Motore rotante: principio di funzionamento. Pro e contro di un motore rotativo

Con l'invenzione del motore a combustione interna, i progressi nello sviluppo dell'industria automobilistica sono aumentati notevolmente. Nonostante il fatto che la struttura complessiva del motore a combustione interna sia rimasta la stessa, queste unità sono costantemente migliorate. Insieme a questi motori apparivano unità più progressive del tipo rotativo. Ma perché non hanno ricevuto un'ampia distribuzione nel mondo automobilistico? La risposta a questa domanda considereremo nell'articolo.

La storia dell'unità

Il motore rotativo è stato progettato e testato dagli sviluppatori Felix Wankel e Walter Freude nel 1957. La prima vettura su cui è stata installata questa unità è stata la sportiva NSU Spider. Gli studi hanno dimostrato che con una potenza del motore di 57 cavalli, questa vettura aveva la capacità di accelerare a ben 150 chilometri all'ora. La produzione di auto Spider con un motore rotativo da 57 cavalli è durata circa 3 anni.

Dopo quello questo tipo i motori iniziarono ad equipaggiare la macchina NSU Ro-80. Successivamente, i motori rotanti furono installati su Citroen, Mercedes, VAZ e Chevrolet.

Una delle auto più comuni con un motore rotativo è la sportiva Mazda giapponese del modello Cosmo Sport. Inoltre, i giapponesi hanno iniziato ad equipaggiare questo modello di motore RX. Il principio di funzionamento del motore a rotore ("Mazda" RX) consisteva nella rotazione costante del rotore con il cambio dei cicli di lavoro. Ma ne parleremo più avanti.

Allo stato attuale, la casa automobilistica giapponese non è impegnata nella produzione in serie di automobili con motori rotanti. L'ultimo modello su cui è stato piazzato questo motore è stata la Mazda RX8 dello Spirit R. Tuttavia, nel 2012, la produzione di questa versione della vettura è stata interrotta.

Dispositivo e principio di funzionamento

Che tipo di motore rotativo ha? Questo tipo di motori è caratterizzato da un ciclo di azione a 4 tempi e da un classico motore a combustione interna. Tuttavia, il principio di funzionamento del motore a pistone rotante è leggermente diverso da quello dei motori a pistoni convenzionali.

Qual è la caratteristica principale di questo motore? Il motore rotante Stirling ha nel suo design non 2, non 4 e non 8 pistoni, ma solo uno. Si chiama un rotore. Questo elemento ruota in un cilindro a forma speciale. Il rotore è montato sull'albero e collegato a ruota dentata. Quest'ultimo ha una frizione a ingranaggi con un avviamento. La rotazione dell'elemento si verifica sulla curva epitrocoide. Cioè, le pale del rotore si sovrappongono alternativamente alla camera del cilindro. In quest'ultimo c'è una combustione di carburante. Il principio di funzionamento del motore rotativo (Mazda Cosmo Sport incluso) risiede nel fatto che in un giro il meccanismo spinge tre lobi di cerchi rigidi. Mentre la parte ruota nell'alloggiamento, i tre scomparti interni cambiano le loro dimensioni. A causa del cambiamento di dimensioni nelle camere crea una certa pressione.

Fasi di lavoro

Come funziona un motore rotativo? Il principio di funzionamento (gif-immagini e lo schema del RAP, potete vedere sotto) di questo motore è il seguente. Il funzionamento del motore consiste in quattro cicli ripetuti, vale a dire:

1. Rifornimento di carburante Questa è la prima fase del motore. Si verifica nel momento in cui la parte superiore del rotore si trova all'altezza dell'apertura di alimentazione. Quando la fotocamera è aperta allo scomparto principale, il suo volume si avvicina al minimo. Non appena il rotore lo ruota, la miscela aria-carburante entra nel compartimento. Successivamente, la fotocamera si richiude nuovamente.
2. Compressione Quando il rotore continua il suo movimento, lo spazio nel compartimento diminuisce. Quindi, la miscela di aria e carburante viene compressa. Non appena il meccanismo supera il compartimento delle candele, il volume della camera diminuisce di nuovo. A questo punto, la miscela si accende.
3. Accensione Spesso il motore rotativo (incluso il VAZ-21018) ha diverse candele. Ciò è dovuto alla grande lunghezza della camera di combustione. Non appena la candela accende la miscela combustibile, il livello di pressione all'interno aumenta di dieci volte. Pertanto, il rotore viene nuovamente guidato. Quindi la pressione nella camera e la quantità di gas continuano a crescere. A questo punto, il movimento del rotore e la creazione di coppia. Questo continua finché il meccanismo non supera la sezione di scarico.
4. Rilascio di gas Quando il rotore passa questo compartimento, il gas sotto alta pressione inizia a muoversi liberamente nel tubo di scarico. In questo caso, il movimento del meccanismo non si ferma. Il rotore ruota costantemente finché il volume della camera di combustione non scende al minimo. A questo punto, la quantità residua di gas di scarico verrà espulsa dal motore.

Questo è esattamente il principio del motore rotativo. VAZ-2108, che era anche montato su RPD, come il giapponese "Mazda", si distingueva per il funzionamento silenzioso del motore e le elevate prestazioni dinamiche. Ma nella produzione seriale questa modifica non è mai stata lanciata. Quindi, abbiamo scoperto che tipo di motore rotativo ha il principio di funzionamento.

Svantaggi e vantaggi

Non c'è da meravigliarsi se questo motore ha attirato l'attenzione di così tante case automobilistiche. Il suo speciale principio di funzionamento e design presenta una serie di vantaggi rispetto ad altri tipi di ICE.

Quindi, cosa ha un pro e contro un motore rotativo? Iniziamo con chiari vantaggi. In primo luogo, il motore rotativo ha il design più equilibrato, e quindi praticamente non provoca vibrazioni elevate durante il funzionamento. In secondo luogo, questo motore ha un peso più leggero e una maggiore compattezza, e quindi la sua installazione è particolarmente rilevante per i produttori di auto sportive. Inoltre, il peso ridotto dell'unità ha permesso ai progettisti di ottenere una perfetta distribuzione del peso lungo gli assi. Pertanto, l'auto con questo motore è diventata più stabile e maneggevole sulla strada.

E, naturalmente, design dello spazio. Nonostante lo stesso numero di cicli di funzionamento, il dispositivo di questo motore è molto più semplice di quello della controparte del pistone. Per creare un motore rotativo è necessario un numero minimo di nodi e meccanismi.

Tuttavia, la principale carta vincente di questo motore non è in massa e ha basse vibrazioni, ma in alta efficienza. Grazie al particolare principio di funzionamento, il motore rotativo aveva una grande potenza ed efficienza.

Ora sulle carenze. Si sono rivelati molto più che benefici. Il motivo principale per cui i produttori si sono rifiutati di acquistare tali motori era il loro elevato consumo di carburante. In media, un centinaio di chilometri di una tale unità stava spendendo fino a 20 litri di carburante, e questo, si vede, una spesa considerevole per gli standard odierni.

La complessità della produzione di parti

Inoltre, vale la pena notare l'alto costo di produzione di parti di questo motore, che è stato spiegato dalla complessità della produzione del rotore. Affinché questo meccanismo passi correttamente la curva epitrocoidale, è necessaria un'elevata precisione geometrica (incluso per il cilindro). Pertanto, nella produzione di motori rotativi è impossibile fare a meno di attrezzature costose specializzate e conoscenze specifiche nel campo tecnico. Di conseguenza, tutti questi costi sono stabiliti in anticipo nel prezzo dell'auto.

Surriscaldamento e carichi elevati

Inoltre, a causa del design speciale, questa unità era spesso soggetta a surriscaldamento. L'intero problema era la forma lenticolare della camera di combustione. Al contrario, i classici ICE hanno un design a camera sferica. Il combustibile che brucia nel meccanismo lenticolare viene convertito in energia termica, che viene utilizzata non solo per la corsa di lavoro, ma anche per il riscaldamento del cilindro stesso. Alla fine, la frequente "bollitura" dell'unità causa una rapida usura e guasti.

risorsa

Non solo il cilindro subisce carichi pesanti. Studi hanno dimostrato che durante il funzionamento del rotore una parte significativa del carico cade sulle tenute situate tra gli ugelli dei meccanismi. Sono soggetti a costante calo di pressione, poiché la massima quantità di risorse del motore non supera i 100-150 mila chilometri. Successivamente, il motore richiede una revisione generale, il cui costo è talvolta equivalente all'acquisto di una nuova unità.

Consumo di olio

Inoltre, il motore rotativo è molto impegnativo per la manutenzione. Il consumo di petrolio da lui è più di 500 millilitri per 1 mila chilometri, il che rende fluido di colata ogni 4-5 mila chilometri. Se non si effettua una sostituzione in tempo, il motore semplicemente fallisce. Cioè, il problema della manutenzione del motore rotativo deve essere affrontato in modo più responsabile, altrimenti il ​​minimo errore è gravato da costose riparazioni dell'unità.

specie

Al momento ci sono cinque tipi di questi tipi di unità:

1. Motori rotativi con movimento alternativo l'albero.
2. Con rotazione uniforme dell'albero. Allo stesso tempo nella sua progettazione non utilizza alcun meccanismo di tenuta. La posizione delle camere di combustione è a spirale.
3. Unità con movimento a rotazione pulsante, dirette in 1 direzione.
4. Con rotazione dell'albero planetario, senza elementi di tenuta. Un chiaro esempio di questo è il motore Wankel.
5. RAP con lavoro uniforme di elementi di lavoro e tipo a spirale di sistemazione delle camere di combustione.

Motore rotativo (VAZ-21018-2108)

La storia della creazione dei motori a combustione interna rotativi VAZ risale al 1974. Fu allora che venne creato il primo ufficio di progettazione RPD. Tuttavia, il primo motore sviluppato dai nostri ingegneri aveva un design simile al motore Wankel, che era equipaggiato con portantine NSU Ro80 importate. L'analogo sovietico fu chiamato VAZ-311. Questo è il primo motore rotativo sovietico. Il principio di funzionamento sulle vetture VAZ di questo motore ha lo stesso algoritmo di azione RPD Wankel.

La prima auto su cui iniziarono ad installare questi motori fu la modifica VAZ 21018. L'auto praticamente non differiva dal suo "antenato" - modello 2101 - con l'eccezione del motore usato. Sotto il cofano, c'era un RPD a sezione singola con una capacità di 70 cavalli. Tuttavia, come risultato della ricerca su tutti i 50 modelli di modelli, sono stati riscontrati numerosi guasti ai motori che hanno costretto l'impianto Volzhsky ad abbandonare l'uso di questo tipo di motore nelle loro auto per i prossimi anni.

Il motivo principale del malfunzionamento dell'RPD interno era costituito da sigilli inaffidabili. Tuttavia, i progettisti sovietici hanno deciso di salvare questo progetto, presentando al mondo un nuovo motore rotativo a 2 sezioni VAZ-411. Successivamente, il motore è stato sviluppato marchio VAZ-413. Le loro principali differenze erano al potere. La prima copia sviluppò fino a 120 cavalli, la seconda - circa 140. Tuttavia, queste unità non entrarono di nuovo nella serie. L'impianto ha deciso di metterli solo sulle auto ufficiali utilizzate nella polizia stradale e nel KGB.

Motori per aviazione, "otto" e "nove"

Negli anni successivi, gli sviluppatori hanno cercato di creare un motore rotativo per il piccolo aereo domestico, ma tutti i tentativi non hanno avuto successo. Di conseguenza, i progettisti hanno di nuovo iniziato a sviluppare motori per autovetture (ora trazione anteriore) VAZ serie 8 e 9. A differenza dei loro predecessori, i nuovi motori VAZ-414 e 415 erano universali e potevano essere utilizzati sui modelli a trazione posteriore delle vetture Volga e Moskvich. e così via.

Caratteristiche del RPD VAZ-414

Per la prima volta questo motore è apparso sui "nove" solo nel 1992. Rispetto ai suoi "antenati", questo motore aveva i seguenti vantaggi:

• Elevata densità di potenza, che ha permesso alla vettura di comporre un "centinaio" in soli 8-9 secondi.
• Alta efficienza. Da un litro di carburante bruciato, è stato possibile ottenere fino a 110 cavalli di potenza (e questo senza forzature e ulteriori canna cilindri).
• Elevato potenziale di potenziamento. Con la sintonizzazione corretta, è stato possibile aumentare la potenza del motore di diverse decine di cavalli.
• Motore ad alta velocità. Questo motore è stato in grado di funzionare anche a 10.000 giri / min. Sotto tali carichi, poteva funzionare solo un motore rotativo. Il principio di funzionamento dei classici motori a combustione interna non consente loro di operare a lungo a velocità elevate.
• Consumo di carburante relativamente basso. Se le copie precedenti "mangiavano" circa "18-20 litri di carburante" per un "centinaio", allora questa unità consumava solo 14-15 nella modalità di funzionamento media.

La situazione attuale con l'RPD presso la fabbrica di automobili Volzhsky

Tutti i motori di cui sopra non hanno ricevuto grande popolarità, e presto la loro produzione è stata ridotta al minimo. In futuro, la Volga Automobile Plant non ha intenzione di far rivivere lo sviluppo dei motori rotativi. Quindi l'RPD del VAZ-414 rimarrà un pezzo di carta accartocciato nella storia dell'ingegneria domestica.

Quindi, abbiamo scoperto che tipo di motore rotativo ha il principio di funzionamento e dispositivo.