Rotační motor: princip činnosti. Výhody a nevýhody rotačního motoru

S vynálezem motoru s vnitřním spalováním pokročila ve vývoji automobilového průmyslu. Navzdory skutečnosti, že celková struktura motoru s vnitřním spalováním zůstala stejná, jsou tyto jednotky neustále zlepšovány. Spolu s těmito motory se objevily další progresivní jednotky rotačního typu. Ale proč nedostali v automobilovém průmyslu širokou distribuci? Odpověď na tuto otázku budeme v článku brát v úvahu.

Historie jednotky

Otočný motor byl navržen a testován vývojáři Felix Wankel a Walter Freude v roce 1957. První vůz, na kterém byla tato jednotka nainstalována, byla sportovní vůz NSU Spider. Studie ukázaly, že s výkonem motoru 57 koní, toto auto mělo schopnost urychlit na obrovských 150 kilometrů za hodinu. Výroba automobilů Spider s rotačním motorem s výkonem 57 koní trvala přibližně 3 roky.

Po tom tohoto typu motor začal vybavovat vůz NSU Ro-80. Následně byly rotační motory instalovány na Citroen, Mercedes, VAZs a Chevrolet.

Jedním z nejběžnějších vozů s rotačním motorem je japonský sportovní vůz Mazda modelu Cosmo Sport. Také Japonci začali vybavovat tento motorový model RX. Princip fungování rotorového motoru ("Mazda" RX) spočíval v neustálé rotaci rotoru se změnou pracovních cyklů. Ale o tom později.

V současné době japonská automobilka není zapojena do sériové výroby automobilů s rotačními motory. Nejnovější model, na kterém byl umístěn takový motor, byl Mazda RX8 Spirit R. Nicméně v roce 2012 byla výroba této verze vozu přerušena.

Zařízení a princip činnosti

Jaký to má rotační motor? Tento typ motorů se vyznačuje čtyřdobým cyklem působení a také klasickým spalovacím motorem. Princip fungování motoru s rotačními písty se však mírně liší od principu konvenčních pístových motorů.

Jaký je hlavní rys tohoto motoru? Stirlingův rotační motor má ve svém designu ne 2, ne 4 a ne 8 pístů, ale pouze jeden. Říká se to rotoru. Tento prvek se otáčí ve speciálním válci. Rotor je namontován na hřídeli a je připojen ozubené kolo. Ten má převodovku spojku se spouštěčem. Rotace prvku nastává na epitrochoidní křivce. To znamená, že rotorové listy střídavě překrývají komoru válců. V druhém je spalování paliva. Princip fungování rotačního motoru (Mazda Cosmo Sport včetně) spočívá v tom, že v jednom zatáčí mechanizmus tlačí tři laloky tvrdých kruhů. Zatímco se část otáčí ve skříni, tři vnitřní oddíly mění velikost. Díky změně velikosti v komorách vzniká určitý tlak.

Pracovní fáze

Jak funguje rotační motor? Princip činnosti (gif-obrázky a schéma RAP, vidíte níže) tohoto motoru je následující. Provoz motoru se skládá ze čtyř opakovaných cyklů, jmenovitě:

1. Napájení paliva. Toto je první fáze motoru. Vyskytuje se v okamžiku, kdy je horní část rotoru v úrovni napájecího otvoru. Když je fotoaparát otevřený do hlavního prostoru, jeho hlasitost se blíží k minimu. Jakmile rotor rotuje kolem něj, směs paliva a vzduchu vstupuje do prostoru. Potom se fotoaparát znovu zavře.
2. Komprese . Když rotor pokračuje v pohybu, prostor v prostoru se snižuje. Proto je směs vzduchu a paliva komprimována. Jakmile mechanizmus projde oddíl zapalovací svíčky, opět se sníží objem komory. V tomto okamžiku se směs vznítí.
3. Zapalování . Často rotační motor (včetně modelu VAZ-21018) má několik zapalovacích svíček. To je způsobeno velkou délkou spalovací komory. Jakmile svíčka zapaluje hořlavou směs, vnitřní hladina se zvýší desetinásobně. Rotor je tedy znovu poháněn. Následně stoupá tlak v komoře a množství plynů. V tomto okamžiku je pohyb rotoru a vytváření točivého momentu. To pokračuje, dokud mechanizmus neprojde výfukovým úsekem.
4. Uvolňování plynů. Když rotor projde tímto oddílem, plyn pod vysoký tlak začíná volně pohybovat ve výfukovém potrubí. V tomto případě se pohyb mechanismu nezastaví. Rotor rotuje pevně, dokud objem spalovací komory opět neklesne na minimum. Do této doby zbývající množství výfukových plynů bude vytlačeno z motoru.

To je přesně princip rotačního motoru. VAZ-2108, který byl také namontován jako RPD, podobně jako japonská "Mazda", se vyznačoval tichým ovládáním motoru a vysokým dynamickým výkonem. Ale v sériové výrobě tato modifikace nikdy nebyla zahájena. Takže jsme zjistili, jaký typ rotačního motoru má princip činnosti.

Nevýhody a výhody

Není divu, že tento motor přilákal pozornost tolika automobilů. Jeho zvláštní princip fungování a designu má řadu výhod ve srovnání s jinými typy ICE.

Takže, co má rotační motor výhody a nevýhody? Začneme s jasnými výhodami. Za prvé, rotační motor má nejvíce vyvážený design, a proto prakticky nezpůsobuje vysoké vibrace během provozu. Za druhé, tento motor má nižší hmotnost a větší kompaktnost, a proto jeho instalace je obzvláště důležitá pro výrobce sportovních vozů. Navíc nízká hmotnost jednotky umožnila návrhářům dosáhnout dokonalé distribuce hmotnosti podél os. Proto se auto s tímto motorem stalo stabilnějším a manévrovatelnějším na silnici.

A samozřejmě prostorový design. I přes stejný počet provozních cyklů je zařízení tohoto motoru mnohem jednodušší než zařízení pístového návěsu. Vytvoření rotačního motoru vyžaduje minimální počet uzlů a mechanismů.

Hlavním trumfem tohoto motoru však není hmotnost a nízké vibrace, ale ve vysoké účinnosti. Díky zvláštnímu principu fungování měl rotační motor velkou sílu a účinnost.

Nyní o nedostatcích. Ukázalo se, že jsou mnohem víc než přínosy. Hlavním důvodem, proč výrobci odmítli koupit takové motory, byla jejich vysoká spotřeba paliva. V průměru stovka kilometrů takové jednotky strávila až 20 litrů paliva a to vidíte značným nákladem dnešních standardů.

Složitost výroby dílů

Kromě toho stojí za zmínku vysoké náklady na výrobu dílů tohoto motoru, což bylo vysvětleno složitostí výroby rotoru. K tomu, aby tento mechanismus správně prošel epitrochoidní křivku, je zapotřebí vysoké geometrické přesnosti (včetně válce). Proto je při výrobě rotačních motorů nemožné bez specializovaných drahých zařízení a odborných znalostí v technické oblasti. Proto jsou všechny tyto náklady předem stanoveny v ceně automobilu.

Přehřátí a vysoké zatížení

Také kvůli speciálnímu designu byla tato jednotka často vystavena přehřátí. Celý problém byl lentikulární tvar spalovací komory. Naproti tomu klasické ICE mají kulovou komorovou konstrukci. Palivo, které spaluje v lentikulárním mechanismu, se přeměňuje na tepelnou energii, která se vynakládá nejen na pracovní zdvih, ale i na ohřev samotného válce. Nakonec časté varování jednotky vede k rychlému opotřebení a poruše.

Zdroj

Nejen válce trpí těžkými břemeny. Studie ukázaly, že během provozu rotoru značná část zatížení spadá na těsnění mezi tryskami mechanismu. Podléhají trvalému poklesu tlaku, protože maximální motorový zdroj není větší než 100-150 tisíc kilometrů. Poté motor vyžaduje rozsáhlou generální opravu, jejíž cena se někdy rovná nákupu nové jednotky.

Spotřeba oleje

Rovněž rotační motor je velmi náročný na údržbu. Spotřeba oleje od něj je více než 500 mililitrů na 1000 tisíc kilometrů, což způsobuje tok tekutiny každých 4-5 tisíc kilometrů. Pokud nedojdete k výměně v čase, motor jednoduše selže. To znamená, že otázka obsluhy rotačního motoru musí být řešena zodpovědněji, jinak je nejmenší chyba způsobena nákladnou opravou jednotky.

Odrůdy

V současné době existuje pět typů těchto typů jednotek:

1. Rotační motory s vratný pohyb hřídel.
2. Rovnoměrné otáčení hřídele. Zároveň ve svém designu nepoužívá žádné těsnicí mechanismy. Umístění spalovacích komor typu spirály.
3. Jednotky s pulzujícím rotujícím pohybem směřované v 1 směru.
4. S rotací planetového hřídele bez těsnicích prvků. Živým příkladem je Wankelův motor.
5. RAP s rovnoměrným provedením pracovních prvků a spirálovým uspořádáním spalovacích komor.

Rotační motor (VAZ-21018-2108)

Historie tvorby rotačních spalovacích motorů VAZ pochází z roku 1974. Právě tehdy byla vytvořena první kancelář designu RPD. První motor vyvinutý našimi inženýry však měl podobný design jako motor Wankel, který byl vybaven importovanými NSU Ro80 sedany. Sovětský analog byl pojmenován jako VAZ-311. Jedná se o první sovětský rotační motor. Princip fungování vozidel VAZ tohoto motoru má stejný algoritmus Wankel RPD.

Prvním vozem, na kterém začali tyto motory instalovat, byla modifikace VAZ 21018. Vozidlo se prakticky nelišilo od svého "předku" - modelu 2101 - s výjimkou použitého motoru. Pod kapotou byla jednostranná RPD o výkonu 70 koní. Nicméně v důsledku výzkumu všech 50 modelů modelů bylo zjištěno mnoho selhání motoru, které přinutilo firmu Volzhsky opustit používání tohoto typu motoru v jeho vozidlech v příštích několika letech.

Hlavním důvodem selhání domácího RPD byla nespolehlivá pečeť. Sovětští designéři se však rozhodli zachránit tento projekt a prezentovat světu nový dvoudílný otočný motor VAZ-411. Následně byl vyvinut motor značky VAZ-413. Jejich hlavní rozdíly byly v moci. První kopie se rozvinula až na 120 koňských sil, druhá - asi 140. Tyto jednotky se však do série opět nedostaly. Závod se rozhodl dát je pouze na úřední vozy používané v dopravní policie a KGB.

Motory pro letectví, "osmičky" a "devítky"

V následujících letech se vývojáři pokoušeli vytvořit rotační motor pro domácí malé letadlo, ale všechny pokusy byly neúspěšné. Výsledkem je, že designéři opět začali vyvíjet motory pro osobní automobily (nyní pohon předních kol) řady VAZ řady 8 a 9. Na rozdíl od svých předchůdců byly nově vyvinuté motory VAZ-414 a 415 univerzální a mohly být použity na modelech s pohonem zadních kol vozů Volga a Moskvich. a tak dále.

Charakteristiky RPD VAZ-414

Poprvé se tento motor objevil na "devíti letech" teprve v roce 1992. Ve srovnání se svými "předky" měl tento motor následující výhody:

• Vysoká hustota výkonu, která umožnila vozu vytočit "sto" za pouhých 8-9 sekund.
• Vysoká účinnost. Z jednoho litru spáleného paliva bylo možné dosáhnout až 110 koní síly (a to bez jakéhokoliv nutkání a dodatečného válcový blok).
• Vysoký potenciál pro zvýšení. Při správném ladění bylo možné zvýšit výkon motoru o několik desítek koňských sil.
• Vysokorychlostní motor. Tento motor byl schopen pracovat i při 10 000 ot / min. Při takovém zatížení může fungovat pouze rotační motor. Princip fungování klasických spalovacích motorů jim neumožňuje dlouhou dobu pracovat při vysokých rychlostech.
• Relativně nízká spotřeba paliva. Pokud předchozí kopie "jedli" o "18-20 litrech paliva" za "sto", pak tento spotřebič spotřeboval v průměrném režimu provozu pouze 14-15.

Současná situace s RPD v automobilovém závodě Volzhsky

Všechny výše uvedené motory neobdržely velkou popularitu a brzy se jejich produkce minimalizovala. V budoucnu nemá Volga Automobile Plant žádné plány na oživení vývoje rotačních motorů. RPD modelu VAZ-414 zůstane v historii domácího inženýrství pokrčený kus papíru.

Takže jsme zjistili, jaký typ rotačního motoru má princip činnosti a zařízení.