La idea de un motor rotativo es demasiado tentadora: cuando un competidor está muy lejos de ser el ideal, parece que estamos a punto de superar las carencias y conseguir no un motor, sino la perfección misma... Mazda estaba en cautiverio de estas ilusiones hasta 2012, cuando se suspendió Ultimo Modelo con motor rotativo - RX-8.

La historia de la creación de un motor rotativo.

El segundo nombre de un motor rotativo (RPD) es un wankel (una especie de análogo de un motor diesel). Es Felix Wankel a quien hoy se le atribuyen los laureles del inventor del motor de pistones rotativos, e incluso se cuenta una conmovedora historia de cómo Wankel iba a su meta al mismo tiempo que Hitler iba a la suya.

De hecho, todo fue un poco diferente: un ingeniero talentoso, Felix Wankel realmente trabajó en el desarrollo de un nuevo, motor sencillo combustión interna, pero era un motor diferente basado en la co-rotación de los rotores.

Después de la guerra, Wankel fue reclutado por la empresa alemana NSU, que se dedicaba principalmente a la producción de motocicletas, a uno de los grupos de trabajo que trabajaban en la creación de un motor rotativo bajo la dirección de Walter Freude.

La contribución de Wankel es una extensa investigación sobre sellos de válvulas rotativas. El esquema básico y el concepto de ingeniería se deben a Freud. Aunque Wankel tenía una patente para la doble rotación.

El primer motor tenía una cámara giratoria y un rotor fijo. La inconveniencia del diseño llevó a la idea de cambiar el esquema en algunos lugares.

El primer motor de rotor giratorio entró en funcionamiento a mediados de 1958. Se diferenciaba poco de su descendiente de nuestros días, excepto que las velas debían trasladarse al cuerpo.

Pronto, la compañía anunció que había logrado crear un motor nuevo y muy prometedor. Casi un centenar de empresas de fabricación de automóviles han adquirido licencias para producir este motor. Un tercio de las licencias terminó en Japón.

RPD en la URSS

Pero la Unión Soviética no compró ninguna licencia. El desarrollo de nuestro propio motor rotativo comenzó con el hecho de que trajeron a la Unión y desmantelaron coche alemán Ro-80, que NSU comenzó a producir en 1967.

Siete años después, apareció una oficina de diseño en la planta de VAZ, que desarrolló exclusivamente motores de pistón rotativo. A través de su trabajo, en 1976, surgió el motor VAZ-311. Pero el primer panqueque resultó ser grumoso y se finalizó por otros seis años.

primer soviético coche de serie con motor rotativo es el VAZ-21018, presentado en 1982. Lamentablemente, ya en el lote experimental fallaron los motores de todas las máquinas. Finalizaron otro año, después del cual aparecieron el VAZ-411 y el VAZ 413, que fueron adoptados por las fuerzas del orden de la URSS. No estaban particularmente preocupados por el consumo de combustible y la corta vida útil del motor, pero necesitaban automóviles rápidos, potentes pero discretos que pudieran seguir el ritmo de un automóvil extranjero.

RPD en Occidente

En occidente, el motor rotativo no produjo un boom, y puso fin a su desarrollo en USA y Europa crisis de combustible 1973, cuando los precios de la gasolina se dispararon y los compradores de automóviles comenzaron a buscar modelos de bajo consumo.

Teniendo en cuenta que el motor rotativo consumía hasta 20 litros de gasolina cada cien kilómetros, sus ventas durante la crisis cayeron al límite.

El único país del Este que no ha perdido la fe es Japón. Pero incluso allí, los fabricantes perdieron rápidamente el interés por el motor, que no quería mejorar. Y al final quedó un soldado de plomo firme: la compañía Mazda. En la URSS, la crisis del combustible no se sintió. La producción de máquinas con RPD continuó después del colapso de la Unión. VAZ dejó de hacer RPD solo en 2004. Mazda se reconcilió recién en 2012.

Características del motor rotativo

El diseño se basa en un rotor de forma triangular, cada una de cuyas caras tiene una protuberancia (). El rotor gira en un tipo planetario alrededor del eje central: el estator. Al mismo tiempo, los vértices del triángulo describen una curva compleja llamada epitrocoide. La forma de esta curva determina la forma de la cápsula dentro de la cual gira el rotor.

El motor rotativo tiene el mismo ciclo de trabajo de cuatro ciclos que su competidor, el motor de pistón.

Las cámaras se forman entre los bordes del rotor y las paredes de la cápsula, su forma es de media luna variable, razón por la cual algunas deficiencias significativas diseños Para aislar las cámaras entre sí, se utilizan sellos: placas radiales y finales.

si comparamos motor rotativo de combustión interna con un pistón, lo primero que llama la atención es que en una revolución del rotor, la carrera de trabajo se produce tres veces y el eje de salida gira tres veces más rápido que el propio rotor.

En RPD sin sistema de distribución de gas lo que simplifica enormemente su diseño. Una alta densidad de potencia con un pequeño tamaño y peso de la unidad son debido a la ausencia de un cigüeñal, bielas y otras interfaces entre cámaras.

Ventajas y desventajas de los motores rotativos.

ventajas

motor rotativo bueno porque consta de muchas menos partes que su competidor - en un 35-40 por ciento.

Dos motores de la misma potencia, rotativos y de pistón, diferirán mucho en tamaño. Pistón el doble de grande.

motor rotativo no experimenta mucho estrés altas revoluciones incluso si acelera el automóvil a una velocidad de más de 100 km / h en marcha baja.

Un coche con motor rotativo es más fácil de equilibrar que da mayor estabilidad a la máquina en la carretera.

Incluso los vehículos más ligeros no sufren vibraciones porque RPD vibra mucho menos que el "pistón". Esto se debe al mayor saldo de la RPD.

Defectos

La principal desventaja de un motor rotativo lo llamarían los automovilistas pequeño recurso, que es consecuencia directa de su diseño. Los sellos se desgastan extremadamente rápido, ya que su ángulo de trabajo cambia constantemente.


prueba de motor fluctuaciones de temperatura cada ciclo, lo que también contribuye al desgaste del material. Añádase a esto la presión que se ejerce sobre las superficies de fricción, que se trata únicamente inyectando aceite directamente en el colector.

Sellos desgastados provoca fugas entre las cámaras, cuyas diferencias de presión son demasiado grandes. Debido a esto Eficiencia del motor está disminuyendo y el daño ambiental está aumentando.

creciente la forma de las cámaras no contribuye a que la combustión del combustible sea completa, y la velocidad de rotación del rotor y la corta longitud de la carrera de trabajo son la razón por la que se expulsan gases aún demasiado calientes, no completamente quemados, hacia el escape. Además de los productos de combustión de la gasolina, también está presente el aceite, lo que en conjunto hace que los gases de escape sean muy tóxicos. Pistón: trae menos daño al medio ambiente.

apetitos exorbitantes ya se ha mencionado el motor de gasolina, y "come" aceite hasta 1 litro cada 1000 km. Y una vez que se olvide del aceite, puede realizar una reparación importante, si no un reemplazo del motor.

Precio alto - debido al hecho de que para la fabricación del motor necesita equipos de alta precisión y materiales de muy alta calidad.

Como puede ver, el motor rotativo está lleno de fallas, pero el motor de pistón también es imperfecto, por lo que la competencia entre ellos no se detuvo por tanto tiempo. ¿Se acabó para siempre? El tiempo dirá.

Te contamos cómo está dispuesto y funciona un motor rotativo.

La industria automotriz está en constante evolución. No es de extrañar que aparezcan tecnologías alternativas que, para mí, tienen menos probabilidades de aparecer en la producción en masa. Estos son motores rotativos.

¡Importante! La invención del motor de combustión interna dio un impulso tormentoso al desarrollo de la industria automotriz. Como resultado, los automóviles comenzaron a funcionar con combustible líquido y comenzó la era de la gasolina.

Máquinas con motor rotativo

El motor de pistón rotativo fue inventado por NSU. El creador del aparato fue Walter Freude. Sin embargo este dispositivo en los círculos científicos lleva el nombre de otro científico, a saber, Wankel.

El caso es que un dúo de ingenieros trabajó en este proyecto. Pero el papel principal en la creación del dispositivo perteneció a Freud. Mientras trabajaba en tecnología rotativa, Wankel estaba trabajando en otro proyecto que quedó en nada.

Sin embargo, como resultado de los juegos encubiertos, ahora todos conocemos este aparato como un motor rotativo Wankel. El primer modelo de trabajo se ensambló en 1957. El coche pionero fue el NSU Spider. En ese momento, pudo desarrollar una velocidad de ciento cincuenta kilómetros. La potencia del motor de la "Spider" era de 57 hp. con.

"Spider" con motor rotativo se produjo entre 1964 y 1967. Pero no se hizo masivo. Sin embargo, los fabricantes de automóviles no han puesto fin a esta tecnología. Además, lanzaron otro modelo, NSU Ro-80, y se convirtió en un verdadero avance. El marketing adecuado jugó un papel importante.

Presta atención al título. Ya contiene una indicación de que la máquina está equipada con un motor rotativo. Tal vez el resultado de este éxito fue la instalación de estos motores, en tales autos famosos, Cómo:

• Citroën GS Birotor,
• Mercedes-Benz С111,
• chevrolet corbeta,
• VAZ 21018.

Los motores rotativos recibieron la mayor popularidad en la tierra del Sol Naciente. La empresa japonesa Mazda dio un paso arriesgado en ese momento y comenzó a producir automóviles utilizando esta tecnología.

La primera señal de la compañía Mazda fue el automóvil Cosmo Sport. No se puede decir que ganó una inmensa popularidad, pero encontró su audiencia. Sin embargo, este fue solo el primer paso en la producción de motores rotativos en mercado japones, y pronto, en el mundo.

Los ingenieros japoneses no solo no se desesperaron, sino que, por el contrario, comenzaron a trabajar con fuerza triplicada. El resultado de su trabajo fue una serie que todos los corredores callejeros de cualquier país del mundo recuerdan con reverencia: Rotor-eXperiment o RX para abreviar.

Dentro de esta serie, varios modelos legendarios, incluido el Mazda RX-7. Decir que este automóvil rotativo fue popular es como no decir nada. Millones de fanáticos de las carreras callejeras comenzaron con ella. A un precio relativamente bajo, tenía simplemente increíble especificaciones:

• aceleración a cientos - 5.3 segundos;
• velocidad máxima- 250 kilómetros por hora;
• potencia - 250-280 caballos de fuerza, dependiendo de la modificación.

El coche es una auténtica obra de arte, es ligero y maniobrable, y su motor es admirable. Con las características descritas anteriormente, tiene un volumen de tan solo 1,3 litros. Tiene dos secciones, y el voltaje de funcionamiento es de 13V.

¡Atención! El Mazda RX-7 se fabricó entre 1978 y 2002. Durante este tiempo, se produjeron alrededor de un millón de automóviles con motores rotativos.

Desafortunadamente, el último modelo de esta serie se lanzó en 2008. Mazda RX8 completó la línea legendaria. En realidad, sobre esto, la historia del motor rotativo en la producción en masa puede considerarse completa.

Principio de funcionamiento

Muchos expertos en automoción creen que el diseño de un aparato de pistón convencional debe dejarse en el pasado lejano. Sin embargo, millones de coches necesitan reemplazo digno, si un motor rotativo puede convertirse en uno, averigüémoslo.

El principio de funcionamiento de un motor rotativo se basa en la presión que se crea cuando se quema el combustible. La parte principal del diseño es el rotor, que se encarga de crear movimientos de la frecuencia deseada. Como resultado, la energía se transfiere al embrague. El rotor lo empuja hacia afuera, transfiriéndolo a las ruedas.

El rotor tiene la forma de un triángulo. El material de construcción es acero aleado. La pieza está ubicada en una caja ovalada, en la que, de hecho, tiene lugar la rotación, así como una serie de procesos importantes para la generación de energía:

• compresión de la mezcla,
• inyección de combustible,
• creación de chispas,
• suministro de oxígeno,
• descarga de materias primas de desecho.

La característica principal del dispositivo de motor rotativo es que el rotor tiene un patrón de movimiento extremadamente inusual. El resultado de tal decisión de diseño son tres celdas completamente aisladas entre sí.

¡Atención! En cada celda, tiene lugar un determinado proceso.

La primera celda recibe mezcla aire-combustible. La mezcla tiene lugar en la cavidad. Luego, el rotor mueve la sustancia resultante al siguiente compartimento. Aquí es donde tiene lugar la compresión y el encendido.

En la tercera celda, se retira el combustible usado. bien coordinado trabajo de tres Bays simplemente brinda ese rendimiento increíble, que se demostró en el ejemplo de los automóviles de la serie RX.

Pero el principal secreto del dispositivo está en otra parte. El hecho es que estos procesos no ocurren uno tras otro, ocurren instantáneamente. Como resultado, pasan tres ciclos en una sola revolución.

Arriba había un diagrama del funcionamiento de un motor rotativo básico. Muchos fabricantes están tratando de actualizar la tecnología para lograr un mayor rendimiento. Algunos tienen éxito, otros fracasan.

Los ingenieros japoneses lograron tener éxito. Los motores Mazda ya mencionados anteriormente tienen hasta tres rotores. Cuánto aumentará la productividad en este caso, se puede imaginar.

vamos a traer buen ejemplo. Tomemos un motor RPD convencional con dos rotores y encontremos el análogo más cercano: un motor de combustión interna de seis cilindros. Si agrega otro rotor al diseño, la brecha será completamente colosal: 12 cilindros.

Tipos de motores rotativos

Muchas empresas automotrices se dedicaron a la producción de motores rotativos. No es de extrañar que se hayan creado muchas modificaciones, cada una de las cuales tiene sus propias características:

1. Motor rotativo con movimiento multidireccional. El rotor no gira aquí, sino que, por así decirlo, gira alrededor de su eje. El proceso de compresión tiene lugar entre las palas del motor.
2. Motor rotativo rotativo pulsante. Hay dos rotores dentro de la caja. La compresión pasa entre las paletas de estos dos elementos a medida que se acercan y retroceden.
3. Motor rotativo de solapa sellada: este diseño todavía se usa ampliamente en motores neumáticos. En el caso de los motores rotativos de combustión interna, la cámara en la que tiene lugar el encendido se modifica significativamente.
4. Motor rotativo que funciona debido a movimientos de rotación. Se cree que este diseño es el más avanzado técnicamente. No hay partes que hagan movimientos alternativos. Por lo tanto, los motores rotativos de este tipo alcanzan fácilmente las 10.000 rpm.
5. El motor rotativo planetario es la primera modificación inventada por dos ingenieros.

Como ves, la ciencia no se detiene, un número considerable de especies motores rotativos Deja que la esperanza de mayor desarrollo tecnología en un futuro lejano.

Ventajas y desventajas de un motor rotativo.

Como puede ver, los motores rotativos eran bastante populares en ese momento. Además, de hecho autos legendarios estaban equipados con motores de esta clase. Para entender por qué se instaló esta unidad en modelos avanzados coches japoneses, necesitas conocer todas sus ventajas y desventajas.

ventajas

De los antecedentes presentados anteriormente, ya sabe que el motor rotativo en un momento atrajo mucho la atención de los fabricantes de motores, por varias razones:

1. Mayor diseño compacto.
2. peso ligero
3. RPD está bien equilibrado y genera un mínimo de vibraciones durante el funcionamiento.
4. El número de repuestos en el motor es un orden de magnitud menor que en la contraparte del pistón.
5. RPD tiene altas cualidades dinámicas

La ventaja más importante del RPD es su alta densidad de potencia. Un automóvil con motor rotativo puede acelerar hasta 100 kilómetros sin cambiar a engranajes altos manteniendo un gran número de revoluciones.

¡Importante! El uso de un motor rotativo le permite lograr una mayor estabilidad del vehículo en la carretera debido a la distribución ideal del peso.

Defectos

Así que es hora de saber más por qué, a pesar de todas las ventajas, la mayoría de los fabricantes han dejado de instalar motores rotativos en sus automóviles. Las desventajas de RPD incluyen:

1. Mayor consumo de combustible cuando se trabaja en bajas revoluciones. En los coches más exigentes en recursos puede llegar a los 20-25 litros cada 100 kilómetros.
2. Dificultad en la fabricación. A primera vista, el diseño de un motor rotativo es mucho más simple que el de un motor de pistón. Pero el diablo está en los detalles. Son extremadamente difíciles de hacer. La precisión geométrica de cada pieza debe estar en un nivel ideal, de lo contrario el rotor no podrá pasar la curva epitrocoidal con el resultado adecuado. RPD requiere equipos de alta precisión en su fabricación, lo que cuesta mucho dinero.
3. El motor rotativo a menudo se sobrecalienta. Esto se debe a la estructura inusual de la cámara de combustión. Desafortunadamente, incluso después de muchos años, los ingenieros no lograron corregir este defecto. El exceso de energía generado por la combustión del combustible calienta el cilindro. Esto desgasta mucho el motor y acorta su vida.
4. Además, un motor rotativo sufre caídas de presión. El resultado de tal efecto desgaste rápido focas. La vida útil de un RPD bien ensamblado se encuentra en el rango de 100 a 150 mil kilómetros. Después de pasar este hito revisión ya no es manejable.
5. Procedimiento de cambio de aceite complicado. El consumo de aceite de motor rotativo por cada 1000 kilómetros es de 600 mililitros. Para que las piezas reciban una lubricación adecuada, el aceite debe cambiarse una vez cada 5000 km. Si esto no se hace, entonces es muy probable daño grave componentes clave de la unidad.

Como puede ver, a pesar de las ventajas sobresalientes de RPD, tiene una serie de inconvenientes importantes. Sin embargo, los departamentos de diseño de las principales empresas automotrices todavía están tratando de modernizar esta tecnología y, quién sabe, tal vez algún día lo logren.

Resultados

Los motores rotativos tienen muchas ventajas significativas, están bien equilibrados, le permiten aumentar rápidamente la velocidad y proporcionar una velocidad establecida de hasta 100 km en 4-7 segundos. Pero los motores rotativos también tienen desventajas, la principal de las cuales es una vida útil corta.

Como sabrás, la gran mayoría de los automóviles modernos están equipados con motores de combustión interna o motores de combustión interna. La esencia de su trabajo es convertir la energía generada durante la combustión mezcla de combustible, en la rotación del eje, desde el cual, con la ayuda de un accionamiento mecánico, se transmite el movimiento a las ruedas vehículo. La gran mayoría de los automóviles ahora usan motores de combustión interna dispuestos según un esquema de pistón. Pero, existe otro tipo de motores de combustión interna, a saber, los motores rotativos. O este tipo describiremos el motor en este artículo.

La historia de los motores rotativos comenzó en 1957, cuando los ingenieros alemanes Felix Wankel y Walter Freude demostraron la primera muestra funcional de una unidad de potencia de este tipo. Al principio, muchos de los principales fabricantes de automóviles del mundo (en particular, Mercedes-Benz, Motores generales, Citroen), pero al final sólo Mazda japonés decidió dominar la producción de motores rotativos en grandes series y no abandonarlos por mucho tiempo.

Por cierto, incluso VAZ doméstico durante varios años produjo series limitadas de Zhiguli con unidades de potencia rotativas. No se suministraron a compradores "ordinarios", pero estos automóviles se enviaron a las flotas de la KGB y, en cantidades muy pequeñas, al Ministerio del Interior de la URSS.

El principio de funcionamiento de un motor rotativo, al igual que un motor de pistón convencional, se basa en la conversión de energía de combustión en energía rotacional, pero esta conversión se lleva a cabo de una manera ligeramente diferente. En un motor rotativo, el movimiento de rotación lo realiza directamente su principal elemento de trabajo: el rotor. Esta es la diferencia más importante entre un motor de combustión interna rotativo y un motor de combustión interna de pistón, en el que los principales elementos móviles de trabajo son pistones que no realizan un movimiento rotatorio sino alternativo.

Por lo tanto, en los motores rotativos, debido a su diseño, se excluyen completamente los diseños bastante complejos y que requieren un mantenimiento periódico. mecanismos de manivela, convirtiendo el movimiento alternativo en movimiento de rotación del cigüeñal.

Al igual que en un motor de pistón, el motor rotativo aprovecha la presión de los gases resultantes de la combustión de la mezcla aire-combustible. Sin embargo, no ocurre en los cilindros, sino en la cámara, que está formada por esa parte del cuerpo, que está cerrada por el lado del rotor triangular en su interior. Es él quien se usa en lugar de pistones.

La rotación del rotor bajo la influencia de esta presión se produce a lo largo de una trayectoria que recuerda mucho a una línea dibujada por un espirógrafo. Debido a esto, los tres vértices del rotor triangular, cuando están en contacto con las paredes internas de la carcasa del motor, forman cámaras de combustión selladas. A medida que gira el rotor, cada uno de estos tres volúmenes se expande y contrae alternativamente. Este modo de operación de un motor rotativo de combustión interna asegura la implementación de procesos tales como:

• Recepción de la mezcla aire-combustible;
• Compresión;
• trabajo útil;
• Liberación de escape.

Por lo tanto, el motor rotativo, al igual que el motor de pistón estándar de un automóvil moderno, es de cuatro tiempos.

El sistema de encendido y el sistema de inyección de combustible en los motores rotativos son similares a los que se usan en los motores de pistón, pero la estructura de estos motores de combustión interna es completamente diferente. Los principales elementos estructurales de un motor rotativo son:

• Rotor;
• Estator (caja);
• eje de salida.

Como se mencionó anteriormente, el rotor está ubicado dentro del estator (carcasa) y tiene tres lados convexos. Cada uno de ellos, de hecho, desempeña el papel de un pistón y tiene un rebaje necesario para aumentar la velocidad de rotación. A cada lado del rotor hay dos anillos metálicos que forman las cámaras de combustión necesarias para el funcionamiento de este motor de combustión interna.

Un componente importante del rotor es un engranaje ubicado en su centro y acoplado con un engranaje fijado al cuerpo. Es gracias a este emparejamiento que se establecen la trayectoria y la dirección necesarias a lo largo de las cuales gira el rotor en la carcasa.

La carcasa de un motor de combustión interna rotativo tiene una forma ovalada, que está diseñada e implementada de tal manera que los tres vértices del rotor siempre están en contacto con sus paredes internas. Esto es necesario para que en cualquier momento dentro de esta unidad de potencia haya tres volúmenes de gas completamente aislados entre sí. Además, los puertos de admisión y escape están ubicados en el cuerpo y no tienen válvulas: el puerto de admisión se conecta directamente al acelerador y el puerto de escape directamente al sistema de escape.

El eje de salida de un motor rotativo no se parece en nada cigüeñal motor de pistones. Es excéntrico, es decir, con cierto desplazamiento en relación con el eje central, se ubican protuberancias especiales. Un rotor separado está asociado con cada uno de ellos (por cierto, no hay uno, sino varios de ellos en un motor rotativo). Durante la rotación, cada uno de los rotores empuja "su" leva, como resultado de lo cual aparece un par en el eje.

Cabe señalar que todos los motores rotativos se ensamblan en capas. Los rotores gemelos más utilizados tienen cinco de ellos, y todos ellos se sujetan con pernos instalados en un círculo. El enfriamiento de los motores rotativos se lleva a cabo con la ayuda de refrigerante, que pasa por todas las partes de la estructura. Los cojinetes y sellos para el eje de salida están ubicados en las dos capas más externas. También comparten las partes del cuerpo, en las que se encuentran los rotores. Los puertos de entrada están ubicados en la parte central y los puertos de salida están ubicados en cada una de las partes extremas.

Ventajas y desventajas de los motores rotativos.

Las principales ventajas de los motores rotativos frente a los motores de pistones son:

• Menos piezas móviles;
• Operación más suave;
• Mayor fiabilidad.

En un motor de dos rotores, solo se mueven el eje de salida y ambos rotores, mientras que incluso en el motor de combustión interna de pistón de diseño más simple, hay al menos cuarenta partes móviles. En consecuencia, la fiabilidad de la unidad de potencia giratoria es significativamente mayor.

En los motores rotativos, todas las piezas móviles giran en una sola dirección, lo que reduce en gran medida la vibración. Para amortiguar eficazmente los que surgen, se utilizan contrapesos. También se debe tener en cuenta que la rotación del rotor en un motor rotativo es solo un tercio de la velocidad de rotación del eje. Esto también tiene un efecto positivo en la fiabilidad de la unidad de potencia.

Los motores rotativos también tienen varios inconvenientes significativos. Quizás el principal es que, en comparación con los motores de combustión interna de pistón, consumen significativamente más combustible. Al mismo tiempo, el costo de su producción es mucho mayor, por lo que hoy en día no se producen en grandes lotes.

Vídeo relatado

Los triángulos Reuleaux giratorios de Mazda están volviendo a las masas, pero obviamente con una salsa diferente...

En marzo, Martin ten Brink, vicepresidente de ventas y servicio al cliente de Mazda Motor Europe, encendió a los entusiastas de todo el mundo con su simple anuncio de que el motor rotativo Wankel volvería a estar en producción.

En particular, ten Brink dijo que un motor rotativo de combustión interna podría convertirse en un elemento para expandir el rango de movimiento. coche eléctrico 2019 año modelo pero en ese momento era solo un rumor. Mazda no ha anunciado ningún producto específico tiempo. Sin embargo, Mazda mantiene su compromiso de trabajar en la tecnología de motores rotativos”., especuló sobre un comentario del vicepresidente de Mazda en Mazda Motor of America.

Entonces, ¿qué tiene de especial esto? motor legendario, ¿quién emocionó tanto a todos con su regreso? ¿Por qué las cosas podrían ser diferentes esta vez?

como trabaja

Elementos del sistema del motor.

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El motor rotativo de combustión interna tiene forma de barril. En él y en él no encontrará muchos componentes a los que está acostumbrado en el estándar. motor de pistones. Primero, no tiene pistones que suben y bajan. en lugar de ellos trabajo útil forma un pistón triangular de forma inusual con bordes redondeados (triángulo de Reuleaux). Su número puede variar de uno a tres en un motor, pero el esquema más utilizado es con dos pistones que giran alrededor del eje a través de una parte central hueca excéntrica.

El combustible y el aire son forzados al espacio entre los lados de los rotores y las paredes internas de la caja, donde se enciende la mezcla. La rápida y explosiva expansión de los gases hace girar el rotor, que así produce energía. Los rotores realizan la misma tarea que los pistones en un motor de pistón, pero con muchas menos piezas móviles, lo que lo hace más liviano y compacto que un motor de pistón de desplazamiento equivalente.

Teniendo en cuenta que el carburador/admisión está en la parte inferior izquierda de la imagen, la fuente de ignición está a la derecha y el escape está en la parte superior derecha, puede dibujar un diagrama visual que muestre el proceso de trabajo. , a partir de la entrada de la mezcla aire-combustible:

Luego, el rotor gira el eje excéntrico y presuriza la cámara de combustión:

La fuente de ignición (o dos bujías, como es el caso de muchos motores Wankel) inicia el proceso de ignición:

Esta combustión de combustible y aire hace girar el rotor durante la carrera de potencia:

Y finalmente, el motor escupe y los restos de combustible no quemado en el exterior:

Pocas personas lo saben, pero el motor rotativo se inventó originalmente hace casi 100 años, y no en los años 50 del siglo XX. Inicialmente, el principio de funcionamiento del motor fue elaborado por Felix Wankel, un ingeniero alemán que ideó su propio principio de funcionamiento de un motor de combustión interna.

Beneficio n.° 1: un motor rotativo es más liviano y compacto que un motor de pistón convencional.

La guerra, que planteó a algunos ingenieros, como Ferdinand Porsche, no dio oportunidad a otros de desarrollarse. Los motores Wankel pacíficos no eran necesarios en tiempos peligrosos, por lo que el inventor tuvo que esperar hasta 1951, cuando recibió una invitación del fabricante de automóviles NSU para desarrollar un prototipo. La empresa alemana decidió averiguar con la ayuda de trucos si es tan bueno motor original, al mismo tiempo que le da la oportunidad de demostrar fuerza a otro ingeniero: Hanns Dieter Paschka.

El diseño complejo del Wankel en realidad perdió frente al prototipo simple desarrollado por el ingeniero Hanns Dieter Paschke, quien simplemente eliminó todo lo superfluo del diseño original, lo que hizo que su fabricación fuera rentable.

Entonces, en Alemania, se inventó y probó uno nuevo. motor mazda, que durante muchas décadas fue uno de los pocos pistones rotativos motores en serie y el único en el siglo XXI.

El motor Wankel moderno no es realmente un motor Wankel.

Sí, la base del motor rotativo de Wankel se convirtió en el diseño más exitoso. este motor en el mundo y el único que fue capaz de llegar a la producción en serie de manera difícil.

A principios de los años 60, NSU y Mazda tuvieron una competencia conjunta amistosa para producir y vender el primer automóvil con motor Wankel cuando estaban trabajando en un producto crudo, tratando de convertirlo en un producto de calidad.

NSU fue el primero en el mercado en 1964. Pero la empresa alemana no tuvo tanta suerte: destruyó su reputación durante la siguiente década con una calidad de producto inadecuada. Fallas frecuentes Los motores se enviaban una y otra vez al distribuidor ya la tienda para obtener repuestos. Pronto, no era raro encontrar modelos NSU Spider o Ro 80, en los que se cambiaban tres o más motores rotativos Wankel.

El problema eran los sellos superiores del rotor, delgadas tiras de metal entre las puntas de los rotores giratorios y las carcasas de los rotores. NSU los hizo con tres capas, lo que causó desgaste desigual. Fue una bomba de tiempo no solo para los autos de la compañía, sino también para el propio fabricante de automóviles. Mazda resolvió el problema del sellado (extremadamente elemento importante motor, sin el cual simplemente no podía trabajar debido a la falta de presión), haciéndolos de una sola capa. La unidad de potencia comenzó a instalarse en 1967 en los modelos deportivos de lujo Cosmo ...

A principios de los años 70, Mazda introdujo una línea completa de automóviles con motor Wankel, un sueño que se hizo añicos con la crisis del petróleo de 1973. Tuve que reducir mi apetito y dejar el motor donde más se necesitaba - en un ambiente ligero cupé deportivo Mazda RX-7. Desde 1978 hasta 2002, se produjeron más de 800 000 de estos legendarios autos deportivos con un motor inusual que no tenía otros análogos.

De Alemania a Japón, de Japón a la URSS: este es el camino del motor desarrollado en la década de 1920 Wankel del siglo

Amor y odio

A los fanáticos de la tecnología les encantan los motores rotativos porque son diferentes. Muchos entusiastas de los automóviles que conocían bien la tecnología tenían cierta debilidad por un motor tan extraño que funciona con combustible convencional, pero que al mismo tiempo no se parecía a un conjunto estándar de pistones, válvulas y otros elementos integrales de un motor de pistón convencional.

Dependiendo de las especificaciones del motor, el rotor entrega potencia linealmente hasta 7.000-8.000 rpm, suavemente, casi al mismo nivel de par. Este estante uniforme del momento solo lo distingue de la gran mayoría. motores de combustión interna de pistón, en el que hay mucha potencia a altas velocidades y su falta a bajas.

A los fabricantes de automóviles también les gustó el motor rotativo debido a su buen funcionamiento. Los rotores, que giran alrededor del eje central, no crean ninguna vibración en comparación con los motores de pistón, en los que los puntos superior e inferior del recorrido del pistón son claramente visibles incluso dentro del automóvil.

Pero motor inusual- es como un caballo salvaje, un animal descarriado, por lo tanto, en contraste con los admiradores de la idea de Wankel, el concepto también inspira su parte de odio entre los fanáticos de los automóviles y los mecánicos. Y, al parecer, ¿por qué?

Después de todo, el motor tiene un diseño simple: ausente, no hay árbol de levas, no hay un sistema de válvulas familiar. Pero por simplicidad, hay que pagar con alta precisión en la producción de piezas. Deben estar impecablemente fabricados, lo que eleva varias veces su costo, en comparación con las piezas de repuesto para motores de pistón convencionales. En segundo lugar, hay pocas de estas piezas de repuesto en la naturaleza. Y en tercer lugar, casi no hay especialistas en el mundo que repararían motores rotativos. En Moscú, dicen, hay un par, pero la cola para ellos está un año por delante.

De las desventajas, también se puede nombrar el trabajo peculiar de una unidad de potencia rotativa. El diseño implica la combustión de aceite en los cilindros del motor, donde se inyectan pequeñas cantidades aceite de motor directamente a las cámaras de combustión. Esto se hace para lubricar las áreas adyacentes de los rotores que giran a una velocidad vertiginosa. El humo azulado que a veces sale del tubo de escape es una señal de problemas, asusta a las personas desprevenidas y las aleja de modelos como el RX-7 o el 8.

También se prefieren los motores rotativos. aceites minerales sintéticos, y su diseño obliga a añadir aceite a esta voraz máquina de vez en cuando para que siga funcionando.

Finalmente, esos sellos superiores del rotor que NSU no pudo fabricar todavía no son lo suficientemente duraderos. Una vez cada 130-160 mil km, el motor necesita una revisión importante. Y este placer, como ya comprenderás, es caro. ¿Y qué son 130.000 km? ¿Cinco o seis años de operación? ¡No será suficiente!

Los conductores modernos también son más sensibles a las otras desventajas de los motores rotativos: altas emisiones sustancias nocivas a la atmósfera (lo que es más probable que a Greenpeace le preocupe) y el ahorro de combustible debido a la tendencia del motor a no quemar completamente la mezcla de aire y combustible antes de enviarla a casa (aquí, por supuesto, el golpe se da en el bolsillo del propietario del automóvil). ). Sí, los motores rotativos tienen un excelente apetito.

Para el RX-8, este problema se resolvió parcialmente colocando lumbreras de escape a los lados de las cámaras de combustión. Pero ahora la lucha por el medio ambiente se ha intensificado y las mejoras propuestas no fueron suficientes. Esta fue otra razón por la que el RX-8 se convirtió último coche con un motor Wankel bajo el capó. Se vendió durante 10 años, de 2002 a 2012, pero el medio ambiente lo mató.

Tiempo para un regreso

Volviendo a los rumores de Mazda de que la compañía podría estar usando algún tipo de motor rotativo como un "extensor" de rango para su próximo automóvil eléctrico. Esta cosa tendría sentido.

De vuelta en 2012 año Mazda Alquilé 100 Demio EV en Japón, eran buenos, pero exigieron un alcance pequeño sin recargar: menos de 200 km.

Tras estudiar el caso, en 2013 Mazda creó un prototipo que recibía un pequeño motor rotativo, el mismísimo “extensor” de la autonomía, que casi duplicaba esta autonomía. El modelo se llamó "Mazda2 RE Range Extender".

Las ruedas del prototipo eran accionadas por motor eléctrico, y un motor rotativo de 0,33 litros y 38 caballos de fuerza funcionaba para recargar las baterías del motor eléctrico en caso de que estuvieran descargadas y no hubiera lugar cercano para recargar.

Debido a que el motor rotativo no podía enviar potencia a las ruedas, el Mazda2 RE no era un híbrido como el Volt o el Prius. La unidad de energía de Wankel era más probablemente un generador a bordo que agregaba energía a las baterías.

Motor de pistón rotativo (RPD) o motor Wankel. Motor de combustión interna desarrollado por Felix Wankel en 1957 en colaboración con Walter Freude. En RPD, la función de un pistón la realiza un rotor de tres vértices (triédrico), que realiza movimientos de rotación dentro de una cavidad de forma compleja. Después de una ola de modelos experimentales de automóviles y motocicletas que cayó en los años 60 y 70 del siglo XX, el interés por RPD ha disminuido, aunque varias empresas todavía están trabajando para mejorar el diseño del motor Wankel. Actualmente, los RPD están equipados con turismos. mazda. El motor de pistón rotativo encuentra aplicación en el modelado.

Principio de funcionamiento

La fuerza de presión del gas de la mezcla de aire y combustible quemado impulsa el rotor, que está montado a través de cojinetes en el eje excéntrico. El movimiento del rotor con respecto a la carcasa del motor (estator) se realiza a través de un par de engranajes, uno de los cuales, tamaño más grande, se fija en la superficie interior del rotor, el segundo soporte, más pequeño, se fija rígidamente a la superficie interior de la tapa lateral del motor. La interacción de los engranajes conduce al hecho de que el rotor realiza movimientos excéntricos circulares, en contacto con los bordes de la superficie interna de la cámara de combustión. Como resultado, se forman tres cámaras aisladas de volumen variable entre el rotor y la carcasa del motor, en las que se llevan a cabo los procesos de compresión de la mezcla aire-combustible, su combustión, expansión de los gases que presionan la superficie de trabajo del rotor y depuración de se produce la cámara de combustión de los gases de escape. El movimiento de rotación del rotor se transmite a un eje excéntrico montado sobre cojinetes y que transmite el par a los mecanismos de transmisión. Así, dos pares mecánicos trabajan simultáneamente en el RPD: el primero regula el movimiento del rotor y consta de un par de engranajes; y el segundo - convertir el movimiento circular del rotor en rotación del eje excéntrico. La relación de transmisión de los engranajes del rotor y el estator es de 2:3, por lo que para una vuelta completa eje excéntrico, el rotor tiene tiempo de girar 120 grados. A su vez, por una revolución completa del rotor en cada una de las tres cámaras formadas por sus caras, se realiza un ciclo completo de cuatro tiempos del motor de combustión interna.
esquema RPD
1 - ventana de entrada; 2 ventana de salida; 3 - cuerpo; 4 - cámara de combustión; 5 - engranaje fijo; 6 - rotor; 7 - rueda dentada; 8 - eje; 9 - bujía

Ventajas de RPD

La principal ventaja de un motor de pistón rotativo es su simplicidad de diseño. En RPD por 35-40 por ciento menos detalles que en pistón motor de cuatro tiempos. No hay pistones, bielas, cigüeñal en RPD. En la versión "clásica" del RPD no hay mecanismo de distribución de gas. La mezcla de combustible y aire ingresa a la cavidad de trabajo del motor a través de la ventana de entrada, que abre el borde del rotor. Los gases de escape son expulsados ​​a través del puerto de escape, que cruza, nuevamente, el borde del rotor (esto se parece al dispositivo de distribución de gas de un motor de pistón de dos tiempos).
Mención aparte merece el sistema de lubricación, prácticamente ausente en la versión más sencilla del RPD. Se agrega aceite al combustible, como en el funcionamiento de los motores de motocicleta de dos tiempos. Los pares de fricción (principalmente el rotor y la superficie de trabajo de la cámara de combustión) están lubricados por la propia mezcla de combustible y aire.
Dado que la masa del rotor es pequeña y se equilibra fácilmente con la masa de los contrapesos del eje excéntrico, el RPD se caracteriza por un bajo nivel de vibración y una buena uniformidad de funcionamiento. En coches con RPD es más fácil equilibrar el motor, consiguiendo nivel mínimo vibraciones, lo que tiene un buen efecto en la comodidad del automóvil en su conjunto. Los motores de dos rotores son particularmente suaves, en los que los propios rotores actúan como equilibradores que reducen las vibraciones.
Otra cualidad atractiva del RPD es su alta potencia específica a altas velocidades del eje excéntrico. Esto le permite lograr excelentes características de velocidad de un automóvil con RPD con relativamente pequeño gasto Gasolina. La baja inercia del rotor y la mayor potencia específica en comparación con los motores de combustión interna de pistón mejoran la dinámica del automóvil.
Finalmente, una ventaja importante del RPD es su pequeño tamaño. Un motor rotativo tiene aproximadamente la mitad del tamaño de un motor de pistón de cuatro tiempos de la misma potencia. Y te permite aprovechar mejor el espacio. Compartimiento del motor, calcule con mayor precisión la ubicación de las unidades de transmisión y la carga en los ejes delantero y trasero.

Desventajas de RPD

La principal desventaja de un motor de pistón rotativo es la baja eficiencia de los sellos de espacio entre el rotor y la cámara de combustión. El rotor RPD que tiene una forma compleja requiere sellos confiables no solo a lo largo de los bordes (y hay cuatro de ellos en cada superficie, dos en la parte superior, dos a lo largo de las caras laterales), sino también a lo largo de la superficie lateral en contacto con las cubiertas del motor. . En este caso, los sellos están hechos en forma de tiras de resorte de acero de alta aleación con un procesamiento particularmente preciso tanto de las superficies de trabajo como de los extremos. Las tolerancias para la expansión del metal debido al calentamiento que se incorporan en el diseño de los sellos empeoran sus características: es casi imposible evitar la penetración de gas en las secciones finales de las placas de sellado (en los motores de pistón, el efecto laberinto se usa ajustando juntas tóricas huecos en diferentes direcciones).
EN últimos años la confiabilidad de los sellos ha aumentado dramáticamente. Los diseñadores han encontrado nuevos materiales para los sellos. Sin embargo, no hay necesidad de hablar de ningún avance todavía. Las focas siguen siendo el cuello de botella del RPD.
El complejo sistema de sellado del rotor requiere una lubricación eficiente de las superficies de fricción. RPD consume mas aceite que un motor de pistón de cuatro tiempos (de 400 gramos a 1 kilogramo cada 1000 kilómetros). En este caso, el aceite se quema junto con el combustible, lo que afecta negativamente el respeto al medio ambiente de los motores. Hay más sustancias peligrosas para la salud humana en los gases de escape de RPD que en los gases de escape de motores de pistón.
También se imponen requisitos especiales sobre la calidad de los aceites utilizados en RPD. Esto se debe, en primer lugar, a la tendencia a mayor desgaste(debido a la gran área de contacto de las partes: el rotor y la cámara interna del motor) y, en segundo lugar, al sobrecalentamiento (nuevamente, debido al aumento de la fricción y al tamaño pequeño del motor). Los cambios de aceite irregulares son mortales para los RPD, ya que las partículas abrasivas en el aceite viejo aumentan drásticamente el desgaste del motor y la hipotermia del motor. Arrancar un motor frío y un calentamiento insuficiente conducen a que haya poca lubricación en la zona de contacto de los sellos del rotor con la superficie de la cámara de combustión y las tapas laterales. Si un motor de pistón se agarrota cuando se sobrecalienta, entonces el RPD ocurre con mayor frecuencia durante un arranque del motor en frío (o cuando se conduce en clima frío, cuando el enfriamiento es excesivo).
Generalmente temperatura de trabajo RPD es más alto que el de los motores de pistón. La zona más solicitada térmicamente es la cámara de combustión, que tiene un volumen pequeño y, en consecuencia, temperatura elevada, lo que dificulta el encendido de la mezcla aire-combustible (los RPD son propensos a la detonación debido a la forma alargada de la cámara de combustión, lo que también puede atribuirse a las desventajas de este tipo de motor). De ahí la exigencia de RPD en la calidad de las velas. Por lo general, se instalan en estos motores en pares.
Motores de pistones rotativos con excelente potencia y características de velocidad son menos flexibles (o menos elásticos) que los pistones. emiten potencia óptima solo a velocidades suficientemente altas, lo que obliga a los diseñadores a utilizar RPD junto con cajas de cambios de etapas múltiples y complica el diseño cajas automáticas engranajes En última instancia, los RPD no son tan económicos como deberían ser en teoría.

Aplicación práctica en la industria automotriz.

Los RPD se utilizaron más ampliamente a finales de los 60 y principios de los 70 del siglo pasado, cuando 11 fabricantes de automóviles líderes en el mundo compraron la patente del motor Wankel.
En 1967, la empresa alemana NSU produjo una serie un coche clase ejecutiva NSU Ro 80. Este modelo se produjo durante 10 años y se vendió en todo el mundo por la cantidad de 37204 copias. El automóvil era popular, pero las deficiencias del RPD instalado en él finalmente arruinaron la reputación de este maravilloso automóvil. En el contexto de competidores duraderos, el modelo NSU Ro 80 parecía "pálido": el kilometraje antes de la revisión del motor no excedía los 50 mil kilómetros con los 100 mil kilómetros declarados.
Preocupación Citroen, Mazda, VAZ experimentaron con RPD. El mayor éxito lo logró Mazda, que lanzó su automóvil de pasajeros con RPD en 1963, cuatro años antes de la introducción del NSU Ro 80. Hoy, Mazda está equipando los autos deportivos de la serie RX con RPD. coches modernos Mazda RX-8 se libera de muchas de las deficiencias del Felix Wankel RPD. Son bastante ecológicos y confiables, aunque los propietarios de automóviles y los especialistas en reparación los consideran "caprichosos".

Aplicación práctica en la industria de la motocicleta.

En los años 70 y 80, algunos fabricantes de motocicletas experimentaron con RPD: Hercules, Suzuki y otros. Actualmente, la producción a pequeña escala de motocicletas "rotativas" se ha establecido solo en Norton, que produce el modelo NRV588 y se prepara para producción en serie motocicleta NRV700.
Norton NRV588 es una moto deportiva equipada con un motor de doble rotor con un volumen total de 588 centímetros cúbicos y que desarrolla una potencia de 170 caballos de fuerza. Con un peso en seco de una motocicleta de 130 kg, la relación peso-potencia de una moto deportiva parece literalmente prohibitiva. El motor de esta máquina está equipado con sistemas tracto de admisión inyección de combustible variable y electrónica. Todo lo que se sabe del modelo NRV700 es que la potencia RPD de esta moto deportiva alcanzará los 210 CV.