rotační motor má výrazné výhody a velký počet téměř nepřekonatelné nedostatky, které neumožňovaly tomuto typu motoru vytlačit pístové motory z arzenálu moderní techniky. Přestože se o těchto vyhlídkách na konci 60. a 70. let minulého století vážně diskutovalo a v analytických přehledech se objevily názory, že na konci 80. let 20. století bude mít více než polovina světových automobilů již rotační motory různé typy .... A i přes přítomnost negativních vlastností a technických potíží by se Wankelův rotační motor mohl technicky objevit a stát se komerčně životaschopným typem produktu, protože nedostatky jeho hlavních konkurentů - pístových motorů s klikovým - ojničním mechanismem jsou ještě závažnější. A to navzdory více než stoletým pokusům o jejich zlepšení.

POKRAČOVÁNÍ O WANKELOVÉM ROTAČNÍM MOTORU

září 2016 Jedním z nejobtížnějších problémů všech typů rotačních motorů je tvorba efektivní systém těsnění, která by měla vytvářet uzavřený objem v pracovních komorách rotačního motoru. To je zatím jedna z hlavních obtíží ve schématu typu Tverskoy. Tam je potřeba vyrobit efektivní a těžko vyrobitelný těsnící systém.A abych si v takové věci procvičil ruku a získal pozitivní zkušenosti, rozhodl jsem se vytvořit malou pracovní kopii Wankelova motoru úplně od začátku. Práce se již chýlí ke konci - přikládám foto takového motoru.

těsnění

Očekává se, že přibližný výkon jedné takové rotorové sekce bude asi 35-40 hp. Motor se 2 rotorovými sekcemi bude mít výkon 70-80 hp.

WANKELOVÝ MOTOR - PROSINEC
25. prosince 2016 Výroba malého Wankelu probíhá optimálním tempem. Motor je připraven na 95 %, drobné detaily zůstávají.
Jelikož se na některých stránkách na internetu o těchto fotkách již diskutuje a vine se kolem nich spousta fantazií, informuji.
Motor byl vytvořen z NULY, není v něm jediný díl ze zahraničních modelů. Neobsahuje díly od Sachs Wankel, které se nevyrábějí 30 let, ani z moderního malého moderního aixra atd. atd.
Skříň motoru je vyrobena z konstrukční legované žáruvzdorné oceli podrobené termochemickému kalení.Tvrdost povrchové vrstvy je 70 HRC. Hloubka tepelně zpevněné vrstvy je v průměru 1,5 mm. chlazení vzduchem, olej pro mazání bude přiváděn do kompresní komory 2 speciálními tryskami. Tito. nebude potřeba míchat olej s benzínem jako u 2-taktních motorů.

Motor byl nasazen na soustruh a několik hodin podroben studenému záběhu. To umožnilo vyhodnotit činnost těsnění a těsnost výsledných sekcí v motoru jako zcela bezpečné. V blízké budoucnosti bude měřen tlak, který je získán v kompresním sektoru motoru.
Start motoru je naplánován na konec ledna.

OBNOVIT PO PAUZICE

Po nějaké pauze aktivní práce obnoveno. Nyní (březen-18. květen) probíhá aktivní testovací rolování malého experimentálního modelu motoru. V důsledku toho se dokončují těsnění - nejobtížnější a nejcitlivější prvek rotační motory. Výsledky jsou velmi povzbudivé.

Málokdo ví, že spolu s klasickými pístovými motory se v automobilovém průmyslu používají rotační jednotky, podle jména vynálezce nazývané Wankelovy motory. Jsou to motory s vnitřním principem spalování paliva, ale jeho konstrukce a principy činnosti jsou zcela odlišné. Dnes si povíme o rotačních motorech podrobněji.

Konstrukční zařízení rotačního motoru

Hlavní části Wankelova motoru svou konstrukcí nemají nic společného s klasickými spalovacími motory.

Jeho hlavní části jsou následující:

1. Hlavní pracovní komora

Tělo každé rotační jednotky je oválná kovová komora, ve které probíhají hlavní pracovní procesy - režim sání, kompresní zdvih, proces spalování paliva a výfukové plyny. Tvar fotoaparátu není náhodný. Je vyrobena tak, že při interakci s rotorem se jeho stěny dostávají do kontaktu se všemi jeho vrcholy a tvoří několik uzavřených obrysů. Sací a výfukové otvory takových motorů nemají ventily. Jsou umístěny přímo po stranách pracovní komory a jsou připojeny přímo k výfukovému potrubí a energetickému systému.

2. Rotor

Tvar rotoru poněkud připomíná trojúhelník, jehož hrany mají konvexní zaoblení směrem ven. Každá jeho strana je navíc vyrobena s malým výběrem, což zvětšuje objem výsledné uzavřené spalovací komory a zvyšuje otáčky rotoru. Účel této součásti je podobný funkcím pístů v běžném spalovacím motoru. K výskytu pracovních cyklů dochází vytvořením tří již zmíněných dětských komor. Centrální část rotoru je opatřena ozubeným otvorem spojujícím rotor s pohonem, upevněným na výstupní hřídeli. Toto spojení určuje, kterým směrem a po jaké trajektorii se bude rotor pohybovat uvnitř hlavní pracovní komory.

3. Výstupní hřídel

Funkce výstupního hřídele rotačního motoru jsou podobné jako u klikového hřídele klasických pohonných jednotek. Je vybavena půlkruhovými výstupky-vačkami, které mají asymetrické vyrovnání se zřetelným odsazením od centrální pracovní osy. Několik rotorů je umístěno na hřídeli a nasazeno na jejich pracovní vačku. Jejich asymetrické uspořádání vytváří předpoklady pro vznik točivého momentu, ke kterému dochází v důsledku silového tlaku každého z rotorů.

Myslíme si, že jste již uhodli, že rotační motory mají vícevrstvou strukturu, což znamená vytvoření několika pracovních komor, ve kterých rotuje několik rotorů. Jediným jednotícím článkem této práce je výstupní hřídel rotující v důsledku této synchronní interakce. "Vrstvy" jsou bezpečně spojeny pomocí mnoha šroubů umístěných podél okrajů. Chlazení takových motorů je průtokové. Znamená to přítomnost nemrznoucí směsi nejen kolem společného bloku, ale také v každé jeho části.

Ve Wankelově motoru je veškerá práce postavena stejným způsobem spalování. palivová směs jako u pístových motorů. Neposkytují však žádné statické spalovací komory. Tlak vznikající při spalování paliva je vytvářen v samostatně vytvořených komorách, které jsou od společné pracovní komory odděleny rotačními čely.

Samotný rotor je neustále v kontaktu svými vrcholy se stěnami komory a v každém okamžiku vytváří další uzavřená smyčka. Když se otáčí, kontury se střídavě rozšiřují a poté stlačují. Během těchto cyklů vstupuje do komory vzduch a palivo, které je v důsledku síly rotoru stlačeno a zapáleno, přičemž jeho expanze dává rotoru další rotační impuls. Výfukové plyny jsou vypuzovány otvory do výfukového systému, načež je komora opět naplněna směsí paliva a vzduchu.

Výhody a nevýhody rotačních motorů

Použití rotačních motorů má řadu nepopiratelných výhod.

• Méně vnitřních součástí. Podobně jako u čtyřválcového pístového motoru je rotační „bratr“ obdařen pouze čtyřmi hlavními částmi: společnou komorou, dvojicí rotorů a vačkovým hřídelem. Klasický ICE s podobnými cykly provozu se skládá z nejméně čtyřiceti pohyblivých částí, z nichž každá podléhá opotřebení.
• Měkkost práce. Při provozu rotačních jednotek k vibracím prakticky nedochází, vzhledem k tomu, že všechny pohyblivé části rotují pouze jedním směrem. Myslíme si, že víte, že práce pístů v běžném motoru je vícesměrná. Střídá pohyb vpřed s pohybem vzad.
• nízký rytmus. Vzhledem k tomu, že každý rotor je zodpovědný za otáčení pouze jedné třetiny celého kruhu výstupního hřídele, je k tomu potřebný pohyb znatelně pomalejší, což značně zvyšuje spolehlivost Wankelova motoru.

Negativní faktory při použití rotačních motorů samozřejmě nelze vyloučit.

• Žádný rotační motor se nemůže jednoznačně přizpůsobit předpisům ekologických norem různých zemí.. V žádném případě jej nelze nazvat šetrným k životnímu prostředí kvůli vážnému množství emisí oxidu uhličitého, které je nereálné snížit.
• Vysoké náklady na výrobu. Výroba rotačních motorů je velmi nákladná, především kvůli malým sériovým sériím. Koncerny jich produkují velmi málo, což nevyžaduje speciální optimalizaci nákladů ve výrobě.
• Omezení zdrojů. Funkční zásoby Wankelových rotačních motorů jsou velmi omezené. Zřídka překračuje 100–150 tisíc kilometrů, po dosažení kterých vyžadují kompletní opravu ( generální oprava) nebo výměna.
• Zvýšená spotřeba paliva. Hlavním důvodem zvýšené „žravosti“ je jejich nízký kompresní poměr. Motor, držící požadovaný výkon, to kompenzuje větším množstvím paliva dodávaného uvnitř uzavřených komor.

Výsledek

Když to shrneme, řekněme, že rotační pohonné jednotky mají samozřejmě právo na existenci. Mají řadu nepopiratelných „plusů“, které jim umožňují, byť malé, použití v automobilové výrobě. Na druhou stranu je závažnost „mínusů“ velmi patrná. V mnoha zemích světa je prostě nelze aplikovat kvůli existujícím environmentální normy, a vážná spotřeba paliva a omezená životnost činí nákup automobilů s rotačními motory zcela nerentabilní. Předpokládáme, že ještě nějakou dobu budou na trhu, ale brzy je nahradí hybridní pohonné systémy, jejichž vývoj probíhá naprosto grandiózním tempem.

Parní motory a spalovací motory mají jednu společnou nevýhodu - vratný pohyb pístu je nutné převést na rotační pohyb kol. Z toho vyplývá zjevně nízká účinnost a vysoké opotřebení prvků mechanismu. Mnozí chtěli postavit spalovací motor tak, aby se v něm všechny pohyblivé části pouze otáčely – jak se to děje u elektromotorů.

Úkol se však ukázal jako nelehký, úspěšně jej dokázal vyřešit pouze mechanik-samouk, který za celý svůj život nezískal vyšší vzdělání, dokonce ani pracovní specializaci.

Felix Heinrich Wankel (1902–1988) se narodil 13. srpna 1902 v malém německém městě Lahr. Během první světové války zemřel Felixův otec, kvůli čemuž musel budoucí vynálezce opustit gymnázium a jít pracovat jako učeň do knihkupectví v nakladatelství. Touto prací se Wankel stal závislým na četbě knih, ze kterých samostatně vystudoval technické obory, mechaniku a automobilovou techniku.

Existuje legenda, že řešení problému přišlo sedmnáctiletému Felixovi ve snu. Zda je to pravda nebo ne, není známo. Je ale zřejmé, že Felix měl velmi výtečnou schopnost mechaniky a „nenamydlený“ pohled na věc. Pochopil, jak lze všechny čtyři cykly běžného spalovacího motoru (vstřikování, komprese, spalování, výfuk) provádět při otáčení.

Poměrně rychle přišel Wankel s první konstrukcí motoru a v roce 1924 zorganizoval malou dílnu, která zároveň sloužila jako improvizovaná „laboratoř“. Zde Felix začal provádět první seriózní výzkum v oblasti rotačních pístových spalovacích motorů.

Od roku 1921 byl Wankel aktivním členem NSDAP. Prosazoval stranické ideály, byl zakladatelem Celoněmeckého svazu vojenské mládeže a Jungführerem různých organizací. V roce 1932 opustil stranu poté, co obvinil jednoho ze svých bývalých kolegů z politické korupce. Sám však musel na základě protiobžaloby strávit šest měsíců ve vězení. Propuštěn z vězení díky přímluvě Wilhelma Kepplera pokračoval v práci na motoru. V roce 1934 vytvořil první prototyp a získal na něj patent. Pro svůj motor navrhl nové ventily a spalovací komory, vytvořil několik jeho různých verzí, vypracoval klasifikaci kinematických schémat pro různé stroje s rotačními písty.

V roce 1936 se BMW začalo zajímat o prototyp motoru Wankel – Felix získal peníze a vlastní laboratoř v Lindau na vývoj experimentálních leteckých motorů.

Až do samotné porážky nacistického Německa se však do výroby nedostal ani jeden Wankelův motor. Možná zabralo příliš mnoho času, než jsem si vzpomněl na design a vytvořil sériovou výrobu.

Po válce byla laboratoř uzavřena, zařízení odvezeno do Francie a Felix zůstal bez práce (zasáhlo ho bývalé členství v NS). Wankel však brzy získal místo konstruktéra v NSU Motorenwerke AG, jednom z nejstarších výrobců motocyklů a automobilů.

V roce 1957 byl společným úsilím Felixe Wankela a vedoucího inženýra NSU Waltera Froedeho poprvé instalován motor s rotačními písty na vůz NSU Prinz. Počáteční návrh se ukázal být daleko od dokonalosti: dokonce i pro výměnu svíček bylo nutné rozebrat téměř celý „motor“, spolehlivost zůstala hodně žádoucí a bylo hříchem mluvit o účinnosti v této fázi vývoje . Výsledkem testů byl vůz s tradičním spalovacím motorem. Přesto první motor s rotačními písty DKM-54 prokázal svůj základní výkon, otevřel směr pro další zdokonalování a ukázal kolosální potenciál „rotorů“.

Tím pádem, nový typ ICE konečně začalo žít. V budoucnu bude mít mnoho dalších vylepšení a vylepšení. Ale vyhlídky na motor s rotačními písty jsou tak atraktivní, že nic nezabrání inženýrům dovést konstrukci k provozní dokonalosti.

Před rozborem výhod a nevýhod rotačních pístových spalovacích motorů se ještě vyplatí podrobněji zvážit jejich konstrukci.
Ve středu rotoru byl vytvořen kulatý otvor, pokrytý zevnitř zuby jako ozubené kolo. Do tohoto otvoru je vložen otočný hřídel menšího průměru, rovněž se zuby, který zajišťuje, že nedochází k prokluzu mezi ním a rotorem. Poměry průměrů díry a hřídele se volí tak, aby se vrcholy trojúhelníku pohybovaly po stejné uzavřené křivce, která se nazývá „epitrochoid“ – Wankelovým uměním jako inženýra bylo nejprve pochopit, že je to možné, a pak vše přesně spočítat. Výsledkem je, že píst, který má tvar Reuleauxova trojúhelníku, se v komoře odřízne a opakuje tvar křivky nalezené Wankelem, tři komory s proměnným objemem a polohou.

Konstrukce spalovacího motoru s rotačním pístem umožňuje realizovat jakýkoli čtyřdobý cyklus bez použití speciálního mechanismu distribuce plynu. Díky této skutečnosti se „rotor“ ukazuje jako mnohem jednodušší než běžný čtyřdobý pístový motor, ve kterém je v průměru téměř o tisíc dílů více.

Utěsnění pracovních komor v motor s rotačním pístem zajišťovány radiálními a koncovými těsnicími deskami přitlačovanými k „válci“ páskovými pružinami, jakož i odstředivými silami a tlakem plynu.

Další z jeho technických vlastností je vysoká „produktivita práce“. Na jednu úplnou otáčku rotoru (tj. pro cyklus "vstřik, komprese, zapálení, výfuk") udělá výstupní hřídel tři úplné otáčky. U běžného pístového motoru lze takových výsledků dosáhnout pouze s použitím šestiválcového spalovacího motoru.

Po prvním úspěšném předvedení rotačního spalovacího motoru v roce 1957 začali největší automobiloví giganti projevovat zvýšený zájem o vývoj. Nejprve licenci na motor, který dostal neformální název „Wankel“, koupila společnost Curtiss-Wright Corporation, o rok později Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp a Mazda. Během velmi krátké doby byly získány licence pro nová technologie získala asi sto společností po celém světě, včetně takových monster jako Rolls-Royce, Porsche, BMW a Ford.
Takový zájem o „wankel“ tak velkých hráčů na automobilovém trhu je dán jeho velkým potenciálem a významnými výhodami – motor s rotačními písty má o 40 % méně dílů, snáze se opravuje a vyrábí.

Wankel je navíc téměř dvakrát kompaktnější a lehčí než tradiční pístový ICE, což zase zlepšuje ovladatelnost vozu, usnadňuje optimální umístění převodovky a umožňuje prostornější a pohodlnější interiér.

Motor s rotačními písty vyvine vysoký výkon při poměrně skromné ​​spotřebě paliva. Například moderní „wankel“ o objemu pouhých 1300 cm3 vyvine výkon 220 koní a s turbodmychadlem - všech 350. Dalším příkladem je miniaturní motor OSMG 1400 o hmotnosti 335 g (pracovní objem 5 cm3) vyvíjí výkon o objemu 1,27 litru .S. Ve skutečnosti je tento malý o 27 % silnější než kůň.

Další důležitou výhodou je nízká hladina hluku a vibrací. Motor s rotačními písty je perfektně mechanicky vyvážen, navíc je v něm hmota pohyblivých dílů (a jejich počet) mnohem menší, takže „Wankel“ běží mnohem tišeji a nevibruje.

A konečně motor s rotačními písty má vynikající dynamické vlastnosti. Při nízkém převodovém stupni můžete vůz zrychlit na 100 km/h při vysokých otáčkách motoru bez velkého zatížení motoru. Navíc samotná konstrukce „Wankel“ je díky absenci mechanismu pro přeměnu vratného pohybu na pohyb rotační schopna odolat vysoká rychlost než tradiční ICE.

Po NSU Spyder, vydaný v roce 1964, následoval legendární model NSU Ro 80 (ve světě je stále mnoho klubů majitelů těchto vozů), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Ale jediným masovým výrobcem byl Japonská Mazda, která vyrábí od roku 1967 někdy 2-3 nové modely s RPD. Rotační motory byly umístěny na člunech, sněžných skútrech a lehkých letadlech. Konec euforie přišel v roce 1973, kdy vrcholila ropná krize. Tehdy se objevila hlavní nevýhoda rotačních motorů - neúčinnost. S výjimkou Mazdy všechny automobilky ukončily rotační programy a prodeje japonské společnosti v Americe klesly ze 104 960 vozů prodaných v roce 1973 na 61 192 v roce 1974.
Spolu s nepopiratelnými výhodami měl Wankel také řadu velmi vážných nedostatků. Za prvé, trvanlivost. Jeden z prvních prototypů motorů s rotačními písty vyřadil z provozu za pouhé dvě hodiny. Další, úspěšnější DKM-54 už vydržel sto hodin, ale na běžný provoz vozu to stále nestačilo. Hlavní problém spočíval v nerovnoměrném opotřebení vnitřního povrchu pracovní komory. Během provozu se na něm objevily příčné brázdy, které dostaly mluvící název "ďábelské značky".

V Mazda po získání licence na Wankel vzniklo celé oddělení pro zdokonalení motoru s rotačními písty. Docela brzy se ukázalo, že když se trojúhelníkový rotor otáčí, zátky na jeho vršcích začnou vibrovat, v důsledku čehož se tvoří „ďábelské stopy“.

V současné době je problém spolehlivosti a životnosti konečně vyřešen použitím vysoce kvalitních povlaků odolných proti opotřebení, včetně keramických.

jiný vážný problém- zvýšená toxicita Wankelova výfuku. Ve srovnání s konvenčním pístovým spalovacím motorem „rotornik“ vypouští do atmosféry méně oxidů dusíku, ale mnohem více uhlovodíků v důsledku nedokonalého spalování paliva. Poměrně rychle našli inženýři Mazdy, kteří věřili ve světlou budoucnost Wankelu, jednoduché a efektivní řešení tohoto problému. Vytvořili takzvaný tepelný reaktor, ve kterém se jednoduše „spálily“ uhlovodíkové zbytky ve výfukových plynech. Prvním vozem, který implementoval toto schéma, byla Mazda R100, také nazývaná Familia Presto Rotary, uvedená na trh v roce 1968. Tento vůz, jako jeden z mála, okamžitě prošel velmi přísnými ekologickými požadavky vydanými Spojenými státy v roce 1970 pro dovážené vozy.

Další problém rotačních pístových motorů částečně navazuje na předchozí. Tohle je ekonomika. Spotřeba paliva standardního „wankelu“ v důsledku nedokonalého spalování směsi je výrazně vyšší než u běžného spalovacího motoru. Inženýři Mazdy se opět pustili do práce. Prostřednictvím řady opatření, včetně přepracování termoreaktoru a karburátoru, přidání tepelného výměníku do výfukového systému, vývoje katalyzátoru a zavedení nového systému zapalování, společnost dosáhla 40% snížení spotřeby paliva. V důsledku tohoto nepochybného úspěchu byl v roce 1978 propuštěn sportovní auto Mazda RX-7.

Stojí za zmínku, že v té době pouze Mazda a ... AvtoVAZ vyráběly automobily s rotačními pístovými motory po celém světě.
Bylo to v katastrofálním roce 1974, kdy sovětská vláda vytvořila speciální konstrukční kancelář RPD (SKB RPD) v automobilce Volha - socialistická ekonomika je nepředvídatelná. V Togliatti začaly práce na stavbě dílen pro sériovou výrobu „wankelů“. Vzhledem k tomu, že VAZ byl původně plánován jako jednoduchá kopírka západních technologií (zejména Fiat), rozhodli se tovární specialisté reprodukovat motor Mazda a zcela zavrhli veškerý desetiletý vývoj domácích institutů pro stavbu motorů.

Sovětští představitelé poměrně dlouho jednali s Felixem Wanklem o nákupu licencí, z nichž některé probíhaly přímo v Moskvě. Pravda, nenašly se peníze, a proto nebylo možné použít některé proprietární technologie. V roce 1976 byl uveden do provozu první jednosekční motor Volga VAZ-311 o výkonu 65 hp, doladění konstrukce trvalo dalších pět let, poté experimentální dávka 50 kusů rotačních VAZ-21018 " jednotky“, které se okamžitě rozptýlily mezi pracovníky VAZ. Okamžitě se ukázalo, že motor jen navenek připomínal japonský - začal se rozpadat velmi sovětským způsobem. Vedení závodu bylo nuceno během šesti měsíců vyměnit všechny motory za sériové pístové motory, snížit počet zaměstnanců SKB RPD na polovinu a pozastavit výstavbu dílen. Záchrana domácí budovy rotačních motorů přišla ze speciálních služeb: spotřeba paliva a životnost motoru je příliš nezajímaly, ale dynamické vlastnosti je velmi zajímaly. Okamžitě byl vyroben dvoudílný RPD o výkonu 120 hp ze dvou motorů VAZ-311, které se začaly instalovat na „speciální jednotku“ - VAZ-21019. Právě tomuto modelu, který dostal neoficiální jméno „Arkan“, vděčíme nesčetným historkám o policejních „kozácích“, kteří dohánějí luxusní „Mercedes“, a mnoha strážcích zákona – s řády a medailemi. Až do 90. let navenek nenáročný Arkan opravdu snadno předbíhal všechna auta. Kromě VAZ-21019 vyrábí AvtoVAZ také malé série vozů VAZ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099. Maximální rychlost rotační „osmičky“ je asi 210 km/h a na stovky zrychlí za pouhých 8 sekund.

Společnost SKB RPD, oživená na speciální zakázky, začala vyrábět motory pro vodní sporty a motorsport, kde auta s rotačními motory začala vyhrávat ceny tak často, že sportovní funkcionáři byli nuceni zakázat používání RPD.

V roce 1987 zemřel šéf SKB RPD Boris Pospelov a na valné hromadě byl zvolen Vladimir Shnyakin, muž, který do automobilového průmyslu přišel z letectví a nemá rád pozemní dopravu. Hlavním směrem SKB RPD je tvorba motorů pro letectví. To byla první strategická chyba: vyrábíme nepoměrně méně aut a závod žije z prodaných motorů.

Druhou chybou byla orientace v dochované produkci automobilový RPD pro motory VAZ-1185 s nízkým výkonem o výkonu 42 hp u Oka si sice žravější, ale dynamičtější rotační motory žádají nejrychlejší domácí auta- například na "osmičce". Stejní Japonci instalují "wankels" pouze na sportovní modely. V důsledku toho bylo na ruských silnicích jen několik rotačních miniaut "Oka". V roce 1998 byla konečně připravena civilní verze dvouválcového rotačního 1,3litrového motoru VAZ-415, který byl instalován na VAZ-2105, 2107, 2108 a 2109.

V květnu 1998 byl homologován prsten VAZ-110 "RPD-sport" (190 k, 8500 ot./min, 960 kg, 240 km/h). Bohužel, věci nešly dál než k jedinému vzorku, častěji předváděnému na výstavách než startování na závodech. 110 byla nejvýkonnější v pelotonu, ale upřímně řečeno hrubý design jí pokaždé nedovolil předvést svůj plný potenciál. Nejurážlivější však je, že VAZ se směrem ke směru otáčení rychle ochladil a unikátní Lada byla přestavěna na soutěžní vůz s klasickým spalovacím motorem.

Proč tedy všichni přední výrobci automobilů ještě nepřešli na Wankel? Faktem je, že výroba motorů s rotačními písty vyžaduje za prvé dobře vybroušenou technologii s širokou škálou nuancí a ne každá společnost je připravena jít cestou stejné Mazdy a šlápnout na četné „hrábě“ na cestě. . A za druhé potřebujeme speciální vysoce přesné stroje schopné soustružit povrchy popsané tak mazanou křivkou, jako je epitrochoid.

Mazda RX-7 je jedním z prvních vozů vybavených Wankelovým motorem s rotačními písty. V historii Mazdy RX-7 byly čtyři generace. První generace od roku 1978 do roku 1985. Druhá generace - od roku 1985 do roku 1991. Třetí generace - od roku 1992 do roku 1999. Poslední, čtvrtá generace - od roku 1999 do roku 2002. První generace RX-7 se objevila v roce 1978. Měl uspořádání motoru uprostřed a byl vybaven rotačním motorem o výkonu pouhých 130 koní. S.

V současné době se seriózním výzkumem v oblasti rotačních pístových motorů zabývá pouze Mazda, postupně zdokonaluje jejich konstrukci a většina nástrah v této oblasti je již překonána. „Wankelové“ jsou zcela v souladu se světovými standardy, pokud jde o toxicitu výfukových plynů, spotřebu paliva a spolehlivost. Pro moderní obráběcí stroje nepředstavují povrchy popsané epitrochoidem problém (stejně jako nejsou problémem mnohem složitější křivky), nové konstrukční materiály umožňují zvýšit životnost motoru s rotačním pístem a jeho cena je již nižší než u standardního spalovacího motoru kvůli menšímu počtu použitých detailů.

Stejně jako NSU, Mazda v 60. letech. byla malá firma s omezenými technickými a finančními prostředky. Základem jeho sestavy byly dodávkové vozy a rodinné runabouty. Proto není divu, že sportovní kupé Mazda 110S Cosmo (982 cm3, 110 k, 185 km/h) vznikalo více než 6 let a ukázalo se, že je velmi vrtošivé a drahé. A pošramocená reputace NSU Ro80 sice ke vzrušení nepřispěla (v letech 1967-1972 našlo své majitele pouze 1175 „prostorů“), ale světový zájem o 110S přispěl ke zvýšení prodeje všech ostatních produktů společnosti. !

Aby Mazda dokázala, že RPD je stejně spolehlivé (jeho výkonová převaha je již každému zřejmá), zúčastnila se soutěže téměř poprvé v životě a zvolila nejtěžší a nejdelší závod - 84hodinový Marathon De La Route, který se konal na Nurburgringu. Jak se posádce z Belgie podařilo obsadit 4. místo (druhý vůz odstoupil tři hodiny před cílem kvůli zadřeným brzdám), když prohrál pouze s Porsche 911 „vyrostlým“ na Nordschleife, zůstává záhadou.

Wankelova dílna v Lindau

Přestože se od té doby japonské „rotorniky“ staly pravidelnými účastníky závodních tratí, na velký úspěch v Evropě si musely počkat 16 let. V roce 1984 vyhráli Britové s RX-7 prestižní denní závod Spa-Francochamps. Ale v USA, na hlavním trhu „sedmičky“, se její závodní kariéra rozvíjela mnohem úspěšněji: od chvíle, kdy v roce 1978 debutovala v šampionátu IMSA GT, až do roku 1992 vyhrála více než sto etap ve svém třídy a v letech 1982 až 1992 vyhrála více než sto etap. exceloval v hlavním závodě série - 24 hodin Daytona.

V rally Mazda neprobíhala tak hladce. Stejně jako tomu bylo u japonských týmů (Toyota, Datsun, Mitsubishi) se představily pouze v určitých fázích mistrovství světa v rally (Nový Zéland, Velká Británie, Řecko, Švédsko), o které se zajímala především marketingová oddělení koncernů. . Republikových titulů bylo dost: například v letech 1975-1980. Rod Millen jich vyhrál až pět na Novém Zélandu a v USA. Ale ve WRC byly úspěchy výhradně lokální: nejlepší, co RX-7 předvedla, bylo 3. a 6. místo v řecké Akropoli v roce 1985.

No a nejhlasitějším úspěchem Mazdy obecně a RPD zvláště bylo vítězství jejího sportovního prototypu 787B (2612 cm3, 700 k, 607 Nm, 377 km/h) v Le Mans v roce 1991. K překonání továrních Porsche, Peugeotů a Jaguarů navíc nepomohli jen rychlí piloti a konkurenceschopná výbava: svou roli sehrála i vytrvalost japonských manažerů, kteří pravidelně „vyklepávali“ nejrůznější zvolnění v předpisech pro rotory. Takže v předvečer vítězství 787. se organizátoři závodu dohodli, že vykompenzují žravost „rotorů“ snížením hmotnosti o 170 kilogramů (830 versus 1000). Paradoxem bylo, že na rozdíl od benzínových motorů „chuť k jídlu“ u RPD s dalším nucením rostla mnohem mírnějším tempem než u konvenčních pístových motorů a 787. se ukázal být hospodárnější než jeho hlavní konkurenti!

Byl to šok. Mercedes, který časopis Stern pro svůj konzervatismus nenazval jinak než „výrobcem aut pro 50leté pány v kloboucích“, představil v roce 1969 superauto, které dokonce zasáhlo fantazii barevně. Vyzývavá jasně oranžová barva, důrazně klínovitý tvar, uspořádání motoru uprostřed, racčí dveře a těžký třísekční RPD (3600 cm3, 280 k, 260 km/h) - na konzervativní Mercedes to bylo něco !

A protože společnost nestavěla koncepty, všichni věřili, že C111 má pouze jednu cestu: malosériovou (homologační) montáž a velkou závodní budoucnost, protože od roku 1966 FIA povolila RPD oficiální soutěže. A v sídle Mercedesu pršely kontroly s žádostí o vstup správné množství za právo vlastnit C111. Stuttgarters na druhou stranu ještě více podpořili zájem o Eske, když v roce 1970 představili druhou generaci kupé s ještě fantastickejším designem, 4-sekčním rotorem a ohromujícím výkonem (4800 cm3, 350 k, 300 km / h). Pro doladění postavil Mercedes pět modelů, které strávily dny a noci na Hockenheimringu a Nurburgringu a připravovaly se na vytvoření série rychlostních rekordů. Tisk si vychutnal nadcházející „souboj titánů“ mezi rotačním Mercedesem, atmosférickým Ferrari a přeplňovaným Porsche v mistrovství světa endurance. Návrat do velkého sportu se bohužel nekonal. Za prvé, C111 byla velmi drahá i pro Mercedes, Za druhé, Němci nemohli dát tak hrubý design do prodeje. A po karibské ropné krizi projekt obecně zastřešili a zaměřili se na dieselové motory. Byli vybaveni nejnovější verze C111, který vytvořil několik světových rekordů.

Bez dokončeného technického vzdělání dosáhl Felix Wankel na konci svého života světového uznání v oblasti konstrukce motorů a technologie těsnění, když získal řadu ocenění a titulů. Jsou po něm pojmenovány ulice a náměstí německých měst (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Kromě motorů Wankel vyvinul nový koncept pro vysokorychlostní plavidla a sám postavil několik lodí.

Nejzajímavější je, že rotační motor, který z něj udělal milionáře a přinesl mu celosvětovou slávu, se Wankelovi nelíbil, považoval ho za „ošklivé káčátko“. Skutečně fungující RPD byly vyrobeny podle tzv. „koncepce KKM“, která zajišťuje planetární otáčení rotoru a vyžaduje zavedení externích protizávaží. Významnou roli sehrála skutečnost, že toto schéma nenavrhl Wankel, ale inženýr NSU Walter Freude. Sám Wankel donedávna považoval za ideální uspořádání motoru „s rotujícími písty bez nerovnoměrně rotujících částí“ (Drehkolbenmasine - DKM), koncepčně mnohem krásnější, ale technicky složitější, vyžadující zejména montáž zapalovacích svíček na rotující rotor. Rotační motory po celém světě jsou však spojeny právě se jménem Wankel, protože každý, kdo vynálezce zblízka znal, jednomyslně tvrdí, že bez nepotlačitelné energie německého inženýra by svět toto úžasné zařízení neviděl. Felik Wankel zemřel v roce 1988.
Historie Mercedesu 350 SL je kuriózní. Wankel opravdu chtěl mít rotační Mercedes C-111. Firemní Mercedes mu ale nevyšel vstříc. Poté vynálezce vzal sériový 350 SL, vyhodil odtamtud „nativní“ motor a nainstaloval rotor z C-111, který byl o 60 kg lehčí než předchozí osmiválec, ale vyvinul podstatně větší výkon (320 k při 6500 otáčky za minutu). V roce 1972, kdy inženýrský génius dokončil práci na svém dalším zázraku, mohl v té době sedět za volantem nejrychlejšího Mercedesu třídy SL. Ironií bylo, že Wankel do konce života nikdy nedostal řidičský průkaz.

Za oživení zájmu o RPD vděčíme novince motor Mazda Renesis (od RE - Rotary Engine - a Genesis). Za poslední desetiletí se japonským inženýrům podařilo vyřešit všechny hlavní problémy RPD – toxicitu výfukových plynů a neefektivnost. Ve srovnání s předchůdcem se podařilo snížit spotřebu oleje o 50 %, benzínu o 40 % a emise škodlivých oxidů dostat na normy Euro IV. Dvouválcový motor o objemu pouhých 1,3 litru produkuje 250 koní. a zabírá mnohem méně místa v motorovém prostoru.

Speciálně pro nový motor byl vyvinut vůz Mazda RX-8, který podle manažera značky Motor Mazda Europe Martin Brink, vznikl podle nového konceptu – auto bylo „postaveno“ kolem motoru. Ve výsledku je rozložení hmotnosti podél os RX-8 ideální - 50 na 50. Použití unikátního tvaru a malých rozměrů motoru umožnilo umístit těžiště velmi nízko. "RX-8 není." závodní monstrum, ale je to nejlepší řidičské auto, jaké jsem kdy řídil,“ nadchl Martin Brink Popular Mechanics.

Sud medu...

Na první pohled má motor s rotačními písty bezesporu spoustu výhod tradiční motory s vnitřním spalováním:
- o 30-40 % méně dílů;
- Menší ve 2-3 násobných rozměrech a hmotnosti, ve srovnání se standardním spalovacím motorem odpovídajícím výkonem;
- Hladká odezva točivého momentu v celém rozsahu otáček;
- Absence klikového mechanismu a v důsledku toho mnohem nižší úroveň vibrací a hluku;
- Vysoká úroveň otáček (až 15 000 ot./min!).

Lžíce dehtu…

Zdálo by se, že když má Wankel takové výhody oproti pístovému motoru, tak kdo potřebuje tyto objemné, těžké, chrastící a vibrující pístové motory? Jak už to ale bývá, v praxi zdaleka není všechno tak čokoládové. Ani jeden důmyslný vynález, který opustil práh laboratoře, nebyl poslán do koše označeného „na odpad“. Sériová výroba nebyla nalezena na jednom kameni, ale na celé rýži žuly:
- Vývoj spalovacího procesu v komoře nepříznivého tvaru;
- Zajištění těsnosti těsnění;
- Zajištění práce bez deformace těla v podmínkách nerovnoměrného ohřevu;
- Nízká tepelná účinnost díky skutečnosti, že spalovací komora RPD je mnohem větší než u tradičního spalovacího motoru;
- Vysoká spotřeba paliva;
- Vysoká toxicita plynných produktů spalování;
- Úzká teplotní zóna pro práce RPD: na nízké teploty výkon motoru prudce klesá, při vysokých - rychlé opotřebení těsnění rotoru.

A co ještě? Plusy nebo mínusy? Stojí hra za svíčku? Má smysl (ne-li více - možnost) zvládnout hromadnou výrobu RPD?

Hlavním rozdílem mezi vnitřní strukturou a principem činnosti rotačního motoru ze spalovacího motoru je úplná absence motorické aktivity, přičemž je možné dosáhnout vysokých otáček motoru. Rotační motor, nebo jinak Wankelův motor, má řadu dalších výhod, kterým se budeme blíže věnovat.

Obecný princip konstrukce rotačního motoru

RPD je opláštěn oválným tělem pro optimální umístění trojúhelníkového rotoru. Výrazná vlastnost rotor při absenci ojnic a hřídelí, což značně zjednodušuje konstrukci. Ve skutečnosti jsou klíčovými částmi RD rotor a stator. Hlavní funkce motoru u tohoto typu motoru se provádí díky pohybu rotoru umístěného uvnitř pouzdra, které je podobné oválu.

Princip činnosti je založen na vysokorychlostním pohybu rotoru v kruhu, v důsledku toho jsou vytvořeny dutiny pro spuštění zařízení.

Proč nejsou rotační motory žádané?

Paradox rotačního motoru spočívá ve skutečnosti, že navzdory své jednoduchosti konstrukce není tak žádaný jako spalovací motor, který má velmi složité konstrukční vlastnosti a potíže s prováděním oprav.

Rotační motor samozřejmě není bez nevýhod, jinak by byl široce používán moderní automobilový průmysl, a možná bychom o existenci spalovacího motoru nevěděli, protože rotační byl navržen mnohem dříve. Proč si tedy design tolik komplikovat, zkusme na to přijít.

Za zjevné nedostatky rotačního motoru lze považovat chybějící spolehlivé těsnění ve spalovací komoře. To lze snadno vysvětlit konstrukčními vlastnostmi a provozními podmínkami motoru. Při intenzivním tření rotoru o stěny válce dochází k nerovnoměrnému zahřívání tělesa a v důsledku toho se kov tělesa roztahuje z ohřevu pouze částečně, což vede k výrazným porušením těsnění tělesa.

Pro zlepšení těsnících vlastností, zejména pokud existuje výrazný rozdíl teplotní podmínky mezi komorou a sacím nebo výfukovým systémem je samotný válec vyroben z různých kovů a umístěn v různých částech válce pro zlepšení těsnosti.

K nastartování motoru se používají pouze dvě svíčky, to je způsobeno konstrukčními vlastnostmi motoru, které umožňují produkovat o 20% vyšší účinnost ve srovnání se spalovacím motorem za stejnou dobu.

Rotační motor Zheltyshev - princip činnosti:

Výhody rotačního motoru

S malými rozměry je schopen se rozvíjet vysoká rychlost V této nuanci je však velké mínus. I přes své malé rozměry je to právě rotační motor, který spotřebuje obrovské množství paliva, ale životnost motoru je pouhých 65 000 km. Motor o objemu pouze 1,3 litru tedy spotřebuje až 20 litrů. paliva na 100 km. Možná to byl hlavní důvod nedostatku popularity tohoto typu motoru pro masovou spotřebu.

Vždy se zohledňuje cena benzínu aktuální problém lidstvo, vzhledem k tomu, že světové zásoby ropy se nacházejí na Blízkém východě, v zóně neustálých vojenských konfliktů, ceny benzínu zůstávají poměrně vysoké a v krátkodobém horizontu neexistují žádné trendy k jejich snižování. To vede k hledání řešení pro minimální spotřebu zdrojů bez obětování výkonu, což je hlavní argument ve prospěch spalovacího motoru.

To vše dohromady předurčilo pozici rotačních motorů jako vhodné varianty pro sportovní vozy. Světoznámá automobilka Mazda však navázala na dílo vynálezce Wankela. Japonští inženýři se vždy snaží vytěžit maximum z nevyžádaných modelů prostřednictvím modernizace a používání inovativní technologie, což nám umožňuje udržet si vedoucí pozici na světovém automobilovém trhu.

Princip činnosti rotačního motoru Akhriev ve videu:

Nový model "Mazda", vybavený rotačním motorem, není výkonově horší než pokročilý Německé modely s výkonem až 350 koní. Spotřeba paliva byla přitom nesrovnatelně vysoká. Konstruktéři Mazdy museli snížit výkon na 200 koní, což umožnilo normalizovat spotřebu paliva, nicméně kompaktní velikost motoru umožnila poskytnout vozu další výhody a důstojná soutěž Evropské modely aut.

U nás se rotační motory neujaly. Byly pokusy o jejich instalaci na dopravu specializovaných služeb, ale tento projekt nebyl financován v řádné výši. Veškerý úspěšný vývoj v tomto směru proto patří japonským inženýrům ze společnosti Mazda, která hodlá v blízké budoucnosti ukázat nový model vozu s modernizovaným motorem.

Jak funguje Wankelův rotační motor na videu

Princip činnosti rotačního motoru

RPD funguje na principu otáčení rotoru, takže výkon je přenášen na převodovku přes spojku. Transformační moment spočívá v přenosu energie paliva na kola v důsledku otáčení rotoru z legované oceli.

Mechanismus činnosti motoru s rotačním pístem:

• komprese paliva;
• vstřikování paliva;
• obohacení kyslíkem;
• spalování směsi;
• uvolňování produktů spalování paliva.

Jak rotační motor funguje, je znázorněno na videu:

Rotor je připojen k speciální zařízení, při rotaci tvoří na sobě nezávislé dutiny. První komora je naplněna směs vzduch-palivo. Následně se důkladně promíchá.

Poté směs přechází do další komory, kde dochází díky přítomnosti dvou svíček ke stlačení a zapálení. Následně se směs přesune do další komory, části zpracovaného paliva, které opouštějí systém, jsou z ní vytlačeny.

Takto dochází ke kompletnímu cyklu činnosti motoru s rotačními písty, který je založen na třech pracovních cyklech při jedné otáčce rotoru. Právě japonským vývojářům se podařilo výrazně zmodernizovat rotační motor a nainstalovat do něj tři rotory najednou, což může výrazně zvýšit výkon.

Princip činnosti rotačního motoru Zuev:

Dnes je pokročilý dvourotorový motor srovnatelný se šestiválcovým spalovacím motorem a třírotorový motor není výkonově horší než 12 válcový motor s vnitřním spalováním.

Nezapomeňte na kompaktní velikost motoru a jednoduchost zařízení, které umožňuje v případě potřeby provádět opravy popř. kompletní výměna hlavní motorové jednotky. Inženýři Mazdy tak dokázali dát tomuto jednoduchému a produktivnímu zařízení druhý život.