Sisepõlemismootori leiutamisega on autotööstuse areng palju edasi astunud. Hoolimata asjaolust, et sisepõlemismootori üldine struktuur jäi samaks, täiustati neid seadmeid pidevalt. Koos nende mootoritega ilmusid progressiivsemad pöörlevat tüüpi seadmed. Aga miks pole need automaailmas laialt levinud? Vaatleme vastust sellele küsimusele artiklis.

Üksuse ajalugu

Rootormootorit kavandasid ja katsetasid arendajad Felix Wankel ja Walter Freude 1957. aastal. Esimene auto, millele see seade paigaldati, oli NSU Spider sportauto. Uuringud on näidanud, et 57 hobujõulise mootori võimsusega suutis see auto kiirendada kuni 150 kilomeetrini tunnis. 57-hobujõulise rootormootoriga varustatud autode Spider tootmine kestis umbes 3 aastat.

Pärast seda kasutati seda tüüpi mootorit auto NSU Ro-80 varustamiseks. Seejärel paigaldati pöörlevad mootorid Citroenidele, Mercedestele, VAZ-idele ja Chevroletidele.

Üks levinumaid pöörleva mootoriga autosid on Jaapani Mazda Cosmo Sport mudel. Samuti hakkasid jaapanlased RX-mudelit selle mootoriga varustama. Rootormootori ("Mazda" RX) tööpõhimõte seisnes rootori pidevas pöörlemises koos käiguvahetusega. Aga sellest pikemalt hiljem.

Praegu ei tegele Jaapani autotootja pöörlevate mootoritega autode seeriatootmisega. Viimane mudel, millele selline mootor paigaldati, oli modifikatsiooni Spirit R Mazda RX8. 2012. aastal aga selle auto versiooni tootmine lõpetati.

Seade ja tööpõhimõte

Mis on pöörleva mootori tööpõhimõte? Seda tüüpi mootoreid eristab 4-taktiline töötsükkel, nagu klassikalisel sisepõlemismootoril. Pöörleva kolbmootori tööpõhimõte on aga pisut erinev tavaliste kolbmootorite omast.

Mis on selle mootori põhiomadus? Pöörleva Stirlingi mootori konstruktsioonis pole mitte 2, mitte 4 või mitte 8 kolvi, vaid ainult üks. Seda nimetatakse rootoriks. See element pöörleb erikujulises silindris. Rootor lükatakse võllile ja ühendatakse hammasrattaga. Viimasel on starteriga käigusidur. Element pöörleb mööda epitrohoidset kõverat. See tähendab, et rootori labad katavad vaheldumisi silindrikambrit. Viimases põletatakse kütust. Rootormootori (sealhulgas Mazda Cosmo Sport) tööpõhimõte seisneb selles, et ühe pöördega lükkab mehhanism kolm jäika ringi kroonlehte. Kuna osa korpuses pöörleb, muudavad kolm sees olevat sektsiooni suurust. Mõõtmete muutumise tõttu tekib kambrites teatud rõhk.

Tööfaasid

Kuidas pöörlev mootor töötab? Selle mootori tööpõhimõte (gif-pildid ja RPD diagramm, mida näete allpool) on järgmine. Mootori töö koosneb neljast korduvast tsüklist, nimelt:

1. Kütusevarustus. See on mootori töö esimene faas. See tekib siis, kui rootori ülaosa on etteandeava tasemel. Kui kamber on põhikambrile avatud, läheneb selle maht miinimumile. Niipea, kui rootor pöörleb sellest mööda, siseneb kütuse-õhu segu kambrisse. Pärast seda suletakse kamber uuesti.
2. Kokkusurumine... Kui rootor jätkab liikumist, väheneb ruum sektsioonis. Seega surutakse õhu ja kütuse segu kokku. Niipea, kui mehhanism läbib süüteküünaldega sektsiooni, väheneb kambri maht uuesti. Sel hetkel segu süttib.
3. Põletikud... Sageli on pöörleval mootoril (sh VAZ-21018) mitu süüteküünalt. Selle põhjuseks on põlemiskambri suur pikkus. Niipea, kui küünal süttib põleva segu, tõuseb rõhutase sees kümme korda. Seega aktiveeritakse rootor uuesti. Lisaks kasvab rõhk kambris ja gaaside hulk jätkuvalt. Sel hetkel rootor liigub ja tekib pöördemoment. See jätkub, kuni mehhanism läbib väljalaskeruumi.
4. Gaaside eraldumine. Kui rootor läbib selle kambri, hakkab kõrgsurvegaas vabalt väljalasketorusse liikuma. Sel juhul mehhanismi liikumine ei peatu. Rootor pöörleb stabiilselt, kuni põlemiskambri maht taas miinimumini langeb. Selleks ajaks pressitakse mootorist välja ülejäänud heitgaaside kogus.

See on pöörleva mootori tööpõhimõte. VAZ-2108, millele oli paigaldatud ka RPD, nagu Jaapani Mazda, eristus mootori vaikse töö ja kõrgete dünaamiliste omaduste poolest. Kuid seda modifikatsiooni ei viidud kunagi masstootmisse. Niisiis saime teada, mis on pöörleva mootori tööpõhimõte.

Puudused ja eelised

Pole asjata, et see mootor on pälvinud nii paljude autotootjate tähelepanu. Selle erilisel tööpõhimõttel ja disainil on teist tüüpi sisepõlemismootorite ees mitmeid eeliseid.

Millised on siis pöörleva mootori plussid ja miinused? Alustame selgete eelistega. Esiteks on rootormootoril kõige tasakaalustatum konstruktsioon ja seetõttu ei põhjusta see töö ajal praktiliselt suurt vibratsiooni. Teiseks on sellel mootoril kergem kaal ja suurem kompaktsus ning seetõttu on selle paigaldamine eriti aktuaalne sportautode tootjatele. Lisaks võimaldas seadme väike kaal disaineritel saavutada ideaalse kaalujaotuse piki telge. Seega muutub selle mootoriga auto maanteel stabiilsemaks ja manööverdatavamaks.

Ja loomulikult disaini avarus. Vaatamata samale arvule löökidele on selle mootori konstruktsioon palju lihtsam kui kolb-analoogil. Pöörleva mootori loomiseks oli vaja minimaalset arvu seadmeid ja mehhanisme.

Selle mootori peamiseks trumbiks pole aga mass ja madal vibratsioon, vaid kõrge kasutegur. Tänu erilisele tööpõhimõttele oli pöördmootor suure võimsuse ja efektiivsusega.

Nüüd miinustest. Need osutusid palju enamaks kui eelisteks. Peamine põhjus, miks tootjad keeldusid selliseid mootoreid ostmast, oli nende suur kütusekulu. Keskmiselt kulutas selline agregaat kuni 20 liitrit kütust sajale kilomeetrile ja see, näete, on tänapäevaste standardite järgi arvestatav kulu.

Osade valmistamise keerukus

Lisaks väärib märkimist selle mootori osade valmistamise kõrge hind, mis oli seletatav rootori valmistamise keerukusega. Et see mehhanism epitrohoidset kõverat õigesti läbiks, on vaja suurt geomeetrilist täpsust (silindri puhul ka). Seetõttu on pöörlevate mootorite valmistamisel võimatu teha ilma spetsiaalsete kallite seadmete ja eriteadmisteta tehnilises valdkonnas. Vastavalt sellele sisalduvad kõik need kulud eelnevalt auto hinnas.

Ülekuumenemine ja suured koormused

Samuti oli see seade spetsiaalse disaini tõttu sageli vastuvõtlik ülekuumenemisele. Kogu probleem oli põlemiskambri läätsekujulises kujus.

Seevastu klassikalistel ICE-del on sfäärilise kambri kujundus. Läätsekujulises mehhanismis põlev kütus muundatakse soojusenergiaks, mida kulutatakse mitte ainult töötakti jaoks, vaid ka silindri enda soojendamiseks. Lõppkokkuvõttes põhjustab seadme sagedane "keetmine" kiiret kulumist ja rikkeid.

Ressurss

Silinder ei ole ainus, mis talub suuri koormusi. Uuringud on näidanud, et rootori töötamise ajal langeb märkimisväärne osa koormustest mehhanismide düüside vahel asuvatele tihenditele. Neil on pidev rõhulangus, seetõttu ei ületa mootori maksimaalne ressurss 100–150 tuhat kilomeetrit.

Pärast seda vajab mootor kapitaalremonti, mille maksumus on mõnikord võrdne uue seadme ostmisega.

Õli tarbimine

Samuti on rootormootor hoolduse osas väga nõudlik.

Selle õlikulu on üle 500 milliliitri 1000 kilomeetri kohta, mis sunnib seda vedelikku täitma iga 4-5 tuhande kilomeetri järel. Kui te seda õigel ajal välja ei vaheta, siis mootor lihtsalt ebaõnnestub. See tähendab, et pöörleva mootori hooldamise küsimusele tuleb läheneda vastutustundlikumalt, vastasel juhul on vähimgi viga täis seadme kulukat remonti.

Sordid

Praegu on seda tüüpi täitematerjale viis sorti:

Rootormootor (VAZ-21018-2108)

VAZ-i pöörlevate sisepõlemismootorite loomise ajalugu ulatub 1974. aastasse. Siis loodi esimene RPD projekteerimisbüroo. Esimesel meie inseneride väljatöötatud mootoril oli aga sarnane konstruktsioon Wankeli mootoriga, mis oli varustatud imporditud NSU Ro80 sedaanidega. Nõukogude kolleeg sai nimeks VAZ-311. See on esimene Nõukogude rootormootor. Selle mootori VAZ-i autode tööpõhimõttel on Wankel RPD toimimiseks sama algoritm.

Esimene auto, millele neid mootoreid hakati paigaldama, oli VAZ-i modifikatsioon 21018. Auto praktiliselt ei erinenud oma "esivanemast" - mudelist 2101 -, välja arvatud kasutatud sisepõlemismootor. Uudsuse kapoti all oli üheosaline RPD võimsusega 70 hobujõudu. Mudelite kõigi 50 mudeli uurimise tulemusena leiti aga arvukalt mootoririkkeid, mis sundisid Volžski tehast lähiaastatel seda tüüpi sisepõlemismootorite kasutamisest oma autodel loobuma.

Kodumaise RPD rikke peamiseks põhjuseks olid ebausaldusväärsed tihendid. Nõukogude disainerid otsustasid selle projekti siiski päästa, esitledes maailmale uut 2-sektsioonilist pöörlevat mootorit VAZ-411. Seejärel töötati välja kaubamärgi VAZ-413 sisepõlemismootor. Nende peamised erinevused olid võim. Esimene eksemplar arendas kuni 120 hobujõudu, teine ​​- umbes 140. Neid agregaate aga uuesti seeriasse ei lisatud. Tehas otsustas need paigaldada ainult liikluspolitseis ja KGB-s kasutatavatele ametisõidukitele.

Lennunduse mootorid, "kaheksad" ja "üheksad"

Järgnevatel aastatel püüdsid arendajad kodumaiste väikelennukite jaoks luua pöörlevat mootorit, kuid kõik katsed ebaõnnestusid. Selle tulemusena hakkasid disainerid taas välja töötama mootoreid sõiduautodele (nüüd esiveolised) VAZ seeriad 8 ja 9. Erinevalt eelkäijatest olid äsja välja töötatud VAZ-414 ja 415 mootorid universaalsed ja neid sai kasutada ka tagaratastel. sõita selliste autode mudelitega nagu "Volga", "Moskvich" jne.

RPD VAZ-414 omadused

Esimest korda ilmus see mootor "üheksale" alles 1992. aastal. Võrreldes oma "esivanematega" oli sellel mootoril järgmised eelised:

• Suur võimsustihedus, mis võimaldas autol saada "sada" vaid 8-9 sekundiga.
• Suur efektiivsus. Ühest liitrist põletatud kütusest oli võimalik saada kuni 110 hobujõudu (ja seda ilma igasuguse sundimise ja silindriploki täiendava puurimiseta).
• Kõrge võimenduspotentsiaal. Õige häälestuse korral oli võimalik mootori võimsust tõsta mitmekümne hobujõu võrra.
• Kiire mootor. Selline mootor oli võimeline töötama isegi 10 000 p/min juures. Selliste koormuste korral saaks töötada ainult pöörlev mootor. Klassikaliste sisepõlemismootorite tööpõhimõte ei võimalda neid pikka aega suurel kiirusel töötada.
• Suhteliselt väike kütusekulu. Kui eelmised eksemplarid "sõid" "saja" kohta umbes 18-20 liitrit kütust, siis see agregaat kulutas keskmises töörežiimis vaid 14-15.

Praegune olukord RPD-ga Volžski autotehases

Kõik ülalkirjeldatud mootorid ei saanud suurt populaarsust ja peagi piirati nende tootmist. Tulevikus ei ole Volžski autotehasel kavas rootormootorite väljatöötamist taaselustada. Nii et RPD VAZ-414 jääb kodumaise masinaehituse ajaloos kortsunud paberitükiks.

Niisiis, saime teada, milline on pöörleva mootori tööpõhimõte ja seade.

Autotööstus areneb pidevalt. Pole üllatav, et ilmuvad alternatiivsed tehnoloogiad, mis sellegipoolest ilmuvad minu jaoks masstootmisse harva. Nende hulka võib liigitada pöördmootorid.

Tähtis! Kiire tõuke autotööstuse arengule andis sisepõlemismootori leiutamine. Selle tulemusena hakkasid autod sõitma vedelkütusega ja algas bensiiniajastu.

Rootormootoriga masinad

Pöörleva kolbmootori leiutas NSU. Aparaadi loojaks sai Walter Freude. Sellegipoolest kannab see seade teadusringkondades teise teadlase, nimelt Wankeli nime.

Fakt on see, et selle projekti kallal töötas inseneride duo. Kuid peamine roll seadme loomisel kuulus Freudile. Samal ajal kui ta töötas pöörleva tehnoloogia kallal, töötas Wankel teise projekti kallal, mis ei lõppenud millegagi.

Sellegipoolest tunneme nüüd salamängude tulemusena seda aparaati Wankeli pöörleva mootorina. Esimene töötav mudel pandi kokku 1957. aastal. NSU Spider sai pioneerautoks. Sel ajal suutis ta arendada kiirust sada viiskümmend kilomeetrit. "Spideri" mootori võimsus oli 57 liitrit. Koos.

Rootormootoriga "Spider" toodeti aastatel 1964–1967. Kuid see ei muutunud laialt levinud. Autotootjad pole aga sellest tehnoloogiast loobunud. Veelgi enam, nad andsid välja veel ühe mudeli - NSU Ro-80 ja sellest sai tõeline läbimurre. Suurt rolli mängis õige turundus.

Pöörake tähelepanu pealkirjale. See sisaldab juba märge, et masin on varustatud pöörleva mootoriga. Võib-olla oli selle edu tulemuseks nende mootorite paigaldamine sellistele tuntud autodele nagu:

• Citroen GS Birotor,
• Mercedes-Benz С111,
• Chevrolet Corvette,
• VAZ 21018.

Pöörlevad mootorid said "Tõusva päikese" riigis kõige populaarsemaks. Jaapani ettevõte Mazda astus nende aegade jaoks riskantse sammu ja hakkas selle tehnoloogia abil autosid tootma.

Esimene märk firmalt Mazda oli auto Cosmo Sport. Ei saa öelda, et ta saavutas tohutu populaarsuse, kuid ta leidis oma publiku. Sellegipoolest oli see alles esimene samm rootormootorite sisenemisel Jaapani turule ja peagi ka maailmaturule.

Jaapani insenerid mitte ainult ei heitnud meelt, vaid, vastupidi, hakkasid töötama kolmekordse jõuga. Nende töö tulemuseks on sari, mida mäletavad aukartusega kõik tänavavõidusõitjad ükskõik millises maailma riigis – Rotor-eXperiment või lühidalt RX.

Selle seeria raames anti välja mitu legendaarset mudelit, sealhulgas Mazda RX-7. Öelda, et see pöörleva mootoriga auto oli populaarne, ei ütle midagi. Miljonid tänavasõidufännid alustasid temaga. Suhteliselt madala hinnaga olid sellel uskumatud tehnilised omadused:

• kiirendus sadadeni - 5,3 sekundit;
• maksimaalne kiirus - 250 kilomeetrit tunnis;
• võimsus - olenevalt modifikatsioonist 250-280 hobujõudu.

Auto on tõeline kunstiteos, see on kerge ja manööverdatav ning selle mootor on imetlusväärne. Ülalkirjeldatud omadustega on selle maht vaid 1,3 liitrit. Sellel on kaks sektsiooni ja tööpinge on 13 V.

Tähelepanu! Mazda RX-7 toodeti aastatel 1978 kuni 2002. Selle aja jooksul toodeti umbes miljon pöördmootoriga autot.

Kahjuks ilmus selle seeria viimane mudel 2008. aastal. Mazda RX8 täiendab legendaarset tootevalikut. Tegelikult võib see koht, kus masstootmises pöörleva mootori ajalugu võib lugeda täielikuks.

Toimimispõhimõte

Paljud autotööstuse eksperdid usuvad, et tavapärase kolbseadme disain tuleks jätta kaugesse minevikku. Sellegipoolest vajavad miljonid autod väärilist asendust, kas pöörlev mootor võib nendeks saada, mõtleme välja.

Rootormootori tööpõhimõte põhineb rõhul, mis tekib kütuse põletamisel. Disaini põhiosa moodustab rootor, mis vastutab soovitud sagedusega liikumiste loomise eest. Selle tulemusena kandub energia sidurile. Rootor surub selle välja, kandes selle ratastele.

Rootor on kolmnurkse kujuga. Ehitusmaterjaliks on legeerteras. Osa asub ovaalses korpuses, milles tegelikult toimub pöörlemine, aga ka mitmed energia tootmiseks olulised protsessid:

• segu kokkupressimine,
• kütuse sissepritse,
• sädeme loomine,
• hapnikuvarustus,
• jäätmetoorme ärajuhtimine.

Rootormootori seadme peamine omadus on see, et rootoril on väga ebatavaline liikumismuster. Selle disainilahenduse tulemuseks on kolm üksteisest täielikult eraldatud kambrit.

Tähelepanu! Igas rakus toimub teatud protsess.

Esimene rakk saab õhu-kütuse segu. Segamine toimub õõnsuses. Seejärel liigutab rootor vastuvõetud aine järgmisse kambrisse. Siin toimub kokkusurumine ja süttimine.

Kasutatud kütus eemaldatakse kolmandas rakus. Kolme sektsiooni kooskõlastatud töö annab just selle hämmastava jõudluse, mida demonstreeriti RX-seeria autode näitel.

Kuid seadme peamine saladus peitub milleski täiesti erinevas. Fakt on see, et need protsessid ei teki üksteise järel, vaid tekivad koheselt. Selle tulemusena möödub kolm tsüklit vaid ühe pöördega.

Eespool on esitatud põhipöördmootori töö skeem. Paljud tootjad üritavad tehnoloogiat täiustada, et saavutada suurem jõudlus. Mõnel õnnestub, teisel ebaõnnestub.

Jaapani inseneridel on see õnnestunud. Eelmainitud Mazda mootoritel on kuni kolm rootorit. Kui palju tootlikkus sel juhul suureneb, võite ette kujutada.

Toome illustreeriva näite. Võtame tavalise kahe rootoriga RPD mootori ja leiame lähima analoogi – kuuesilindrilise sisepõlemismootori. Kui lisame disainile veel ühe rootori, on vahe isegi kolossaalne - 12 silindrit.

Rootormootorite tüübid

Paljud autofirmad on hakanud tootma pöörlevaid mootoreid. Pole üllatav, et tehtud on palju muudatusi, millest igaühel on oma omadused:

1. Mitmesuunalise liikumisega pöörlev mootor. Rootor siin ei pöörle, vaid pigem kõigub ümber oma telje. Kompressiooniprotsess toimub mootori labade vahel.
2. Pulseeriv pöörleva rootoriga mootor. Kere sees on kaks rootorit. Nende kahe elemendi labade vahel tekib kokkusurumine, kui need lähenevad ja taanduvad.
3. Tihendiklapiga pöörlev mootor – seda konstruktsiooni kasutatakse endiselt laialdaselt pneumaatilistes mootorites. Rootorsisepõlemismootorite puhul muudetakse oluliselt kambrit, milles süüde toimub.
4. Pöördmootor, mis töötab pöörlevate liigutustega. Arvatakse, et see konkreetne disain on tehniliselt kõige arenenum. Siin ei ole kolbosi. Seetõttu saavutavad seda tüüpi pöörlevad mootorid kergesti 10 000 pööret minutis.
5. Planeedi pöörlev mootor on esimene kahe inseneri leiutatud modifikatsioon.

Nagu näete, teadus ei seisa paigal, märkimisväärne hulk pöörlevate mootorite tüüpe võimaldab meil loota tehnoloogia edasisele arengule kauges tulevikus.

Rootormootori eelised ja puudused

Nagu näete, olid pöörlevad mootorid tol ajal üsna populaarsed. Pealegi olid legendaarsed autod tõepoolest varustatud selle klassi mootoritega. Et mõista, miks see seade Jaapani autode täiustatud mudelitele paigaldati, peate teadma kõiki selle eeliseid ja puudusi.

Väärikust

Varem esitatud tausta põhjal teate juba, et pöörlev mootor äratas omal ajal mootoritootjate tähelepanu mitmel põhjusel:

1. Disaini suurenenud kompaktsus.
2. Kerge kaal.
3. RPD on hästi tasakaalustatud ja tekitab töö ajal minimaalselt vibratsiooni.
4. Mootori varuosade arv on suurusjärgu võrra väiksem kui kolvi analoogil.
5. RPD-l on kõrged dünaamilised omadused

RPD kõige olulisem eelis on selle suur võimsustihedus. Rootormootoriga auto võib kiirendada kuni 100 kilomeetrit ilma kõrgeid käike vahetamata, säilitades samal ajal suurt pöörete arvu.

Tähtis! Rootormootori kasutamine võimaldab saavutada sõiduki suurema stabiilsuse teel tänu ideaalsele kaalujaotusele.

Puudused

Nüüd on aeg rohkem teada saada, miks on enamik tootjaid kõigist eelistest hoolimata lõpetanud oma autodele pöörlevate mootorite paigaldamise. RPD puudused hõlmavad järgmist:

1. Suurenenud kütusekulu madalatel pööretel töötades. Kõige ressursinõudlikumates masinates võib see ulatuda 20-25 liitrini 100 kilomeetri kohta.
2. Raskused tootmises. Esmapilgul on pöörleva mootori konstruktsioon palju lihtsam kui kolbmootoril. Aga kurat peitub detailides. Nende valmistamine on äärmiselt keeruline. Iga osa geomeetriline täpsus peab olema ideaalsel tasemel, vastasel juhul ei suuda rootor epitrohoidset kõverat õige tulemusega läbida. RPD valmistamiseks on vaja ülitäpseid seadmeid, mis maksavad palju raha.
3. Rootormootor kuumeneb sageli üle. Selle põhjuseks on põlemiskambri ebatavaline struktuur. Kahjuks ei suutnud insenerid seda defekti parandada isegi paljude aastate pärast. Kütuse põlemisel tekkiv liigne energia soojendab silindrit. See kulutab mootorit oluliselt ja lühendab selle kasutusiga.
4. Samuti kannatab pöörlev mootor rõhulanguste all. Selle efekti tulemuseks on tihendite kiire kulumine. Ühe hästi kokkupandud RPD kasutusiga jääb vahemikku 100–150 tuhat kilomeetrit. Pärast selle verstaposti läbimist ei ole kapitaalremont enam võimalik.
5. Keeruline õlivahetusprotseduur. Rootormootori õlikulu 1000 kilomeetri kohta on 600 milliliitrit. Et osad saaksid korralikult määritud, tuleb õli vahetada kord 5000 km järel. Kui seda ei tehta, muutub see äärmiselt tõenäoliseks seadme põhikomponentide tõsiseks kahjustamiseks.

Nagu näete, on RPD-l vaatamata silmapaistvatele eelistele mitmeid olulisi puudusi. Sellegipoolest püüavad juhtivate autofirmade disainiosakonnad seda tehnoloogiat ikka veel moderniseerida ja kes teab, võib-olla ühel päeval see neil õnnestub.

Tulemused

Pöördmootoritel on palju olulisi eeliseid, need on hästi tasakaalustatud, võimaldavad kiiret kiirust suurendada ja tagavad kiiruse kuni 100 km 4-7 sekundiga. Kuid pöörlevatel mootoritel on ka puudusi, millest peamine on lühike kasutusiga.

Rootormootori idee on liiga ahvatlev: kui konkurent pole ideaalist kaugel, tundub, et hakkame puudujääkidest üle saama ja saame mitte mootori, vaid täiuslikkuse enda ... Mazda oli nende illusioonide vangistuses kuni 2012. aastani, mil viimane pöördmootoriga mudel - RX-8.

Rootormootori loomise ajalugu

Pöörleva mootori (RPD) teine ​​nimi on wankel (diiselmootori omamoodi analoog). Just Felix Wankelile omistatakse täna rootor-kolbmootori leiutaja loorberid ja isegi liigutav lugu on sellest, kuidas Wankel läks oma eesmärgi poole samal ajal, kui Hitler omale läks.

Tegelikult oli kõik veidi teisiti: andekas insener Felix Wankel töötas tõesti uue, lihtsa sisepõlemismootori väljatöötamisega, kuid see oli teistsugune mootor, mis põhines rootorite ühisel pöörlemisel.

Pärast sõda värbas Wankeli peamiselt mootorrataste tootmisega tegelev Saksa firma NSU Walter Freude juhtimisel ühte töörühma, mis töötas rootormootori loomisel.

Wankeli panus hõlmab põhjalikku uurimistööd pöörlevate klapitihendite kohta. Põhiline disain ja insenerikontseptsioon on Freude'ilt. Kuigi Wankelil oli kahekordse pöörlemise patent.

Esimesel mootoril oli pöörlev kamber ja statsionaarne rootor. Disaini ebamugavus viitas sellele, et skeem tuleks ümber pöörata.

Esimene pöörlev rootormootor alustas tööd 1958. aasta keskel. See erines vähe oma meieaegsest järeltulijast – välja arvatud see, et küünlad tuli kehale üle kanda.

Peagi teatas ettevõte, et tal on õnnestunud luua uus ja väga paljutõotav mootor. Ligi sada autode tootmisega tegelevat ettevõtet on ostnud selle mootori tootmiseks litsentsi. Kolmandik litsentsidest jõudis Jaapanisse.

RPD NSV Liidus

Kuid Nõukogude Liit ei ostnud litsentsi üldse. Oma rootormootori väljatöötamine sai alguse sellest, et Liitu toodi ja lammutati Saksa auto Ro-80, mille tootmist NSU alustas 1967. aastal.

Seitse aastat pärast seda ilmus VAZ-i tehasesse disainibüroo, mis arendas eranditult pöörlevaid kolbmootoreid. Tema töö tulemusena 1976. aastal ilmus mootor VAZ-311. Kuid esimene pannkook osutus tükiks ja seda viimistleti veel kuus aastat.

Esimene rootormootoriga Nõukogude seerias auto on VAZ-21018, mida esitleti 1982. aastal. Kahjuks olid juba katsepartiis kõikide autode mootorid rivist väljas. Neid viimistleti veel aasta, pärast mida ilmusid VAZ-411 ja VAZ 413, mille NSV Liidu jõuosakonnad vastu võtsid. Seal nad kütusekulu ja väikese mootoriressursi pärast eriti ei muretsenud, küll aga vajati kiireid, võimsaid, kuid silmapaistmatuid autosid, mis suudaksid võõra autoga sammu pidada.

RPD läänes

Läänes rootormootori buumi ei toimunud ning 1973. aasta kütusekriis pani selle arengule USA-s ja Euroopas punkti, kui gaasihinnad tõusid hüppeliselt ning autoostjad hakkasid küsima kütusesäästlike mudelite hinda.

Arvestades, et rootormootor tarbis kuni 20 liitrit bensiini saja kilomeetri kohta, langes selle müük kriisi ajal piirini.

Ainus riik idas, mis pole oma usku kaotanud, oli Jaapan. Kuid isegi seal jahutasid tootjad kiiresti mootorini, mis ei tahtnud kuidagi paraneda. Ja lõpuks jäi järele vaid üks vankumatu tinasõdur – Mazda. NSV Liidus ei olnud kütusekriisi tunda. RPD-ga sõidukite tootmine jätkus ka pärast Nõukogude Liidu lagunemist. VAZ lõpetas RPD tegemise alles 2004. aastal. Mazda jõudis kokkuleppele alles 2012. aastal.

Pöördmootori omadused

Disain põhineb kolmnurksel rootoril, mille igal küljel on kumerus (). Rootor pöörleb planetaarselt ümber kesktelje – staatori. Sel juhul kirjeldavad kolmnurga tipud keerulist kõverat, mida nimetatakse epitrohoidiks. Selle kõvera kuju määrab kapsli kuju, milles rootor pöörleb.

Rootormootoril on samad neljataktilised tsüklid nagu tema konkurendil, kolbmootoril.

Kambrid on moodustatud rootori külgede ja kapsli seinte vahele, nende kuju on muutuv poolkuu, mis on mõnede oluliste konstruktsioonivigade põhjuseks. Kambrite üksteisest eraldamiseks kasutatakse tihendeid - radiaalseid ja otsaplaate.

Kui võrrelda rootor-sisepõlemismootorit kolbmootoriga, siis esimese asjana hakkab silma see, et ühe rootori pöördega toimub töökäik kolm korda ja väljundvõll pöörleb kolm korda kiiremini kui rootor ise.

On RPD puudub gaasijaotussüsteem, mis lihtsustab oluliselt selle disaini. Ja suur võimsustihedus koos seadme väikese suuruse ja kaaluga on väntvõlli puudumise tõttu, vändad ja muud kaameratevahelised kaaslased.

Rootormootorite eelised ja puudused

Eelised

Rootormootori hea asi on see koosneb palju vähematest osadest kui tema konkurent - 35-40 protsenti.

Kahel sama võimsusega mootoril – rootor- ja kolbmootoril – on väga erinevad mõõtmed. Kolb on kaks korda suurem.

Pöörlev mootor ei koge suurel kiirusel suurt stressi isegi kui kiirendate madala käiguga autot kiiruseni üle 100 km/h.

Rootormootoriga autot on lihtsam tasakaalustada, mis suurendab masina stabiilsust teel.

Vibratsioon ei mõjuta isegi kõige kergemaid sõidukeid, sest RPD vibreerib palju vähem kui "kolb"... Selle põhjuseks on tasakaalustatum RAP.

Puudused

Autojuhid nimetaksid seda pöörleva mootori peamiseks puuduseks väike ressurss mis on selle disaini otsene tagajärg. Tihendid kuluvad ülikiiresti, kuna nende töönurk muutub pidevalt.


Motoorsed kogemused temperatuuri erinevused iga tsükkel, mis aitab kaasa ka materjali kulumisele. Lisage sellele hõõrdumispindadele avaldatav surve, mida saab ravida ainult õli otse kollektorisse süstimisega.

Tihendite kulumine põhjustab lekkeid kambrite vahel, mille rõhkude erinevused on liiga suured. Seetõttu langeb mootori kasutegur ja suureneb kahju keskkonnale.

Poolkuu kambrite kuju ei aita kaasa kütuse põlemise täielikkusele, ning rootori pöörlemiskiirus ja töötakti lühike pikkus on põhjuseks, miks veel liiga kuumad, mitte täielikult põlenud gaasid heitgaasi välja suruvad. Lisaks bensiini põlemisproduktidele leidub seal ka õli, mis kokku muudab heitgaasi väga mürgiseks. Edasi-tagasi liikuv – keskkonnale vähem kahjulik.

Liigsed isud Bensiinimootorit on juba mainitud ja see "sööb" õli kuni 1 liiter 1000 km kohta. Ja kui unustate õli ja võite minna kapitaalremonti, kui mitte mootorit vahetada.

Kõrge hind- tingitud asjaolust, et mootori valmistamiseks on vaja ülitäpseid seadmeid ja väga kvaliteetseid materjale.

Nagu näha, on rootormootoril palju puudujääke, kuid ka kolbmootor on ebatäiuslik, mistõttu nendevaheline konkurents nii kauaks ei katkenud. Kas see on igaveseks läbi? Aeg näitab.

Me räägime teile, kuidas pöörlev mootor töötab ja töötab

1957. aastal demonstreerisid Saksa insenerid Felix Wankel ja Walter Freude esimest töötavat pöörlevat mootorit. Seitse aastat hiljem asus selle täiustatud versioon Saksa sportauto "NSU-Spyder" kapoti alla - esimene sellise mootoriga seeriaauto. Paljud autofirmad – Mercedes-Benz, Citroen, General Motors – on uudsuse sisse ostnud. Isegi VAZ on Wankeli mootoritega autosid väikeste partiidena tootnud juba aastaid. Kuid ainus ettevõte, kes otsustas pöördmootorite laiaulatusliku tootmise kasuks ega loobunud neist hoolimata kriisidest pikka aega, oli Mazda. Selle esimene pöörleva mootoriga mudel - "Cosmo Sports (110S)" - ilmus 1967. aastal.

tulnukas OMADE SEAS

Kolbmootoris muundatakse õhu-kütuse segu põlemisenergia esmalt kolvirühma edasi-tagasi liikumiseks ja alles seejärel väntvõlli pöörlemiseks. Rootormootoris toimub see ilma vaheetapita ja seetõttu väiksemate kadudega.

13B-MSP bensiinimootorist 1,3-liitrine kahe rootori (sektsiooniga) on kaks versiooni - standardvõimsus (192 hj) ja sunnitud (231 hj). Struktuurselt on see võileib viiest korpusest, mis moodustavad kaks suletud kambrit. Neis pöörlevad gaaside põlemisenergia mõjul ekstsentrilisele võllile (sarnaselt väntvõllile) kinnitatud rootorid. See liikumine on väga keeruline. Iga rootor mitte lihtsalt ei pöörle, vaid veereb oma sisemise käiguga ümber statsionaarse käigu, mis on kinnitatud kambri ühe külgseina keskele. Ekstsentrivõll jookseb läbi kogu sandwich-korpuse ja statsionaarsete hammasrataste. Rootor liigub nii, et iga pöörde jaoks on kolm ekstsentrivõlli pööret.

Rootormootoris viiakse läbi samad tsüklid nagu neljataktilises kolbseadmes: sisselaske-, surve-, töötakti ja väljalaske. Samal ajal pole sellel keerulist gaasijaotusmehhanismi - ajastusajamit, nukkvõllid ja ventiilid. Kõiki selle funktsioone täidavad külgseintes (keredes) olevad sisse- ja väljalaskeaknad - ja rootor ise, mis pöörledes avab ja sulgeb "aknad".

Pöörleva mootori tööpõhimõte on näidatud diagrammil. Lihtsuse huvides on toodud ühe sektsiooniga mootori näide - teine ​​toimib samamoodi. Rootori kumbki pool moodustab korpuste seintega oma tööõõnsuse. Asendis 1 on õõnsuse maht minimaalne ja see vastab sisselaskelöögi algusele. Kui rootor pöörleb, avab see sisselaskeavad ja õhu-kütuse segu imetakse kambrisse (positsioonid 2–4). Asendis 5 on tööõõnsusel maksimaalne maht. Seejärel sulgeb rootor sisselaskeavad ja algab survetakt (positsioonid 6-9). Asendis 10, kui õõnsuse maht on taas minimaalne, süüdatakse segu küünalde abil ja töötsükkel algab. Gaaside põlemisenergia pöörleb rootorit. Gaaside paisumine läheb asendisse 13 ja tööõõne maksimaalne maht vastab positsioonile 15. Edasi, asendisse 18, avab rootor väljalaskeavad ja surub välja heitgaasid. Seejärel algab tsükkel uuesti.

Ülejäänud tööõõnsused töötavad samamoodi. Ja kuna õõnsusi on kolm, siis ühes rootori pöördes on koguni kolm töötsüklit! Ja arvestades, et ekstsentriline (väntvõll) võll pöörleb kolm korda kiiremini kui rootor, saame väljundis ühe töötakti (kasulik töö) ühe sektsiooniga mootori võlli pöörde kohta. Ühe silindriga neljataktilises kolbmootoris on see suhe kaks korda väiksem.

Töötaktide arvu suhte poolest väljundvõlli pöörde kohta on kaheosaline 13B-MSP sarnane tavalise neljasilindrilise kolbmootoriga. Kuid samal ajal toodab see 1,3-liitrisest töömahust umbes sama võimsust ja pöördemomenti kui 2,6-liitrine kolb! Saladus seisneb selles, et rootormootoril on mitu korda vähem liikuvaid masse – pöörlevad ainult rootorid ja ekstsentrivõll ning sedagi ühes suunas. Kolvi puhul kulub osa kasulikust tööst keeruka ajastusmehhanismi ajamisele ja kolbide vertikaalsele liikumisele, mis muudab pidevalt oma suunda. Pöörleva mootori teine ​​omadus on suurem vastupidavus detonatsioonile. Seetõttu on see paljutõotavam vesinikuga töötamiseks. Rootormootoris toimib töösegu ebanormaalse põlemise hävitav energia ainult rootori pöörlemissuunas - see on selle konstruktsiooni tagajärg. Ja kolbmootoris on see suunatud kolvi liikumisele vastupidises suunas, mis põhjustab katastroofilisi tagajärgi.

Wankeli mootor: SEE EI OLE LIHTNE

Kuigi pöörleval mootoril on vähem elemente kui kolbmootoril, kasutatakse selles keerukamaid disainilahendusi ja tehnoloogiaid. Kuid nende vahel võib paralleele tõmmata.

Rootori korpused (staatorid) on valmistatud lehtmetalli sisestustehnoloogia abil: alumiiniumisulamist korpusesse sisestatakse spetsiaalne terasest põhimik. See muudab konstruktsiooni kergeks ja vastupidavaks. Terasest alus on kroomitud mikroskoopiliste soontega, et tagada õli parem kinnipidamine. Tegelikult meenutab selline staator tuttavat silindrit, millel on kuiv hülss ja lihv peal.

Külgkorpused on valmistatud spetsiaalsest malmist. Igal neist on sisse- ja väljalaskeavad. Ja äärmisel (ees ja taga) on statsionaarsed käigud fikseeritud. Eelmiste põlvkondade mootorite puhul olid need aknad staatoris. See tähendab, et uues kujunduses suurendati nende suurust ja arvu. Tänu sellele on paranenud töösegu sisse- ja väljalaskeava omadused ning väljalaskeava juures - mootori efektiivsus, selle võimsus ja kütusesäästlikkus. Rootoritega seotud külgkorpusi saab funktsionaalsuse poolest võrrelda kolbmootori ajastusmehhanismiga.

Rootor on sisuliselt sama kolb ja ühendusvarras korraga. Valmistatud spetsiaalsest malmist, õõnes, võimalikult kerge. Mõlemal küljel on kraavikujuline põlemiskamber ja loomulikult tihendid. Siseossa on sisestatud rootori laager - omamoodi väntvõlli ühendusvarda laager.

Kui tavaline kolb saab hakkama vaid kolme rõngaga (kaks surverõngast ja üks õlikaabits), siis rootoris on selliseid elemente mitu korda rohkem. Seega toimivad tipud (rootori otste tihendid) esimeste surverõngastena. Need on valmistatud malmist elektronkiire töötlemisega - kulumiskindluse suurendamiseks kokkupuutel staatori seinaga.

Tipud koosnevad kahest elemendist – peatihendist ja nurgast. Need surutakse vedru ja tsentrifugaaljõu toimel vastu staatori seina. Külgmised ja nurgatihendid toimivad teise surverõngana. Need tagavad gaasikindla kontakti rootori ja külgmiste korpuste vahel. Nagu tipud, surutakse need vedrude abil vastu kehade seinu. Küljetihendid on paagutatud metallist (need kannavad põhikoormust), nurgatihendid on valmistatud spetsiaalsest malmist. Ja siis on isoleerivad tihendid. Need takistavad osa heitgaaside voolamist sisselaskeavadesse läbi rootori ja külgkorpuse vahelise pilu. Rootori mõlemal küljel on ka omamoodi õlikaabitsad - õlitihendid. Nad hoiavad selle sisemisse õõnsusse tarnitud õli jahutamiseks.

Ka määrdesüsteem on keerukas. Sellel on vähemalt üks radiaator õli jahutamiseks, kui mootor töötab suurel koormusel, ja mitut tüüpi õlidüüsid. Mõned on ehitatud ekstsentrivõlli ja jahutavad rootoreid (tegelikult näevad need välja nagu kolvi jahutusdüüsid). Teised on sisse ehitatud staatoritesse – igaühe jaoks paar. Düüsid on nurga all ja suunatud külgkorpuste seinte poole – selleks, et paremini määrida rootori korpused ja külgmised tihendid. Õli siseneb tööõõnde ja seguneb õhu-kütuse seguga, pakkudes ülejäänud elementide määrimist, ja põleb koos sellega. Seetõttu on oluline kasutada ainult tootja poolt heaks kiidetud mineraalõlisid või spetsiaalseid poolsünteetilisi aineid. Sobimatud määrdeained tekitavad põlemisel suurel hulgal süsiniku ladestumist, mis võib põhjustada koputamist, süütehäireid ja surve kadu.

Kütusesüsteem on üsna sirgjooneline – kui pihustite arv ja asukoht välja arvata. Kaks - sisselaskeavade ees (üks rootori kohta), sama arv - sisselaskekollektoris. Sundmootori kollektoris on veel kaks otsikut.

Põlemiskambrid on väga pikad ja selleks, et töösegu põlemine oleks efektiivne, tuli iga rootori kohta kasutada kahte küünalt. Need erinevad üksteisest pikkuse ja elektroodide poolest. Juhtmetele ja küünaldele kantakse värvilised märgised, et vältida vale paigaldamist.

PRAKTIKAS

Mootori 13B-MSP kasutusiga on ligikaudu 100 000 km. Kummalisel kombel on sellel samad probleemid, mis kolviga.

Esimene nõrk lüli tundub olevat rootori tihendid, mis kogevad suurt kuumust ja suuri koormusi. See on tõsi, kuid enne loomulikku kulumist lõpetatakse need detonatsiooni ning ekstsentrivõlli ja rootorite laagrite väljatöötamisega. Pealegi kannatavad ainult otsatihendid (tipud) ja külgmised kuluvad üliharva.

Detonatsioon deformeerib rootori tipud ja nende pesad. Selle tulemusena võivad tihendi nurgad lisaks surve vähendamisele välja kukkuda ja kahjustada staatori pinda, mida ei saa töödelda. Igav on kasutu: esiteks on raske leida vajalikku varustust ja teiseks pole lihtsalt suurenenud suuruse jaoks varuosi. Rootoreid ei saa parandada, kui tipu sooned on kahjustatud. Nagu ikka, on häda juureks kütus. Ausat 98. bensiini polegi nii lihtne leida.

Kõige kiiremini kuluvad ekstsentrivõlli põhilaagrid. Ilmselt tänu sellele, et see pöörleb kolm korda kiiremini kui rootorid. Selle tulemusena nihkuvad rootorid staatori seinte suhtes. Ja rootorite tipud peavad olema neist võrdsel kaugusel. Varem või hiljem kukuvad tippude nurgad välja ja rebivad staatori pinna. Seda ebaõnne ei saa kuidagi ette ennustada - erinevalt kolbmootorist ei koputa pöörlev praktiliselt isegi siis, kui vooderdised on kulunud.

Sundülelaadimisega mootoritel tuleb ette hetki, kus väga kehva segu tõttu kuumeneb tipp üle. Selle all olev vedru painutab seda - selle tulemusena väheneb surve oluliselt.

Teine nõrkus on korpuse ebaühtlane kuumenemine. Ülemine osa (kus toimuvad sisselaske- ja survetaktid) on külmem kui alumine (põlemis- ja väljalasketaktid). Kere deformeerub aga ainult sundülelaadimisega mootoritel, mille võimsus on üle 500 hj.

Nagu arvata võis, on mootor õlitüübi suhtes väga tundlik. Praktika on näidanud, et sünteetilised õlid, kuigi erilised, moodustavad põlemisel palju süsiniku ladestusi. See koguneb tipule ja vähendab survet. Peate kasutama mineraalõli - see põleb peaaegu jäljetult. Teenindajad soovitavad seda vahetada iga 5000 km järel.

Staatori õlidüüsid ebaõnnestuvad peamiselt sisemistesse klappidesse sattunud mustuse tõttu. Atmosfääriõhk siseneb neisse läbi õhufiltri ja enneaegne filtri vahetamine põhjustab probleeme. Düüside klappe ei saa loputada.

Probleemid mootori külmkäivitamisel, eriti talvel, on põhjustatud tippude kulumisest tingitud kompressiooni kadumisest ja madala kvaliteediga bensiini tõttu süüteküünla elektroodidele sademete ilmnemisest.

Küünlaid jätkub keskmiselt 15 000–20 000 km läbimiseks.

Vastupidiselt levinud arvamusele soovitab tootja mootorit välja lülitada nagu tavaliselt, mitte keskmisel kiirusel. "Eksperdid" on kindlad, et süüte väljalülitamisel töörežiimis põleb kogu kütusejääk ära ja see hõlbustab järgnevat külmkäivitust. Sõjaväelaste sõnul pole sellistest nippidest mõtet. Kuid vähemalt väike soojendus enne liikumise alustamist on mootorile tõesti kasulik. Soe õli (vähemalt 50º) kulub vähem.

Rootormootori kvaliteetse tõrkeotsingu ja sellele järgnevate remonditöödega väljub see veel 100 000 km. Kõige sagedamini tuleb staatorid ja kõik rootori tihendid välja vahetada - selle eest peate maksma vähemalt 175 000 rubla.

Vaatamata ülaltoodud probleemidele on Venemaal piisavalt pöörlevate masinate fänne - mida me saame öelda teiste riikide kohta! Kuigi Mazda ise on pöörleva G8 tootmisest eemaldanud ega kiirusta oma järglasega.

Mazda RX-8 KESTUVASTUSTEST

1991. aastal võitis pöördmootoriga Mazda-787V Le Mansi 24 tunni sõidu. See oli sellise mootoriga auto jaoks esimene ja ainus võit. Muide, nüüd ei püsi kõik kolbmootorid pikkadel kestvusvõistlustel finišijooneni.

»Enamik inimesi seostavad silindrite ja kolbidega, gaasijaotussüsteemiga ja vändaga. Seda seetõttu, et valdav enamus autosid on varustatud klassikalise ja kõige populaarsema mootoritüübiga - kolbiga.

Täna räägime Wankeli pöörlevast kolbmootorist, millel on terve hulk silmapaistvaid tehnilisi omadusi ja mis pidi omal ajal autotööstuses uusi perspektiive avama, kuid ei saanud oma õiget kohta võtta ega saanud laialt levinud.

Loomise ajalugu

Kõige esimest rootor-tüüpi soojusmootorit peetakse eolipiiliks. Esimesel sajandil pKr lõi selle ja kirjeldas Kreeka mehaanikainsener Heron Alexandriast.

Eolipiili konstruktsioon on üsna lihtne: pöörlev pronkskera asub sümmeetriakeset läbival teljel. Töövedelikuna kasutatav veeaur voolab välja kahest kuuli keskele üksteise vastas ja kinnituse teljega risti paigaldatud düüsist.


Ka vee- ja tuuleveskite mehhanismid, mis kasutavad energiana elementide jõudu, võib omistada antiikaja pöördmootoritele.

Pöörlevate mootorite klassifikatsioon

Rootorsisepõlemismootori töökamber võib olla hermeetiliselt suletud või olla pidevas ühenduses atmosfääriga, kui rootori tiiviku labad selle keskkonnast eraldavad. Sellel põhimõttel on ehitatud gaasiturbiinid.

Spetsialistid eristavad suletud põlemiskambriga pöörlevate kolbmootorite hulgas mitut rühma. Jagamine võib toimuda vastavalt: tihenduselementide olemasolule või puudumisele, vastavalt põlemiskambri töörežiimile (vahelduv-pulseeriv või pidev), vastavalt töökeha pöörlemise tüübile.

Tuleb märkida, et enamikul kirjeldatud kavanditest puuduvad kehtivad näidised ja need on paberil olemas.
Need klassifitseeris vene insener I. Yu. Isaev, kes ise tegeleb täiusliku pöörleva mootori loomisega. Ta analüüsis patente Venemaal, Ameerikas ja teistes riikides, kokku üle 600.

Edasi-tagasi liikumisega pöörlev sisepõlemismootor

Selliste mootorite rootor ei pöörle, vaid teeb edasi-tagasi kaare pöörde. Rootori ja staatori labad on paigal ning nende vahel toimuvad paisumis- ja survetaktid.

Pulseeriva-pöörleva, ühesuunalise liikumisega

Mootori korpuses asuvad kaks pöörlevat rootorit, nende labade vahel toimub kokkusurumine lähenemise hetkel ja paisumine eemaldamise hetkel. Terade ebaühtlase pöörlemise tõttu on vaja välja töötada keeruline joondusmehhanism.

Tihendusklappide ja edasi-tagasi liigutustega

Pneumaatilistes mootorites edukalt kasutatav skeem, kus pöörlemine toimub suruõhuga, ei juurdunud sisepõlemismootorites kõrge rõhu ja temperatuuride tõttu.

Tihendite ja kerega edasi-tagasi liigutustega

Skeem on sarnane eelmisele, ainult tihendusklapid ei asu rootoril, vaid mootori korpusel. Puudused on samad: võimatu tagada korpuse labade piisavat tihedust rootoriga, säilitades samal ajal nende liikuvuse.

Töö- ja muude elementide ühtlase liikumisega mootorid

Kõige lootustandvamad ja arenenumad pöörlevate mootorite tüübid. Teoreetiliselt suudavad need arendada kõrgeimaid pöördeid ja saada võimsust juurde, kuid seni pole suudetud sisepõlemismootorile ühtset tööahelat luua.

Tööelemendi planetaarse, pöörleva liikumisega

Viimane hõlmab laiemale avalikkusele enim tuntud insener Felix Wankeli pöörleva kolbmootori skeemi.

Kuigi on olemas suur hulk muid planeeditüüpi kujundusi:

• Umpleby
• Grey & Dremmond
• Marshall
• Spand
• Renault (Renault)
• Thomas (Tomas)
• Wellinder ja Skoog
• Senso (Sensand)
• Maillard
• Ferro

Wankeli lugu

Felix Heinrich Wankeli elu polnud kerge, jäädes varakult orvuks (tulevase leiutaja isa suri Esimeses maailmasõjas), Felix ei suutnud ülikooliõpingute jaoks raha koguda ja tööamet ei võimaldanud tal tugevaks saada. lühinägelikkus.

See ajendas Wankelit iseseisvalt tehnilisi erialasid õppima, tänu millele tekkis tal 1924. aastal idee luua pöörleva sisepõlemiskambriga pöördmootor.


1929. aastal sai ta patendi leiutisele, mis oli esimene samm kuulsa Wankeli RPD loomise suunas. 1933. aastal veedab leiutaja, sattudes Hitleri vastaste ridadesse, kuus kuud vanglas. Pärast vabastamist hakkasid nad huvi tundma BMW pöörleva mootori väljatöötamise vastu ja hakkasid rahastama edasisi uuringuid, eraldades tööks Landaus asuva töökoja.

Pärast sõda läheb see prantslastele reparatsiooniks ja leiutaja ise läheb Hitleri režiimi kaasosalisena vangi. Alles 1951. aastal sai Felix Heinrich Wankel tööle NSU mootorrattafirmas ja jätkas oma uurimistööd.


Samal aastal alustas ta koostööd NSU peadisaineri Walter Freude’iga, kes ise on pikka aega tegelenud võidusõidumootorrataste pöörleva kolbmootori loomise alal. 1958. aastal toimub katsestendil mootori esimene prototüüp.

Kuidas pöörlev mootor töötab

Freude ja Wankeli disainitud jõuallikas on Reuleaux’ kolmnurga kujuline rootor. Rootor pöörleb planetaarselt ümber staatori keskele kinnitatud käigu - statsionaarse põlemiskambri. Kamber ise on valmistatud epitrohoidi kujul, mis ähmaselt meenutab väljapoole pikliku keskpunktiga kaheksat; see toimib silindrina.

Põlemiskambri sees liikudes moodustab rootor muutuva ruumalaga õõnsused, milles toimuvad mootori löögid: sisse-, surve-, süüte- ja väljalaskeavad. Kambrid on üksteisest hermeetiliselt eraldatud tihenditega – tippudega, mille kulumine on pöörlevate kolbmootorite nõrk koht.

Kütuse-õhu segu süütamine toimub korraga kahe süüteküünla abil, kuna põlemiskambril on piklik kuju ja suur maht, mis aeglustab töösegu põlemiskiirust.

Pöördmootoril kasutatakse viivitusnurka, mitte etteandenurka, nagu kolbmootoril. See on vajalik selleks, et süttimine toimuks veidi hiljem ja plahvatuse jõud suruks rootori õiges suunas.

Wankeli disain võimaldas mootorit oluliselt lihtsustada, paljudest osadest loobuda. Eraldi gaasijaotusmehhanismi vajadus on kadunud, mootori kaal ja mõõtmed on oluliselt vähenenud.

Eelised

Nagu varem mainitud, ei vaja Wankeli rootormootor nii palju osi kui kolbmootor, seetõttu on sellel väiksem suurus, kaal ja võimsustihedus ("hobuste" arv kilogrammi kohta).

Puudub väntmehhanism (klassikalises versioonis), mis võimaldas vähendada kaalu ja vibratsioonikoormust. Kolvi edasi-tagasi liikumise puudumise ja liikuvate osade väikese massi tõttu suudab mootor areneda ja taluda väga kõrgeid pöördeid, reageerides gaasipedaali vajutamisele peaaegu koheselt.

Rootormootor annab võimsust kolm neljandikku väljundvõlli igast pöördest, kolbmootor aga ainult veerandi.

Puudused

Just seetõttu, et Wankeli mootoril koos kõigi selle eelistega on palju puudusi, jätkab täna ainult Mazda selle arendamist ja täiustamist. Kuigi patendi sellele ostsid sajad ettevõtted, sealhulgas Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan jt.

Väike ressurss

Peamine ja kõige olulisem puudus on mootori madal tööiga. Keskmiselt võrdub see Venemaa jaoks 100 tuhande kilomeetriga. Euroopas, Ameerika Ühendriikides ja Jaapanis on see näitaja kaks korda kõrgem tänu kütuse kvaliteedile ja pädevale hooldusele.


Suurimat koormust kogevad metallplaadid, tipud on radiaalsed otsatihendid kambrite vahel. Need peavad vastu pidama kõrgetele temperatuuridele, rõhkudele ja radiaalkoormustele. RX-7-l on tipu kõrgus 8,1 millimeetrit, vahetus on soovitatav kuni 6,5-ni kulumisel, RX-8-l vähendati tehases valmistatud 5,3-ni ja lubatud kulumine ei ületa 4,5 millimeetrit.

Oluline on jälgida kompressiooni, õli ja mootorikambrisse määrdeainega varustavate õlidüüside seisukorda. Mootori kulumise ja eelseisva kapitaalremondi peamised märgid on madal surve, õlikulu ja raske kuumkäivitus.

Madal keskkonnasõbralikkus

Kuna pöörleva kolbmootori määrimissüsteem hõlmab õli otsest sissepritse põlemiskambrisse ja ka kütuse mittetäieliku põlemise tõttu, on heitgaasidel suurenenud toksilisus. See raskendas nende keskkonnaauditite läbimist, mis tuli täita, et autosid Ameerika turul müüa.

Probleemi lahendamiseks lõid Mazda insenerid termilise reaktori, mis põletas süsivesinikke enne atmosfääri paiskamist. Esimest korda paigaldati see autole Mazda R100.


Selle asemel, et teistega sarnaselt tootmist piirata, hakkas Mazda 1972. aastal müüma pöörleva mootoriga saastetõrjesüsteemi (REAPS) varustatud autosid.

Suur tarbimine

Kõik rootormootoriga autod eristuvad suure kütusekulu poolest.

Lisaks Mazdale olid veel Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (neljasektsiooniline, 4-liitrine), Citroen M35, kuid need on valdavalt eksperimentaalsed mudelid ja seoses aastal lahvatanud naftakriisiga. 80ndatel peatati nende tootmine ...

Rootori töökäigu väike pikkus ja põlemiskambri poolkuu kuju ei lase töösegul täielikult läbi põleda. Väljalaskeava avaneb isegi enne täieliku põlemise hetke, gaasidel ei ole aega kogu survejõudu rootorile üle kanda. Seetõttu on nende mootorite heitgaaside temperatuur nii kõrge.

Kodumaise RPD ajalugu

80. aastate alguses hakkas tehnika vastu huvi tundma ka NSV Liit. Tõsi, patenti ei ostetud ja nad otsustasid kõike oma mõistusega teha, teisisõnu kopeerida Mazda pöörleva mootori tööpõhimõtet ja seadet.

Sel eesmärgil loodi disainibüroo ja Togliattis seeriatootmise töökoda. 1976. aastal esimene prototüüp ühesektsioonilisest VAZ-311 mootorist võimsusega 70 hj. Koos. paigaldatud 50 autole. Väga lühikese ajaga on nad välja töötanud ressursi. SEM-i (rotary-ekstsentriline mehhanism) kehv tasakaal ja tippude kiire kulumine andsid endast tunda.


Eriteenistustel tekkis aga huvi arenduse vastu, mille jaoks olid mootori dünaamilised omadused palju olulisemad kui ressurss. 1982. aastal nägi valgust kahesektsiooniline rootormootor VAZ-411, mille rootori laius oli 70 cm ja võimsus 120 hj. ja VAZ-413, mille rootor on 80 cm ja 140 liitrit. Koos. Hiljem kasutati VAZ-414 mootoreid KGB, GAI ja siseministeeriumi autode varustamiseks.

Alates 1997. aastast on avalikule autole paigaldatud jõuallikas VAZ-415, Volga ilmub kolmesektsioonilise VAZ-425 RPD-ga. Tänapäeval pole Venemaal autosid selliste mootoritega varustatud.

Pöörleva kolbmootoriga sõidukite nimekiri

Bränd	Mudel
NSU	Ämblik
	Ro80
Mazda	Cosmo Sport (110S)
	Familia Rotary Coupe
	Parkway Rotary 26
	Capella (RX-2)
	Savanna (RX-3)
	RX-4
	RX-7
	RX-8
	Eunos cosmo
	Rotary pikap
	Luce R-130
Mercedes	C-111
XP-882 nelja rootoriga
Citroen	M35
	GS Birotor (GZ)
VAZ	21019 (Arcanum)
	2105-09
GAAS	21
	24
	3102

Mazda pöörlevate mootorite loend

Tüüp	Kirjeldus
40A	Esimene katsestend, rootori raadius 90 mm
L8A	Kuivvanni määrimissüsteem, rootori raadius 98 mm, maht 792 cc cm
10A (0810)	Kaheosaline, 982 cc cm, võimsus 110 liitrit. koos., õli segamine kütusega määrimiseks, kaal 102 kg
10A (0813)	100 l. sek., kaalutõus kuni 122 kg
10A (0866)	105 l. lk, REAPS-i heitkoguste vähendamise tehnoloogia
13A	Esiveolise R-130 jaoks, maht 1310 cc cm, 126 l. s., rootori raadius 120 mm
12A	Maht 1146 cbm cm, rootori materjal on karastatud, staatori ressurss on suurenenud, tihendid on malmist
12A turbo	Poolotsesissepritse, 160 hj Koos.
12B	Ühekordne süüte jaotur
13B	Kõige massiivsem mootor, maht 1308 cc. cm, madal emissioon
13B-RESI	135 l. p., RESI (Rotary Engine Super Injection) ja Bosch L-Jetronic sissepritse
13B-DEI	146 l. lk., muutuv sisselaskeava, 6PI ja DEI süsteemid, sissepritse 4 pihustiga
13B-RE	235 l. koos., suurte HT-15 ja väikeste HT-10 turbiinidega
13B-REW	280 l. lk., 2 järjestikust turbiini Hitachi HT-12
13B-MSP renesis	Keskkonnasõbralik ja ökonoomne, võib töötada vesinikuga
13G / 20B	Kolmerootorilised võidusõidumootorid, maht 1962 cc cm, võimsus 300 liitrit. Koos.
13J / R26B	Nelja rootoriga, autosõiduks, maht 2622 cu. cm, võimsus 700 liitrit. Koos.
16X (Renesis 2)	300 l. lk, ideeauto Taiki

Pöördmootori tööreeglid

1. vahetage õli iga 3-5 tuhande kilomeetri järel. Normaalseks peetakse kulu 1,5 liitrit 1000 km kohta.
2. jälgige õlidüüside seisukorda, nende keskmine eluiga on 50 tuhat.
3. vaheta õhufiltrit iga 20 tuhande järel.
4. kasutage ainult spetsiaalseid küünlaid, ressurss 30-40 tuhat kilomeetrit.
5. täitke paak bensiiniga, mis ei ole madalam kui AI-95, vaid parem AI-98.
6. õli vahetamisel mõõta kompressiooni. Selleks kasutatakse spetsiaalset seadet, kokkusurumine peaks jääma 6,5-8 atmosfääri piiresse.

Kui töötate kompressiooniga, mis on allpool neid indikaatoreid, ei pruugi tavalisest remondikomplektist piisata - peate vahetama kogu sektsiooni ja võib-olla ka kogu mootori.

Täna on

Praeguseks on Renesise mootoriga (lühend Rotary Engine + Genesis) varustatud Mazda RX-8 mudeli seeriatootmine.


Projekteerijatel õnnestus vähendada õlikulu poole võrra ja kütusekulu 40% võrra ning viia ökoloogiline klass Euro-4 tasemele. 1,3-liitrine mootor annab 250 hj. Koos.

Vaatamata kõigile saavutustele ei piirdu jaapanlased sellega. Vastupidiselt enamiku ekspertide väidetele, et RPD-l pole tulevikku, ei lõpeta nad tehnoloogia täiustamist ja alles hiljuti esitlesid nad SkyActive-R pöörleva mootoriga sportkupee RX-Vision kontseptsiooni.