Rotacijski motor: princip rada. Za i protiv rotacijskog motora

Izumom motora s unutarnjim izgaranjem, napredak u razvoju automobilske industrije daleko je napredovao. Unatoč činjenici da je cjelokupna struktura motora s unutarnjim izgaranjem ostala ista, te se jedinice stalno poboljšavaju. Zajedno s tim motorima pojavile su se progresivnije jedinice rotacijskog tipa. Ali zašto nisu dobili široku distribuciju u automobilskom svijetu? Odgovor na ovo pitanje razmotrit ćemo u članku.

Povijest jedinice

Rotacijski motor dizajnirao je i testirao programeri Felix Wankel i Walter Freude 1957. godine. Prvi automobil na koji je instalirana ova jedinica bio je NSU Spider sportski automobil. Istraživanja su pokazala da s motorom snage 57 KS ovaj automobil ima mogućnost ubrzavanja do nevjerojatnih 150 kilometara na sat. Proizvodnja Spider automobila s rotacionim motorom od 57 konjskih snaga trajala je oko 3 godine.

Nakon toga ove vrste motori su počeli opremati automobil NSU Ro-80. Kasnije su rotacijski motori bili instalirani na Citroenu, Mercedesu, VAZ-u i Chevroletu.

Jedan od najčešćih automobila s rotacijskim motorom je japanski sportski automobil Mazde modela Cosmo Sport. Također, Japanci su počeli opremati ovaj model motora RX. Princip rada motora rotora ("Mazda" RX) sastojao se od stalnog okretanja rotora s promjenom radnih ciklusa. Ali o tome kasnije.

Trenutno, japanski proizvođač automobila nije uključen u serijsku proizvodnju automobila s rotacijskim motorima. Najnoviji model na koji je postavljen takav motor bio je Mazda RX8 iz Spirit R. Međutim, u 2012, proizvodnja ove verzije automobila je ukinuta.

Uređaj i princip rada

Kakav rotacijski motor ima? Ovaj tip motora odlikuje se 4-taktnim ciklusom djelovanja, kao i klasičnim motorom s unutarnjim izgaranjem. Međutim, princip rada rotacijskog klipnog motora malo se razlikuje od principa konvencionalnih klipnih motora.

Što je glavna značajka ovog motora? Stirlingov rotacijski motor u svom dizajnu nema 2, ne 4 i ne 8 klipova, već samo jedan. To se naziva rotor. Ovaj se element rotira u posebnom cilindru. Rotor je montiran na osovinu i spojen na njega zupčanik. Potonji ima kvačilo za mjenjač sa starterom. Rotacija elementa se odvija na epitrohoidalnoj krivulji. To jest, lopatice rotora se naizmjence preklapaju s komorom cilindra. U potonjem postoji izgaranje goriva. Princip rada rotacijskog motora (uključujući Mazdu Cosmo Sport) leži u činjenici da mehanizam jednim potezom pomiče tri režnjeva tvrdih krugova. Dok se dio okreće u kućištu, tri unutarnja odjeljka mijenjaju svoju veličinu. Zbog promjene veličine u komorama stvara se određeni pritisak.

Faze rada

Kako radi rotacijski motor? Princip rada (gif-slike i shema RAP-a, možete vidjeti dolje) ovog motora je sljedeći. Rad motora sastoji se od četiri ponovljena ciklusa, i to:

1. Dobava goriva. Ovo je prva faza motora. To se događa u trenutku kada je vrh rotora na razini otvora za napajanje. Kada je kamera otvorena prema glavnom odjeljku, njezin se volumen približava minimumu. Čim se rotor okrene pored njega, mješavina goriva i zraka ulazi u odjeljak. Nakon toga, kamera se ponovno zatvara.
2. Kompresija . Kada se rotor nastavi kretati, prostor u odjeljku se smanjuje. Tako se mješavina zraka i goriva komprimira. Čim mehanizam prođe kroz odjeljak svjećice, volumen komore ponovno se smanjuje. U ovom trenutku, smjesa se zapali.
3. Paljenje . Često rotacijski motor (uključujući VAZ-21018) ima nekoliko svjećica. To je zbog velike duljine komore za izgaranje. Čim svijeća zapali zapaljivu smjesu, razina tlaka se povećava deset puta. Tako se rotor ponovno pokreće. Tada pritisak u komori i količina plinova nastavljaju rasti. U ovom trenutku, kretanje rotora i stvaranje zakretnog momenta. To se nastavlja sve dok mehanizam ne prođe kroz odvodnu cijev.
4. Otpuštanje plinova. Kada rotor prođe kroz ovaj odjeljak, plin ispod visoki tlak počinje se slobodno kretati u ispušnoj cijevi. U ovom slučaju, kretanje mehanizma se ne zaustavlja. Rotor se ravnomjerno okreće sve dok se volumen komore za izgaranje ponovno ne smanji na minimum. Do tada će se preostala količina ispušnih plinova istisnuti iz motora.

To je upravo princip rotacijskog motora. VAZ-2108, koji je također montiran RPD, kao i japanski "Mazda", odlikuje tihi rad motora i visoke dinamičke performanse. Ali u serijskoj proizvodnji ova modifikacija nikada nije pokrenuta. Tako smo otkrili kakav rotacijski motor ima princip rada.

Nedostaci i prednosti

Nije ni čudo što je ovaj motor privukao pozornost mnogih proizvođača automobila. Njegov poseban princip rada i dizajna imaju brojne prednosti u usporedbi s drugim vrstama ICE.

Dakle, što rotacijski motor ima za i protiv? Počnimo s jasnim prednostima. Prvo, rotacijski motor ima najviše uravnotežen dizajn, te stoga praktički ne uzrokuje visoke vibracije tijekom rada. Drugo, ovaj motor ima manju težinu i veću kompaktnost te je stoga njegova ugradnja osobito važna za proizvođače sportskih automobila. Osim toga, mala težina jedinice omogućila je dizajnerima da postignu savršenu raspodjelu težine duž osi. Tako je automobil s ovim motorom postao stabilniji i upravljiviji na cesti.

I naravno, dizajn prostora. Unatoč istom broju ciklusa rada, uređaj ovog motora je mnogo jednostavniji od uređaja klipnog dijela. Za izradu rotacijskog motora potreban je minimalni broj čvorova i mehanizama.

Međutim, glavni adut ovog motora nije u masi i niskim vibracijama, već u visokoj učinkovitosti. Zahvaljujući posebnom principu rada, rotacijski motor je imao veliku snagu i učinkovitost.

Sada o nedostacima. Pokazalo se da je to mnogo više od koristi. Glavni razlog zašto su proizvođači odbili kupiti takve motore bila je njihova visoka potrošnja goriva. U prosjeku, stotinu kilometara takve jedinice trošilo je do 20 litara goriva, a to je, vidite, znatan trošak prema današnjim standardima.

Složenost proizvodnje dijelova

Osim toga, vrijedno je spomenuti i visoke troškove proizvodnje dijelova ovog motora, što je objašnjeno složenošću izrade rotora. Da bi ovaj mehanizam pravilno prošao epitrohoidalnu krivulju, potrebna je visoka geometrijska točnost (uključujući i cilindar). Stoga je u proizvodnji rotacijskih motora nemoguće bez specijalizirane skupe opreme i posebnih znanja iz tehničkog područja. U skladu s tim, svi ti troškovi su unaprijed postavljeni u cijeni automobila.

Pregrijavanje i velika opterećenja

Također, zbog posebnog dizajna, ova jedinica je često bila podvrgnuta pregrijavanju. Cijeli problem bio je lentikularni oblik komore za izgaranje. Nasuprot tome, klasični ICE imaju dizajn sferične komore. Gorivo koje gori u lećastom mehanizmu pretvara se u toplinsku energiju, koja se troši ne samo na radni takt, već i na zagrijavanje samog cilindra. Naposljetku, česta „kipuća“ jedinice dovodi do brzog habanja i kvara.

izvor

Ne samo da cilindar trpi teška opterećenja. Istraživanja su pokazala da tijekom rada rotora, značajan dio opterećenja pada na brtve koje se nalaze između mlaznica mehanizama. Oni su pod stalnim padom tlaka, jer maksimalni resurs motora nije veći od 100-150 tisuća kilometara. Nakon toga motor zahtijeva veliki remont, čija je cijena ponekad jednaka kupnji nove jedinice.

Potrošnja ulja

Također, rotacijski motor je vrlo zahtjevan za održavanje. Potrošnja ulja od njega je veća od 500 mililitara po tisuću kilometara, što čini izlijevanje tekućine svakih 4-5 tisuća kilometara. Ako ne napravite zamjenu na vrijeme, motor jednostavno ne uspije. To znači da se problemu servisiranja rotacijskog motora mora pristupiti odgovornije, inače će i najmanja pogreška biti skupa popravkom jedinice.

vrsta

Trenutno postoji pet vrsta ovih vrsta jedinica:

1. Rotacijski motori s povratno gibanje vratilo.
2. Uz ravnomjernu rotaciju osovine. U isto vrijeme u svom dizajnu ne koristi nikakve brtvene mehanizme. Položaj komora za izgaranje je spiralnog tipa.
3. Jedinice s pulsirajuće-rotirajućim pokretom, usmjerene u 1 smjeru.
4. S planetarnim okretanjem vratila, bez brtvenih elemenata. Živ je primjer Wankelovog motora.
5. RAP s ujednačenim radom radnih elemenata i spiralnog tipa rasporeda komora za izgaranje.

Rotacioni motor (VAZ-21018-2108)

Povijest stvaranja rotacijskih motora s unutarnjim izgaranjem VAZ potječe iz 1974. godine. Tada je stvoren prvi projektni ured RPD-a. Međutim, prvi motor koji su razvili naši inženjeri imao je sličan dizajn kao i Wankelov motor, koji je opremljen uvoznim NSU Ro80 limuzinama. Sovjetski analog nazvan je VAZ-311. Ovo je prvi sovjetski rotacijski motor. Princip rada na automobilima VAZ ovog motora ima isti Wankel RPD algoritam djelovanja.

Prvi automobil na koji su počeli instalirati ove motore bila je VAZ modifikacija 21018. Automobil se praktički nije razlikovao od svog "pretka" - modela 2101 - s iznimkom motora koji se koristio. Ispod haube nalazio se RPD s jednim dijelom kapaciteta 70 konjskih snaga. Međutim, kao rezultat istraživanja svih 50 modela modela, otkriveni su brojni kvarovi motora koji su tvornicu Volzhsky prisilili da u sljedećih nekoliko godina napusti uporabu ovog tipa motora u svojim automobilima.

Glavni razlog za neispravan rad domaćeg RPD-a bili su nepouzdani pečati. Međutim, sovjetski dizajneri odlučili spasiti ovaj projekt, predstavljajući svijet novi 2-dio rotacijski motor VAZ-411. Nakon toga, motor je razvijen brand VAZ-413. Njihove glavne razlike bile su na snazi. Prvi primjerak razvio je do 120 konjskih snaga, drugi - oko 140. Međutim, ove jedinice opet nisu ušle u seriju. Biljka ih je odlučila staviti samo na službena vozila koja se koriste u prometnoj policiji i KGB-u.

Motori za zrakoplovstvo, "osmice" i "devete"

U narednim godinama, programeri su pokušali stvoriti rotacijski motor za domaće male zrakoplove, ali su svi pokušaji bili neuspješni. Kao rezultat toga, dizajneri ponovno počeli razvijati motore za osobna vozila (sada pogon na prednjim kotačima) VAZ serije 8 i 9. Za razliku od svojih prethodnika, novorazvijeni motori VAZ-414 i 415 bili su univerzalni i mogli su se koristiti na modelima Volge i Moskvicha s pogonom na stražnje kotače. i tako dalje.

Značajke RPD VAZ-414

Prvi put se ovaj motor pojavio na “devetkama” tek 1992. godine. U usporedbi sa svojim "precima", ovaj motor imao je sljedeće prednosti:

• Visoka gustoća snage, koja je omogućila automobilu da nazove "stotinu" u samo 8-9 sekundi.
• Visoka učinkovitost. Od jedne litre izgorjelog goriva, bilo je moguće dobiti do 110 konjskih snaga (a to bez ikakvih sila i dodatnih blok cilindra).
• Veliki potencijal za poticanje. Uz odgovarajuće podešavanje, bilo je moguće povećati snagu motora za nekoliko desetaka konjskih snaga.
• Motor velike brzine. Ovaj motor je mogao raditi čak i na 10.000 okretaja u minuti. Pod takvim opterećenjima mogao bi raditi samo rotacijski motor. Princip rada klasičnih motora s unutarnjim izgaranjem ne dopušta im da rade dugo vremena pri velikim brzinama.
• Relativno niska potrošnja goriva. Ako su prethodne kopije "pojele" oko "18-20 litara goriva" za "stotinu", tada je ova jedinica trošila samo 14-15 u prosječnom načinu rada.

Sadašnja situacija s RPD-om u Volzhsky tvornici automobila

Svi navedeni motori nisu dobili veliku popularnost, a njihova proizvodnja je uskoro smanjena. U budućnosti, Volga Automobile Plant nema planova oživjeti razvoj rotacijskih motora. Tako će RPD VAZ-414 ostati zgužvani komad papira u povijesti domaćeg inženjeringa.

Tako smo otkrili kakvu vrstu rotacijskog motora ima princip rada i uređaja.