Erilaisia ​​pyöriviä moottoreita. Pyörivän moottorin toimintasäännöt. Pyörivän mäntämoottorin toimintaperiaate

"Useimmat ihmiset pitävät sylintereistä ja männistä, kaasun jakelujärjestelmästä ja kampimekanismi... Tämä johtuu siitä, että suurin osa autoista on varustettu klassisella ja suosituimmalla moottorityypillä - mäntä.

Tänään puhumme Wankelin pyörivästä mäntämoottorista, jolla on koko joukko erinomaisia tekniset ominaisuudet, ja aikoinaan sen piti avata uusia näkymiä autoteollisuudessa, mutta se ei voinut ottaa oikeutettua paikkaansa eikä tullut massiiviseksi.

Luomisen historia

Aivan ensimmäistä pyörivää lämpömoottoria pidetään eolipilina. Ensimmäisellä vuosisadalla jKr sen loi ja kuvasi kreikkalainen mekaaninen insinööri Heron Aleksandrialainen.

Eolipilin muotoilu on melko yksinkertainen: pyörivä pronssipallo sijaitsee symmetriakeskuksen läpi kulkevalla akselilla. Työnesteenä käytettävä vesihöyry virtaa ulos kahdesta pallon keskelle toisiaan vastapäätä olevasta suuttimesta, jotka ovat kohtisuorassa kiinnikkeen akseliin nähden.


Vesi- ja tuulimyllyjen mekanismit, jotka käyttävät alkuaineiden voimaa energiana, voidaan lukea myös antiikin pyörivistä moottoreista.

Pyörivien moottorien luokitus

Pyörivän polttomoottorin työkammio voi olla hermeettisesti suljettu tai jatkuvassa yhteydessä ilmakehään, kun roottorin siipipyörän siivet erottavat sen ympäristöstä. Kaasuturbiinit on rakennettu tällä periaatteella.

Asiantuntijat erottavat useita ryhmiä pyörivien mäntämoottoreiden joukossa, joissa on suljettu polttokammio. Erotus voi tapahtua: tiivistyselementtien läsnäolon tai puuttumisen mukaan, polttokammion toimintatavan mukaan (jaksoittain sykkivä tai jatkuva), työkappaleen pyörimistyypin mukaan.

On huomattava, että useimmissa kuvatuissa malleissa ei ole kelvollisia näytteitä ja ne ovat olemassa paperilla.
Venäläinen insinööri I.Yu luokitteli ne. Isaev, joka itse on kiireinen luomaan täydellistä pyörivä moottori... Hän analysoi patentteja Venäjällä, Amerikassa ja muissa maissa, yhteensä yli 600.

Pyörivä polttomoottori edestakaisin liikkeellä

Tällaisten moottoreiden roottori ei pyöri, vaan tekee edestakaisen kaaren heilahduksen. Roottorin ja staattorin siivet ovat paikallaan, ja niiden välillä tapahtuu paisunta- ja puristusiskuja.

Sykkivä-pyörivä, yksisuuntainen liike

Moottorikotelossa on kaksi pyörivää roottoria, puristus tapahtuu niiden siipien välillä lähestymishetkellä ja laajeneminen poiston yhteydessä. Terien epätasaisen pyörimisen vuoksi tarvitaan monimutkaisen kohdistusmekanismin kehittäminen.

Tiivistysläpäillä ja edestakaisilla liikkeillä

Pneumaattisissa moottoreissa menestyksekkäästi käytetty järjestelmä, jossa pyöriminen tapahtuu paineilmalla, ei juurtunut moottoreihin sisäinen palaminen korkean paineen ja lämpötilojen takia.

Tiivisteillä ja rungon edestakaisilla liikkeillä

Kaavio on samanlainen kuin edellinen, vain tiivistysläpät eivät sijaitse roottorissa, vaan moottorin kotelossa. Haitat ovat samat: mahdottomuus varmistaa kotelon siipien riittävä tiiviys roottorilla säilyttäen samalla niiden liikkuvuuden.

Moottorit, joissa työ- ja muut elementit liikkuvat tasaisesti

Lupaavimmat ja edistyneimmät pyörivät moottorit. Teoriassa ne voivat kehittää korkeimpia kierroksia ja saada tehoa, mutta toistaiseksi polttomoottorille ei ole ollut mahdollista luoda yhtä toimivaa piiriä.

Planetaarisella, pyörivällä työelementin liikkeellä

Jälkimmäinen sisältää suuren yleisön tunnetuimman insinööri Felix Wankelin pyörivän mäntämoottorin kaavion.

Vaikka on olemassa valtava määrä muita planeettatyyppisiä malleja:

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

Wankelin tarina

Felix Heinrich Wankelin elämä ei ollut helppoa, koska hän jäi varhain orvoksi (tulevan keksijän isä kuoli ensimmäisessä maailmansodassa), Felix ei kyennyt keräämään varoja yliopisto-opintoja varten, eikä hänen ammattinsa antanut hänen vahvistua. likinäköisyys.

Tämä sai Wankelin opiskelemaan teknisiä tieteenaloja yksin, minkä ansiosta hän sai vuonna 1924 idean luoda pyörivä moottori pyörivällä polttokammiolla.


Vuonna 1929 hän sai patentin keksinnölle, joka oli ensimmäinen askel kohti kuuluisan Wankel RPD:n luomista. Vuonna 1933 keksijä, joutuessaan Hitlerin vastustajien joukkoon, viettää kuusi kuukautta vankilassa. Vapautumisen jälkeen he kiinnostuivat pyörivän moottorin kehittämisestä BMW:ssä ja alkoivat rahoittaa lisätutkimusta, kun he olivat osoittaneet työpajan Landaussa.

Sodan jälkeen se menee ranskalaisille hyvityksenä, ja keksijä itse joutuu vankilaan Hitlerin hallinnon rikoskumppanina. Vasta vuonna 1951 Felix Heinrich Wankel sai työpaikan NSU-moottoripyöräyhtiössä ja jatkoi tutkimustaan.


Samana vuonna hän aloittaa yhteistä työtä NSU:n pääsuunnittelijan Walter Freuden kanssa, joka itse on pitkään ollut mukana tutkimuksessa kilpa-moottoripyörien pyörivän mäntämoottorin luomisen alalla. Vuonna 1958 moottorin ensimmäinen prototyyppi tapahtuu testipenkillä.

Kuinka pyörivä moottori toimii

Sen ovat rakentaneet Freude ja Wankel virtalähde, on Reuleaux'n kolmion muotoinen roottori. Roottori pyörii planetaarisesti staattorin keskelle kiinnitetyn vaihteen ympärillä - paikallaan olevan polttokammion. Itse kammio on tehty epitrokoidin muodossa, joka muistuttaa epämääräisesti kahdeksaa, jonka keskusta on ulospäin pitkänomainen; se toimii sylinterinä.

Polttokammion sisällä liikkuessaan roottori muodostaa tilavuudeltaan vaihtelevia onteloita, joissa tapahtuvat moottorin iskut: imu, puristus, sytytys ja pako. Kammiot on erotettu hermeettisesti toisistaan ​​tiivisteillä - huipuilla, joiden kuluminen on heikko kohta pyörivät mäntämoottorit.

Polttoaine-ilma-seoksen sytytys suoritetaan kahdella sytytystulpalla kerralla, koska polttokammiolla on pitkänomainen muoto ja suuri tilavuus, mikä hidastaa työseoksen palamisnopeutta.

Pyörivässä moottorissa käytetään viivekulmaa, ei etukulmaa, kuten mäntämoottorissa. Tämä on välttämätöntä, jotta sytytys tapahtuu hieman myöhemmin ja räjähdyksen voima työntää roottoria oikeaan suuntaan.

Wankelin suunnittelu mahdollisti moottorin merkittävästi yksinkertaistamisen, monien osien luopumisen. Tarve erilliselle kaasunjakelumekanismille on kadonnut, moottorin paino ja mitat ovat vähentyneet merkittävästi.

Edut

Kuten aiemmin mainittiin, Wankel-pyörivä moottori ei vaadi yhtä paljon osia kuin mäntämoottori, joten sillä on pienempi koko, paino ja tehotiheys ("hevosten" lukumäärä painokiloa kohden).

Ei ole kampimekanismia (klassisessa versiossa), mikä mahdollisti painon ja tärinäkuorman vähentämisen. Männän edestakaisen liikkeiden puuttumisen ja liikkuvien osien pienen massan vuoksi moottori voi kehittyä ja kestää erittäin korkeita kierroksia, reagoiden lähes välittömästi kaasupolkimen painamiseen.

Pyörivä moottori tuottaa tehoa kolmessa neljäsosassa jokaisesta ulostuloakselin kierroksesta, kun taas mäntämoottori tuottaa vain neljänneksen.

Vikoja

Juuri siksi, että Wankel-moottorilla kaikilla sen eduilla on suuri joukko haittoja, nykyään vain Mazda jatkaa sen kehittämistä ja parantamista. Vaikka sen patentin ostivat sadat yritykset, mukaan lukien Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan ja muut.

Pieni resurssi

Suurin ja merkittävin haittapuoli on moottorin lyhyt käyttöikä. Keskimäärin se on 100 tuhatta kilometriä Venäjälle. Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Japanissa tämä luku on kaksinkertainen polttoaineen laadun ja asiantuntevan huollon ansiosta.


Suurimman kuormituksen kokevat metallilevyt, kärjet ovat kammioiden väliset säteittäiset päätytiivisteet. Niiden on kestettävä korkeita lämpötiloja, paineita ja radiaalikuormia. RX-7:ssä kärjen korkeus on 8,1 millimetriä, vaihtoa suositellaan 6,5 millimetriin asti, RX-8:ssa se on alennettu tehdasvalmisteiseen 5,3:een ja sallittu kuluminen on enintään 4,5 millimetriä.

On tärkeää valvoa puristusta, öljyn kuntoa ja öljysuuttimia, jotka syöttävät voiteluainetta moottorikammioon. Tärkeimmät merkit moottorin kulumisesta ja lähestyvästä remontista ovat alhainen puristus, öljynkulutus ja vaikea kuumakäynnistys.

Matala ympäristöystävällisyys

Koska pyörivän mäntämoottorin voitelujärjestelmä sisältää öljyn suoran ruiskutuksen palotilaan ja myös polttoaineen epätäydellisen palamisen vuoksi, pakokaasut ovat lisänneet myrkyllisyyttä. Tämä teki vaikeaksi läpäistä ympäristökatselmuksia, jotka oli täytettävä, jotta autoja voitaisiin myydä Amerikan markkinoilla.

Ongelman ratkaisemiseksi Mazdan insinöörit loivat lämpöreaktorin, joka poltti hiilivetyjä ennen kuin ne päästettiin ilmakehään. Ensimmäistä kertaa se asennettiin Mazda R100 -autoon.


Sen sijaan, että se olisi rajoittanut tuotantoa kuten muutkin, Mazda aloitti vuonna 1972 pyörivän moottorin saastumisenestojärjestelmällä (REAPS) varustettujen ajoneuvojen myynnin.

Korkea kulutus

Kaikki pyörivällä moottorilla varustetut autot erottuvat korkeasta polttoaineenkulutuksesta.

Mazdan lisäksi mukana oli myös Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (neliosainen, 4 litran tilavuus), Citroen M35, mutta nämä ovat pääosin kokeellisia malleja ja johtuen vuonna puhjennutta öljykriisistä. 80-luvulla niiden tuotanto keskeytettiin ...

Roottorin työiskun pieni pituus ja polttokammion puolikuun muoto eivät salli työseoksen palamista kokonaan. Poistoaukko avautuu jo ennen täydellisen palamisen hetkiä, kaasuilla ei ole aikaa siirtää kaikkea painevoimaa roottoriin. Siksi näiden moottoreiden pakokaasujen lämpötila on niin korkea.

Kotimaisen RPD:n historia

80-luvun alussa myös Neuvostoliitto kiinnostui tekniikasta. Totta, patenttia ei ostettu, ja he päättivät tehdä kaiken omalla mielellään, toisin sanoen kopioida Mazdan pyörivän moottorin toimintaperiaate ja laite.

Näitä tarkoituksia varten perustettiin suunnittelutoimisto ja Togliattiin sarjatuotannon työpaja. Vuonna 1976 ensimmäinen prototyyppi yksiosaisesta VAZ-311-moottorista, jonka teho oli 70 hv. Kanssa. asennettu 50 autoon. Hyvin lyhyessä ajassa he ovat kehittäneet resurssin. SEM:n (rotary-eccentricmekanismi) huono tasapaino ja kärkien nopea kuluminen tuntuivat.


Erikoispalvelut kuitenkin kiinnostuivat kehityksestä, jolle moottorin dynaamiset ominaisuudet olivat paljon tärkeämpiä kuin resurssi. Vuonna 1982 valon näki kaksiosainen pyörivä moottori VAZ-411, jonka roottorin leveys oli 70 cm ja teho 120 hv. ja VAZ-413, jonka roottori on 80 cm ja 140 litraa. Kanssa. Myöhemmin VAZ-414-moottoreita käytettiin KGB:n, GAI:n ja sisäministeriön autojen varusteluun.

Vuodesta 1997 lähtien VAZ-415-voimayksikkö on asennettu julkiseen autoon, Volga ilmestyy kolmiosaisella VAZ-425 RPD:llä. Nykyään Venäjällä autoja ei ole varustettu tällaisilla moottoreilla.

Luettelo pyörivällä mäntämoottorilla varustetuista ajoneuvoista

Brändi	Malli
NSU	Hämähäkki
	Ro80
Mazda	Cosmo Sport (110S)
	Familia Rotary Coupe
	Parkway Rotary 26
	Capella (RX-2)
	Savanna (RX-3)
	RX-4
	RX-7
	RX-8
	Eunos kosmo
	Pyörivä noukin
	Luce R-130
Mercedes	C-111
XP-882 neljä roottoria
Citroen	M35
	GS Birotor (GZ)
VAZ	21019 (Arcanum)
	2105-09
KAASU	21
	24
	3102

Luettelo Mazdan pyörivistä moottoreista

Tyyppi	Kuvaus
40A	Ensimmäinen testipenkki, roottorin säde 90 mm
L8A	Kuivapohjavoitelujärjestelmä, roottorin säde 98 mm, tilavuus 792 cc cm
10A (0810)	Kaksiosainen, 982 cc cm, teho 110 litraa. kanssa., öljyn ja polttoaineen sekoitus voiteluun, paino 102 kg
10A (0813)	100 l. sekuntia, painon nousu jopa 122 kg
10A (0866)	105 l. s., REAPS-päästöjen vähentämistekniikka
13A	Etuveto R-130, tilavuus 1310 cc cm, 126 l. s., roottorin säde 120 mm
12A	Tilavuus 1146 kuutiometriä cm, roottorin materiaali on karkaistu, staattorin resurssia kasvaa, tiivisteet on valmistettu valuraudasta
12A turbo	Puolisuora ruiskutus, 160 hv Kanssa.
12B	Yksi sytytyksen jakaja
13B	Massiivisin moottori, tilavuus 1308 cc. cm, alhainen päästö
13B-RESI	135 l. p., RESI (Rotary Engine Super Injection) ja Bosch L-Jetronic -ruiskutus
13B-DEI	146 l. s., säädettävä imu, 6PI- ja DEI-järjestelmät, ruiskutus 4 suuttimella
13B-RE	235 l. suurilla HT-15 ja pienillä HT-10 turbiineilla
13B-REW	280 l. s., 2 peräkkäistä turbiinia Hitachi HT-12
13B-MSP Renesis	Ympäristöystävällinen ja taloudellinen, voi toimia vedyllä
13G / 20B	Kolmiroottoriset moottorit kilpa-ajoon, tilavuus 1962 cc cm, teho 300 litraa. Kanssa.
13J / R26B	Neliroottorinen, autokilpailuihin, tilavuus 2622 cu. cm, teho 700 litraa. Kanssa.
16X (Renesis 2)	300 l. s., konseptiauto Taiki

Pyörivän moottorin toimintasäännöt

1. vaihda öljy 3-5 tuhannen kilometrin välein. Kulutus 1,5 litraa 1000 km:llä on normaali.
2. tarkkaile öljysuuttimien kuntoa, niiden keskimääräinen käyttöikä on 50 tuhatta.
3. muuttaa ilmansuodatin joka 20 tuhatta.
4. käytä vain erityisiä kynttilöitä, resurssit 30-40 tuhatta kilometriä.
5. täytä säiliö bensiinillä, joka on vähintään AI-95, mutta parempi AI-98.
6. mittaa puristus öljynvaihdon yhteydessä. Tätä varten käytetään erityistä laitetta, puristuksen tulee olla 6,5-8 ilmakehän sisällä.

Kun puristus on näiden indikaattoreiden alapuolella, vakiokorjaussarja ei välttämättä riitä - joudut vaihtamaan koko osan ja mahdollisesti koko moottorin.

Tänään on

Toistaiseksi sarjatuotanto on käynnissä Mazda mallit RX-8 varustettu Renesis-moottorilla (lyhenne sanoista Rotary Engine + Genesis).


Suunnittelijat onnistuivat puolittamaan öljynkulutuksen ja 40 % polttoaineenkulutuksen ympäristöluokka nousta Euro-4-tasolle. 1,3-litrainen moottori tuottaa 250 hv. Kanssa.

Kaikista saavutuksista huolimatta japanilaiset eivät lopu tähän. Toisin kuin useimmat asiantuntijat väittävät, että RPD:llä ei ole tulevaisuutta, he eivät lopeta tekniikan parantamista, ja he esittelivät vähän aikaa sitten konseptin. urheilullinen coupe RX-Vision, pyörivällä SkyActive-R-moottorilla.

Polttomoottorin keksimisen myötä autoteollisuuden kehitys on edennyt pitkälle. Vaikka yleinen järjestely Polttomoottori pysyi samana, näitä yksiköitä parannettiin jatkuvasti. Näiden moottoreiden ohella ilmestyi progressiivisempia pyöriviä yksiköitä. Mutta miksi ne eivät yleistyneet maassa automaailmaan? Käsittelemme vastausta tähän kysymykseen artikkelissa.

Yksikön historia

Pyörivän moottorin suunnittelivat ja testasivat kehittäjät Felix Wankel ja Walter Freude vuonna 1957. Ensimmäinen auto, johon tämä yksikkö asennettiin, oli NSU Spider -urheiluauto. Tutkimukset ovat osoittaneet, että moottoriteholla 57 Hevosvoimaa Tämä auto sillä oli kyky kiihtyä huimiin 150 kilometriin tunnissa. 57 hevosvoiman pyörivällä moottorilla varustettujen Spider-autojen tuotanto kesti noin 3 vuotta.

Sen jälkeen tämän tyyppistä moottoria käytettiin NSU Ro-80 -auton varustamiseen. Myöhemmin pyörivät moottorit asennettiin Citroeneihin, Mercedesiin, VAZ:eihin ja Chevroletsiin.

Yksi yleisimmistä pyörivämoottoriautoista on japanilainen Mazda Cosmo Sport -malli. Japanilaiset alkoivat myös varustaa RX-mallia tällä moottorilla. Pyörivän moottorin ("Mazda" RX) toimintaperiaate koostui roottorin jatkuvasta pyörimisestä iskun muutoksella. Mutta siitä lisää myöhemmin.

Tällä hetkellä japanilainen autonvalmistaja ei harjoita pyörivällä moottorilla varustettujen autojen sarjatuotantoa. Viimeisin malli, johon tällainen moottori asennettiin, oli Spirit R -muunnoksen Mazda RX8. Vuonna 2012 tämän version valmistus kuitenkin lopetettiin.

Laite ja toimintaperiaate

Mikä on pyörivän moottorin toimintaperiaate? Tämän tyyppiselle moottorille on ominaista 4-tahtinen toimintajakso, kuten klassisessa polttomoottorissa. Pyörivän mäntämoottorin toimintaperiaate on kuitenkin hieman erilainen kuin perinteisillä mäntämoottoreilla.

Mikä on tämän moottorin pääominaisuus? Pyörivän Stirling-moottorin suunnittelussa ei ole 2, ei 4 tai ei 8 mäntää, vaan vain yksi. Sitä kutsutaan roottoriksi. Tämä elementti pyörii erityisen muotoisessa sylinterissä. Roottori työnnetään akselille ja liitetään hammaspyörään. Jälkimmäisessä on vaihdekytkin käynnistimellä. Elementti pyörii epitrokoidista käyrää pitkin. Eli roottorin siivet peittävät vuorotellen sylinterikammion. Jälkimmäisessä poltetaan polttoainetta. Pyörivän moottorin (mukaan lukien Mazda Cosmo Sport) toimintaperiaate on, että yhdessä kierrossa mekanismi työntää kolme terälehteä jäykkiä ympyröitä. Kun osa pyörii kotelossa, sisällä olevat kolme lokeroa muuttavat kokoaan. Mittojen muutoksen vuoksi kammioihin muodostuu tietty paine.

Työvaiheet

Kuinka pyörivä moottori toimii? Tämän moottorin toimintaperiaate (gif-kuvat ja RPD-kaavio, jonka näet alla) on seuraava. Moottorin toiminta koostuu neljästä toistuvasta syklistä, nimittäin:

1. Polttoaineen syöttö. Tämä on moottorin toiminnan ensimmäinen vaihe. Se tapahtuu, kun roottorin yläosa on syöttöaukon tasolla. Kun kammio on auki pääosastolle, sen tilavuus lähestyy minimiä. Heti kun roottori pyörii sen ohi, polttoaine-ilmaseos tulee osastoon. Tämän jälkeen kammio sulkeutuu jälleen.
2. Puristus... Kun roottori liikkuu edelleen, tila osastossa pienenee. Siten ilman ja polttoaineen seos puristuu. Heti kun mekanismi ohittaa lokeron sytytystulpilla, kammion tilavuus pienenee jälleen. Tässä vaiheessa seos syttyy palamaan.
3. Tulehdukset... Usein pyörivässä moottorissa (mukaan lukien VAZ-21018) on useita sytytystulppia. Tämä johtuu palotilan suuresta pituudesta. Heti kun kynttilä sytyttää palavan seoksen, painetaso sisällä kymmenkertaistuu. Siten roottori aktivoituu uudelleen. Lisäksi paine kammiossa ja kaasujen määrä kasvavat edelleen. Tällä hetkellä roottori liikkuu ja vääntömomentti syntyy. Tämä jatkuu, kunnes mekanismi ohittaa pakokaasutilan.
4. Kaasujen vapautuminen. Kun roottori ohittaa tämän osaston, korkeapainekaasu alkaa liikkua vapaasti sisään pakoputki... Tässä tapauksessa mekanismin liike ei pysähdy. Roottori pyörii vakaasti, kunnes palotilan tilavuus laskee jälleen minimiin. Tähän mennessä jäljellä oleva pakokaasumäärä puristetaan ulos moottorista.

Tämä on pyörivän moottorin toimintaperiaate. VAZ-2108, johon myös RPD oli asennettu, kuten japanilainen Mazda, erottui moottorin hiljaisesta toiminnasta ja korkeista dynaamisista ominaisuuksista. Mutta tätä muutosta ei koskaan otettu massatuotantoon. Joten saimme selville, mikä pyörivän moottorin toimintaperiaate on.

Haitat ja edut

Ei turhaan, että tämä moottori on herättänyt niin monien autonvalmistajien huomion. Sen erityinen toimintaperiaate ja muotoilu ovat koko rivi etuja muihin polttomoottoreihin verrattuna.

Joten mitkä ovat pyörivän moottorin hyvät ja huonot puolet? Aloitetaan selkeistä eduista. Ensinnäkin pyörivällä moottorilla on tasapainoisin rakenne, joten se ei käytännössä aiheuta suurta tärinää käytön aikana. Toiseksi tällä moottorilla on kevyempi paino ja suurempi kompakti, ja siksi sen asennus on erityisen tärkeää urheiluautojen valmistajille. Lisäksi yksikön pieni paino mahdollisti suunnittelijoille ihanteellisen painojakauman akseleille. Siten tällä moottorilla varustetusta autosta tulee vakaampi ja ohjattavampi tiellä.

Ja tietysti suunnittelun tilavuus. Samasta iskumäärästä huolimatta tämän moottorin rakenne on paljon yksinkertaisempi kuin mäntäanalogin. Pyörivän moottorin luomiseksi vaadittiin vähimmäismäärä yksiköitä ja mekanismeja.

Tämän moottorin tärkein valttikortti ei kuitenkaan ole massa ja alhainen tärinä, vaan korkea hyötysuhde. Erityisen toimintaperiaatteen vuoksi pyörivällä moottorilla oli suuri teho ja hyötysuhde.

Nyt haitoista. Ne osoittautuivat paljon enemmän kuin etuja. Suurin syy, miksi valmistajat kieltäytyivät ostamasta tällaisia ​​moottoreita, oli niiden korkea polttoaineenkulutus. Keskimäärin tällainen yksikkö kulutti jopa 20 litraa polttoainetta sataa kilometriä kohden, ja tämä on tämän päivän standardien mukaan huomattava kulutus.

Osien tuotannon monimutkaisuus

Lisäksi on syytä huomata tämän moottorin osien korkeat valmistuskustannukset, mikä selittyy roottorin valmistuksen monimutkaisuudella. Jotta tämä mekanismi läpäisi epitrokoidaalisen käyrän oikein, tarvitaan korkea geometrinen tarkkuus (myös sylinteriltä). Siksi pyörivien moottoreiden valmistuksessa on mahdotonta tehdä ilman erikoistuneita kalliita laitteita ja erikoisosaamista teknisellä alalla. Näin ollen kaikki nämä kustannukset sisältyvät auton hintaan etukäteen.

Ylikuumeneminen ja suuret kuormitukset

Erikoisrakenteensa vuoksi tämä yksikkö oli myös usein herkkä ylikuumenemiselle. Koko ongelma oli polttokammion linssimäisessä muodossa.

Sitä vastoin klassisilla ICE:illä on pallomainen kammiorakenne. Linssimäisessä mekanismissa palava polttoaine muunnetaan lämpöenergiaksi, jota kulutetaan paitsi työiskun lisäksi myös itse sylinterin lämmittämiseen. Viime kädessä yksikön toistuva "kiehuminen" johtaa nopeaan kulumiseen ja epäonnistumiseen.

Resurssi

Sylinteri ei ole ainoa, joka kestää raskaita kuormia. Tutkimukset ovat osoittaneet, että roottorin toiminnan aikana merkittävä osa kuormista putoaa mekanismien suuttimien välissä oleviin tiivisteisiin. Niihin kohdistuu jatkuva painehäviö, joten moottorin suurin resurssi on enintään 100-150 tuhatta kilometriä.

Sen jälkeen moottori tarvitsee peruskorjaus, jonka hinta on joskus samanlainen kuin uuden yksikön ostaminen.

Öljyn kulutus

Lisäksi pyörivä moottori on erittäin vaativa huollon suhteen.

Sen öljynkulutus on yli 500 millilitraa 1000 kilometriä kohden, mikä pakottaa sen täyttämään nestettä 4-5 tuhannen kilometrin välein. Jos et vaihda sitä ajoissa, moottori yksinkertaisesti epäonnistuu. Toisin sanoen pyörivän moottorin huoltoon on suhtauduttava vastuullisemmin, muuten pieninkin virhe on täynnä yksikön kallista korjausta.

Lajikkeet

Tällä hetkellä tämän tyyppisiä aggregaatteja on viisi lajiketta:

Pyörivä moottori (VAZ-21018-2108)

VAZ-pyörivien polttomoottoreiden luomisen historia juontaa juurensa vuoteen 1974. Silloin perustettiin RPD:n ensimmäinen suunnittelutoimisto. Ensimmäisellä insinööriemme kehittämällä moottorilla oli kuitenkin samanlainen rakenne kuin Wankel-moottorilla, joka oli varustettu maahantuoduilla NSU Ro80 -sedanilla. Neuvostoliiton vastine sai nimekseen VAZ-311. Tämä on ensimmäinen Neuvostoliiton pyörivä moottori. Tämän moottorin VAZ-autojen toimintaperiaatteella on sama algoritmi Wankel RPD:n toiminnalle.

Ensimmäinen auto, johon näitä moottoreita alettiin asentaa, oli VAZ-muunnos 21018. Auto ei käytännössä eronnut "esi-isästään" - mallista 2101 - käytettyä polttomoottoria lukuun ottamatta. Uutuuden konepellin alla oli yksiosainen RPD, jonka kapasiteetti oli 70 hevosvoimaa. Kaikkien 50 mallimallin tutkimuksen tuloksena löydettiin kuitenkin lukuisia moottorihäiriöitä, jotka pakottivat Volzhsky-tehtaan luopumaan tämän tyyppisten polttomoottorien käytöstä autoissaan seuraavien vuosien aikana.

Suurin syy kotimaisen RPD:n toimintahäiriöön oli epäluotettavat tiivisteet. Neuvostoliiton suunnittelijat päättivät kuitenkin pelastaa tämän projektin esittelemällä maailmalle uuden 2-osaisen pyörivän moottorin VAZ-411. Myöhemmin kehitettiin VAZ-413-merkin polttomoottori. Heidän tärkeimmät eronsa olivat voima. Ensimmäinen kopio kehitti jopa 120 hevosvoimaa, toinen - noin 140. Näitä yksiköitä ei kuitenkaan sisällytetty sarjaan uudelleen. Tehdas päätti asentaa ne vain työsuhdeautot käytetään liikennepoliisissa ja KGB:ssä.

Lentomoottorit, "kahdeksat" ja "yhdeksän"

Seuraavina vuosina kehittäjät yrittivät luoda pyörivän moottorin kotimaisiin pieniin lentokoneisiin, mutta kaikki yritykset epäonnistuivat. Tämän seurauksena suunnittelijat alkoivat jälleen kehittää moottoreita henkilöautoille (nykyisin etuveto) VAZ-sarja 8 ja 9. Toisin kuin edeltäjänsä, äskettäin kehitetyt VAZ-414- ja 415-moottorit olivat yleiskäyttöisiä ja niitä voitiin käyttää takapyörissä. ajaa automalleja, kuten "Volga", "Moskvich" jne.

RPD VAZ-414:n ominaisuudet

Ensimmäistä kertaa tämä moottori ilmestyi "yhdeksännissä" vasta vuonna 1992. Verrattuna "esi-isiisi", tällä moottorilla oli seuraavat edut:

• Suuri tehotiheys, jonka ansiosta auto sai "sadan" vain 8-9 sekunnissa.
• Suuri tehokkuus. Yhdestä litrasta poltettua polttoainetta saatiin jopa 110 hevosvoimaa (ja tämä ilman sylinterilohkon pakottamista ja lisäporausta).
• Korkea tehostuspotentiaali. Oikealla virityksellä oli mahdollista lisätä moottorin tehoa useilla kymmenillä hevosvoimilla.
• Nopea moottori. Tällainen moottori pystyi käymään jopa 10 000 rpm. Tällaisilla kuormilla vain pyörivä moottori voisi toimia. Klassisten polttomoottoreiden toimintaperiaate ei salli niiden käyttöä pitkään. korkeat kierrokset.
• Suhteellisen alhainen polttoaineenkulutus. Jos aiemmat kopiot "söivät" noin 18-20 litraa polttoainetta "sadalle", tämä yksikkö kulutti vain 14-15 keskimääräisessä käyttötilassa.

Nykyinen tilanne RPD:n kanssa Volzhsky-autotehtaalla

Kaikki yllä kuvatut moottorit eivät saaneet suurta suosiota, ja pian niiden tuotantoa rajoitettiin. Tulevaisuudessa Volzhsky-autotehtaalla ei ole suunnitelmia elvyttää pyörivien moottoreiden kehitystä. Joten RPD VAZ-414 pysyy rypistyneenä paperina kotimaisen koneenrakennuksen historiassa.

Joten saimme selville, mikä on pyörivän moottorin toimintaperiaate ja laite.

Vuonna 1957 saksalaiset insinöörit Felix Wankel ja Walter Freude esittelivät ensimmäisen toimivan pyörivän moottorin. Seitsemän vuotta myöhemmin sen parannettu versio sijoittui saksalaisen urheiluauton "NSU-Spyder" - ensimmäisen - konepellin alle. tuotantoauto sellaisella moottorilla. Monet ovat ostaneet uutuuden autoyhtiöt- Mercedes-Benz, Citroen, General Motors. Jopa VAZ on valmistanut Wankel-moottoreilla varustettuja autoja pienissä erissä useiden vuosien ajan. Mutta ainoa yritys, joka päätti pyörivien moottoreiden laajamittaisesta tuotannosta eikä hylännyt niitä pitkään aikaan kriiseistä huolimatta, oli Mazda. Sen ensimmäinen pyörivällä moottorilla varustettu malli - "Cosmo Sports (110S)" - ilmestyi vuonna 1967.

MUOKKA OMIEN joukossa

Mäntämoottorissa ilma-polttoaineseoksen palamisenergia muunnetaan ensin mäntäryhmän edestakaisin liikkeeksi ja vasta sitten kampiakselin pyörimiksi. Pyörivässä moottorissa tämä tapahtuu ilman välivaihetta ja siten pienemmillä häviöillä.

13B-MSP:n 1,3-litraisesta hengittävästä bensiinimoottorista on kaksi versiota, joissa on kaksi roottoria (osaa) - vakioteho (192 hv) ja pakotettu (231 hv). Rakenteellisesti tämä on viiden kappaleen kerros, jotka muodostavat kaksi suljettua kammiota. Niissä roottorit pyörivät kaasujen palamisenergian vaikutuksesta, kiinnitettynä epäkeskiseen akseliin (samanlainen kuin kampiakseli). Tämä liike on erittäin hankala. Jokainen roottori ei vain pyöri, vaan pyörii sisäpyörällään kiinteän vaihteen ympäri, joka on kiinnitetty kammion yhden sivuseinän keskelle. Epäkeskoakseli kulkee koko sandwich-koteloiden ja kiinteiden hammaspyörien läpi. Roottori liikkuu siten, että jokaista kierrosta kohti on kolme epäkeskoakselin kierrosta.

Pyörivässä moottorissa suoritetaan samat jaksot kuin nelitahtisessa mäntäyksikössä: imu, puristus, työisku ja pakokaasu. Samaan aikaan siinä ei ole monimutkaista kaasunjakomekanismia - ajoituskäyttöä, nokka-akseleita ja venttiilejä. Kaikki sen toiminnot suorittavat sivuseinissä (rungoissa) olevat tulo- ja poistoikkunat - ja itse roottori, joka pyöriessään avaa ja sulkee "ikkunat".

Pyörivän moottorin toimintaperiaate on esitetty kaaviossa. Yksinkertaisuuden vuoksi annetaan esimerkki moottorista, jossa on yksi osa - toinen toimii samoin. Kumpikin roottorin puoli muodostaa oman työskentelyontelonsa runkojen seinien kanssa. Asennossa 1 ontelon tilavuus on minimaalinen, ja tämä vastaa imuiskun alkua. Roottori pyöriessään avaa tuloaukot ja ilma-polttoaineseos imetään kammioon (asennot 2-4). Asennossa 5 työskentelyontelolla on suurin tilavuus. Tämän jälkeen roottori sulkee imuaukot ja puristusisku alkaa (asennot 6-9). Asennossa 10, kun onkalon tilavuus on taas minimaalinen, seos sytytetään kynttilöiden avulla ja työkierto alkaa. Kaasujen palamisenergia pyörittää roottoria. Kaasujen laajeneminen menee asentoon 13 ja työskentelyontelon maksimitilavuus vastaa paikkaa 15. Lisäksi asentoon 18 roottori avaa poistoaukot ja työntää pakokaasut ulos. Sitten sykli alkaa uudestaan.

Muut työontelot toimivat samalla tavalla. Ja koska onteloita on kolme, niin yhdessä roottorin kierrossa on jopa kolme työjaksoa! Ja kun otetaan huomioon, että epäkesko (kampiakseli) akseli pyörii kolme kertaa nopeammin kuin roottori, lähdössä saamme yhden työiskun (hyödyllinen työ) akselin kierrosta kohti yksiosaiselle moottorille. Nelitahtisessa mäntämoottorissa, jossa on yksi sylinteri, tämä suhde on kaksi kertaa pienempi.

Työiskujen lukumäärän suhteen ulostuloakselin kierrosta kohti kaksiosainen 13B-MSP on samanlainen kuin tavallinen nelisylinterinen mäntämoottori. Mutta samaan aikaan, 1,3 litran käyttötilavuudesta se tuottaa suunnilleen saman tehon ja vääntömomentin kuin 2,6 litran mäntä! Salaisuus on, että roottorimoottorilla on useita kertoja vähemmän liikkuvia massoja - vain roottorit ja epäkeskoakseli pyörivät ja jopa silloin yhteen suuntaan. Männän tapauksessa osa hyödyllisestä työstä kuluu monimutkaisen ajoitusmekanismin käyttöön ja mäntien pystysuuntaiseen liikkeeseen, joka muuttaa jatkuvasti suuntaansa. Toinen pyörivän moottorin ominaisuus on sen suurempi räjähdyksenkestävyys. Siksi se on lupaavampi vedyn parissa työskentelemiseen. Pyörivässä moottorissa työseoksen epänormaalin palamisen tuhoava energia vaikuttaa vain roottorin pyörimissuuntaan - tämä on seurausta sen suunnittelusta. Ja mäntämoottorissa se suunnataan vastakkaiseen suuntaan männän liikkeelle, mikä aiheuttaa tuhoisia seurauksia.

Wankel-moottori: SE EI OLE HELPPOA

Vaikka pyörivässä moottorissa on vähemmän elementtejä kuin mäntämoottorissa, se käyttää kehittyneempiä suunnitteluratkaisuja ja tekniikoita. Mutta niiden välille voidaan vetää yhtäläisyyksiä.

Roottorikotelot (staattorit) valmistetaan peltiliitostekniikalla: alumiiniseoskoteloon asetetaan erityinen terässubstraatti. Tämä tekee rakenteesta kevyen ja kestävän. Terästausta on kromattu mikroskooppisilla urilla paremman öljynpidätyksen varmistamiseksi. Itse asiassa tällainen staattori muistuttaa tuttua sylinteriä, jossa on kuiva holkki ja hioma.

Sivukotelot on valmistettu erityisestä valuraudasta. Jokaisessa on tulo- ja ulostuloaukot. Ja äärimmäisissä (edessä ja takana) kiinteät vaihteet ovat kiinteät. Edellisten sukupolvien moottoreissa nämä ikkunat olivat staattorissa. Eli uudessa mallissa niiden kokoa ja lukumäärää lisättiin. Tästä johtuen työseoksen sisään- ja ulostulon ominaisuudet ovat parantuneet, ja ulostulossa - Moottorin tehokkuus, sen teho ja polttoainetehokkuus. Roottoreihin yhdistettyjä sivukoteloita voidaan toiminnallisesti verrata mäntämoottorin ajoitusmekanismiin.

Roottori on oleellisesti sama mäntä ja kiertokanki samanaikaisesti. Valmistettu erikoisvaluraudasta, ontto, mahdollisimman kevyt. Molemmilla puolilla on ojan muotoinen palotila ja tietysti tiivisteet. Sisään sisätilat roottorin laakeri on asetettu - eräänlainen kampiakselin kiertokangen laakeri.

Jos tavallinen mäntä pärjää vain kolmella renkaalla (kaksi puristusrengasta ja yksi öljykaavin), niin roottorissa on useita kertoja enemmän tällaisia ​​​​elementtejä. Siten kärjet (roottorin kärkien tiivisteet) toimivat ensimmäisinä puristusrenkaina. Ne on valmistettu valuraudasta elektronisuihkukäsittelyllä - lisäämään kulutuskestävyyttä kosketuksessa staattorin seinään.

Huiput koostuvat kahdesta elementistä - päätiivisteestä ja kulmasta. Ne painetaan staattorin seinää vasten jousella ja keskipakovoimalla. Sivu- ja kulmatiivisteet toimivat toisina puristusrenkaina. Ne tarjoavat kaasutiiviin kosketuksen roottorin ja sivukoteloiden välille. Kuten kärjet, ne painetaan jousiensa avulla kehon seiniä vasten. Sivutiivisteet ovat sintrattua metallia (ne kantavat pääkuorman), ja kulmatiivisteet on valmistettu erityisestä valuraudasta. Ja sitten on eristävät tiivisteet. Ne estävät osan pakokaasuista virtaamasta imuportteihin roottorin ja sivukotelon välisen raon kautta. Roottorin molemmilla puolilla on samankaltaisuutta öljyn kaavinrenkaat- öljytiivisteet. Ne säilyttävät öljyn, joka syötetään sen sisäonteloon jäähdytystä varten.

Voitelujärjestelmä on myös hienostunut. Siinä on vähintään yksi jäähdytin öljyn jäähdyttämiseksi moottorin käydessä suurilla kuormituksilla ja useita öljysuuttimia. Jotkut on rakennettu epäkeskoakseliin ja jäähdyttävät roottoreita (itse asiassa ne näyttävät männän jäähdytyssuuttimilta). Muut on rakennettu staattoriin - pari jokaiselle. Suuttimet sijaitsevat kulmassa ja suunnataan sivukoteloiden seiniin - varten parempi voitelu roottorikotelot ja sivutiivisteet. Öljy tulee työonteloon ja sekoittuu ilma-polttoaineseokseen, joka voitelee muita elementtejä ja palaa sen mukana. Siksi on tärkeää käyttää vain valmistajan hyväksymiä mineraaliöljyjä tai erityisiä puolisynteettisiä tuotteita. Sopimattomat voiteluaineet synnyttävät suuren määrän hiilikertymiä palamisen aikana, mikä voi johtaa koputukseen, sytytyshäiriöihin ja puristuksen menettämiseen.

Polttoainejärjestelmä on melko yksinkertainen - lukuun ottamatta suuttimien lukumäärää ja sijaintia. Kaksi - imuporttien edessä (yksi per roottori), sama määrä - imusarjassa. Pakkomoottorin jakoputkessa on vielä kaksi suutinta.

Polttokammiot ovat hyvin pitkiä, ja jotta työseoksen palaminen olisi tehokasta, jouduttiin käyttämään kahta kynttilää jokaista roottoria kohden. Ne eroavat toisistaan ​​pituuden ja elektrodien suhteen. Johtoja ja kynttilöitä on tehty värillisillä merkinnöillä virheellisen asennuksen välttämiseksi.

KÄYTÄNNÖSSÄ

13B-MSP-moottorin käyttöikä on noin 100 000 km. Kummallista kyllä, se kärsii samoista ongelmista kuin mäntä.

Ensimmäinen heikko lenkki näyttää olevan roottorin tiivisteet, jotka kärsivät korkeasta kuumuudesta ja suuresta kuormituksesta. Tämä on totta, mutta ennen luonnollista kulumista ne viimeistellään räjäyttämällä ja kehittämällä epäkeskoakselin ja roottoreiden laakerit. Lisäksi vain päätytiivisteet (huiput) kärsivät, ja sivutiivisteet kuluvat erittäin harvoin.

Räjähdys deformoi roottorin kärjet ja niiden istuimet. Tämän seurauksena puristuksen vähentämisen lisäksi tiivisteen kulmat voivat pudota ja vahingoittaa staattorin pintaa, jota ei voida työstää. Tylsä on hyödytöntä: ensinnäkin on vaikea löytää tarvittavia laitteita, ja toiseksi, lisääntyneeseen kokoon ei yksinkertaisesti ole varaosia. Roottoreita ei voi korjata, jos kärjen urat ovat vaurioituneet. Kuten tavallista, ongelmien syy on polttoaine. Rehellistä 98. bensiiniä ei ole niin helppo löytää.

Epäkeskoakselin päälaakerit kuluvat nopeimmin. Ilmeisesti johtuen siitä, että se pyörii kolme kertaa nopeammin kuin roottorit. Tämän seurauksena roottorit siirtyvät staattorin seiniin nähden. Ja roottoreiden yläosien on oltava yhtä kaukana niistä. Ennemmin tai myöhemmin kärkien kulmat putoavat ja repeävät staattorin pinnan. Tätä onnettomuutta ei voi ennustaa millään tavalla - toisin kuin mäntämoottori, pyörivä ei käytännössä koputa, vaikka vaipat ovat kuluneet.

Pakkoahdettu moottori, on aikoja, jolloin erittäin laiha seos kärki ylikuumenee. Sen alla oleva jousi taivuttaa sitä - seurauksena puristus laskee merkittävästi.

Toinen heikkous on kotelon epätasainen lämpeneminen. Yläosa (jossa imu- ja puristusiskut tapahtuvat) on kylmempää kuin alaosa (poltto- ja poistoiskut). Runko kuitenkin vääntyy vain pakotetuissa ahdetuissa moottoreissa, joiden teho on yli 500 hv.

Kuten arvata saattaa, moottori on erittäin herkkä öljytyypille. Käytäntö on osoittanut, että synteettiset öljyt, vaikkakin erityiset, muodostavat palaessaan paljon hiilikerrostumia. Se kerääntyy kärkeen ja vähentää puristusta. Tarve käyttää mineraaliöljy- se palaa lähes jälkiä jättämättä. Huoltomiehet suosittelevat sen vaihtoa 5000 km:n välein.

Staattorin öljysuuttimet vioittuvat pääasiassa sisäisiin venttiileihin pääsevän lian vuoksi. Ilmakehän ilma pääsee niihin ilmansuodattimen kautta ja ennenaikainen vaihto suodatin aiheuttaa ongelmia. Suutinventtiilejä ei voi huuhdella.

Kylmäkäynnistysongelmat, varsinkin sisällä talviaika, johtuvat puristuksen menetyksestä, joka johtuu kärkien kulumisesta, ja kerrostumista sytytystulppien elektrodeissa huonolaatuisen bensiinin vuoksi.

Kynttilöitä riittää keskimäärin 15 000–20 000 km:lle.

Vastoin yleistä käsitystä valmistaja suosittelee moottorin sammuttamista tavalliseen tapaan, ei keskinopeudella. "Asiantuntijat" ovat varmoja, että kun sytytysvirta katkaistaan ​​käyttötilassa, kaikki polttoaineen jäännös palaa ja tämä helpottaa myöhempää kylmäkäynnistys... Varusmiesten mukaan sellaisissa temppuissa ei ole mitään järkeä. Mutta ainakin pieni lämmittely ennen liikkeen aloittamista on moottorille todella hyödyllistä. Lämmin öljy (vähintään 50º) kuluu vähemmän.

Pyörivän moottorin laadukkaalla vianmäärityksellä ja myöhemmillä korjauksilla se ajaa vielä 100 000 km. Useimmiten staattorit ja kaikki roottorin tiivisteet on vaihdettava - tästä joudut maksamaan vähintään 175 000 ruplaa.

Edellä mainituista ongelmista huolimatta Venäjällä on tarpeeksi pyörivien koneiden faneja - mitä voimme sanoa muista maista! Vaikka Mazda itse on poistanut pyörivän G8:n tuotannosta, eikä sillä ole kiirettä seuraajansa kanssa.

Mazda RX-8 KESTÄVYYSTESTI

Vuonna 1991 pyörivällä moottorilla varustettu Mazda-787V voitti 24 tunnin Le Mansin kilpailun. Tämä oli ensimmäinen ja ainoa voitto tällaisella moottorilla varustetulle autolle. Muuten, nyt kaikki mäntämoottorit eivät selviä maaliin pitkissä kestävyyskilpailuissa.

Höyrykoneilla ja polttomoottoreilla on yksi yhteinen haittapuoli - männän edestakainen liike on muutettava pyörien pyöriväksi liikkeeksi. Tästä johtuen mekanismielementtien ilmeisen alhainen tehokkuus ja suuri kuluminen. Monet ihmiset halusivat rakentaa polttomoottorin niin, että kaikki sen liikkuvat osat vain pyörivät - kuten sähkömoottoreissa tapahtuu.

Tehtävä ei kuitenkaan osoittautunut helpoksi, vain itseoppinut mekaanikko onnistui ratkaisemaan sen onnistuneesti, joka koko elämänsä aikana ei koskaan saanut korkeakoulutusta tai edes työskentelyä.

Felix Heinrich Wankel (Felix Heinrich Wankel, 1902-1988) syntyi 13. elokuuta 1902 pienessä saksalaisessa Lahrin kaupungissa. Ensimmäisen maailmansodan aikana Felixin isä kuoli, minkä vuoksi tuleva keksijä joutui jättämään lukion ja menemään töihin myyjän oppipoikana kustantamoiden kirjakauppaan. Tämän työn ansiosta Wankel tuli riippuvaiseksi kirjojen lukemisesta, jonka kautta hän opiskeli itsenäisesti teknisiä tieteenaloja, mekaniikkaa ja autoteollisuutta.
On legenda, että ratkaisu ongelmaan tuli seitsemäntoista-vuotiaalle Felixille unessa. Onko tämä totta vai ei, ei tiedetä. Mutta on ilmeistä, että Felixillä oli erittäin poikkeuksellinen mekaniikkakyky ja "puhdas" näkemys asioista. Hän ymmärsi, kuinka kaikki neljä työsykliä toimivat perinteinen moottori sisäinen poltto (ruiskutus, puristus, poltto, pakokaasu) voidaan suorittaa pyörittämällä.
Melko nopeasti Wankel päätyi moottorin ensimmäiseen suunnitteluun, ja vuonna 1924 hän järjesti pienen työpajan, joka toimi myös improvisoituna "laboratoriona". Täällä Felix aloitti ensimmäisen vakavan tutkimuksen rotaation alalla mäntäpolttomoottorit.
Vuodesta 1921 lähtien Wankel oli NSDAP:n aktiivinen jäsen. Hän puolusti puolueihanteita, oli kokosaksalaisen sotilasnuorisoyhdistyksen perustaja ja eri järjestöjen Jungfuehreri. Vuonna 1932 hän erosi puolueesta ja syytti yhtä entisistä kollegoistaan ​​poliittisesta korruptiosta. Hän joutui kuitenkin vastasyytteen perusteella viettämään kuusi kuukautta vankilassa. Hän vapautettiin vankilasta Wilhelm Kepplerin esirukouksen ansiosta ja jatkoi moottorin parissa työskentelemistä. Vuonna 1934 hän loi ensimmäisen prototyypin ja sai sille patentin. Hän suunnitteli moottorionsa uusia venttiileitä ja palokammioita, loi siitä useita erilaisia ​​muunnelmia, kehitti erilaisten pyörivien mäntäkoneiden kinemaattisten kaavioiden luokituksen.

Vuonna 1936 BMW kiinnostui Wankel-moottorin prototyypistä - Felix sai rahaa ja oman laboratorion Lindaussa kehittääkseen kokeellisia lentokoneita.
Natsi-Saksan tappioon asti yksikään Wankel-moottori ei kuitenkaan mennyt sarjaan. Ehkä suunnittelun mieleen saaminen ja massatuotannon luominen kesti liikaa aikaa.
Sodan jälkeen laboratorio suljettiin, laitteet vietiin Ranskaan ja Felix jäi työttömäksi (entinen kansallissosialistisen puolueen jäsenyys vaikutti). Pian Wankel kuitenkin sai suunnitteluinsinöörin viran NSU Motorenwerke AG:ssa, joka on yksi vanhimmista moottoripyörien ja autojen valmistajista.
Vuonna 1957 Felix Wankelin ja NSU:n johtavan insinöörin Walter Froeden yhteisillä ponnisteluilla pyörivä mäntämoottori asennettiin ensimmäisen kerran NSU Prinz -ajoneuvoon. Alkuperäinen suunnittelu osoittautui kaukana täydellisestä: jopa sytytystulppien vaihtamiseksi vaadittiin melkein koko "moottorin" purkamista, luotettavuus jätti paljon toivomisen varaa, ja oli syntiä puhua tehokkuudesta tässä vaiheessa. kehityksestä. Testien tuloksena tuotantoon otettiin perinteisellä polttomoottorilla varustettu auto. Siitä huolimatta ensimmäinen pyörivä mäntämoottori DKM-54 osoitti perustavanlaatuisen tehokkuutensa, avasi suunnat lisäjalostukselle ja osoitti "pyörivien moottoreiden" valtavan potentiaalin.
Siten uudentyyppinen polttomoottori sai vihdoin elämän alun. Jatkossa häntä odottaa monia muita parannuksia ja parannuksia. Pyörivän mäntämoottorin mahdollisuudet ovat kuitenkin niin houkuttelevat, ettei mikään voisi estää insinöörejä saamasta suunnittelua toiminnalliseen täydellisyyteen.

Ennen kuin tarkastellaan pyörivämäntäisten polttomoottoreiden etuja ja haittoja, on syytä harkita niiden suunnittelua yksityiskohtaisemmin.
Roottorin keskellä on pyöreä reikä, joka on peitetty sisältä hampailla kuin hammaspyörä. Tähän reikään työnnetään halkaisijaltaan pienempi pyörivä akseli, myös hampaineen, mikä varmistaa, että sen ja roottorin välillä ei tapahdu luistoa. Reiän ja akselin halkaisijoiden suhteet valitaan siten, että kolmion kärjet liikkuvat samaa suljettua käyrää, jota kutsutaan "epitrokoidiksi" - Wankelin taiteena insinöörinä oli ensin ymmärtää, että se oli mahdollista, ja sitten laskea kaikki tarkasti. Tämän seurauksena Reuleaux'n kolmion muotoinen mäntä katkaisee kolme tilavuudeltaan ja sijainniltaan vaihtelevaa kammiota, joka toistaa Wankelin löytämän käyrän muodon.
Pyörivämäntäisen polttomoottorin rakenne mahdollistaa minkä tahansa nelitahtisen syklin toteuttamisen ilman erityistä venttiilin ajoitusmekanismia. Tämän tosiasian ansiosta "roottori" osoittautuu paljon yksinkertaisemmiksi kuin perinteinen nelitahtinen mäntämoottori, jossa on keskimäärin lähes tuhat osaa enemmän.
Pyörivän mäntäpolttomoottorin työkammioiden tiivistys saadaan aikaan säteittäis- ja päätytiivistelevyillä, jotka painetaan "sylinteriä" vasten nauhajousilla, sekä keskipakovoimilla ja kaasunpaineella.
Toinen hänen tekninen ominaisuus- tämä on korkea "työn tuottavuus". Roottorin yhdelle täydelliselle kierrokselle (eli syklille "ruiskutus, puristus, sytytys, pakokaasu") ulostuloakseli tekee kolme täydellistä kierrosta. Perinteisessä mäntämoottorissa tällaisia ​​tuloksia voidaan saavuttaa vain kuusisylinterisellä polttomoottorilla.

Ensimmäisen onnistuneen pyörivän polttomoottorin esittelyn jälkeen vuonna 1957 suurimmat autojättiläiset alkoivat osoittaa kasvavaa kiinnostusta kehitystä kohtaan. Aluksi lisenssin moottorille, joka sai epävirallisen nimen "Wankel", osti Curtiss-Wright-yhtiö, vuotta myöhemmin Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp ja Mazda. Vain hyvin lyhyessä ajassa, lisenssit uusi teknologia noin sata yritystä ympäri maailmaa, mukaan lukien hirviöt kuten Rolls-Royce, Porsche, BMW ja Ford. Tällaisten suurten automarkkinoiden toimijoiden kiinnostus Wankelia kohtaan selittyy sen suurella potentiaalilla ja merkittävillä eduilla. Pyörivä mäntämoottori, 40% vähemmän osia, se on helpompi korjata ja valmistaa.

Lisäksi "Wankel" on lähes kaksi kertaa kompaktimpi ja kevyempi kuin perinteinen mäntäpolttomoottori, mikä puolestaan ​​parantaa auton ajettavuutta, helpottaa vaihteiston optimaalista sijaintia ja mahdollistaa tilavamman ja mukavamman sisustuksen.

Kuvaa voi klikata:

Pyörivä mäntämoottori kehittää suurta tehoa melko vaatimattomalla polttoaineenkulutuksella. Esimerkiksi moderni "Wankel", jonka tilavuus on vain 1300 cm3, kehittää tehoa 220 hv ja turboahtimella - kaikki 350. Toinen esimerkki on miniatyyri moottori OSMG 1400 painaa 335 g (5 cm3) ja tuottaa 1,27 hv. Itse asiassa tämä vauva on 27% vahvempi kuin hevonen.
Toinen tärkeä etu on alhainen melutaso ja tärinä. Pyörivä mäntämoottori on täydellisesti tasapainotettu mekaanisesti, lisäksi liikkuvien osien massa (ja niiden lukumäärä) siinä on paljon pienempi, minkä vuoksi "Wankel" on paljon hiljaisempi eikä tärise.
Lopuksi pyörivällä mäntämoottorilla on erinomainen dynaaminen suorituskyky. Matalalla vaihteella voit kiihdyttää auton nopeuteen 100 km/h suurilla moottorin kierrosnopeuksilla ilman, että moottoria kuormitetaan paljon. Lisäksi itse "Wankelin" suunnittelu, koska mekanismia edestakaisen liikkeen muuntamiseksi pyöriväksi liikkeeksi puuttuu, pystyy kestämään suurempia kierroksia kuin perinteinen polttomoottori.

NSU Spyder, joka julkaistiin vuonna 1964, seurasi legendaarinen malli NSU Ro 80 (maailmassa on edelleen monia näiden autojen omistajien kerhoja), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Mutta ainoa massavalmistaja oli japanilainen Mazda, joka on valmistanut 2-3 uutta mallia RPD:llä vuodesta 1967 lähtien. Pyöriviä moottoreita asennettiin veneisiin, moottorikelkoihin ja kevyisiin lentokoneisiin. Euforian loppu tuli vuonna 1973, öljykriisin huipulla. Juuri silloin pyörivien moottoreiden suurin haitta ilmeni - tehottomuus. Mazdaa lukuun ottamatta kaikki autonvalmistajat ovat lyhentäneet rotaatio-ohjelmiaan, ja japanilainen yritys laski Yhdysvaltojen myyntiä 104 960 myydystä autosta vuonna 1973 61 192 autoon vuonna 1974. Kiistattomien etujen lisäksi "Wankelilla" oli myös useita erittäin vakavia puutteita. Ensinnäkin kestävyys. Yksi ensimmäisistä pyörivien mäntämoottoreiden prototyypeistä testauksen aikana on kehittänyt resurssinsa vain kahdessa tunnissa. Seuraava, menestyneempi DKM-54 on kestänyt jo sata tuntia, mutta tämä ei silti riittänyt normaaliin auton toimintaan. Suurin ongelma oli työkammion sisäpinnan epätasainen kuluminen. Toimintaprosessin aikana siihen ilmestyi poikittaisia ​​uria, jotka saivat puhuvan nimen "paholaisen merkki".

Wankel-lisenssin hankinnan jälkeen Mazda muodosti kokonaisen osaston pyörivän mäntämoottorin parantamiseksi. Melko pian kävi selväksi, että kun kolmiomainen roottori pyörii, sen yläosien tulpat alkavat väristä, minkä seurauksena muodostuu "paholaisen jälkiä".
Tällä hetkellä luotettavuuden ja kestävyyden ongelma on vihdoin ratkaistu käyttämällä korkealaatuisia kulutusta kestäviä pinnoitteita, mukaan lukien keramiikka.
Toinen vakava ongelma on Wankel-pakokaasun lisääntynyt myrkyllisyys. Perinteiseen mäntäpolttomoottoriin verrattuna "rotornik" päästää vähemmän typen oksideja ilmakehään, mutta paljon enemmän hiilivetyjä polttoaineen epätäydellisen palamisen vuoksi. Melko nopeasti Mazdan insinöörit, jotka uskoivat "Wankelin" valoisaan tulevaisuuteen, löysivät yksinkertaisen ja tehokkaan ratkaisun tähän ongelmaan. He loivat niin sanotun lämpöreaktorin, jossa pakokaasujen hiilivetyjäämät yksinkertaisesti "poltettiin". Ensimmäinen auto, joka toteutti tällaisen järjestelmän, oli Mazda R100, jota kutsutaan myös nimellä Familia Presto Rotary, joka julkaistiin vuonna 1968. Tämä auto, yksi harvoista, läpäisi välittömästi Yhdysvaltojen vuonna 1970 tuontiautoille asettamat erittäin tiukat ympäristövaatimukset.
Seuraava pyörivien mäntämoottoreiden ongelma johtuu osittain edellisestä. Se on taloudellista. Normaalin "Wankelin" polttoaineenkulutus seoksen epätäydellisen palamisen vuoksi on huomattavasti korkeampi kuin tavallisen ICE:n. Jälleen kerran Mazdan insinöörit ryhtyivät töihin. Monien toimenpiteiden avulla, mukaan lukien lämpöreaktorin ja kaasuttimen käsittely, lämmönvaihtimen lisääminen pakoputkisto, katalysaattorin kehittämisen ja uuden sytytysjärjestelmän käyttöönoton myötä yhtiö saavutti 40 %:n vähennyksen polttoaineenkulutuksessa. Tämän kiistattoman menestyksen seurauksena vuonna 1978 urheiluauto Mazda RX-7.

On huomattava, että tähän aikaan kaikkialla maailmassa pyörimäntämoottorilla varustettuja autoja valmistivat vain Mazda ja… AvtoVAZ.
Vuonna 1974 Neuvostoliiton hallitus loi erityisen suunnittelutoimiston RPD (SKB RPD) Volzhsky-autotehtaalle - sosialistinen talous on arvaamaton. Togliatissa aloitettiin työpajojen rakentaminen "Wankelsin" sarjatuotantoa varten. Koska VAZ suunniteltiin alun perin yksinkertaiseksi länsimaisten teknologioiden (erityisesti Fiat-tekniikoiden) kopiokoneeksi, tehtaan asiantuntijat päättivät kopioida Mazda-moottorin hylkäämällä kokonaan kaikki kotimaisten moottorinrakennusinstituuttien kymmenen vuoden kehitystyöt.
Neuvostoliiton viranomaiset neuvottelivat melko pitkään Felix Wankelin kanssa lisenssien ostamisesta, joista osa tapahtui aivan Moskovassa. Rahoja ei kuitenkaan löytynyt, joten joidenkin patentoitujen teknologioiden käyttö ei ollut mahdollista. Vuonna 1976 otettiin käyttöön ensimmäinen Volgan yksiosainen moottori VAZ-311, jonka teho oli 65 hv, suunnittelun hienosäätö kesti vielä viisi vuotta, minkä jälkeen kokeellinen erä 50 VAZ-21018 pyörivää "yksikköä" valmistettiin, mikä myytiin heti loppuun VAZ-työntekijöiden keskuudessa. Heti kävi selväksi, että moottori vain ulkoisesti muistutti japanilaista - se alkoi murentua hyvin neuvostoliittolaisella tavalla. Tehtaan johto joutui korvaamaan kaikki moottorit sarjamäntämoottoreilla kuudessa kuukaudessa, puolittamaan SKB RPD:n henkilöstön ja keskeyttämään työpajojen rakentamisen. Kotimaisen pyörivän moottorirakennuksen pelastus tuli erikoispalveluista: polttoaineenkulutus ja moottoriresurssit eivät olleet kovin kiinnostuneita, mutta dynaamiset ominaisuudet. Juuri siellä kaksiosainen RPD, jonka kapasiteetti oli 120 hv, valmistettiin kahdesta VAZ-311-moottorista, jotka alettiin asentaa "erikoisyksikköön" - VAZ-21019. Juuri tälle mallille, joka sai epävirallisen nimen "Arkan", olemme velkaa lukemattomia tarinoita poliisin "kasakoista", jotka ovat saaneet kiinni hienon "Mercedesin", ja monista lainvalvontaviranomaisista - käskyillä ja mitaleilla. 90-luvulle asti näennäisen vaatimaton "Arkan" tarttui todella helposti kaikkiin autoihin. VAZ-21019:n lisäksi AvtoVAZ valmistaa pieniä eriä VAZ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099 ajoneuvoja. Suurin nopeus pyörivä "kahdeksan" on noin 210 km / h, ja se kiihtyy satoihin vain 8 sekunnissa.
Erikoistilauksista elpynyt SKB RPD alkoi valmistaa moottoreita vesi- ja moottoriurheiluun, jossa pyörivällä moottorilla varustetut autot alkoivat voittaa palkintoja niin usein, että urheiluviranomaiset joutuivat kieltämään RPD: n käytön.
Vuonna 1987 SKB RPD:n johtaja Boris Pospelov kuoli ja yhtiökokouksessa valittiin Vladimir Shnyakin - mies, joka tuli autoteollisuuteen ilmailusta ja ei pidä maaliikenteestä. SKB RPD:n pääsuunta on ilmailun moottoreiden luominen. Tämä oli ensimmäinen strateginen virhe: lentokonetuotantomme on vertaansa vailla. vähemmän autoja ja tehdas elää myydyillä moottoreilla.
Toinen virhe oli suuntautuminen autojen RPD:n selviytymiseen tuotantoon pienitehoisilla 42 hv:n VAZ-1185-moottoreilla. "Okalle", vaikkakin ahneammat, mutta dynaamisemmat pyörivät moottorit pyytävät nopeimmin kotimaisia ​​autoja- esimerkiksi "kahdeksaan". Sama japanilainen asentaa "Wankels" vain urheilumalleja... Tämän seurauksena päälle Venäjän tiet pyöriviä miniautoja "Oka" oli vain muutama. Vuonna 1998 valmistettiin lopulta siviiliversio VAZ-415 kaksisylinterisestä pyörivästä 1,3 litran moottorista, joka asennettiin VAZ-2105, 2107, 2108 ja 2109 malleihin.

Toukokuussa 1998 VAZ-110 "RPD-sport" -rengas homologoitiin (190 hv, 8500 rpm, 960 kg, 240 km / h). Valitettavasti asiat eivät menneet pidemmälle kuin yksi näyte, useammin esitelty näyttelyissä kuin kilpailuissa. 110 oli pelotonin tehokkain, mutta rehellisesti sanottuna raaka muotoilu esti sitä osoittamasta täyttä potentiaaliaan joka kerta. Loukkaavin asia on kuitenkin se, että "VAZ" jäähtyi nopeasti pyörimissuuntaan, ja ainutlaatuinen "Lada" muutettiin ralliautoksi, jossa oli perinteinen polttomoottori.

Joten miksi kaikki johtavat autonvalmistajat eivät ole vielä vaihtaneet Wankelsiin? Tosiasia on, että pyörivien mäntämoottoreiden tuotanto vaatii ensinnäkin pitkälle kehitettyä tekniikkaa, jossa on erilaisia ​​vivahteita, ja kaikki yritykset eivät ole valmiita menemään saman Mazdan tielle astumalla lukuisiin "haravoihin" matkan varrella. Ja toiseksi tarvitaan erityisiä erittäin tarkkoja koneita, jotka voivat hioa pintoja, joita kuvataan sellaisella ovelalla käyrällä kuin epitrokoidi.

Mazda RX-7 on yksi ensimmäisistä autoista, joissa on pyörivä Wankel-mäntämoottori. Mazda RX-7:n historiassa on ollut neljä sukupolvea. Ensimmäinen sukupolvi 1978-1985. Toinen sukupolvi - 1985 - 1991. Kolmas sukupolvi - 1992 - 1999. Viimeinen, neljäs sukupolvi - 1999 - 2002. Ensimmäisen sukupolven RX-7 ilmestyi vuonna 1978. Siinä oli keskimoottori ja se oli varustettu pyörivällä moottorilla, jonka kapasiteetti oli vain 130 hv. Kanssa.

Tällä hetkellä vain Mazda harjoittaa vakavaa tutkimusta pyörivien mäntämoottoreiden alalla parantaen vähitellen niiden suunnittelua, ja useimmat tämän alueen sudenkuopat on jo ohitettu. "Wankelit" ovat täysin maailman standardien mukaisia ​​pakokaasujen myrkyllisyyden, polttoaineen kulutuksen ja luotettavuuden suhteen. Nykyaikaisille työstökoneille epitrokoidin kuvaamat pinnat eivät ole ongelma (kuten ne eivät ole ongelma, ja paljon monimutkaisemmat käyrät), uudet rakennusmateriaalit mahdollistavat pyörivän mäntämoottorin käyttöiän pidentämisen ja sen kustannukset ovat jo nyt alhaisemmat kuin tavallisella ICE:llä, koska käytettyjä yksityiskohtia on vähemmän.
Kuten NSU, Mazda 60-luvulla. oli pieni yritys, jolla oli rajalliset tekniset ja taloudelliset resurssit. Sen kokoonpanon perustana olivat jakeluautot ja perheautot. Siksi ei ole yllättävää, että Mazda 110S Cosmo -urheilucoupe (982 cc, 110 hv, 185 km / h) luotiin yli 6 vuotta ja osoittautui erittäin oikiksi ja kalliiksi. Kyllä, ja NSU Ro80:n pilaama maine ei vaikuttanut jännitykseen (vuosina 1967-1972 vain 1175 "tilaa" löysi omistajansa), mutta maailmanlaajuinen kiinnostus 110S: tä kohtaan vaikutti kaikkien muiden yrityksen tuotteiden myynnin kasvuun. !
Todistaakseen, että RPD on yhtä luotettava (sen ylivoima tehossa on jo tullut selväksi kaikille), Mazda osallistui kilpailuun melkein ensimmäistä kertaa elämässään ja valitsi vaikeimman ja pisimmän kilpailun - 84 tunnin kilpailun. Marathon De La Route Nürburgringilla. Se, miten belgialainen miehistö onnistui ottamaan 4. sijan (toinen auto lähti kisasta kolme tuntia ennen maaliviivaa jumiutuneiden jarrujen takia), periksi vain Nordschleifellä "kasvaneelle" Porsche 911:lle, näyttää jäävän mysteeriksi.

Wankel-paja Lindaussa

Vaikka japanilaisista "roottoreista" on sittemmin tullut vakituisia kilparadan käyttäjiä, heidän piti odottaa 16 vuotta suurta menestystä Euroopassa. Vuonna 1984 britit voittivat arvostetun 24 tunnin kilpailun Spa-Francochampissa RX-7:llä. Mutta Yhdysvalloissa, G7:n päämarkkinoilla, hänen kilpauransa kehittyi paljon menestyksekkäämmin: debyyttistään IMSA GT -mestaruussarjassa vuonna 1978 ja vuoteen 1992 asti hän voitti luokassaan yli sata vaihetta ja vuodesta 1982 vuoteen 1992. loisti sarjan pääkilpailussa - 24 tuntia Daytonaa.
Kaikki ei mennyt niin sujuvasti Mazdan rallissa. Kuten japanilaisten tallien (Toyota, Datsun, Mitsubishi) kanssa usein tapahtuu, he pelasivat vain tietyissä rallin MM-sarjan vaiheissa (Uusi-Seelanti, Iso-Britannia, Kreikka, Ruotsi), jotka kiinnostavat ensisijaisesti rallin markkinointiosastoja. huolenaiheita. Kansallisia titteleitä riitti: esimerkiksi 1975-1980. Rod Millen on voittanut mahtavat viisi Uudessa-Seelannissa ja Yhdysvalloissa. Mutta WRC:ssä onnistumiset olivat yksinomaan paikallisia: RX-7:n paras sijoitukset olivat 3. ja 6. sija Kreikan "Akropolisissa" vuonna 1985.
No, Mazdan ja erityisesti RPD:n äänekkäin menestys oli sen urheiluprototyypin 787B (2612 cc, 700 hv, 607 Nm, 377 km/h) voitto Le Mansissa vuonna 1991. Lisäksi nopeat lentäjät ja kilpailukykyiset varusteet eivät auttaneet voittamaan Porschen, Peugeotin ja Jaguarin tehtaita: myös japanilaisten johtajien sinnikkyys, jotka säännöllisesti "poistivat" kaikenlaiset roottorien määräykset. . Joten 787:nnen voiton aattona kilpailun järjestäjät sopivat kompensoimaan "roottoreiden" ahmattavuuden 170 kilon (830 vs. 1000) painonpudotuksella. Paradoksina oli, että toisin kuin bensiinimoottoreissa, RPD:n "ruokahalu" lisävauhdilla kasvoi paljon vaatimattomammin kuin perinteisten mäntämoottoreiden, ja 787 osoittautui taloudellisemmaksi kuin sen pääkilpailijat!

Se oli shokki. Mercedes, jota Stern-lehti kutsui konservatiivisuudekseen vain "autovalmistajaksi 50-vuotiaille hattuherroille", esitteli vuonna 1969 superauton, joka jopa tyrmäsi mielikuvituksen värillään. Uhkea kirkkaan oranssi väri, korostettu kiilamainen muoto, keskimoottorin asettelu, lokin siipiset ovet ja supertehokas kolmiosainen RPD (3600 cc, 280 hv, 260 km/h) - se oli jotain jokaiselle. konservatiivinen Mercedes!

Ja koska yritys ei rakentanut konsepteja, kaikki uskoivat, että S111:llä oli vain yksi tapa: pienimuotoinen (homologointi) kokoonpano ja loistava kilpa-tulevaisuus, koska vuodesta 1966 lähtien FIA salli RPD:n osallistua virallisiin kilpailuihin. Ja Mercedesin pääkonttoriin kaadettiin shekkejä, joissa pyydettiin syöttämään vaadittu summa C111:n omistusoikeudesta. Stuttgart kuitenkin lisäsi kiinnostusta "Escaa" kohtaan, kun se esitteli vuonna 1970 toisen sukupolven coupea, jossa oli vieläkin upeampi muotoilu, 4-osainen roottori ja henkeäsalpaavat ominaisuudet (4800 cc, 350 hv, 300 km/h). ). Hienosäätöä varten Mercedes rakensi viisi nukkea, jotka viettivät päiviä ja öitä Hockenheimringillä ja Nürburgringillä valmistautuen tekemään sarjan nopeusennätyksiä. Lehdistö nautti tulevasta "titaanien taistelusta" pyörivän Mercedesin, vapaasti hengittävän Ferrarin ja ahdettu Porschen välillä kestävyysajon MM-sarjassa. Valitettavasti paluuta suureen urheiluun ei tapahtunut. Ensinnäkin C111 oli erittäin kallis jopa Mercedesille, ja toiseksi saksalaiset eivät voineet laittaa tällaista raakaa mallia myyntiin. Ja Karibian öljykriisin jälkeen he sulkivat hankkeen kokonaan keskittyen dieselmoottorit... Ne oli varustettu uusimmat versiot C111, jotka ovat tehneet useita maailmanennätyksiä.

Ilman täydellistä teknistä koulutusta Felix Wankel saavutti elämänsä lopussa maailmanlaajuista tunnustusta moottorinrakennus- ja tiivistystekniikan alalla voitettuaan paljon palkintoja ja titteleitä. Hänen mukaansa on nimetty Saksan kaupunkien kadut ja aukiot (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Moottoreiden lisäksi Wankel kehitti uuden konseptin suurnopeusaluksiin ja rakensi useita veneitä yksin.

Mielenkiintoisin asia on, että Wankel ei pitänyt pyörivästä moottorista, joka teki hänestä miljonäärin ja toi hänelle maailmanlaajuista mainetta, koska hän piti häntä "rumana ankanpoikana". Todelliset RPD:t valmistettiin niin sanotun "PFC-konseptin" mukaisesti, mikä mahdollistaa roottorin planeettakierron ja edellyttää ulkoisten vastapainojen käyttöönottoa. Merkittävä rooli oli sillä, että tätä järjestelmää ei ehdottanut Wankel, vaan NSU:n insinööri Walter Freude. Wankel itse ennen viimeiset päivät pidettiin ihanteellisena moottorin suunnitteluna "pyörivillä männillä ilman epätasaisesti pyöriviä osia" (Drehkolbenmasine - DKM), käsitteellisesti paljon kauniimpi, mutta teknisesti monimutkaisempi, mikä vaatii erityisesti sytytystulppien asentamista pyörivään roottoriin. Siitä huolimatta pyörivät moottorit kaikkialla maailmassa yhdistetään Wankelin nimeen, koska kaikki, jotka tunsivat keksijän läheltä, väittävät yksimielisesti, että ilman saksalaisen insinöörin hillitöntä energiaa maailma ei olisi koskaan nähnyt tätä hämmästyttävää laitetta. Felik Wankel kuoli vuonna 1988.
Mercedes 350 SL:n tarina on utelias. Wankel halusi todella pyörivän Mercedes C-111:n. Mutta Mercedes ei mennyt tapaamaan häntä. Sitten keksijä otti sarjan 350 SL:n, heitti "alkuperäisen" moottorin ja asensi roottorin C-111:stä, joka oli 60 kg kevyempi kuin edellinen 8-sylinterinen, mutta kehitti huomattavasti enemmän tehoa (320 hv 6500 rpm) . Vuonna 1972, kun insinöörinero valmistui seuraavan ihmeensä parissa, hän olisi voinut ajaa tuolloin nopeinta SL-luokan Mercedestä. Ironista oli, että Wankel ei koskaan saanut ajokorttiaan elämänsä loppuun asti.

Olemme velkaa uudistuneen kiinnostuksen RPD:tä kohtaan uudelle Mazda Renesis -moottorille (RE - Rotary Engine - ja Genesis). Viimeisen vuosikymmenen aikana japanilaiset insinöörit ovat onnistuneet ratkaisemaan kaikki RPD:n tärkeimmät ongelmat - pakokaasujen myrkyllisyyden ja tehottomuuden. Edeltäjäänsä verrattuna pystyttiin vähentämään öljyn kulutusta 50 %, bensiinin kulutusta 40 % ja nostamaan haitallisten oksidien päästöt Euro IV -standardin mukaisiksi. Kaksisylinterinen moottori, jonka tilavuus on vain 1,3 litraa, tuottaa 250 hv. ja vie paljon vähemmän tilaa moottoritilassa.
Varsinkin alla uusi moottori kehitettiin auto Mazda RX-8, joka Mazda Motor Europen brändijohtajan Martin Brinkin mukaan luotiin uuden konseptin mukaan - auto "rakennettu" moottorin ympärille. Tämän seurauksena RX-8-akselipainon jakautuminen on ihanteellinen - 50 - 50. Moottorin ainutlaatuisen muodon ja pienen koon käyttö mahdollisti painopisteen sijoittamisen erittäin matalalle. "RX-8 ei ole kilpahirviö, mutta se on paras käsiteltävyys auto, jolla olen koskaan ajanut", Martin Brink sanoi Popular Mechanicsille innostuneena.
Tynnyri hunajaa...
Epäilemättä ensi silmäyksellä pyörivällä mäntämoottorilla on monia etuja perinteisiin polttomoottoreihin verrattuna:
- 30-40% vähemmän osia;
- 2-3 kertaa pienempi kooltaan ja painoltaan verrattuna teholtaan vastaavaan standardi-ICE:hen;
- Tasainen vääntömomenttiominaisuus koko nopeusalueella;
- Kampimekanismin puute ja sen seurauksena paljon alhaisempi tärinä ja melutaso;
- Korkea kierrosluku (jopa 15000 rpm!).
lusikka tervaa…
Vaikuttaa siltä, ​​​​että jos Wankelilla on tällainen ylivoima mäntämoottoriin nähden, niin kuka tarvitsee näitä tilaa vieviä, raskaita, kolisevia ja täriseviä mäntämoottoreita? Mutta kuten usein tapahtuu, käytännössä kaikki ei ole kaikkea muuta kuin suklaata. Yhtään laboratorion kynnyksellä poistunutta nerokasta keksintöä ei lähetetty koriin, jossa oli merkintä "Roskaksi". Massatuotanto ei löytänyt vain yhtä kiveä, vaan koko graniittia:
- Polttoprosessin kehittäminen epäedullisessa kammiossa;
- Tiivisteiden tiiviyden varmistaminen;
- Työn varmistaminen ilman kotelon vääntymistä epätasaisen lämmityksen olosuhteissa;
- Alhainen lämpöhyötysuhde johtuen siitä, että RPD:n palotila on paljon suurempi kuin perinteisen ICE:n;
- Korkea polttoaineenkulutus;
- Kaasumaisten palamistuotteiden korkea myrkyllisyys;
- Kapea lämpötila-alue RPD-toiminnalle: matalissa lämpötiloissa moottorin teho laskee jyrkästi, korkeissa lämpötiloissa - roottorin tiivisteiden nopea kuluminen.

Höyrykoneilla, kuten perinteisillä polttomoottoreilla, on yhteinen haittapuoli - männän edestakaiset liikkeet on muutettava pyörien pyörimisliikkeiksi. Tämä on syynä pääelementtien alhaiseen tehokkuuteen ja korkeaan kulumiseen.

Monet insinöörit ovat yrittäneet ratkaista tämän ongelman keksimällä polttomoottorin, jonka kaikki osat vain pyörivät. Itseoppinut mekaanikko, joka ei valmistunut korkeammasta tai edes keskiasteen erikoistuneesta oppilaitoksesta, pystyi kuitenkin keksimään tällaisen yksikön.

Hieman historiaa

Vuonna 1957 vähän tunnettu mekaanikko-keksijä Felix Wankel ja NSU:n johtava insinööri Walter Frede asensivat ensimmäisinä pyörivän mäntämoottorin autoon. Minusta tuli "koehenkilö" NSU Prinzissä. Alkuperäinen suunnittelu oli kaukana täydellisestä. Esimerkiksi kynttilät piti vaihtaa melkein yksikön täydellisen purkamisen jälkeen. Lisäksi moottorin luotettavuus jäi epäselväksi, eikä taloudellisuutta voitu mainita.

Monien testien jälkeen yritys alkoi valmistaa autoja, joissa oli perinteinen polttomoottori. Ensimmäinen pyörivä mäntä DKM-54 voisi kuitenkin osoittaa suurta potentiaalia.

Näin polttomoottorin alkuperäinen versio sai mahdollisuuden tulla autotuotantoon. Jatkossa sitä paranneltiin jatkuvasti, mutta kiertomäntämoottorin näkymät olivat jo silloin ilmeiset. RPD sisältyy pyörivien moottoreiden luokitukseen yhtenä viidestä linjan edustajasta.

1900-luvun 80-luvulla pyöriviä tutkii vain japanilainen yritys Mazda. VAZ osoitti myös huomiota tähän moottoriin. Neuvostoliitossa bensiini oli melko halpaa, ja tällaisella yksiköllä oli melko suuri kapasiteetti. Vuoteen 2004 mennessä tällaisella moottorilla varustettujen autojen tuotanto kuitenkin lopetettiin. Japani on ainoa maa, joka jatkaa pyörivän moottorin kehittämistä.

Pyöriviä yksiköitä on monenlaisia. Niiden ainoa ero on rungon pinta ja roottoriin tehtyjen reunojen lukumäärä. Tällaisten moottoreiden erilaisia ​​kokoonpanoja käytetään auto- ja laivanrakennuksessa.

Arvokkuus

Wankel-moottorilla on alusta alkaen ollut monia edullisia etuja mäntämoottoreihin verrattuna. Yksikköä kehitettiin jatkuvasti, mikä mahdollisti sen tehokkuuden ja tuottavuuden lisäämisen.

"Wankelin" etujen joukossa ovat:

1. Pieni koko ja paino. "Wankel" on lähes 2 kertaa pienempi kuin mäntäpolttomoottori, millä on positiivinen vaikutus koneen ohjattavuuteen, edistää vaihteiston optimaalista asennusta ja tekee sisustuksesta paljon tilavamman.
2. Verrattuna kaksitahtinen moottori, Wankel-moottorissa on paljon vähemmän osia. Se on kannattavampaa korjauksen kannalta.
3. Kaksi kertaa enemmän tehoa kuin tavalliset ICE:t.
4. Parempi työn sujuvuus - eteenpäin- ja taaksepäinliikkeiden puuttuminen vaikuttaa suotuisasti ajomukavuuteen.
5. Mahdollisuus tankata matalaoktaanisella bensiinillä.

Kaikki moottorin elementit pyörivät samaan suuntaan. Tämä parantaa yksikön sisäistä tasapainoa ja vähentää tärinää. Wankel toimittaa tehoa tasaisesti ja sujuvasti. Sen aikana, kun roottori pyörii 1 kerran, ulostuloakseli tekee 3 kierrosta. Jokainen poltto tapahtuu 90 roottorin pyörimisvaiheessa.

Tämä tarkoittaa, että 1 roottorilla se pystyy toimittamaan tehoa ¾ jokaisella ulostuloakselin kierroksella. 1-sylinterinen moottori voi tuottaa tehoa vain ¼ jokaisesta ulostuloakselin kierroksesta.

Vikoja

Moottorin haittoja ovat se, että se ei ole tottunut omistajiin ja mekaanikkoihin. Tällainen kokonaisuus vaatii monien tapojen muuttamista. Esimerkiksi RPD:tä ei voida hidastaa, ja "vnatyagin" hissien hyökkäys on tuomittu epäonnistumaan. Kompaktissa moottorissa on alhainen inertia, mitä ei voida sanoa massiivisista mäntäpolttomoottoreista. Toistuvissa käynnistyksissä ja sammutuksissa heitetään kynttilöitä. Jotkut autoilijat pitävät myös moottorin ääntä haittana.

Vakavampia ovat pyörivän mäntäyksikön orgaaniset viat. Ensinnäkin sillä on lisääntynyt polttoaineenkulutus. Tämä voidaan helposti selittää kammion epäoptimaalisella muodolla, joka menettää lämpöä seinien läpi. Lisäksi moottori kuluttaa paljon öljyä. Wankelin käyttöikä on standardia lyhyempi ICE - pyörivä tiivisteet kuluvat säännöllisesti.

Merkittävä rooli on osoitettu pyörivän mäntämoottorin ulkoisten ominaisuuksien jäykkyydelle. Koneen käyttämiseksi tällaisella moottorilla on välttämätöntä käsitellä vaihdevipua melko usein. Tämä johtuu siitä, että tarvitaan lyhyt välityssuhde ja suurempi määrä vaihteita.

Ihanteellinen vaihtoehto on asentaa variaattori. Automaattiset koneet eivät kuitenkaan juurru urheiluautoihin, ja perheauto vaatii enemmän taloudellisuutta.

RPD:n haitat ovat samanlaiset kuin kaksitahtisten mäntäyksiköiden haitat. Mielenkiintoista on, että tämä voidaan parantaa samalla tavalla. Lisääntynyt polttoaineenkulutus menee harhaan suora ruiskutus, joustavuuden puute - asettamalla vaihtelevia vaiheita. Tämä parantaa tehokkuutta ja hallittavuutta. Myös joustavuuden lisäämiseksi putkilinjojen konfiguraatiota muutetaan. Tällaisia ​​muutoksia tehtiin Mazda RX-8 -moottoriin.

Kuinka se toimii

Wankel-moottori toimii periaatteella, joka on helposti selitettävissä mekaniikasta tietämättömällekin. Yksikössä on vähimmäisosia, jonka avulla voit nopeasti ymmärtää, mitkä järjestelmät ovat mukana tiettyinä ajanjaksoina.

Moottorin mäntä RPD:ssä korvataan 3-reunaisella roottorilla, joka siirtää palamiskaasujen paineen voiman epäkeskiselle akselille.

Staattorilla on sisäpintojensa epitrokoidinen konfiguraatio. Se on erittäin kulutusta kestävä, koska siinä on erityinen pinnoite. Roottorin yläosassa on tiivisteitä ja staattorin pinnalla on syvennyksiä - ne ovat eräänlaisia ​​kammioita, joissa palaminen tapahtuu. Akseli pyörii erityisillä laakereilla. Ne asetetaan vartalolle. Myös akseli on varustettu epäkeskolla - roottori pyörii sen päällä.

Vaihteisto on asennettu runkoon. Se on liitetty roottorin vaihteeseen. Näiden hammaspyörien keskinäinen toiminta saa aikaan roottorin liikkeen. Tämä mahdollistaa 3 kammion muodostumisen, jotka muuttavat jatkuvasti tilavuuttaan.

Välityssuhde on 2:3, mikä antaa yhden akselin kierroksen roottorin 120 asteen kiertoa kohden. Kun roottori tekee täyden kierroksen, kaikki kammiot suorittavat nelitahtisen syklin. Palavat kaasut vaikuttavat epäkeskiseen akseliin roottorin kautta - näin syntyy vääntömomentti.

Roottorin ja staattorin välissä on 3 kammiota. Imu tapahtuu, kun yksi roottorin kärjeistä alkaa ylittää polttoaineen ruiskutusaukon. Kammion tilavuus kasvaa, mikä pakottaa seoksen täyttämään sen. Seuraava kärkipiste sulkee ikkunan. Kuten perinteisen moottorin mäntä, roottori puristaa työseoksen ennen syttymistä.

Se kutistuu, suurimmalla puristuksella kammioon syntyy kipinä. Tämän seurauksena suoritetaan työisku. Kun pakoaukko on avattu pakokaasujen paineen alaisena, ne poistuvat kammiosta.

Yhdellä roottorin kierroksella moottori tekee 3 sykliä - tämä tekee tasapainotuslaitteiden käytöstä tarpeetonta.

Työnkulussa on heikkoja lenkkejä. Ensimmäinen - lisääntynyt kuormitus tiivisteissä, ja toinen - dynaamisen vaiheen päällekkäisyys.. Palotilan kokoonpano ei myöskään ole optimaalinen. On kuitenkin myös positiivinen hetki - jos lisäät nopeutta, liekkipolttimen etenemisnopeus kasvaa nopeammin kuin polttoaineseos virtaa.

Tämä mahdollistaa matalaoktaanisen bensiinin käytön RPD:ssä. Wankelin toimintaperiaate on melko yksinkertainen, mikä herätti aikoinaan monien autonvalmistajien huomion keksintöön.

Kaikki autoharrastajat eivät tiedä, että Wankel on yksi pyörivien moottoreiden luokituksen viidestä alatyypistä.

Kompakti, reagointikyky, korkea suorituskyky – eikö sitä ole lähes kaikki moottoripyörävalmistajat pyrkimässä? Ehdottomasti on. Pyörivä moottori ei kuitenkaan juurtunut moottoripyörämaailmaan. Kaikki vedot asetetaan klassisiin mäntämoottoreihin.

Moottoripyörien historiassa on kuitenkin ollut muutamia poikkeuksia. Esimerkiksi vuonna 1974 Hercules tuotti massasarjan Wankel-laitteita, jotka oli varustettu KC-27-moottorilla. Nämä olivat pyöriviä yksiköitä, jotka oli varustettu ilmajäähdytteinen... Moottorin tilavuus oli 294 cc. katso Yksiköiden teho oli 25hv. Yksikön voitelemiseksi öljy piti kaataa itse polttoainesäiliöön.

1980-luvun alussa pyörivää moottoria käytettiin Norton-moottoripyörien voimanlähteenä. Huolimatta siitä, että tällaisten moottoreiden kokeelliset prototyypit ilmestyivät jo 1970-luvulla, Nortonin insinöörit ovat onnistuneet toteuttamaan RPD:n urheilussa. 80-luvun lopulla heillä ei ollut vertaa.

Nykyään yritys valmistaa 588cc mallia kahdella NRV588-roottorilla. Lisäksi Nortonin insinöörit kehittävät 700 cc:n versiota nimeltä NRV700. Se on tehokas urheilupyörä, joka on varustettu 170 hevosvoiman Wankel-ruiskutusmoottorilla.

Kuten näette, pyörivien moottoreiden aikakausi ei ole vielä saapunut. Mäntäjärjestelmät ovat pysyneet johtajina auto- ja moottoripyöräteollisuudessa. Rotary-pyörän omistajat voivat muodostaa vain pienen Wankel-fanipiirin. Uusi kiinnostus Nortonin Wankelia kohtaan on merkki kehityksen ja edistymisen välittömästä noususta tällä alueella.

Yksi syy siihen, miksi moottoria ei ole valmistettu käytettäväksi autoissa ja moottoripyörissä, on tarkkuuslaitteiden tarve sen valmistuksessa. Pienikin vika aiheuttaa moottorin toimintahäiriön. Tämä ei vielä salli pyörivän yksikön korvata mäntämoottoria edes kapeilla teollisuudenaloilla.