Motor Wankel - dispozitivul și principiul de funcționare al mașinii RPD

De-a lungul istoriei industriei auto, au existat multe soluții avansate, proiectarea componentelor și ansamblurilor s-a schimbat. În urmă cu mai bine de 30 de ani, au început încercări active de a deplasa motorul cu piston lateral, oferind avantajul motorului cu piston rotativ Wankel. Cu toate acestea, din cauza multor circumstanțe, motoarele rotative nu și-au primit dreptul la viață. Citiți despre toate acestea mai jos.

Principiul de funcționare

Rotorul are o formă triunghiulară, pe fiecare parte are o formă convexă care acționează ca un piston. Fiecare parte a rotorului are locașuri speciale care oferă mai mult spațiu pentru amestecul combustibil-aer, crescând astfel viteza de funcționare a motorului. Partea superioară a marginilor este echipată cu un mic deflector de etanșare care facilitează executarea fiecărei bătăi. Pe ambele părți, rotorul este echipat cu inele de etanșare care formează peretele camerelor. Mijlocul rotorului este echipat cu dinți, cu ajutorul cărora se rotește mecanismul.

Principiul de funcționare al motorului Wankel este complet diferit de cel clasic, cu toate acestea, acestea sunt unite printr-un singur proces format din 4 curse (admisie-compresie-cursă de lucru-evacuare). Combustibilul intră în prima cameră formată, se comprimă în a doua, apoi rotorul se rotește și amestecul comprimat este aprins de bujie, după ce amestecul de lucru rotește rotorul și iese în galeria de evacuare. Principalul principiu distinctiv este că, într-un motor cu piston rotativ, camera de lucru nu este statică, ci este formată prin mișcarea rotorului.

dispozitiv

Înainte de a înțelege dispozitivul, ar trebui să cunoașteți componentele principale ale unui motor cu piston rotativ. Motorul Wankel este format din:

• carcasa statorului;
• rotor;
• un set de unelte;
• ax excentric;
• bujii (aprindere și post-ardere).

Un motor rotativ este o unitate de ardere internă. În acest motor, toate cele 4 curse de lucru au loc în totalitate, totuși, pentru fiecare fază există propria cameră, care este formată de rotor prin mișcare rotativă. 

Când contactul este pornit, demarorul pornește volantul și motorul pornește. Rotitor, rotorul, prin coroana angrenajului, transmite cuplul către arborele excentric (pentru un motor cu piston, acesta este un arbore cu came). 

Rezultatul muncii motorului Wankel ar trebui să fie formarea presiunii amestecului de lucru, forțând din nou și din nou să repete mișcările de rotație ale rotorului, transmitând cuplul transmisiei. 

În acest motor, cilindrii, pistoanele, arborele cotit cu biele înlocuiesc întreaga carcasă a statorului cu un rotor. Datorită acestui fapt, volumul motorului a fost redus semnificativ, în timp ce puterea este de multe ori mai mare decât cea a motorului clasic cu mecanism cu manivelă, cu același volum. Acest design are o cutie de viteze ridicată și datorită pierderilor reduse de frecare.

Apropo, turația de funcționare a motorului poate depăși 7000 rpm, în timp ce motoarele Mazda Wankel (pentru competiții sportive) depășesc 10000 rpm. 

Desen

Unul dintre principalele avantaje ale acestei unități este compactitatea și greutatea mai ușoară în comparație cu motoarele clasice de dimensiuni egale. Aspectul vă permite să reduceți semnificativ centrul de greutate, iar acest lucru afectează în mod favorabil stabilitatea și claritatea controlului. Avioanele mici, mașinile sport și autovehiculele au folosit și folosesc în continuare acest avantaj. 

Poveste

Istoria originii și răspândirii motorului Wankel vă va permite să înțelegeți mai bine de ce a fost cel mai bun motor din zilele sale și de ce a fost abandonat astăzi.

Evoluții timpurii

În 1951, compania germană NSU Motorenwerke a dezvoltat două motoare: primul - de Felix Wankel, sub numele DKM, și al doilea - KKM al lui Hans Paschke (bazat pe dezvoltarea lui Wankel). 

Baza funcționării unității Wankel a fost rotația separată a corpului și a rotorului, datorită căreia rotațiile de funcționare au ajuns la 17000 pe minut. Inconvenientul era că motorul trebuia demontat pentru a înlocui bujiile. Motorul KKM avea însă o caroserie fixă, iar designul său era mult mai simplu decât prototipul principal.

Licențe eliberate

În 1960, NSU Motorenwerke a semnat un acord cu compania americană de producție Curtiss-Wright Corporation. Contractul era pentru inginerii germani să se concentreze asupra dezvoltării motoarelor cu pistoane rotative mici pentru vehiculele ușoare, în timp ce americanul Curtis-Wright se ocupa cu dezvoltarea motoarelor de avioane. Inginerul mecanic german Max Bentele a fost angajat și ca proiectant. 

Marea majoritate a producătorilor auto mondiali, inclusiv Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda și mulți alții. În 1959, compania americană a introdus o versiune îmbunătățită a motorului Wankel, iar un an mai târziu, britanicul Rolls Royce și-a arătat motorul cu piston rotativ diesel în două trepte.

Între timp, unii producători auto europeni au început să încerce să echipeze mașinile cu motoare noi, dar nu toți și-au găsit aplicația: GM a refuzat, Citroen a fost hotărât să dezvolte un motor cu contra-pistoane pentru avioane, iar Mercedes-Benz a instalat un motor cu piston rotativ în modelul experimental C 111. 

În 1961, în Uniunea Sovietică, NAMI, împreună cu alte institute de cercetare, au început dezvoltarea motorului Wankel. Au fost proiectate multe opțiuni, una dintre ele și-a găsit aplicația în mașina VAZ-2105 pentru KGB. Numărul exact de motoare asamblate este necunoscut, dar nu depășește câteva zeci. 

Apropo, ani mai târziu, doar compania de automobile Mazda a găsit cu adevărat o utilizare pentru un motor cu piston rotativ. Un exemplu izbitor în acest sens este modelul RX-8.

Dezvoltări de motociclete

În Marea Britanie, producătorul de motociclete Norton Motorcycles a dezvoltat motorul rotativ cu piston răcit cu aer Sachs pentru autovehicule. Puteți afla mai multe despre dezvoltare citind despre motocicleta Hercules W-2000.

Suzuki nu a rămas deoparte și, de asemenea, și-a lansat propria motocicletă. Cu toate acestea, inginerii au elaborat cu atenție proiectarea motorului, au folosit un feroaliaj, ceea ce a sporit semnificativ fiabilitatea și durata de viață a unității.

Dezvoltări pentru mașini

După ce au semnat un contract de cercetare între Mazda și NSU, companiile au început să concureze pentru campionat la producția primei mașini cu o unitate Wankel. Drept urmare, în 1964, NSU a prezentat prima sa mașină, NSU Spider, ca răspuns, Mazda a prezentat un prototip de motoare cu 2 și 4 rotori. După 3 ani, NSU Motorenwerke a lansat modelul Ro 80, dar a primit o mulțime de recenzii negative din cauza numeroaselor eșecuri pe fondul unui design imperfect. Această problemă nu a fost rezolvată până în 1972, iar compania după 7 ani a fost absorbită de Audi, iar motoarele Wankel deveniseră deja notorii.

Producătorul japonez Mazda a anunțat că inginerii lor au rezolvat problema etanșării vârfului (pentru etanșeitatea dintre camere), au început să folosească motoare nu numai în mașinile sport, ci și în vehiculele comerciale. Apropo, proprietarii mașinilor Mazda cu motor rotativ au remarcat răspunsul ridicat al clapetei de accelerație și elasticitatea motorului.

Mai târziu, Mazda a abandonat introducerea masivă a motorului avansat, instalându-l doar pe modelele RX-7 și RX-8. Pentru RX-8, a fost proiectat motorul Renesis, care a fost îmbunătățit în mai multe moduri și anume:

• orificii de evacuare deplasate pentru a îmbunătăți aerul, care a crescut semnificativ puterea;
• a adăugat câteva piese ceramice pentru a preveni distorsiunea termică;
• un sistem electronic de management al motorului bine gândit;
• prezența a două bujii (principale și pentru post-arzător);
• adăugarea unui înveliș de apă pentru a elimina acumularea de carbon la priză.

Ca rezultat, s-a obținut un motor compact cu un volum de 1.3 litri și o putere de aproximativ 231 CP.

Avantaje

Principalele avantaje ale unui motor cu piston rotativ:

1. Greutatea și dimensiunile reduse ale acestuia, care afectează direct baza designului mașinii. Acest factor este important atunci când proiectați o mașină sport cu un centru de greutate scăzut.
2. Mai puține detalii. Acest lucru vă permite nu numai să reduceți costurile de întreținere a motorului, ci și să reduceți pierderile de putere pentru mișcarea sau rotația pieselor conexe. Acest factor a influențat direct eficiența ridicată.
3. Cu același volum ca un motor cu piston clasic, puterea unui motor cu piston rotativ este de 2-3 ori mai mare.
4. Netezimea și elasticitatea muncii, absența vibrațiilor tangibile datorită faptului că nu există mișcări reciproce ale unităților principale.
5. Motorul poate fi alimentat cu benzină cu octanie redusă.
6. Gama largă de viteze de funcționare permite utilizarea transmisiei cu trepte de viteză mai scurte, ceea ce este extrem de convenabil pentru condițiile urbane.
7. „Raftul” de cuplu este prevăzut pentru ⅔ din ciclu și nu pentru un sfert, ca în motorul Otto.
8. Uleiul de motor nu este practic contaminat, intervalul de scurgere este de multe ori mai larg. Aici, uleiul nu este supus arderii, la fel ca la motoarele cu piston, acest proces are loc prin inele.
9. Nu există detonare.

Apropo, s-a dovedit că, chiar dacă acest motor este pe punctul de a utiliza o resursă, consumă mult ulei, funcționează la o compresie redusă, puterea acestuia va scădea ușor. Acest avantaj m-a mituit la instalarea unui motor cu piston rotativ pe avioane.

Alături de avantaje impresionante, există și dezavantaje care au împiedicat motorul cu piston rotativ avansat să ajungă la mase.

 Limitări

1. Procesul de ardere nu este suficient de eficient, din cauza căruia consumul de combustibil crește și standardele de toxicitate se deteriorează. Problema este rezolvată parțial prin prezența unei a doua bujii, care arde amestecul de lucru.
2. Consum ridicat de ulei. Dezavantajul se datorează faptului că motoarele Wankel sunt lubrifiate excesiv și, în anumite locuri, uneori, uleiul se poate arde. Există un exces de ulei în zonele de ardere, rezultând acumularea de carbon. Au încercat să rezolve această problemă instalând conducte „de căldură” care îmbunătățesc transferul de căldură și egalizează temperatura uleiului în întregul motor.
3. Dificultate în reparare. Nu toți specialiștii sunt pregătiți să se ocupe profesional de reparația unui motor Wankel. Structural, unitatea nu este mai complicată decât un motor clasic, dar există o mulțime de nuanțe, a căror nerespectare va duce la o defecțiune timpurie a motorului. La aceasta adăugăm costul ridicat al reparațiilor.
4. Resursă redusă. Pentru proprietarii Mazda RX-8, un kilometraj de 80 km înseamnă că este timpul să faceți o revizie majoră. Din păcate, o astfel de compacitate și o eficiență ridicată trebuie plătite cu reparații costisitoare și complexe la fiecare 000-80 de mii de kilometri.

Întrebări și răspunsuri:

Care este diferența dintre un motor rotativ și un motor cu piston? Nu există pistoane într-un motor rotativ, ceea ce înseamnă că mișcările alternative nu sunt folosite pentru a roti arborele motorului cu ardere internă - rotorul se rotește imediat în el.

Ce este un motor rotativ într-o mașină? Aceasta este o unitate termică (funcționează datorită arderii unui amestec aer-combustibil), doar că folosește un rotor rotativ, pe care este fixat arborele, care merge la cutia de viteze.

De ce este un motor rotativ atât de rău? Principalul dezavantaj al unui motor rotativ este o resursă de lucru foarte mică datorită uzurii rapide a etanșărilor dintre camerele de ardere ale unității (unghiul de operare se schimbă constant și scade constantă a temperaturii).