Mõte pöörlevast mootorist on liiga ahvatlev: kui konkurent on ideaalist väga kaugel, tundub, et me saame puudujääkidest üle ja saame mitte mootori, vaid täiuslikkuse enda... Mazda oli nende vangistuses. illusioonid kuni 2012. aastani, mil see katkestati uusim mudel pöörleva mootoriga - RX-8.

Rootormootori loomise ajalugu

Rootormootori (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 läks omale.

Tegelikult oli kõik veidi erinev: andekas insener Felix Wankel töötas tõesti uue, lihtne mootor sisepõlemismootoriga, kuid see oli teistsugune mootor, mis põhines rootorite koospöörlemisel.

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

Wankeli panus on põhjalikud uurimustööd pöörlevate klapitihendite kohta. Põhiskeem ja insenerikontseptsioon on tingitud Freudist. Kuigi Wankelil oli kahekordse pöörlemise patent.

Esimesel mootoril oli pöörlev kamber ja fikseeritud rootor. Disaini ebamugavus viis mõttele kohati skeemi muuta.

Esimene pöörlev rootormootor alustas tööd 1958. aasta keskel. See erines vähe oma meieaegsest järeltulijast – välja arvatud see, et küünlad tuli keha külge tõsta.

Peagi teatas ettevõte, et õnnestus luua uus ja väga paljutõotav mootor. Ligi sada autotootmisettevõtet on ostnud selle mootori tootmiseks litsentsi. Kolmandik litsentsidest jõudis Jaapanisse.

RPD NSV Liidus

Kuid Nõukogude Liit ei ostnud litsentsi üldse. Meie oma rootormootori arendamine sai alguse sellest, et nad viidi Liitu ja lammutati saksa auto Ro-80, mille tootmist NSU alustas 1967. aastal.

Seitse aastat hiljem ilmus VAZ-i tehasesse disainibüroo, mis arendas eranditult pöörlevaid kolbmootoreid. Tema töö kaudu tekkis 1976. aastal mootor VAZ-311. Kuid esimene pannkook osutus tükiliseks ja see valmis veel kuueks aastaks.

Esimene Nõukogude varuauto rootormootoriga on VAZ-21018, mis võeti kasutusele 1982. aastal. Kahjuks ütlesid juba katsepartiis kõikide masinate mootorid üles. Nad lõpetasid veel ühe aasta, pärast mida ilmusid VAZ-411 ja VAZ 413, mille NSVL õiguskaitseorganid vastu võtsid. Kütusekulu ja mootori lühikese tööea pärast nad eriti ei muretsenud, küll aga vajati kiireid, võimsaid, kuid silmapaistmatuid autosid, mis suudaksid võõra autoga sammu pidada.

RPD läänes

Läänes ei tekitanud pöörlev mootor buumi ning tegi lõpu selle arengule USA-s ja Euroopas kütusekriis 1973, kui gaasihinnad tõusid taevasse ja autoostjad hakkasid otsima kütusesäästlikke mudeleid.

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

Ainus riik idas, mis pole usku kaotanud, on Jaapan. Kuid isegi seal kaotasid tootjad kiiresti huvi mootori vastu, mis ei tahtnud paraneda. Ja lõpuks jäi üks vankumatu tinasõdur - Mazda kompanii. NSV Liidus ei olnud kütusekriisi tunda. RPD-ga masinate tootmine jätkus ka pärast liidu lagunemist. VAZ lõpetas RPD tegemise alles 2004. aastal. Mazda leppis alles 2012. aastal.

Pöördmootori omadused

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

Pöördmootoril on sama neljatsükliline töötsükkel nagu tema konkurendil, kolbmootoril.

Kambrid on moodustatud rootori servade ja kapsli seinte vahele, nende kuju on muutuv poolkuu, mis on põhjuseks olulisi puudujääke kujundused. Kambrite üksteisest eraldamiseks kasutatakse tihendeid - radiaalseid ja otsaplaate.

Kui võrrelda pöörlev sisepõlemismootor kolviga torkab esimese asjana silma see, et ühe rootori pöördega toimub töökäik kolm korda ja väljundvõll pöörleb kolm korda kiiremini kui rootor ise.

Kell RPD puudub gaasijaotussüsteem mis lihtsustab oluliselt selle disaini. Seadme väikese suuruse ja kaaluga on suur võimsustihedus väntvõlli puudumise tõttu, ühendusvardad ja muud kaameratevahelised liidesed.

Rootormootorite eelised ja puudused

Eelised

pöörlev mootor hea, sest koosneb palju vähematest osadest kui tema konkurent - 35-40 protsenti.

Kaks sama võimsusega mootorit - pöörd- ja kolbmootorid - erinevad üksteisest oluliselt. Kolb kaks korda suurem.

pöörlev mootor ei koge palju stressi kõrged pöörded isegi kui kiirendate madala käiguga autot kiiruseni üle 100 km/h.

Rootormootoriga autol on seda lihtsam tasakaalustada suurendab masina stabiilsust teel.

Isegi kõige kergemad sõidukid ei kannata vibratsiooni, sest RPD vibreerib palju vähem kui "kolb". Selle põhjuseks on RPD suurem tasakaal.

Puudused

Rootormootori peamiseks puuduseks nimetaksid autojuhid seda väike ressurss, mis on selle ehitamise otsene tagajärg. Tihendid kuluvad ülikiiresti, kuna nende töönurk muutub pidevalt.


Mootori test temperatuuri kõikumised iga tsükkel, mis samuti aitab kaasa materjali kulumisele. Lisage sellele surve, mis avaldatakse hõõrumispindadele, mida töödeldakse ainult õli otse kollektorisse süstimisega.

Kulunud tihendid põhjustab lekkeid kambrite vahel, mille rõhkude erinevused on liiga suured. Selle pärast Mootori efektiivsus väheneb ja keskkonnakahjud suurenevad.

poolkuu kambrite kuju ei aita kaasa kütuse põlemise täielikkusele, ning rootori pöörlemiskiirus ja töötakti lühike pikkus on põhjuseks, miks heitgaasi surutakse välja veel liiga kuumad, mitte täielikult põlenud gaasid. Lisaks bensiini põlemisproduktidele leidub seal ka õli, mis kokku muudab heitgaasi väga mürgiseks. Kolb – kahjustab keskkonda vähem.

ülemäärased isud bensiinimootorit on juba mainitud ja see "sööb" õli kuni 1 liiter 1000 km kohta. Ja kui unustate õli ja võite minna kapitaalremondi, kui mitte mootori vahetusse.

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

Nagu näha, on rootormootor täis puudusi, kuid ka kolbmootor on ebatäiuslik, mistõttu nendevaheline konkurents nii kauaks ei katkenud. Kas see on igaveseks läbi? Aeg näitab.

Räägime, kuidas pöörlev mootor on paigutatud ja töötab.

Autotööstus areneb pidevalt. Pole üllatav, et ilmuvad alternatiivsed tehnoloogiad, mis minu arvates on masstootmises vähem tõenäolised. Need on pöörlevad mootorid.

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

Pöörleva mootoriga masinad

Pöörleva kolbmootori leiutas NSU. Aparaadi looja oli Walter Freude. Kuid see seade teadusringkondades kannab see teise teadlase, nimelt Wankeli nime.

Fakt on see, et selle projekti kallal töötas inseneride duett. Kuid peamine roll seadme loomisel kuulus Freudile. Sel ajal, kui ta töötas pöörleva tehnoloogia kallal, töötas Wankel teise projekti kallal, mis ei andnud midagi.

Varjatud mängude tulemusena tunneme aga nüüd kõik seda aparaati Wankeli pöörleva mootorina. Esimene töötav mudel pandi kokku 1957. aastal. Pioneeriautoks oli NSU Spider. Sel ajal suutis ta arendada kiirust sada viiskümmend kilomeetrit. "Spideri" mootori võimsus oli 57 hj. Koos.

Rootormootoriga "Spider" toodeti aastatel 1964–1967. Kuid see ei muutunud massiliseks. Sellest hoolimata pole autotootjad sellele tehnoloogiale lõppu teinud. Veelgi enam, nad andsid välja veel ühe mudeli - NSU Ro-80 ja sellest sai tõeline läbimurre. Suurt rolli mängis korralik turundus.

Pöörake tähelepanu pealkirjale. See sisaldab juba märge, et masin on varustatud pöörleva mootoriga. Võib-olla oli selle edu tulemus nende mootorite paigaldamine sellistele kuulsad autod, kuidas:

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

Tõusva päikese maal said enim populaarsust pöörlevad mootorid. Jaapani ettevõte Mazda astus toona 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 pöörlevate mootorite käivitamisel Jaapani turg, ja varsti ka maailmas.

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

Selle sarja raames on mitu legendaarsed mudelid, sealhulgas Mazda RX-7. Öelda, et see rootormootoriga auto oli populaarne, on nagu midagi ütlemata. Miljonid tänavasõidufännid alustasid temaga. Suhteliselt madala hinnaga oli see lihtsalt uskumatu spetsifikatsioonid:

• 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 lõpetas legendaarse sarja. Tegelikult võib masstootmises pöörleva mootori ajalugu lugeda täielikuks.

Toimimispõhimõte

Paljud autotööstuse eksperdid usuvad, et tavapärase kolbseadme disain tuleks jätta kaugesse minevikku. Sellest hoolimata on vaja miljoneid autosid väärt asendus, kas rootormootorist võib selline 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.

Rootoril on kolmnurga kuju. Ehitusmaterjaliks on legeerteras. Osa asub ovaalses korpuses, milles tegelikult toimub pöörlemine, aga ka mitmed energia tootmiseks olulised protsessid:

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

Rootormootori seadme peamine omadus on see, et rootoril on äärmiselt ebatavaline liikumismuster. Sellise kujundusotsuse tulemuseks on kolm üksteisest täielikult eraldatud lahtrit.

Tähelepanu! Igas rakus toimub teatud protsess.

Esimene rakk võtab vastu õhu-kütuse segu. Segamine toimub õõnsuses. Seejärel viib rootor saadud aine järgmisse kambrisse. Siin toimub kokkusurumine ja süütamine.

Kolmandas lahtris eemaldatakse kasutatud kütus. Hästi koordineeritud kolme töö Bays annab lihtsalt selle hämmastava jõudluse, mida demonstreeriti RX-seeria autode näitel.

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

Ülal oli skeem põhilise pöörleva mootori tööst. Paljud tootjad üritavad tehnoloogiat täiustada, et saavutada suurem jõudlus. Mõned õnnestuvad, teised ebaõnnestuvad.

Jaapani inseneridel õnnestus edu saavutada. Juba eespool mainitud Mazda mootoritel on kuni kolm rootorit. Kui palju tootlikkus sel juhul suureneb, võite ette kujutada.

Toome hea näide. Võtame tavalise kahe rootoriga RPD mootori ja leiame lähima analoogi – kuuesilindrilise sisepõlemismootori. Kui lisate disainile veel ühe rootori, on vahe täiesti kolossaalne - 12 silindrit.

Rootormootorite tüübid

Paljud autoettevõtted hakkasid tootma pöörlevaid mootoreid. Pole üllatav, et on loodud palju modifikatsioone, millest igaühel on oma omadused:

1. Mitmesuunalise liikumisega pöördmootor. Rootor siin ei pöörle, vaid justkui kõigub ümber oma telje. Kompressiooniprotsess toimub mootori labade vahel.
2. Pulseeriv pöörlev pöörlev mootor. Korpuse sees on kaks rootorit. Kompressioon liigub nende kahe elemendi labade vahelt nende lähenemisel ja taandumisel.
3. Suletud klapiga pöörlev mootor – seda konstruktsiooni kasutatakse õhumootorites endiselt laialdaselt. Pöörlevate sisepõlemismootorite puhul muudetakse oluliselt kambrit, milles süüde toimub.
4. Pöörlev mootor, mis töötab pöörlevate liikumiste tõttu. Arvatakse, et see disain on tehniliselt kõige arenenum. Puuduvad osad, mis teeksid edasi-tagasi liigutusi. Seetõttu jõuavad 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 liike pöörlevad mootorid las loota edasine areng tehnoloogia kauges tulevikus.

Rootormootori eelised ja puudused

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

Eelised

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

1. Suurenenud kompaktne disain.
2. Kerge kaal.
3. RPD on hästi tasakaalustatud ja tekitab töötamise ajal minimaalset vibratsiooni.
4. Mootori varuosade arv on suurusjärgu võrra väiksem kui kolvi vastas.
5. RPD-l on kõrged dünaamilised omadused

RPD kõige olulisem eelis on selle suur võimsustihedus. Pöörleva mootoriga auto võib kiirendada 100 kilomeetrini ilma sisselülitamata kõrged käigud säilitades samal ajal suure hulga pöördeid.

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

Puudused

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

1. Töötamisel suurenenud kütusekulu madalad pöörded. Kõige ressursinõudlikumatel autodel võib see ulatuda 20-25 liitrini 100 kilomeetri kohta.
2. Tootmise raskused. Esmapilgul on pöörleva mootori konstruktsioon palju lihtsam kui kolbmootoril. Aga kurat peitub detailides. Neid on äärmiselt raske valmistada. Iga osa geomeetriline täpsus peab olema ideaalsel tasemel, vastasel juhul ei suuda rootor epitrohoidset kõverat õige tulemusega läbida. RPD nõuab oma valmistamisel 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 eluiga.
4. Samuti kannatab pöörlev mootor rõhulanguse all. Sellise efekti tulemus kiire kulumine tihendid. Ühe hästi kokkupandud RPD kasutusiga jääb vahemikku 100–150 tuhat kilomeetrit. Pärast selle verstaposti läbimist kapitaalremont pole enam juhitav.
5. Keeruline õlivahetusprotseduur. Rootormootoriõli kulu 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 tõsine kahjuüksuse põhikomponendid.

Nagu näete, on vaatamata RPD silmapaistvatele eelistele sellel mitmeid olulisi puudusi. Juhtivate autofirmade disainiosakonnad püüavad aga endiselt seda tehnoloogiat moderniseerida ja kes teab, võib-olla ühel päeval see õnnestub.

Tulemused

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

Nagu teate, on valdav enamus kaasaegseid autosid varustatud sisepõlemismootoritega või sisepõlemismootoritega. Nende töö põhiolemus on põlemisel tekkiva energia muundamine kütuse segu, võlli pöörlemisel, millest mehaanilise ajami abil kandub liikumine edasi ratastele sõidukit. Valdav osa autodest kasutab nüüd sisepõlemismootoreid, mis on paigutatud kolbskeemi järgi. Kuid on ka teist tüüpi sisepõlemismootoreid, nimelt pöörlevad mootorid. O seda tüüpi kirjeldame selles artiklis mootorit.

Rootormootorite ajalugu sai alguse 1957. aastal, kui Saksa insenerid Felix Wankel ja Walter Freude demonstreerisid esimest toimivat näidist sellisest jõuallikast. Algul paljud maailma juhtivad autotootjad (eelkõige Mercedes-Benz, General Motors, Citroen), kuid lõpuks ainult Jaapani Mazda otsustas omandada rootormootorite tootmise suurte seeriatena ja mitte loobuda neist väga pikka aega.

Muide, isegi kodumaine VAZ aastaid tootis ta piiratud seeriaid pöörlevate jõuallikatega Žiguleid. “Tavalistele” ostjatele neid ei tarnitud, vaid need autod saadeti KGB autoparkidele ja väga väikestes kogustes NSVL Siseministeeriumile.

Rootormootori, nagu ka tavalise kolbmootori, tööpõhimõte põhineb põlemisenergia muundamisel pöörlemisenergiaks, kuid see muundamine toimub veidi teistmoodi. Rootormootoris teostab pöörlevat liikumist otse selle peamine tööelement - rootor. See on kõige olulisem erinevus pöörleva sisepõlemismootori ja kolb-sisepõlemismootori vahel, mille peamisteks liikuvateks tööelementideks on kolvid, mis ei teosta mitte pöörlevat, vaid edasi-tagasi liikumist.

Seega on pöörlevates mootorites nende konstruktsiooni tõttu üsna keerukad ja perioodilist hooldust vajavad täielikult välistatud. vända mehhanismid, muutes edasi-tagasi liikumise väntvõlli pöörlevaks liikumiseks.

Nii nagu kolbmootoris, kasutab ka pöördmootor kütuse-õhu segu põlemisel tekkivate gaaside rõhku. Kuid see ei toimu silindrites, vaid kambris, mille moodustab see kehaosa, mis on suletud selle sees oleva kolmnurkse rootori küljega. Just teda kasutatakse kolbide asemel.

Rootori pöörlemine selle rõhu mõjul toimub mööda trajektoori, mis meenutab väga spirograafiga tõmmatud joont. Tänu sellele moodustavad kolmnurkse rootori kõik kolm tippu, kui nad puutuvad kokku mootori korpuse siseseintega, suletud põlemiskambrid. Kui rootor pöörleb, siis igaüks neist kolmest mahust vaheldumisi paisub ja tõmbub kokku. See pöörleva sisepõlemismootori töörežiim tagab selliste protsesside rakendamise nagu:

• Kütuse-õhu segu vastuvõtt;
• Kompressioon;
• kasulik töö;
• Heitgaasi vabastamine.

Seega on rootormootor, nagu ka tänapäevase auto tavaline kolbmootor, neljataktiline.

Rootormootorite süütesüsteem ja kütuse sissepritsesüsteem on sarnased kolbmootorite omadele, kuid nende sisepõlemismootorite struktuur on täiesti erinev. Rootormootori peamised konstruktsioonielemendid on:

• Rootor;
• Staator (korpus);
• väljundvõll.

Nagu eespool mainitud, asub rootor staatori (korpuse) sees ja sellel on kolm kumerat külge. Igaüks neist mängib tegelikult kolvi rolli ja sellel on pöörlemiskiiruse suurendamiseks vajalik süvend. Rootori mõlemal küljel on kaks metallrõngast, mis moodustavad selle sisepõlemismootori tööks vajalikud põlemiskambrid.

Rootori oluline komponent on selle keskel asuv hammasratas, mis on ühendatud korpuse külge kinnitatud hammasrattaga. Tänu sellele sidumisele on seatud vajalik trajektoor ja suund, mida mööda rootor korpuses pöörleb.

Rootorsisepõlemismootori korpus on ovaalse kujuga, mis on projekteeritud ja teostatud nii, et kõik kolm rootori tippu puutuvad alati kokku selle siseseintega. See on vajalik selleks, et selle toiteallika sees oleks igal ajal kolm kogust gaasi üksteisest täielikult eraldatud. Lisaks asuvad sisselaske- ja väljalaskeavad korpuses ning neil puuduvad klapid: sisselaskeava ühendub otse drosselklapiga ja väljalaskeava otse väljalaskesüsteemiga.

Rootormootori väljundvõll pole midagi sarnast väntvõll kolbmootor. See on ekstsentriline, st teatud nihkega kesktelje suhtes asuvad spetsiaalsed eendid. Igaühega neist on seotud eraldi rootor (muide, pöörlevas mootoris pole neid üks, vaid mitu). Pöörlemise ajal surub iga rootor "oma" nuki, mille tulemusena ilmub võllile pöördemoment.

Tuleb märkida, et kõik pöörlevad mootorid on kokku pandud kihtidena. Enimkasutatavatel kaksikrootoritel on neid viis ja neid kõiki hoitakse ringikujuliselt paigaldatud poltidega. Rootormootorite jahutamine toimub jahutusvedeliku abil, mis on nagu läbi kõigi konstruktsiooni osade. Väljundvõlli laagrid ja tihendid asuvad kahes välimises kihis. Samuti jagavad nad kehaosi, milles rootorid ise asuvad. Sisselaskeavad asuvad keskosas ja väljalaskeavad asuvad igas äärmises osas.

Rootormootorite eelised ja puudused

Rootormootorite peamised eelised võrreldes kolbmootoritega on järgmised:

• vähem liikuvaid osi;
• Sujuv töö;
• Suurem töökindlus.

Kahe rootoriga mootoris liiguvad ainult väljundvõll ja mõlemad rootorid, samas kui ka kõige lihtsamas kolbmootoris on liikuvaid detaile vähemalt nelikümmend. Sellest lähtuvalt on pöörleva jõuseadme töökindlus oluliselt suurem.

Rootormootorites pöörlevad kõik liikuvad osad ainult ühes suunas, mis vähendab oluliselt vibratsiooni. Tekkivate kahjustuste tõhusaks summutamiseks kasutatakse vastukaalusid. Samuti tuleb märkida, et rootori pöörlemine pöörlevas mootoris on vaid kolmandik võlli pöörlemiskiirusest. See mõjutab positiivselt ka jõuallika töökindlust.

Rotormootoritel on ka mitmeid olulisi puudusi. Peamine on ehk see, et võrreldes kolb-sisepõlemismootoritega kulutavad need oluliselt rohkem kütust. Samal ajal on nende tootmiskulud palju kõrgemad, nii et tänapäeval ei toodeta neid suurtes partiides.

Seotud video

Mazda pöörlevad Reuleaux kolmnurgad naasevad massidesse, kuid ilmselgelt teistsuguse kastmega ...

Veel märtsis aktiveeris Mazda Motor Europe'i müügi- ja klienditeeninduse asepresident Martin ten Brink entusiaste üle maailma ainuüksi teatega, et Wankeli pöörlev mootor läheb tagasi tootmisse.

Eelkõige ütles ten Brink, et pöörlevast sisepõlemismootorist võib saada liikumisulatust laiendav element. elektriauto 2019 mudeliaasta aga tol ajal oli see vaid kuulujutt. Mazda pole konkreetsetest toodetest teatanud samas. Kuid Mazda on jätkuvalt pühendunud pöörleva mootoritehnoloogia kallal töötamisele., spekuleeris Mazda Motor of America asepresidendi kommentaari põhjal.

Mis selles siis erilist on legendaarne mootor, kes kõik oma tagasitulekuga nii vaimustusse pani? Miks võivad asjad seekord teisiti olla?

Kuidas ta töötab

Mootorisüsteemi elemendid

Suurendamiseks klõpsake

Rootor-sisepõlemismootor on tünni kujuline. Sellel ja selles ei leia te palju komponente, millega olete standardis harjunud kolbmootor. Esiteks ei ole sellel üles-alla liikuvaid kolbe. Nende asemel kasulikku tööd teeb ebatavalise kujuga ümarate servadega kolmnurkse kolvi (Reuleaux kolmnurk). Nende arv võib ühes mootoris varieeruda ühest kolmeni, kuid kõige sagedamini kasutatav skeem on kahe kolviga, mis pöörlevad ümber võlli läbi ekstsentrilise õõnsa keskosa.

Kütus ja õhk surutakse rootorite külgede ja kasti siseseinte vahele, kus segu süüdatakse. Gaaside kiire plahvatuslik paisumine muudab rootori, mis toodab seega võimsust. Rootorid täidavad sama ülesannet nagu kolbmootori kolvid, kuid liikuvate osadega on palju vähem, mistõttu on see samaväärse töömahuga kolbmootoriga võrreldes kergem ja kompaktsem.

Arvestades, et karburaator/sisselaskeava on pildi all vasakus servas, süüteallikas paremal ja väljalasketoru asub paremal üleval, saate joonistada visuaalse diagrammi, mis näitab tööprotsessi. , alustades kütuse-õhu segu sisselaskeavast:

Seejärel pöörab rootor ekstsentrilist võlli ja survestab põlemiskambrit:

Süüteallikas (või kaks süüteküünalt, nagu paljude Wankeli mootorite puhul) käivitab süüteprotsessi:

See kütuse ja õhu põlemine paneb rootori võimsustakti ajal pöörlema:

Ja lõpuks sülitab mootor välja ja põlemata kütuse jäänused väljas:

Vähesed teavad, kuid pöörlev mootor leiutati algselt peaaegu 100 aastat tagasi, mitte XX sajandi 50ndatel. Algselt töötas mootori tööpõhimõtte välja Saksa insener Felix Wankel, kes mõtles välja oma sisepõlemismootori tööpõhimõtte.

Kasu nr 1: pöörlev mootor on kergem ja kompaktsem kui tavaline kolbmootor.

Sõda, mis kasvatas üles mõned insenerid, näiteks Ferdinand Porsche, ei andnud teistele arenguvõimalusi. Rahumeelseid Wankeli mootoreid ohtlikel aegadel vaja ei läinud, mistõttu tuli leiutajal oodata 1951. aastani, mil ta sai autotootjalt NSU kutse prototüübi väljatöötamiseks. Saksa firma otsustas nippide abil välja selgitada, kas see on nii hea originaal mootor, andes samal ajal võimaluse jõudu demonstreerida teisele insenerile – Hanns Dieter Paschkale.

Wankeli keeruline disain kaotas tegelikult insener Hanns Dieter Paschke välja töötatud lihtsale prototüübile, kes lihtsalt eemaldas algsest konstruktsioonist kõik üleliigse, muutes selle valmistamise kuluefektiivseks.

Nii leiutati ja katsetati Saksamaal uus Mazda mootor, mis oli mitu aastakümmet üks väheseid pöörlevaid kolbe jadamootorid ja ainus 21. sajandil.

Kaasaegne Wankeli mootor pole tegelikult Wankeli mootor.

Jah, Wankeli pöörleva mootori alus sai kõige edukamaks disainiks see mootor maailmas ja ainuke, mis suutis rasketel viisidel seeriatootmiseni jõuda.

60ndate alguses pidasid NSU ja Mazda sõbraliku ühiskonkursi, et toota ja müüa esimene Wankeli mootoriga auto, kui nad töötasid toorprodukti kallal, püüdes muuta seda kvaliteetseks tooteks.

NSU tuli esmakordselt turule 1964. aastal. Kuid Saksa ettevõttel ei vedanud: ta hävitas järgmise kümnendi jooksul oma maine ebapiisava tootekvaliteediga. Sagedased ebaõnnestumised mootoreid saadeti ikka ja jälle edasimüüjale ja poodi varuosade järele. Peagi ei olnud haruldane leida NSU Spider või Ro 80 mudeleid, milles vahetati kolm või enam Wankeli pöörlevat mootorit.

Probleemiks olid rootori otsa tihendid, õhukesed metalliribad pöörlevate rootorite otste ja rootori korpuste vahel. NSU tegi need kolme kihiga, mis põhjustas ebaühtlane kulumine. See oli viitsütikuga pomm mitte ainult ettevõtte autodele, vaid ka autotootjale endale. Mazda lahendas tihendusprobleemi (äärmiselt oluline element mootor, ilma milleta ta lihtsalt ei saanud surve puudumise tõttu töötada), muutes need ühekihiliseks. Jõuallikat hakati paigaldama 1967. aastal Cosmo sportlikele luksusmudelitele ...

70ndate alguses tutvustas Mazda tervet rida Wankeli jõul töötavaid autosid – unistust, mille purustas 1973. aasta naftakriis. Pidin söögiisu vähendama ja jätma mootori sinna, kus seda kõige rohkem vaja oli – valguse kätte sportkupee Mazda RX-7. Aastatel 1978–2002 toodeti enam kui 800 000 neist legendaarsetest sportautodest ebatavalise mootoriga, millel polnud muid analooge.

Saksamaalt Jaapanisse, Jaapanist NSV Liitu – see on 1920. aastatel välja töötatud mootori tee sajandil Wankel

Armastus ja vihkamine

Tehnikafännid armastavad pöörlevaid mootoreid, sest need on erinevad. Paljudel tehnoloogiat hästi tundvatel autojuhtidel oli teatud nõrkus sellise kummalise mootori suhtes, mis töötab tavapärasel kütusel, kuid ei näinud samal ajal välja nagu tavalise kolbmootori kolbide, ventiilide ja muude lahutamatute elementide komplekt.

Olenevalt mootori spetsiifikast annab rootor võimsust lineaarselt kuni 7000-8000 p/min – sujuvalt, peaaegu sama pöördemomendi tasemel. See hetke ühtlane riiul lihtsalt eristab teda valdavast enamusest kolb-sisepõlemismootorid, milles suurtel kiirustel on palju jõudu ja madalatel selle puudumine.

Rootormootor meeldis autotootjatele ka selle sujuva töö tõttu. Ümber kesktelje pöörlevad rootorid ei tekita vibratsiooni võrreldes kolbmootoritega, mille puhul on kolvikäigu ülemine ja alumine punkt selgelt näha isegi auto sees.

Aga ebatavaline mootor- see on nagu metsik hobune, eksinud loom, seetõttu inspireerib kontseptsioon erinevalt Wankeli idee austajatest omajagu vihkamist ka autofännide ja mehaanikute seas. Ja tundub, et miks?

Lõppude lõpuks on mootoril lihtne disain: puudub, pole nukkvõlli, pole tuttavat klapisüsteemi. Kuid lihtsuse huvides peate osade tootmisel maksma suure täpsusega. Need peavad olema laitmatult valmistatud, mis tõstab nende maksumust mitu korda võrreldes tavaliste kolbmootorite varuosadega. Teiseks on neid varuosi looduses vähe. Ja kolmandaks, maailmas pole peaaegu ühtegi spetsialisti, kes parandaks pöörlevaid mootoreid. Moskvas öeldakse, et paar on, aga nende järjekord on aasta ees.

Miinustest võib välja tuua ka pöörleva jõuallika omapärase töö. Disain hõlmab õli põlemist mootori silindrites, kuhu süstitakse väikesed kogused mootoriõli otse põlemiskambritesse. Seda tehakse meeletu kiirusega pöörlevate rootorite külgnevate alade määrimiseks. Väljalasketorust mõnikord väljuv sinakas suits on märk hädast, see peletab teadmatuses inimesed eemale sellistest mudelitest nagu RX-7 või 8.

Eelistatakse ka pöördmootoreid mineraalõlid sünteetilised ja nende disain tähendab, et peate aeg-ajalt sellele ablavale masinale õli lisama, et see töötaks.

Lõpuks, need rootori ülaosa tihendid, mida NSU ei suutnud teha, pole ikka veel piisavalt vastupidavad. Kord iga 130-160 tuhande km järel vajab mootor kapitaalremonti. Ja see rõõm, nagu te juba aru saate, on kallis. Ja mis on 130 000 km? Viis või kuus aastat tegutsemist? Sellest ei piisa!

Kaasaegsed juhid on kõige tundlikumad ka muude pöörlevate mootorite puuduste suhtes: kõrged heitkogused kahjulikud ained atmosfääri (see on pigem Greenpeace’i mure) ja kütusesäästlikkust, mis tuleneb mootori kalduvusest kütuse-õhu segu enne kojusaatmist täielikult ära põletada (siin antakse löök muidugi autoomaniku taskusse). Jah, rootormootoritel on suurepärane isu.

RX-8 puhul lahendati see probleem osaliselt väljalaskeavade paigutamisega põlemiskambrite külgedele. Kuid nüüd on võitlus keskkonna eest teravnenud ja kavandatud parandustest ei piisanud. See oli veel üks põhjus, miks RX-8 sai viimane auto kapoti all oleva Wankeli mootoriga. Seda müüdi 10 aastat, aastatel 2002–2012, kuid keskkond tappis selle.

Aeg tagasi pöörduda

Tagasi Mazda kuulujuttude juurde, et ettevõte võib kasutada oma tulevase elektriauto sõiduulatuse "pikendusena" mingit pöörlevat mootorit. Sellel asjal oleks mõtet.

Tagasi aastal 2012 aasta Mazda rentis Jaapanis 100 Demio EV-d, need olid head, kuid pingutasid väikese sõiduulatuse ilma laadimiseta - alla 200 km.

Pärast juhtumi uurimist lõi Mazda 2013. aastal prototüübi, mis sai väikese pöörleva mootori, mis on valiku „laiendaja”, mis peaaegu kahekordistas selle ulatuse. Mudel kandis nime "Mazda2 RE Range Extender".

Prototüübi rattad vedasid elektrimootor, ning elektrimootori akude laadimiseks töötas 0,33-liitrine 38-hobujõuline pöördmootor, kui need olid tühjaks saanud ja laadimiskohta läheduses polnud.

Kuna pöörlev mootor ei suutnud ratastele jõudu saata, polnud Mazda2 RE hübriid nagu Volt või Prius. Wankeli jõuallikas oli tõenäolisemalt pardageneraator, mis lisas akudele voolu.

Rotary kolbmootor (RPD) või Wankeli mootor. Sisepõlemismootor, mille töötas välja Felix Wankel 1957. aastal koostöös Walter Freude'iga. RPD-s täidab kolvi funktsiooni kolme tipuga (kolmetahuline) rootor, mis teostab keerulise kujuga õõnsuse sees pöörlevaid liigutusi. Pärast 20. sajandi 60. ja 70. aastatel langenud autode ja mootorrataste eksperimentaalsete mudelite lainet on huvi RPD vastu vähenenud, kuigi mitmed ettevõtted töötavad endiselt Wankeli mootori disaini täiustamise nimel. Praegu on RPDd varustatud sõiduautodega Mazda. Pöörlev kolbmootor leiab rakendust modelleerimisel.

Toimimispõhimõte

Põlenud kütuse-õhu segust tulenev gaasisurvejõud juhib rootorit, mis on paigaldatud läbi ekstsentrilise võlli laagrite. Rootori liikumine mootori korpuse (staatori) suhtes toimub paari hammasratta kaudu, millest üks suurem suurus, on kinnitatud rootori sisepinnale, teine, väiksem tugi, on jäigalt kinnitatud mootori külgkatte sisepinnale. Hammasrataste koostoime toob kaasa asjaolu, et rootor teeb ringikujulisi ekstsentrilisi liigutusi, puutudes kokku põlemiskambri sisepinna servadega. Selle tulemusena moodustuvad rootori ja mootori korpuse vahele kolm isoleeritud muutuva mahuga kambrit, milles toimuvad kütuse-õhu segu kokkusurumisprotsessid, selle põlemine, gaaside paisumine, mis avaldavad survet rootori tööpinnale ja toimub põlemiskambri puhastamine heitgaasidest. Rootori pöörlev liikumine edastatakse laagritele paigaldatud ekstsentrilisele võllile, mis edastab pöördemomendi ülekandemehhanismidele. Seega töötab RPD-s korraga kaks mehaanilist paari: esimene reguleerib rootori liikumist ja koosneb paarist hammasratastest; ja teine ​​- rootori ringikujulise liikumise muutmine ekstsentrilise võlli pöörlemiseks. Rootori ja staatori hammasrataste ülekandearv on 2:3, seega ühe kohta täispööre ekstsentriline võll, rootoril on aega 120 kraadi pöörata. Rootori ühe täieliku pöörde jaoks kõigis kolmes kambris, mille moodustavad selle esiküljed, viiakse omakorda läbi sisepõlemismootori täielik neljataktiline tsükkel.
RPD skeem
1 - sisselaskeaken; 2 väljalaskeava akent; 3 - keha; 4 - põlemiskamber; 5 - fikseeritud käik; 6 - rootor; 7 - hammasratas; 8 - võll; 9 - süüteküünal

RPD eelised

Pöörleva kolbmootori peamine eelis on selle disaini lihtsus. RPD-s 35-40 protsenti vähem detaile kui kolvis neljataktiline mootor. RPD-s puuduvad kolvid, ühendusvardad, väntvõll. RPD "klassikalises" versioonis puudub gaasijaotusmehhanism. Kütuse-õhu segu siseneb mootori tööõõnde läbi sisselaskeakna, mis avab rootori serva. Heitgaasid väljutatakse läbi väljalaskeava, mis ületab jällegi rootori serva (see meenutab kahetaktilise kolbmootori gaasijaotusseadet).
Eraldi äramärkimist väärib määrdesüsteem, mis RPD kõige lihtsamal versioonil praktiliselt puudub. Kütusele lisatakse õli - nagu kahetaktiliste mootorrataste mootorite töös. Hõõrdepaare (peamiselt rootorit ja põlemiskambri tööpinda) määrib kütuse-õhu segu ise.
Kuna rootori mass on väike ja ekstsentrilise võlli vastukaalude massiga kergesti tasakaalustatav, eristub RPD madal vibratsioonitase ja hea töö ühtlus. RPD-ga autodes on mootorit lihtsam tasakaalustada, saavutades minimaalne tase vibratsiooni, mis mõjub hästi auto mugavusele tervikuna. Eriti sujuvalt töötavad kahe rootoriga mootorid, mille puhul rootorid ise toimivad vibratsiooni vähendavate tasakaalustajatena.
Teine RPD atraktiivne kvaliteet on selle suur erivõimsus ekstsentrilise võlli suurtel pööretel. See võimaldab teil saavutada RPD-ga autolt suurepärased kiirusomadused suhteliselt väike kulu kütust. Rootori madal inerts ja suurenenud erivõimsus võrreldes kolb-sisepõlemismootoritega parandavad auto dünaamikat.
Lõpuks on RPD oluline eelis selle väiksus. Rootormootor on umbes poole väiksem kui sama võimsusega kolb-neljataktiline mootor. Ja see võimaldab teil ruumi paremini ära kasutada. mootoriruum, arvutage täpsemalt ülekandesõlmede asukoht ning esi- ja tagatelje koormus.

RPD miinused

Rootor-kolbmootori peamiseks puuduseks on rootori ja põlemiskambri vaheliste vahetihendite madal efektiivsus. Keerulise kujuga RPD-rootor nõuab usaldusväärseid tihendeid mitte ainult piki servi (ja neid on igal pinnal neli - kaks piki ülaosa, kaks piki külgpinda), vaid ka piki külgpinda, mis puutub kokku mootorikatetega. . Sellisel juhul on tihendid valmistatud kõrglegeeritud terasest vedruga ribadena, mis on eriti täpselt töödeldud nii tööpinnad kui ka otsad. Tihendite konstruktsioonis sisalduvad metalli kuumenemisest tingitud paisumisvarud halvendavad nende omadusi – gaasi läbimurdmist tihendusplaatide otstes on peaaegu võimatu vältida (kolbmootorites kasutatakse labürindiefekti seadistamise teel O-rõngad lüngad eri suundades).
V viimased aastad tihendite töökindlus on hüppeliselt suurenenud. Disainerid on leidnud tihendite jaoks uusi materjale. Ühestki läbimurdest ei maksa aga veel rääkida. RPD kitsaskohaks on endiselt tihendid.
Rootori keeruline tihendussüsteem nõuab hõõrdepindade tõhusat määrimist. RPD tarbib rohkem õli kui neljataktiline kolbmootor (400 grammist 1 kilogrammini 1000 kilomeetri kohta). Sel juhul põleb õli koos kütusega, mis mõjutab negatiivselt mootorite keskkonnasõbralikkust. RPD heitgaasides on rohkem inimese tervisele ohtlikke aineid kui kolbmootorite heitgaasides.
Erinõuded on kehtestatud ka RPD-s kasutatavate õlide kvaliteedile. Selle põhjuseks on esiteks kalduvus suurenenud kulumine(kokkupuutuvate osade - rootori ja mootori sisekambri - suure pindala tõttu) ja teiseks ülekuumenemise tõttu (jällegi suurenenud hõõrdumise ja mootori enda väiksuse tõttu). Ebaregulaarne õlivahetus on RPD-dele surmav – kuna vanas õlis olevad abrasiivsed osakesed suurendavad järsult mootori kulumist ja mootori hüpotermiat. Külma mootori käivitamine ja ebapiisav soojenemine põhjustavad asjaolu, et rootori tihendite kokkupuutetsoonis põlemiskambri ja külgkatete pinnaga on vähe määrimist. Kui kolbmootor kinnitub ülekuumenemisel, tekib RPD kõige sagedamini mootori külma käivitamise ajal (või külma ilmaga sõites, kui jahutus on ülemäärane).
Üldiselt töötemperatuur RPD on kõrgem kui kolbmootoritel. Kõige termiliselt pingestatud ala on põlemiskamber, millel on väike maht ja vastavalt kõrgendatud temperatuur, mis raskendab kütuse-õhu segu süütamist (RPD-d on põlemiskambri väljaveninud kuju tõttu altid detonatsioonile, mida võib seostada ka seda tüüpi mootorite puudustega). Sellest ka RPD nõudlikkus küünalde kvaliteedi suhtes. Tavaliselt paigaldatakse need nendesse mootoritesse paarikaupa.
Suurepärase võimsusega pöörlevad kolbmootorid ja kiiruse omadused on vähem elastsed (või vähem elastsed) kui kolb. Nad annavad välja optimaalne võimsus ainult piisavalt suurtel kiirustel, mis sunnib disainereid kasutama RPD-sid koos mitmeastmeliste käigukastidega ja raskendab disaini automaatsed kastid hammasrattad. Lõppkokkuvõttes pole RPD-d nii ökonoomsed, kui nad teoreetiliselt peaksid olema.

Praktiline rakendus autotööstuses

RPD-sid kasutati enim eelmise sajandi 60ndate lõpus ja 70ndate alguses, kui Wankeli mootori patendi ostsid 11 maailma juhtivat autotootjat.
1967. aastal tootis Saksa ettevõte NSU seeria Autoäriklass NSU Ro 80. Seda mudelit toodeti 10 aastat ja müüdi üle maailma 37204 eksemplari. Auto oli populaarne, kuid sellesse paigaldatud RPD puudused rikkusid lõpuks selle imelise auto maine. Vastupidavate konkurentide taustal nägi NSU Ro 80 mudel välja "kahvatu" - läbisõit enne mootori kapitaalremonti ei ületanud deklareeritud 100 tuhande kilomeetriga 50 tuhat kilomeetrit.
RPD-ga katsetasid kontsern Citroen, Mazda, VAZ. Suurima edu saavutas Mazda, kes tõi oma RPD-ga sõiduauto turule juba 1963. aastal, neli aastat enne NSU Ro 80 esitlemist. Täna varustab Mazda RX-seeria sportautosid RPD-ga. Kaasaegsed autod Mazda RX-8 on vabastatud paljudest Felix Wankel RPD puudustest. Need on üsna keskkonnasõbralikud ja töökindlad, kuigi autoomanike ja remondispetsialistide seas peetakse neid "kapriisseks".

Praktiline rakendus mootorrattatööstuses

70ndatel ja 80ndatel katsetasid mõned mootorrattatootjad RPD-ga – Hercules, Suzuki jt. Praegu on "pöörlevate" mootorrataste väikesemahuline tootmine loodud ainult Nortonis, mis toodab NRV588 mudelit ja valmistub selleks. seeriatootmine mootorratas NRV700.
Norton NRV588 on kahe rootori mootoriga sportratas, mille kogumaht on 588 kuupsentimeetrit ja mis arendab võimsust 170 hobujõudu. 130 kg kuivmassiga näeb sportratta võimsuse ja kaalu suhe sõna otseses mõttes üle jõu. Selle masina mootor on varustatud süsteemidega sisselasketrakt muutuv ja elektrooniline kütuse sissepritse. NRV700 mudeli kohta on teada vaid see, et selle sportratta RPD võimsus ulatub 210 hj.