Wankelov motor. Felix Wankelov klipni motor

Glavni tipovi motora s unutarnjim izgaranjem i parnih strojeva imaju jedan zajednički nedostatak. Ona se sastoji u činjenici da klipni pokret zahtijeva pretvorbu u rotacijsko gibanje. To, zauzvrat, uzrokuje nisku produktivnost, kao i prilično visoko trošenje dijelova mehanizma uključenih u različite tipove motora. Dosta je ljudi razmišljalo o stvaranju takvog motora u kojem se pokretni dijelovi samo rotiraju. Međutim, samo je jedna osoba uspjela riješiti taj problem. Felix Wankel - samouki mehaničar - postao je izumitelj rotacijski klipni motor. Tijekom svog života ovaj čovjek nije primio nikakvu specijalnost ili visoko obrazovanje. Razmotrimo dalje Wankelov rotacijski klipni motor.

Kratka biografija izumitelja

Felix G. Wankel rođen je 1902. godine, 13. kolovoza, u gradiću Lahr (Njemačka). U prvom svijetu umro je otac budućeg izumitelja. Zbog toga je Wankel morao napustiti studij u gimnaziji i zaposliti se kao pomoćnik prodavatelja u knjižari u izdavačkoj kući. Zbog toga je bio ovisan o čitanju. Felix je samostalno proučavao tehničke karakteristike motora, automobilske industrije, mehanike. Znanje koje je crpio iz knjiga koje su prodane u trgovini. Vjeruje se da je kasnije implementiran Wankelov motor (točnije, ideja njegova stvaranja) posjetio u snu. Nije poznato da li je to istina ili ne, ali se sa sigurnošću može reći da je izumitelj imao neuobičajene sposobnosti, teret mehanike i neobičan pogled na mnoge stvari.

Prvi tipovi motora

Izumitelj, shvativši kako je moguće izvršiti sva četiri ciklusa konvencionalnog motora tijekom rotacije, nastavio je s projektiranjem. Godine 1924. Wankel je stvorio malu radionicu. Također je služila i kao laboratorij. Upravo je ovdje Felix Wankel počeo proučavati sustave rotacijskog klipa. Godine 1936, model sastavljen od izumitelja zainteresiran tvrtke "BMW". Wankel je primio novac, dobio je vlastiti laboratorij u Lindauu. Tamo je morao razviti prototipove zrakoplovnih motora. Međutim, sve do kraja Drugog svjetskog rata, nijedan Wankelov rotacijski motor nije poslan u masovnu proizvodnju. To je vjerojatno bilo zbog činjenice da je trebalo dosta vremena da se dizajn dovede u ispravno stanje i da se uspostavi masovna proizvodnja.

Poslijeratne godine

Nakon poraza fašizma, laboratorij je zatvoren, a sva oprema koja je bila u njoj, proslijeđena je u Francusku. Kao rezultat toga, Wankel je ostao bez posla. To je bilo zbog njegovog bivšeg članstva u Nacional Socijalističkoj stranci. No, nakon kratkog vremena, Felix je bio pozvan u tvrtku NSU kao projektant. Tvrtka se u to vrijeme smatrala najstarijim proizvođačem automobila i motocikala.

prototip

Godine 1957. zahvaljujući potpori Waltera Fredea (glavnog inženjera u NSU-u), motor s rotacijskim klipom prvi je put stavljen na automobil. Motor je instaliran na NSU Prinz. Međutim, izvorni dizajn bio je vrlo daleko od savršenog. Bilo je toliko komplicirano da je čak i za zamjenu svjećice bilo potrebno rastaviti gotovo cijeli motor. Osim toga, dizajn je bio vrlo nepouzdan, neekonomičan i imao je vrlo nisku učinkovitost. Wankelov motor u vezi s tim nije išao u seriju. Automobili su otišli do transportera s tradicionalnim motorom. Ipak, rotacijski klipni motor pokazao je ne samo pravo na postojanje, već je pokazao i impresivan potencijal za to vrijeme. Izgledi za njegovu uporabu bili su toliko privlačni da projektanti nisu mogli ništa zaustaviti. Sam izumitelj je shvatio da je njegovom potomstvu potrebno poboljšanje, on je nastojao osigurati da i rad i popravak motora uzrokuju što manje poteškoća. Od tog trenutka počeo je raditi na dovođenju motora na operativnu izvrsnost.

Wankel motor: dizajn

Što je motor? U sredini rotora nalazi se okrugla rupa. To je interno prekriveno zubima, kao na zupčaniku. U rupu je umetnuta osovina s manjim promjerom. Ima i zube. Oni sprječavaju klizanje vratila. Odnos promjera odabire se tako da se kretanje vrhova trokuta izvodi uzduž jedne zatvorene krivulje. To se naziva "epitrohoid". Zadatak Wankela bio je da shvati da je rad takvog mehanizma moguć. Tada je morao sve točno i točno izračunati. Kao rezultat, klip, napravljen u obliku Relo trokuta, odvaja tri kamere promjenjivog položaja i volumena.

Posebne značajke

Dizajnerska karakteristika motora značajno pridonosi u usporedbi s konvencionalnim motorima. Posebno, brtvljenje komora osigurano je krajnjim i radijalnim brtvenim pločama. Oni se pritisnu na "cilindar" pomoću trakastih opruga, tlaka plina i centrifugalne sile. Posebnu pozornost treba posvetiti performansama motora. Tijekom cijelog ciklusa vratilo ima 3 puna okreta. Kod konvencionalnog klipnog motora ovaj se rezultat može postići pomoću šest cilindara.

Uvod u industriju

Nakon prve uspješne demonstracije 1957., Wankelov motor je zainteresirao najveće auto-gigante tog vremena. Dakle, prva tvrtka koja je kupila licencu bila je Curtiss-Wright. Godinu dana kasnije, poznate tvrtke kao što su Mazda, Friedrich Krupp, MAN i Daimler-Benz počele su koristiti ovaj izum. Za relativno kratko vrijeme, licenca je pribavila stotinjak tvrtki, uključujući svjetski poznate: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.

prednosti

Koje su prednosti Wankel motora? Princip rada motora je da se provedba bilo kojeg ciklusa od četiri ciklusa provodi bez uporabe mehanizma za mjerenje vremena. To uvelike pojednostavljuje dizajn motora. U tipičnom 4-taktnom klipnom motoru, više od tisuću elemenata. Ogroman interes najvećih automobilskih poduzeća uzrokovan je potencijalom strukture. Nesumnjive prednosti su jednostavnost proizvodnje, jednostavna popravka motora, kompaktnost i mala težina. Sve to pomaže u poboljšanju upravljivosti stroja, olakšava mjesto prijenosa. Kompaktnost motora omogućuje vam stvaranje ugodnog i prostranog interijera. Poboljšani modeli motora sposobni su za veliku snagu uz dovoljno ekonomičnu potrošnju goriva. Na primjer, moderni motor zapremine 1300 cm3 ima 220 litara. a. Ako Wankel motor opremite turbopunjačem, možete dobiti snagu do 350 litara. a. Još jedna prednost dizajna je vrlo niska razina vibracija i buke. Wankelov motor je mehanički uravnotežen. Smanjenje buke i vibracija postiže se malim brojem dijelova (oni su 40% manji nego kod tradicionalnih motora). Također je vrijedno spomenuti dinamičke karakteristike motora. Na niskom stupnju prijenosa bez posebnog opterećenja možete ubrzati automobil na 100 km / h pri visokim okretajima. U konstrukciji motora ne postoji mehanizam koji pretvara povratni pokret u rotacijski. Zbog toga, Wankelov motor može izdržati velike brzine u usporedbi s tradicionalnim motorima s unutarnjim izgaranjem.

Prestanak euforije

Godine 1964. izašao je NSU Spyder, a nakon njega izdan je legendarni model Ro 80. Sada ima dosta ljubitelja ovih automobila na svijetu. Onda su se s proizvodne trake pojavili modeli Corvette XP, Mercedes C-111, Citroen M35. Međutim, jedina tvrtka koja je preuzela masovnu proizvodnju postala je Mazda. Od 1967. proizvela je 2-3 nova automobila s RPD-om. Wankelov motor stavljen je na lagane zrakoplove, motorne sanjke, čamce. Godine 1973, kraj euforije. U to je vrijeme naftna kriza bila u punom jeku. U tom razdoblju se pokazao glavni nedostatak DUR-a - neučinkovitost. Osim Mazde, svi su proizvođači ograničili programe za proizvodnju automobila s rotacijskim motorima. Međutim, samo je Mazda nastavila proizvoditi takve automobile. Tvrtka je značajno smanjila prodaju u Americi.

Nedostaci RPD-a: krhkost i nepouzdanost

Uz prednosti, rotacijski motori imali su značajne nedostatke. Prije svega, bili su vrlo kratkotrajni. Tako je jedan od prvih modela RPD-a tijekom testiranja razvio cijeli resurs za 2 sata. Uspješniji prototip mogao bi izdržati 100 sati. Međutim, to nije osiguralo normalan rad stroja. Glavni problem bio je neravnomjerno trošenje unutarnje površine komore. Tijekom rada na njemu formirane su poprečne brazde. Dobili su vrlo rječito ime: "vragove oznake". Nakon dobivanja licence, Mazda je formirala poseban odjel koji se bavio poboljšanjem motora. Ubrzo je postalo jasno da u procesu rotiranja utikači rotora koji se nalaze na njegovim vrhovima počinju vibrirati. Zbog toga se pojavljuju ovi utori. Danas je riješen problem trajnosti i pouzdanosti. Da biste to učinili, proizvodnja koristi visokokvalitetne premaze, uključujući i keramičke.

Visoke emisije ispušnih plinova

To je još jedan nedostatak RAP-a. U usporedbi s tradicionalnim motorima, Wankelov motor ispušta manje dušikovih oksida, ali mnogo puta više ugljikovodika, zbog nepotpunog izgaranja goriva. Mazdini inženjeri brzo su pronašli učinkovito rješenje problema. Stručnjaci su stvorili "termički reaktor". U njemu se događa "naknadno izgaranje" ugljikovodika. Mazda R 100 je prvi automobil u kojem je ovaj element primijenjen. Godine 1968. izašao je još jedan model s termalnim reaktorom - Familia Presto Rotary. Ovaj automobil, jedan od rijetkih, odmah je prošao prilično stroge ekološke testove, koje su SAD iznijele 1970. godine za uvezena vozila.

ekonomija

Ovo je još jedan RPD problem. Djelomično, iz gore navedenog slijedi. Potrošnja goriva u standardnom RPD-u znatno je viša od potrošnje motora s unutarnjim izgaranjem. Ovaj problem ponovno su riješili stručnjaci Mazde. Provođenjem niza mjera, uključujući recikliranje rasplinjača i termoreaktora, dodavanje izmjenjivača topline u ispušni sustav, stvaranje novog paljenja i razvoj katalitičkog konvektora, inženjeri su ostvarili 40% smanjenje potrošnje. To je omogućilo izdavanje modela RX-7 1978. godine.

Domaća proizvodnja

Osim Mazde, AvtoVAZ je proizvodio i automobile s RPD-om. Godine 1974. u tvornici je formiran poseban dizajnerski ured. U Tolyattiju je počela izgradnja radionica za serijsku proizvodnju RPD-a. S obzirom na to da se u početku pretpostavljalo da će VAZ jednostavno kopirati zapadnu tehnologiju, odlučeno je prilagoditi reprodukciju Mazdinog motora. Istodobno, dugoročni razvoj domaćih instituta za motornu gradnju nije uzet u obzir.

Dugo su se vodili pregovori između Wankela i sovjetskih dužnosnika. Neki su sastanci održani izravno u Moskvi. Međutim, novac nije bio dovoljan, pa se neke tehnologije nisu koristile. Godine 1976. pušten je prvi motor s jednim dijelom VAZ-311. Kapacitet mu je bio 65 litara. a. Tijekom sljedećih pet godina izvršeno je strukturno usavršavanje. Nakon toga, tvornica je proizvela 50 eksperimentalnih Wankelovih automobila. Oni su se odmah raspršili među zaposlenicima poduzeća. Međutim, ubrzo je postalo jasno da je motor u automobilima bio samo vanjski sličan japanskom. Njegov dizajn bio je vrlo nepouzdan. U roku od šest mjeseci zamijenjeni su svi motori, a osoblje dizajnerskog ureda je smanjeno.

Međutim, domaću proizvodnju motora spasile su tajne službe. Oni nisu previše zabrinuti zbog životnog vijeka i potrošnje goriva. Više njih privukle su dinamičke karakteristike motora. U kratkom vremenu, dva dijela sastavljena su od dva motora VAZ-311. Kapacitet mu se gotovo udvostručio - do 120 litara. a. Motor je počeo stavljati na posebnu jedinicu - VAZ-21019. Ovaj model dobio je neslužbeni naziv "Arkan".

pretvaranje

Posebna naređenja udahnula su novi život dizajnerskom uredu. VAZ je počeo proizvoditi motore za auto i vodene sportove. Automobili su često počeli osvojiti prvo mjesto. Sportski dužnosnici su pak bili prisiljeni zabraniti uporabu RPD-a. Godine 1987. Shnyakin je zamijenio Pospelova (voditelja dizajnerskog ureda). Nije volio kopneni prijevoz, više zrakoplovstvo. Od početka svog vodstva, SKB je preusmjerila svoje aktivnosti na proizvodnju motora za zračne strojeve. To je bila pogrešna strategija, budući da je u zemlji mnogo manje zrakoplova proizvedenih u zemlji od automobila. Postrojenje je također ostvarilo dobit uglavnom od prodaje motornih vozila. Sljedeća pogreška bila je preusmjeravanje na motore male snage. Japanci su postavili RPD na sportske automobile. A VAZ je proizveo Oka mololitrazhnye modele, unatoč činjenici da bi bilo povoljnije staviti dinamične motore na više brze automobile. U svakom slučaju, na domaćim je cestama bilo nekoliko minijaturnih Oka s RPD-om. Do 1998., na kraju, dovršena je priprema civilne verzije dvocilindarskog rotacijskog motora od 1,3 litre. Instaliran je na model VAZ 2107-2109 i 2105.

U zaključku

Zašto se vodeći svjetski proizvođači još uvijek nisu konačno prebacili na proizvodnju automobila s RAP-om? Činjenica je da je za proizvodnju takvih motora potrebna, prije svega, vrlo precizna tehnologija, koja uključuje mnogo različitih nijansi. Ne može svaka, čak i velika tvrtka, ići putem Mazde. Osim toga, slučaj u opremi. Za proizvodnju Wankel motora potrebni su visokoprecizni strojevi za brušenje površina epitrohoidom. Za opremu koja se danas koristi u tvornicama, ovaj rad je sasvim izvodljiv. Danas se samo Mazda bavi ozbiljnim studijama RPD-a. Inženjeri tvrtke stalno poboljšavaju dizajn, rješavaju različite probleme. Rotorski motori proizvedeni u Japanu u skladu su s međunarodno prihvaćenim standardima za pouzdanost, potrošnju goriva i ekološku prihvatljivost.