Πώς λειτουργεί ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο; Κινητήρας Wankel: συσκευή, αρχή λειτουργίας

Κινητήρας περιστροφικού εμβόλου (RPD) ή κινητήρας Wankel. Κινητήρας εσωτερικής καύσης που αναπτύχθηκε από τον Felix Wankel το 1957 σε συνεργασία με τον Walter Freude. Στο RPD, η λειτουργία ενός εμβόλου εκτελείται από έναν ρότορα τριών κορυφών (τριεδρικό), ο οποίος εκτελεί περιστροφικές κινήσεις μέσα σε μια σύνθετου σχήματος κοιλότητα. Μετά από ένα κύμα πειραματικών μοντέλων αυτοκινήτων και μοτοσυκλετών που έπεσαν στις δεκαετίες του '60 και του '70 του εικοστού αιώνα, το ενδιαφέρον για το RPD έχει μειωθεί, αν και ορισμένες εταιρείες εξακολουθούν να εργάζονται για τη βελτίωση του σχεδιασμού του κινητήρα Wankel. Επί του παρόντος, τα RPD είναι εξοπλισμένα με αυτοκίνητα Mazda. Ο κινητήρας με περιστροφικό έμβολο βρίσκει εφαρμογή στη μοντελοποίηση.

Αρχή λειτουργίας

Η δύναμη πίεσης αερίου από το καμένο μίγμα καυσίμου-αέρα οδηγεί τον ρότορα, ο οποίος είναι τοποθετημένος μέσω ρουλεμάν στον έκκεντρο άξονα. Η κίνηση του ρότορα σε σχέση με το περίβλημα του κινητήρα (στάτορας) πραγματοποιείται μέσω ενός ζεύγους γραναζιών, το ένα από τα οποία, μεγαλύτερου μεγέθους, είναι στερεωμένο στην εσωτερική επιφάνεια του ρότορα, το δεύτερο, ένα υποστηρικτικό, ενός μικρότερο μέγεθος, στερεώνεται άκαμπτα στην εσωτερική επιφάνεια του πλευρικού καλύμματος του κινητήρα. Η αλληλεπίδραση των γραναζιών οδηγεί στο γεγονός ότι ο ρότορας κάνει κυκλικές έκκεντρες κινήσεις, σε επαφή με τις άκρες της εσωτερικής επιφάνειας του θαλάμου καύσης. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται τρεις απομονωμένοι θάλαμοι μεταβλητού όγκου μεταξύ του ρότορα και του περιβλήματος του κινητήρα, στους οποίους οι διαδικασίες συμπίεσης μίγματος καυσίμου-αέρα, η καύση του, η διαστολή αερίων που ασκούν πίεση στην επιφάνεια εργασίας του ρότορα και ο καθαρισμός του λαμβάνει χώρα ο θάλαμος καύσης από τα καυσαέρια. Η περιστροφική κίνηση του ρότορα μεταδίδεται σε έναν έκκεντρο άξονα που είναι τοποθετημένος σε ρουλεμάν και μεταδίδει τη ροπή στους μηχανισμούς μετάδοσης. Έτσι, δύο μηχανικά ζεύγη λειτουργούν ταυτόχρονα στο RPD: το πρώτο ρυθμίζει την κίνηση του ρότορα και αποτελείται από ένα ζεύγος γραναζιών. και το δεύτερο - μετατροπή της κυκλικής κίνησης του ρότορα σε περιστροφή του έκκεντρου άξονα. Η αναλογία μετάδοσης των γραναζιών του ρότορα και του στάτη είναι 2:3, επομένως για μια πλήρη περιστροφή του έκκεντρου άξονα, ο ρότορας έχει χρόνο να στρίψει 120 μοίρες. Με τη σειρά του, για μια πλήρη περιστροφή του ρότορα σε κάθε έναν από τους τρεις θαλάμους που σχηματίζονται από τις όψεις του, εκτελείται ένας πλήρης τετράχρονος κύκλος του κινητήρα εσωτερικής καύσης.
Σχέδιο RPD
1 - παράθυρο εισόδου. 2 παράθυρο εξόδου? 3 - σώμα? 4 - θάλαμος καύσης. 5 - σταθερό εργαλείο. 6 - ρότορας; 7 - γρανάζι. 8 - άξονας? 9 - μπουζί

Πλεονεκτήματα του RPD

Το κύριο πλεονέκτημα ενός κινητήρα με περιστροφικό έμβολο είναι η απλότητα σχεδιασμού του. Το RPD έχει 35-40 τοις εκατό λιγότερα εξαρτήματα από έναν τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα. Δεν υπάρχουν έμβολα, μπιέλες, στροφαλοφόρος άξονας στο RPD. Στην «κλασική» έκδοση του RPD δεν υπάρχει μηχανισμός διανομής αερίου. Το μείγμα καυσίμου-αέρα εισέρχεται στην κοιλότητα εργασίας του κινητήρα μέσω του παραθύρου εισόδου, το οποίο ανοίγει την άκρη του ρότορα. Τα καυσαέρια εκτινάσσονται μέσω της θυρίδας εξάτμισης, η οποία διασχίζει, πάλι, την άκρη του ρότορα (αυτό μοιάζει με τη διάταξη διανομής αερίου ενός δίχρονου εμβόλου κινητήρα).
Αξίζει ιδιαίτερης αναφοράς το σύστημα λίπανσης, το οποίο πρακτικά απουσιάζει στην απλούστερη έκδοση του RPD. Στο καύσιμο προστίθεται λάδι - όπως στη λειτουργία των δίχρονων κινητήρων μοτοσυκλετών. Τα ζεύγη τριβής (κυρίως ο ρότορας και η επιφάνεια εργασίας του θαλάμου καύσης) λιπαίνονται από το ίδιο το μείγμα καυσίμου-αέρα.
Δεδομένου ότι η μάζα του ρότορα είναι μικρή και εξισορροπείται εύκολα από τη μάζα των αντίβαρων του έκκεντρου άξονα, το RPD χαρακτηρίζεται από χαμηλό επίπεδο κραδασμών και καλή ομοιομορφία λειτουργίας. Στα αυτοκίνητα με RPD, είναι πιο εύκολο να ισορροπήσετε τον κινητήρα, επιτυγχάνοντας ένα ελάχιστο επίπεδο κραδασμών, το οποίο έχει καλή επίδραση στην άνεση του αυτοκινήτου στο σύνολό του. Οι κινητήρες με διπλό ρότορα λειτουργούν ιδιαίτερα ομαλά, στους οποίους οι ίδιοι οι ρότορες λειτουργούν ως εξισορροπητές που μειώνουν τους κραδασμούς.
Μια άλλη ελκυστική ποιότητα του RPD είναι η υψηλή ειδική ισχύς του στις υψηλές ταχύτητες του έκκεντρου άξονα. Αυτό σας επιτρέπει να επιτύχετε εξαιρετικά χαρακτηριστικά ταχύτητας από ένα αυτοκίνητο με RPD με σχετικά χαμηλή κατανάλωση καυσίμου. Η χαμηλή αδράνεια του ρότορα και η αυξημένη ειδική ισχύς σε σύγκριση με τους κινητήρες εσωτερικής καύσης με έμβολο βελτιώνουν τη δυναμική του αυτοκινήτου.
Τέλος, ένα σημαντικό πλεονέκτημα του RPD είναι το μικρό του μέγεθος. Ένας περιστροφικός κινητήρας έχει περίπου το μισό μέγεθος ενός τετράχρονου κινητήρα με έμβολο ίδιας ισχύος. Και αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε πιο ορθολογικά τον χώρο του χώρου του κινητήρα, να υπολογίζετε με μεγαλύτερη ακρίβεια τη θέση των μονάδων μετάδοσης και το φορτίο στον μπροστινό και τον πίσω άξονα.

Μειονεκτήματα του RPD

Το κύριο μειονέκτημα ενός κινητήρα με περιστροφικό έμβολο είναι η χαμηλή απόδοση των στεγανοποιήσεων διάκενου μεταξύ του ρότορα και του θαλάμου καύσης. Ο ρότορας RPD που έχει πολύπλοκο σχήμα απαιτεί αξιόπιστες σφραγίσεις όχι μόνο κατά μήκος των άκρων (και υπάρχουν τέσσερις από αυτές σε κάθε επιφάνεια - δύο κατά μήκος της κορυφής, δύο κατά μήκος των πλευρικών όψεων), αλλά και κατά μήκος της πλευρικής επιφάνειας σε επαφή με τα καλύμματα του κινητήρα . Σε αυτή την περίπτωση, οι στεγανοποιήσεις κατασκευάζονται με τη μορφή λωρίδων ελατηρίου από χάλυβα υψηλής κραματοποίησης με ιδιαίτερα ακριβή επεξεργασία τόσο των επιφανειών εργασίας όσο και των άκρων. Τα δικαιώματα διαστολής του μετάλλου από τη θέρμανση βλάπτουν τα χαρακτηριστικά τους - είναι σχεδόν αδύνατο να αποφευχθεί η διάσπαση αερίου στα ακραία τμήματα των πλακών στεγανοποίησης (στους κινητήρες με έμβολα, το φαινόμενο λαβύρινθου χρησιμοποιείται με την εγκατάσταση δακτυλίων στεγανοποίησης με κενά σε διαφορετικές κατευθύνσεις).
ΣΕ τα τελευταία χρόνιαη αξιοπιστία των σφραγίδων έχει αυξηθεί δραματικά. Οι σχεδιαστές βρήκαν νέα υλικά για σφραγίδες. Ωστόσο, δεν χρειάζεται να μιλήσουμε για κάποια ανακάλυψη ακόμη. Οι φώκιες εξακολουθούν να αποτελούν το σημείο συμφόρησης του RPD.
Το πολύπλοκο σύστημα στεγανοποίησης του ρότορα απαιτεί αποτελεσματική λίπανση των επιφανειών τριβής. Το RPD καταναλώνει περισσότερο λάδι από έναν τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα (από 400 γραμμάρια έως 1 κιλό ανά 1000 χιλιόμετρα). Σε αυτή την περίπτωση, το λάδι καίγεται μαζί με το καύσιμο, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τη φιλικότητα προς το περιβάλλον των κινητήρων. Υπάρχουν περισσότερες επικίνδυνες ουσίες για την ανθρώπινη υγεία στα καυσαέρια του RPD παρά στα καυσαέρια των κινητήρων με έμβολο.
Ειδικές απαιτήσεις επιβάλλονται επίσης στην ποιότητα των λαδιών που χρησιμοποιούνται στο RPD. Αυτό οφείλεται, πρώτον, στην τάση για αυξημένη φθορά (λόγω της μεγάλης περιοχής των εξαρτημάτων που έρχονται σε επαφή - ο ρότορας και ο εσωτερικός θάλαμος του κινητήρα) και, δεύτερον, σε υπερθέρμανση (και πάλι, λόγω αυξημένης τριβής και λόγω το μικρό μέγεθος του ίδιου του κινητήρα). ). Οι ακανόνιστες αλλαγές λαδιών είναι θανατηφόρες για τα RPD - καθώς τα λειαντικά σωματίδια στο παλιό λάδι αυξάνουν δραματικά τη φθορά του κινητήρα και την υποθερμία του κινητήρα. Η εκκίνηση ενός κρύου κινητήρα και η ανεπαρκής προθέρμανση οδηγούν στο γεγονός ότι υπάρχει μικρή λίπανση στη ζώνη επαφής των σφραγίδων του ρότορα με την επιφάνεια του θαλάμου καύσης και τα πλευρικά καλύμματα. Εάν ένας εμβολοφόρος κινητήρας μπλοκάρει όταν υπερθερμανθεί, τότε το RPD εμφανίζεται συχνότερα κατά την εκκίνηση του κινητήρα με κρύο (ή κατά την οδήγηση σε κρύο καιρό, όταν η ψύξη είναι υπερβολική).
Γενικά, η θερμοκρασία λειτουργίας του RPD είναι υψηλότερη από αυτή των εμβολοφόρων κινητήρων. Η πιο θερμικά καταπονημένη περιοχή είναι ο θάλαμος καύσης, ο οποίος έχει μικρό όγκο και, κατά συνέπεια, αυξημένη θερμοκρασία, γεγονός που καθιστά δύσκολη την ανάφλεξη του μίγματος καυσίμου-αέρα (τα RPD είναι επιρρεπή σε έκρηξη λόγω του εκτεταμένου σχήματος του θαλάμου καύσης, που μπορεί επίσης να αποδοθεί στα μειονεκτήματα αυτού του τύπου κινητήρα). Εξ ου και η ακρίβεια του RPD στην ποιότητα των κεριών. Συνήθως εγκαθίστανται σε αυτούς τους κινητήρες σε ζεύγη.
Οι κινητήρες με περιστροφικό έμβολο, με εξαιρετικά χαρακτηριστικά ισχύος και ταχύτητας, αποδεικνύονται λιγότερο εύκαμπτοι (ή λιγότερο ελαστικοί) από τους εμβολοφόρους. Αποδίδουν βέλτιστη ισχύ μόνο σε αρκετά υψηλές ταχύτητες, γεγονός που αναγκάζει τους σχεδιαστές να χρησιμοποιούν RPD παράλληλα με κιβώτια ταχυτήτων πολλαπλών σταδίων και περιπλέκει τον σχεδιασμό των αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων. Τελικά, τα RPD δεν είναι τόσο οικονομικά όσο θα έπρεπε θεωρητικά.

Πρακτική εφαρμογή στην αυτοκινητοβιομηχανία

Nai μεγαλύτερη κατανομήΤα RPD αποκτήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '60 και στις αρχές της δεκαετίας του '70 του περασμένου αιώνα, όταν το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τον κινητήρα Wankel αγοράστηκε από 11 από τις κορυφαίες αυτοκινητοβιομηχανίες στον κόσμο.
Το 1967, η γερμανική εταιρεία NSU παρήγαγε ένα σειριακό επιβατικό αυτοκίνητο NSU Ro 80 business class. Αυτό το μοντέλο κατασκευάστηκε για 10 χρόνια και πωλήθηκε σε όλο τον κόσμο σε ποσότητα 37204 αντιτύπων. Το αυτοκίνητο ήταν δημοφιλές, αλλά οι ελλείψεις του RPD που εγκαταστάθηκε σε αυτό, στο τέλος, κατέστρεψαν τη φήμη αυτού του υπέροχου αυτοκινήτου. Στο πλαίσιο των ανθεκτικών ανταγωνιστών, το μοντέλο NSU Ro 80 φαινόταν "χλωμό" - τα χιλιόμετρα ήταν μέχρι εξετάζω και διορθώνω επιμελώςκινητήρας με τα δηλωμένα 100 χιλιάδες χιλιόμετρα δεν ξεπέρασε τις 50 χιλιάδες.
Οι Concern Citroen, Mazda, VAZ πειραματίστηκαν με το RPD. Τη μεγαλύτερη επιτυχία πέτυχε η Mazda, η οποία κυκλοφόρησε το επιβατικό της αυτοκίνητο με RPD το 1963, τέσσερα χρόνια πριν από την εισαγωγή του NSU Ro 80. Σήμερα, η Mazda εξοπλίζει τα σπορ αυτοκίνητα της σειράς RX με RPD. Τα σύγχρονα αυτοκίνητα Mazda RX-8 είναι απαλλαγμένα από πολλές από τις αδυναμίες του Felix Wankel RPD. Είναι αρκετά φιλικά προς το περιβάλλον και αξιόπιστα, αν και θεωρούνται «ιδιότροπα» μεταξύ των ιδιοκτητών αυτοκινήτων και των ειδικών επισκευής.

Πρακτική εφαρμογή στη βιομηχανία μοτοσυκλετών

Στις δεκαετίες του '70 και του '80, ορισμένοι κατασκευαστές μοτοσυκλετών πειραματίστηκαν με το RPD - Hercules, Suzuki και άλλα. Επί του παρόντος, μικρής κλίμακας παραγωγή «περιστροφικών» μοτοσυκλετών έχει καθιερωθεί μόνο στη Norton, η οποία παράγει το μοντέλο NRV588 και προετοιμάζει τη μοτοσυκλέτα NRV700 για σειριακή παραγωγή.
Το Norton NRV588 είναι μια σπορ μοτοσυκλέτα εξοπλισμένη με κινητήρα διπλού ρότορα συνολικού όγκου 588 κυβικών εκατοστών και απόδοσης 170 ίππων. Με ξηρό βάρος μοτοσικλέτας 130 κιλών, η αναλογία ισχύος προς βάρος μιας sportbike φαίνεται κυριολεκτικά απαγορευτική. Ο κινητήρας αυτού του μηχανήματος είναι εξοπλισμένος με σύστημα μεταβλητής εισαγωγής και ηλεκτρονικά συστήματα έγχυσης καυσίμου. Το μόνο που είναι γνωστό για το μοντέλο NRV700 είναι ότι η ισχύς RPD αυτού του sportbike θα φτάσει τους 210 ίππους.

Όπως γνωρίζετε, η αρχή λειτουργίας ενός περιστροφικού κινητήρα βασίζεται σε υψηλές στροφές και στην απουσία κινήσεων που διακρίνουν έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτό είναι που ξεχωρίζει τη μονάδα. Το RPD ονομάζεται επίσης κινητήρας Wankel και σήμερα θα εξετάσουμε τη λειτουργία του και τα προφανή πλεονεκτήματά του.

Το βίντεο δείχνει τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας του περιστροφικού κινητήρα Zheltyshev:

Παραδόξως προσπάθησαν να θέσουν σε λειτουργία το RPD και στη χώρα μας. Ένας τέτοιος κινητήρας σχεδιάστηκε για να εγκατασταθεί στο VAZ 21079, σχεδιασμένο ως όχημαγια ειδικές υπηρεσίες. Αλλά το έργο, δυστυχώς, δεν ριζώθηκε. Όπως πάντα, δεν υπήρχαν αρκετά χρήματα του κρατικού προϋπολογισμού, τα οποία ως εκ θαύματος αντλούνται από το ταμείο.

Όμως οι Ιάπωνες τα κατάφεραν. Και είναι σε λειτουργία επιτευχθέν αποτέλεσμαδεν θέλουν να σταματήσουν. Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία, ο κατασκευαστής Mazda θα βελτιώσει τον κινητήρα και σύντομα θα βγει με μια εντελώς διαφορετική μονάδα.

Ας δούμε μέσα στο RPD

Το σχέδιο λειτουργίας ενός περιστροφικού κινητήρα είναι κάτι εντελώς διαφορετικό από έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αρχικά, θα πρέπει να αφήσουμε τον σχεδιασμό του κινητήρα εσωτερικής καύσης όπως τον ξέραμε στο παρελθόν. Και δεύτερον, προσπαθήστε να απορροφήσετε νέες γνώσεις και έννοιες.

Το RPD ονομάζεται έτσι λόγω του ρότορα, δηλαδή, που κινείται. Αυτή η κίνηση μεταφέρει την ισχύ στον συμπλέκτη και στο κιβώτιο ταχυτήτων. Ουσιαστικά, ο ρότορας σπρώχνει ενέργεια από το καύσιμο, η οποία στη συνέχεια μεταφέρεται στους τροχούς μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων. Ο ίδιος ο ρότορας είναι αναγκαστικά κατασκευασμένος από κράμα χάλυβα και έχει, όπως προαναφέρθηκε, σχήμα τριγώνου.

Το βίντεο δείχνει την αρχή λειτουργίας του κινητήρα περιστροφικού εμβόλου Zuev:

Η κάψουλα όπου βρίσκεται ο ρότορας είναι ένα είδος μήτρας, το κέντρο του σύμπαντος, όπου λαμβάνουν χώρα όλες οι διεργασίες. Με άλλα λόγια, σε αυτή την οβάλ περίπτωση:

• συμπίεση μίγματος?
• έγχυση καυσίμου?
• παροχή οξυγόνου?
• ανάφλεξη μείγματος?
• επιστροφή των καμένων στοιχείων στην πρίζα.

Με μια λέξη, έξι σε ένα, αν θέλετε.

Ο ίδιος ο ρότορας είναι τοποθετημένος σε έναν ειδικό μηχανισμό και δεν περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα, αλλά μάλλον τρέχει. Έτσι, μέσα στο οβάλ σώμα δημιουργούνται κοιλότητες που απομονώνονται μεταξύ τους, σε καθεμία από τις οποίες συμβαίνει μία από τις διεργασίες. Δεδομένου ότι ο ρότορας είναι τριγωνικός, υπάρχουν μόνο τρεις κοιλότητες.

Όλα ξεκινούν κάπως έτσι. Στην πρώτη κοιλότητα που σχηματίζεται, συμβαίνει αναρρόφηση, δηλαδή ο θάλαμος γεμίζει με αέρα, ο οποίος αναμιγνύεται εδώ.

Μετά από αυτό, ο ρότορας περιστρέφεται και σπρώχνει αυτό το μείγμα σε έναν άλλο θάλαμο. Εδώ το μείγμα συμπιέζεται και αναφλέγεται με δύο κεριά.

Το μείγμα στη συνέχεια πηγαίνει στην τρίτη κοιλότητα, όπου μέρη του χρησιμοποιημένου καυσίμου μετατοπίζονται.

Αυτός είναι ο πλήρης κύκλος του RPD. Δεν είναι όμως όλα τόσο απλά. Εξετάσαμε το σχήμα RPD μόνο από τη μία πλευρά. Και αυτές οι ενέργειες γίνονται συνέχεια. Με άλλα λόγια, οι διεργασίες συμβαίνουν αμέσως από τις τρεις πλευρές του ρότορα. Ως αποτέλεσμα, σε μία μόνο περιστροφή της μονάδας, επαναλαμβάνονται τρεις κύκλοι.

Επιπλέον, ήταν δυνατή η βελτίωση του περιστροφικού κινητήρα. Σήμερα, οι περιστροφικοί κινητήρες της Mazda έχουν όχι έναν, αλλά δύο ή και τρεις ρότορες, κάτι που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση, ειδικά σε σύγκριση με έναν συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Για σύγκριση: ένα RPD με δύο ρότορες είναι συγκρίσιμο με έναν εξακύλινδρο κινητήρα εσωτερικής καύσης και ένα RPD με 3 ρότορες είναι συγκρίσιμο με έναν δωδεκακύλινδρο. Αποδεικνύεται λοιπόν ότι οι Ιάπωνες αποδείχτηκαν τόσο διορατικοί και αναγνώρισαν αμέσως τα πλεονεκτήματα ενός περιστροφικού κινητήρα.

Και πάλι, η απόδοση δεν είναι η μόνη αρετή των RPD. Έχει πολλά από αυτά. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ένας περιστροφικός κινητήρας είναι πολύ συμπαγής και χρησιμοποιεί έως και χίλια μέρη λιγότερα από ό,τι στον ίδιο κινητήρα εσωτερικής καύσης. Υπάρχουν μόνο δύο κύρια μέρη στο RPD - ένας ρότορας και ένας στάτορας, αλλά δεν μπορείτε να φανταστείτε τίποτα πιο απλό από αυτό.

Η αρχή της λειτουργίας ενός κινητήρα με περιστροφικό έμβολο έκανε κάποτε πολλούς ταλαντούχους μηχανικούς να σηκώνουν τα φρύδια τους με έκπληξη. Και σήμερα, οι ταλαντούχοι μηχανικοί αξίζουν κάθε είδους έπαινο και έγκριση. Δεν είναι αστείο να πιστεύεις στην απόδοση ενός φαινομενικά θαμμένου κινητήρα και να του δώσεις μια δεύτερη ζωή, και τι ζωή!

Ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο ή κινητήρας Wankel είναι ένας κινητήρας όπου οι πλανητικές κυκλικές κινήσεις εκτελούνται ως το κύριο στοιχείο εργασίας. Αυτός είναι ένας ριζικά διαφορετικός τύπος κινητήρα, διαφορετικός από τους αντίστοιχους εμβόλου της οικογένειας ICE.

Ο σχεδιασμός μιας τέτοιας μονάδας χρησιμοποιεί έναν ρότορα (έμβολο) με τρεις όψεις, που σχηματίζουν εξωτερικά ένα τρίγωνο Reuleaux, εκτελώντας κυκλικές κινήσεις σε έναν κύλινδρο ειδικού προφίλ. Τις περισσότερες φορές, η επιφάνεια του κυλίνδρου κατασκευάζεται κατά μήκος ενός επιτροχοειδούς (μια επίπεδη καμπύλη που προκύπτει από ένα σημείο που συνδέεται άκαμπτα με έναν κύκλο που κινείται κατά μήκος της εξωτερικής πλευράς ενός άλλου κύκλου). Στην πράξη, μπορείτε να βρείτε έναν κύλινδρο και έναν ρότορα άλλων σχημάτων.

Εξαρτήματα και αρχή λειτουργίας

Η συσκευή του κινητήρα τύπου RPD είναι εξαιρετικά απλή και συμπαγής. Ένας ρότορας είναι εγκατεστημένος στον άξονα της μονάδας, ο οποίος είναι σταθερά συνδεδεμένος με το γρανάζι. Το τελευταίο συνδέεται με τον στάτορα. Ο ρότορας, ο οποίος έχει τρεις όψεις, κινείται κατά μήκος ενός επιτροχοειδούς κυλινδρικού επιπέδου. Ως αποτέλεσμα, οι μεταβαλλόμενοι όγκοι των θαλάμων εργασίας του κυλίνδρου κόβονται χρησιμοποιώντας τρεις βαλβίδες. Οι πλάκες στεγανοποίησης (ακραίου και ακτινικού τύπου) πιέζονται στον κύλινδρο με τη δράση αερίου και λόγω της δράσης κεντρομόλου δυνάμεων και ελατηρίων ταινίας. Αποδεικνύονται 3 απομονωμένοι θάλαμοι διαφορετικών μεγεθών όγκου. Εδώ, εκτελούνται οι διαδικασίες συμπίεσης του εισερχόμενου μείγματος καυσίμου και αέρα, επέκτασης των αερίων που ασκούν πίεση στην επιφάνεια εργασίας του ρότορα και καθαρίζουν τον θάλαμο καύσης από αέρια. Η κυκλική κίνηση του ρότορα μεταδίδεται στον έκκεντρο άξονα. Ο ίδιος ο άξονας είναι πάνω σε ρουλεμάν και μεταδίδει τη ροπή στους μηχανισμούς μετάδοσης. Αυτοί οι κινητήρες πραγματοποιούν ταυτόχρονη εργασίαδύο μηχανικά ζεύγη. Το ένα, το οποίο αποτελείται από γρανάζια, ρυθμίζει την κίνηση του ίδιου του ρότορα. Το άλλο μετατρέπει την περιστροφική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική κίνηση του έκκεντρου άξονα.

Εξαρτήματα περιστροφικού εμβόλου κινητήρα

Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα Wankel

Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των κινητήρων που είναι εγκατεστημένοι σε οχήματα VAZ, μπορούν να αναφερθούν τα ακόλουθα Προδιαγραφές:
- 1.308 cm3 - όγκος εργασίας του θαλάμου RPD.
- 103 kW / 6000 min-1 - ονομαστική ισχύς.
- Βάρος κινητήρα 130 kg.
- 125.000 km - διάρκεια ζωής κινητήρα μέχρι την πρώτη πλήρη επισκευή του.

σχηματισμός μείγματος

Θεωρητικά, το RPD χρησιμοποιεί διάφορους τύπους σχηματισμού μείγματος: εξωτερικό και εσωτερικό, με βάση υγρά, στερεά, αέρια καύσιμα.
Όσον αφορά τα στερεά καύσιμα, αξίζει να σημειωθεί ότι αρχικά αεριοποιούνται σε γεννήτριες αερίου, καθώς οδηγούν σε αυξημένο σχηματισμό τέφρας στους κυλίνδρους. Ως εκ τούτου, τα αέρια και υγρά καύσιμα έχουν γίνει πιο διαδεδομένα στην πράξη.
Ο ίδιος ο μηχανισμός σχηματισμού μείγματος στους κινητήρες Wankel θα εξαρτηθεί από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται.
Όταν χρησιμοποιείτε αέριο καύσιμο, η ανάμειξή του με τον αέρα γίνεται σε ειδικό διαμέρισμα στην είσοδο του κινητήρα. Το εύφλεκτο μείγμα εισέρχεται στους κυλίνδρους σε τελική μορφή.

Από υγρό καύσιμο, το μείγμα παρασκευάζεται ως εξής:

1. Ο αέρας αναμιγνύεται με υγρό καύσιμο πριν εισέλθει στους κυλίνδρους όπου εισέρχεται το εύφλεκτο μείγμα.
2. Το υγρό καύσιμο και ο αέρας εισέρχονται στους κυλίνδρους του κινητήρα χωριστά και ήδη μέσα στον κύλινδρο αναμειγνύονται. Το μίγμα εργασίας λαμβάνεται με επαφή με υπολειμματικά αέρια.

Κατά συνέπεια, το μείγμα καυσίμου-αέρα μπορεί να παρασκευαστεί έξω από τους κυλίνδρους ή μέσα σε αυτούς. Από αυτό προέρχεται ο διαχωρισμός των κινητήρων με εσωτερικό ή εξωτερικό σχηματισμό μείγματος.

Χαρακτηριστικά RPD

Πλεονεκτήματα

Πλεονεκτήματα των κινητήρων με περιστροφικό έμβολο σε σύγκριση με τους τυπικούς βενζινοκινητήρες:

- Χαμηλά επίπεδα κραδασμών.
Σε κινητήρες τύπου RPD, δεν υπάρχει μετατροπή παλινδρομικής κίνησης σε περιστροφική, γεγονός που επιτρέπει στη μονάδα να αντέχει σε υψηλές ταχύτητες με λιγότερους κραδασμούς.

— Καλά δυναμικά χαρακτηριστικά.
Χάρη στη σχεδίασή του, ένας τέτοιος κινητήρας που είναι εγκατεστημένος στο αυτοκίνητο του επιτρέπει να επιταχύνεται πάνω από 100 km / h σε υψηλές ταχύτητες χωρίς υπερβολικό φορτίο.

- Καλή πυκνότητα ισχύος με χαμηλό βάρος.
Λόγω της απουσίας στροφαλοφόρου άξονα και μπιέλας στη σχεδίαση του κινητήρα, επιτυγχάνεται μια μικρή μάζα κινούμενων μερών στο RPD.

- Σε κινητήρες αυτού του τύπου, πρακτικά δεν υπάρχει σύστημα λίπανσης.
Το λάδι προστίθεται απευθείας στο καύσιμο. Το ίδιο το μείγμα καυσίμου-αέρα λιπαίνει ζεύγη τριβής.

- Ο κινητήρας τύπου περιστροφικού εμβόλου έχει μικρές συνολικές διαστάσεις.
Ο εγκατεστημένος κινητήρας περιστροφικού εμβόλου καθιστά δυνατή τη μεγιστοποίηση του χρήσιμου χώρου του χώρου του κινητήρα του αυτοκινήτου, την ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου στους άξονες του αυτοκινήτου και τον καλύτερο υπολογισμό της θέσης των στοιχείων και των συγκροτημάτων του κιβωτίου ταχυτήτων. Για παράδειγμα, ένας τετράχρονος κινητήρας ίδιας ισχύος θα έχει διπλάσιο μέγεθος από έναν περιστροφικό κινητήρα.

Μειονεκτήματα του κινητήρα Wankel

— Ποιότητα λαδιού κινητήρα.
Κατά τη λειτουργία αυτού του τύπου κινητήρα, είναι απαραίτητο να δίνεται η δέουσα προσοχή στην ποιοτική σύνθεση του λαδιού που χρησιμοποιείται στους κινητήρες Wankel. Ο ρότορας και ο θάλαμος του κινητήρα στο εσωτερικό έχουν μεγάλη επιφάνεια επαφής, αντίστοιχα, ο κινητήρας φθείρεται πιο γρήγορα και ένας τέτοιος κινητήρας υπερθερμαίνεται συνεχώς. Οι ακανόνιστες αλλαγές λαδιών προκαλούν μεγάλη ζημιά στον κινητήρα. Η φθορά του κινητήρα αυξάνεται πολλές φορές λόγω της παρουσίας λειαντικών σωματιδίων στο χρησιμοποιημένο λάδι.

— Η ποιότητα των μπουζί.
Οι χειριστές τέτοιων κινητήρων πρέπει να είναι ιδιαίτερα απαιτητικοί ως προς την ποιότητα της σύνθεσης των μπουζί. Στον θάλαμο καύσης, λόγω του μικρού όγκου, του επιμήκους σχήματος και υψηλή θερμοκρασίαη διαδικασία ανάφλεξης του μείγματος είναι δύσκολη. Η συνέπεια είναι η αυξημένη θερμοκρασία λειτουργίας και η περιοδική έκρηξη του θαλάμου καύσης.

— Υλικά στεγανοποιητικών στοιχείων.
Ένα σημαντικό ελάττωμα στον κινητήρα τύπου RPD μπορεί να ονομαστεί η αναξιόπιστη οργάνωση των σφραγίδων μεταξύ των κενών μεταξύ του θαλάμου όπου καίγεται το καύσιμο και του ρότορα. Η συσκευή του ρότορα ενός τέτοιου κινητήρα είναι μάλλον περίπλοκη, επομένως απαιτούνται στεγανοποιήσεις τόσο κατά μήκος των άκρων του ρότορα όσο και κατά μήκος της πλευρικής επιφάνειας σε επαφή με τα καλύμματα του κινητήρα. Οι επιφάνειες που υπόκεινται σε τριβή πρέπει να λιπαίνονται συνεχώς, με αποτέλεσμα την αυξημένη κατανάλωση λαδιού. Η πρακτική δείχνει ότι ένας κινητήρας τύπου RPD μπορεί να καταναλώσει από 400 g έως 1 kg λαδιού για κάθε 1000 km. Η περιβαλλοντική απόδοση του κινητήρα μειώνεται, καθώς το καύσιμο καίγεται μαζί με το λάδι, με αποτέλεσμα περιβάλλονπέταξαν έξω ένας μεγάλος αριθμός απόβλαβερές ουσίες.

Λόγω των αδυναμιών τους, τέτοιοι κινητήρες δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στην αυτοκινητοβιομηχανία και στην κατασκευή μοτοσυκλετών. Αλλά με βάση το RPD, κατασκευάζονται συμπιεστές και αντλίες. Οι αερομοντελιστές χρησιμοποιούν συχνά αυτούς τους κινητήρες για την κατασκευή των μοντέλων τους. Λόγω των χαμηλών απαιτήσεων απόδοσης και αξιοπιστίας, οι σχεδιαστές δεν χρησιμοποιούν σύνθετο σύστημα στεγανοποίησης σε τέτοιους κινητήρες, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος του. Η απλότητα του σχεδιασμού του επιτρέπει την ενσωμάτωσή του σε μοντέλο αεροσκάφους χωρίς κανένα πρόβλημα.

Αποδοτικότητα σχεδίασης περιστροφικού εμβόλου

Παρά μια σειρά από ελλείψεις, μελέτες έχουν δείξει ότι η συνολική απόδοση του κινητήρα Wankel είναι αρκετά υψηλή σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα. Η τιμή του είναι 40 - 45%. Για σύγκριση, στους κινητήρες εσωτερικής καύσης με έμβολο, η απόδοση είναι 25%, στους σύγχρονους turbodiesel - περίπου 40%. Η υψηλότερη απόδοση για κινητήρες ντίζελ με έμβολα είναι 50%. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες συνεχίζουν να εργάζονται για να βρουν αποθέματα για τη βελτίωση της απόδοσης των κινητήρων.

Η τελική απόδοση του κινητήρα αποτελείται από τρία κύρια μέρη:

1. Απόδοση καυσίμου (δείκτης που χαρακτηρίζει την ορθολογική χρήση καυσίμου στον κινητήρα).

Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα δείχνει ότι μόνο το 75% του καυσίμου καίγεται πλήρως. Πιστεύεται ότι αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τον διαχωρισμό των διαδικασιών καύσης και διαστολής των αερίων. Είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η διάταξη ειδικών θαλάμων υπό βέλτιστες συνθήκες. Η καύση πρέπει να πραγματοποιείται σε κλειστό όγκο, υπό την επιφύλαξη αύξησης της θερμοκρασίας και της πίεσης, η διαδικασία διαστολής πρέπει να πραγματοποιείται σε χαμηλές θερμοκρασίες.

1. Μηχανική απόδοση (χαρακτηρίζει την εργασία, το αποτέλεσμα της οποίας ήταν ο σχηματισμός της ροπής του κύριου άξονα που μεταδόθηκε στον καταναλωτή).

Περίπου το 10% της εργασίας του κινητήρα δαπανάται για τη θέση σε κίνηση βοηθητικών μονάδων και μηχανισμών. Αυτό το ελάττωμα μπορεί να διορθωθεί κάνοντας αλλαγές στη συσκευή του κινητήρα: όταν το κύριο κινούμενο στοιχείο εργασίας δεν αγγίζει το ακίνητο σώμα. Πρέπει να υπάρχει ένας σταθερός βραχίονας ροπής σε όλη τη διαδρομή του κύριου στοιχείου εργασίας.

1. Θερμική απόδοση (δείκτης που αντικατοπτρίζει την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που παράγεται από την καύση του καυσίμου, η οποία μετατρέπεται σε χρήσιμο έργο).

Στην πράξη, το 65% της λαμβανόμενης θερμικής ενέργειας διαφεύγει με τα καυσαέρια στο εξωτερικό περιβάλλον. Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι είναι δυνατό να επιτευχθεί αύξηση της θερμικής απόδοσης στην περίπτωση που ο σχεδιασμός του κινητήρα θα επέτρεπε την καύση του καυσίμου σε έναν θερμομονωμένο θάλαμο, έτσι ώστε οι μέγιστες θερμοκρασίες να επιτυγχάνονται από την αρχή, και στο τέλος αυτή η θερμοκρασία μειώνεται στις ελάχιστες τιμές με την ενεργοποίηση της φάσης ατμού.

Η τρέχουσα κατάσταση του κινητήρα με περιστροφικό έμβολο

Προέκυψαν σημαντικές τεχνικές δυσκολίες στον τρόπο μαζικής εφαρμογής του κινητήρα:
– ανάπτυξη διαδικασίας εργασίας υψηλής ποιότητας σε δυσμενή θάλαμο.
- εξασφάλιση της στεγανότητας της σφράγισης των όγκων εργασίας.
– σχεδιασμός και κατασκευή τμημάτων του αμαξώματος που θα εξυπηρετούν αξιόπιστα το σύνολο κύκλος ζωήςλειτουργία κινητήρα χωρίς στρέβλωση με ανομοιόμορφη θέρμανση αυτών των εξαρτημάτων.
Ως αποτέλεσμα της τεράστιας ερευνητικής και αναπτυξιακής εργασίας που έγινε, αυτές οι εταιρείες κατάφεραν να λύσουν σχεδόν όλα τα πιο δύσκολα τεχνικά προβλήματα στο δρόμο προς τη δημιουργία RPD και να εισέλθουν στο στάδιο της βιομηχανικής παραγωγής τους.

Η πρώτη μαζικής παραγωγής NSU Spider με RPD παρήχθη από την NSU Motorenwerke. Λόγω των συχνών επισκευών των κινητήρων λόγω των παραπάνω τεχνικών προβλημάτων σε πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης του σχεδιασμού του κινητήρα Wankel, οι εγγυήσεις που έλαβε η NSU την οδήγησαν σε οικονομική καταστροφή και χρεοκοπία και στη συνέχεια συγχώνευση με την Audi το 1969.
Μεταξύ 1964 και 1967, παρήχθησαν 2375 αυτοκίνητα. Το 1967 το Spider σταμάτησε και αντικαταστάθηκε από το NSU Ro80 με έναν περιστροφικό κινητήρα δεύτερης γενιάς. σε δέκα χρόνια παραγωγής Ro80, παρήχθησαν 37.398 αυτοκίνητα.

Οι μηχανικοί της Mazda έχουν αντιμετωπίσει αυτά τα προβλήματα με μεγαλύτερη επιτυχία. Παραμένει ο μόνος μαζικός κατασκευαστής μηχανών με κινητήρες περιστροφικού εμβόλου. Ο τροποποιημένος κινητήρας έχει εγκατασταθεί σειριακά στο Mazda RX-7 από το 1978. Από το 2003, η διαδοχή έχει πάρει το μοντέλο Mazda RX-8 και είναι σε λειτουργία αυτή τη στιγμήμάζα και η μοναδική έκδοση του αυτοκινήτου με κινητήρα Wankel.

Ρωσικά RPD

Η πρώτη αναφορά ενός περιστροφικού κινητήρα στη Σοβιετική Ένωση χρονολογείται από τη δεκαετία του '60. Ερευνητικό έργοστους κινητήρες με περιστροφικό έμβολο ξεκίνησε το 1961, με το σχετικό διάταγμα του Υπουργείου Αυτοκινητοβιομηχανίας και του Υπουργείου Γεωργίας της ΕΣΣΔ. Μια βιομηχανική μελέτη με περαιτέρω συμπέρασμα για την παραγωγή αυτού του σχεδίου ξεκίνησε το 1974 στο VAZ. Ειδικά για αυτό, δημιουργήθηκε ένα Ειδικό Γραφείο Σχεδιασμού για Περιστροφικούς Εμβολοφόρους Κινητήρες (SKB RPD). Δεδομένου ότι δεν ήταν δυνατή η αγορά άδειας, η σειρά Wankel από την NSU Ro80 αποσυναρμολογήθηκε και αντιγράφηκε. Σε αυτή τη βάση, ο κινητήρας VAZ-311 αναπτύχθηκε και συναρμολογήθηκε, και αυτό συνέβη σημαντικό γεγονόςτο 1976. Στη VAZ, ανέπτυξαν μια ολόκληρη σειρά RPD από 40 έως 200 ισχυρούς κινητήρες. Η οριστικοποίηση του σχεδιασμού κράτησε σχεδόν έξι χρόνια. Ήταν δυνατό να λυθούν ορισμένα τεχνικά προβλήματα που σχετίζονται με την απόδοση των σφραγίδων αερίου και λαδιού, των ρουλεμάν, για τον εντοπισμό σφαλμάτων μιας αποτελεσματικής ροής εργασίας σε έναν δυσμενή θάλαμο. Η VAZ παρουσίασε το πρώτο της αυτοκίνητο παραγωγής με περιστροφικό κινητήρα κάτω από το καπό στο κοινό το 1982, ήταν το VAZ-21018. Το αυτοκίνητο ήταν εξωτερικά και δομικά όπως όλα τα μοντέλα αυτής της γραμμής, με μια εξαίρεση, δηλαδή, κάτω από την κουκούλα υπήρχε ένας περιστροφικός κινητήρας ενός τμήματος με χωρητικότητα 70 ίππων. Η διάρκεια της ανάπτυξης δεν εμπόδισε την αμηχανία: και στις 50 πειραματικές μηχανές, σημειώθηκαν βλάβες του κινητήρα κατά τη λειτουργία, αναγκάζοντας το εργοστάσιο να εγκαταστήσει έναν συμβατικό εμβολοφόρο κινητήρα στη θέση του.

VAZ 21018 με κινητήρα περιστροφικού εμβόλου

Έχοντας διαπιστώσει ότι η αιτία της δυσλειτουργίας ήταν ο κραδασμός των μηχανισμών και η αναξιοπιστία των στεγανοποιήσεων, οι σχεδιαστές ανέλαβαν να σώσουν το έργο. Ήδη στην 83η, εμφανίστηκαν δύο τμημάτων VAZ-411 και VAZ-413 (με χωρητικότητα 120 και 140 ίππων, αντίστοιχα). Παρά τη χαμηλή απόδοση και τον σύντομο πόρο, το πεδίο εφαρμογής του περιστροφικού κινητήρα βρέθηκε ακόμα - η τροχαία, η KGB και το Υπουργείο Εσωτερικών χρειάζονταν ισχυρά και δυσδιάκριτα οχήματα. Εξοπλισμένοι με περιστροφικούς κινητήρες, οι Zhiguli και Volga προσπέρασαν εύκολα τα ξένα αυτοκίνητα.

Από τη δεκαετία του '80 του 20ου αιώνα, η SKB ήταν παθιασμένη με νέο θέμα- τη χρήση περιστροφικών κινητήρων σε συναφή βιομηχανία - αεροπορία. Η αποχώρηση από την κύρια βιομηχανία χρήσης RPD οδήγησε στο γεγονός ότι για οχήματα με κίνηση στους μπροστινούς τροχούς ο περιστροφικός κινητήρας VAZ-414 δημιουργήθηκε μόλις το 1992 και ανατράφηκε για άλλα τρία χρόνια. Το 1995, το VAZ-415 υποβλήθηκε για πιστοποίηση. Σε αντίθεση με τους προκατόχους του, είναι καθολική και μπορεί να εγκατασταθεί κάτω από την κουκούλα τόσο των πισωκίνητων (κλασικών και GAZ) όσο και των μπροστινών αυτοκινήτων (VAZ, Moskvich). Το "Wankel" δύο τμημάτων έχει όγκο εργασίας 1308 cm 3 και αποδίδει ισχύ 135 ίππων. στις 6000 σ.α.λ. «Ενενήντα ένατο» επιταχύνει σε εκατοντάδες σε 9 δευτερόλεπτα.

Κινητήρας με περιστροφικό έμβολο VAZ-414

Αυτή τη στιγμή το έργο για την ανάπτυξη και υλοποίηση του εγχώριου RPD έχει παγώσει.

Παρακάτω ακολουθεί ένα βίντεο της συσκευής και της λειτουργίας του κινητήρα Wankel.

Οι ατμομηχανές και οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν ένα κοινό μειονέκτημα - η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου πρέπει να μετατραπεί σε περιστροφική κίνηση των τροχών. Εξ ου και η προφανώς χαμηλή απόδοση και υψηλή φθορά των στοιχείων του μηχανισμού. Πολλοί ήθελαν να κατασκευάσουν έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης έτσι ώστε όλα τα κινούμενα μέρη σε αυτόν να περιστρέφονται μόνο - όπως συμβαίνει στους ηλεκτρικούς κινητήρες.

Ωστόσο, το έργο αποδείχθηκε ότι δεν ήταν εύκολο, μόνο ένας αυτοδίδακτος μηχανικός, ο οποίος σε όλη του τη ζωή δεν έλαβε ποτέ τριτοβάθμια εκπαίδευση ή ακόμη και ειδικότητα εργασίας, κατάφερε να το λύσει με επιτυχία.

Ο Felix Heinrich Wankel (1902–1988) γεννήθηκε στις 13 Αυγούστου 1902 στη μικρή γερμανική πόλη Lahr. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, ο πατέρας του Felix πέθανε, εξαιτίας του οποίου ο μελλοντικός εφευρέτης έπρεπε να αφήσει το γυμνάσιο και να πάει να εργαστεί ως μαθητευόμενος πωλητής σε ένα βιβλιοπωλείο σε έναν εκδοτικό οίκο. Μέσω αυτής της εργασίας, ο Wankel εθίστηκε στην ανάγνωση βιβλίων, από τα οποία μελέτησε ανεξάρτητα τεχνικούς κλάδους, μηχανική και μηχανική αυτοκινήτων.

Υπάρχει ένας θρύλος ότι η λύση στο πρόβλημα ήρθε στον δεκαεπτάχρονο Φέλιξ σε ένα όνειρο. Το αν αυτό είναι αλήθεια ή όχι είναι άγνωστο. Αλλά είναι προφανές ότι ο Felix είχε μια πολύ εξαιρετική ικανότητα στη μηχανική και μια "μη σαπουνάδα" ματιά στα πράγματα. Κατάλαβε πώς μπορούν να πραγματοποιηθούν και οι τέσσερις κύκλοι ενός συμβατικού κινητήρα εσωτερικής καύσης (έγχυση, συμπίεση, καύση, εξάτμιση) ενώ περιστρέφεται.

Πολύ γρήγορα, ο Wankel σκέφτηκε τον πρώτο σχεδιασμό κινητήρα και το 1924 οργάνωσε ένα μικρό εργαστήριο, το οποίο χρησίμευε επίσης ως αυτοσχέδιο «εργαστήριο». Εδώ ο Felix άρχισε να διεξάγει την πρώτη σοβαρή έρευνα στον τομέα των κινητήρων εσωτερικής καύσης με περιστροφικό έμβολο.

Από το 1921, ο Wankel ήταν ενεργό μέλος του NSDAP. Υποστήριξε τα κομματικά ιδεώδη, ήταν ο ιδρυτής του Παν-γερμανικού Συνδέσμου Στρατιωτικών Νέων και ο Jungführer διαφόρων οργανώσεων. Το 1932 αποχώρησε από το κόμμα κατηγορώντας έναν δικό του πρώην συναδέλφουςστην πολιτική διαφθορά. Ωστόσο, με αντικατηγορία, ο ίδιος χρειάστηκε να περάσει έξι μήνες στη φυλακή. Απελευθερώθηκε από τη φυλακή χάρη στη μεσολάβηση του Wilhelm Keppler, συνέχισε να εργάζεται στον κινητήρα. Το 1934 δημιούργησε το πρώτο πρωτότυπο και έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτό. Σχεδίασε νέες βαλβίδες και θαλάμους καύσης για τον κινητήρα του, δημιούργησε πολλές διαφορετικές εκδόσεις του, ανέπτυξε μια ταξινόμηση κινηματικών σχημάτων για διάφορες μηχανές με περιστροφικό έμβολο.

Το 1936, η BMW άρχισε να ενδιαφέρεται για το πρωτότυπο κινητήρα Wankel - ο Felix έλαβε χρήματα και το δικό του εργαστήριο στο Lindau για την ανάπτυξη πειραματικών κινητήρων αεροσκαφών.

Ωστόσο, μέχρι την καταστροφή Γερμανία των ναζίούτε ένας κινητήρας Wankel δεν βγήκε στην παραγωγή. Ίσως χρειάστηκε πολύς χρόνος για να φέρουμε στο μυαλό το σχέδιο και να δημιουργήσουμε μαζική παραγωγή.

Μετά τον πόλεμο, το εργαστήριο έκλεισε, ο εξοπλισμός μεταφέρθηκε στη Γαλλία και ο Φέλιξ έμεινε χωρίς δουλειά (η πρώην ένταξη του στο Εθνικοσοσιαλιστικό Κόμμα τον επηρέασε). Ωστόσο, ο Wankel πήρε σύντομα μια θέση ως μηχανικός σχεδιασμού στην NSU Motorenwerke AG, έναν από τους παλαιότερους κατασκευαστές μοτοσυκλετών και αυτοκινήτων.

Το 1957, με τις κοινές προσπάθειες του Felix Wankel και του επικεφαλής μηχανικού της NSU Walter Froede, εγκαταστάθηκε για πρώτη φορά ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο στο αυτοκίνητο NSU Prinz. Ο αρχικός σχεδιασμός αποδείχθηκε ότι δεν ήταν τέλειος: ακόμη και για την αντικατάσταση των κεριών, ήταν απαραίτητο να αποσυναρμολογηθεί σχεδόν ολόκληρος ο "κινητήρας", η αξιοπιστία άφησε πολλά να είναι επιθυμητή και ήταν αμαρτία να μιλάμε για αποτελεσματικότητα σε αυτό το στάδιο ανάπτυξης . Ως αποτέλεσμα των δοκιμών, ένα αυτοκίνητο με παραδοσιακό κινητήρα εσωτερικής καύσης μπήκε στη σειρά. Ωστόσο, ο πρώτος κινητήρας με περιστροφικό έμβολο DKM-54 απέδειξε τις θεμελιώδεις επιδόσεις του, άνοιξε κατευθύνσεις για περαιτέρω βελτίωση και έδειξε τις κολοσσιαίες δυνατότητες των «ρότορων».

Έτσι, ένας νέος τύπος κινητήρα εσωτερικής καύσης ξεκίνησε επιτέλους στη ζωή του. Στο μέλλον, θα έχει πολλές ακόμη βελτιώσεις και βελτιώσεις. Αλλά οι προοπτικές για έναν κινητήρα με περιστροφικό έμβολο είναι τόσο ελκυστικές που τίποτα δεν θα μπορούσε να εμποδίσει τους μηχανικούς να φέρουν τη σχεδίαση σε λειτουργική αριστεία.

Πριν αναλύσουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κινητήρων εσωτερικής καύσης με περιστροφικό έμβολο, αξίζει να εξεταστεί ο σχεδιασμός τους με περισσότερες λεπτομέρειες.
Στο κέντρο του ρότορα έγινε μια στρογγυλή τρύπα, καλυμμένη από μέσα με δόντια σαν γρανάζι. Ένας περιστρεφόμενος άξονας μικρότερης διαμέτρου, επίσης με δόντια, εισάγεται σε αυτή την οπή, ο οποίος διασφαλίζει ότι δεν υπάρχει ολίσθηση μεταξύ αυτού και του ρότορα. Οι λόγοι των διαμέτρων της οπής και του άξονα επιλέγονται έτσι ώστε οι κορυφές του τριγώνου να κινούνται κατά μήκος της ίδιας κλειστής καμπύλης, η οποία ονομάζεται "επιτροχοειδής" - η τέχνη του Wankel ως μηχανικός ήταν να καταλάβει πρώτα ότι αυτό είναι δυνατό και μετά υπολόγισε τα πάντα ακριβώς. Ως αποτέλεσμα, το έμβολο, που έχει το σχήμα τριγώνου Reuleaux, κόβει τρεις θαλάμους μεταβλητού όγκου και θέσης στον θάλαμο, επαναλαμβάνοντας το σχήμα της καμπύλης που βρήκε ο Wankel.

Ο σχεδιασμός ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης με περιστροφικό έμβολο σας επιτρέπει να εφαρμόσετε οποιονδήποτε τετράχρονο κύκλο χωρίς τη χρήση ειδικού μηχανισμού διανομής αερίου. Χάρη σε αυτό το γεγονός, ο "ρότορας" αποδεικνύεται πολύ πιο απλός από έναν συμβατικό τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα, στον οποίο, κατά μέσο όρο, υπάρχουν σχεδόν χίλια περισσότερα μέρη.

Η σφράγιση των θαλάμων εργασίας σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης με περιστροφικό έμβολο παρέχεται από ακτινικές και ακραίες πλάκες σφράγισης που πιέζονται στον «κύλινδρο» από ελατήρια ταινίας, καθώς και από φυγόκεντρες δυνάμεις και πίεση αερίου.

Άλλος ένας δικός του τεχνικό χαρακτηριστικόείναι υψηλή παραγωγικότητα εργασίας. Για μία πλήρη περιστροφή του ρότορα (δηλαδή για τον κύκλο "έγχυση, συμπίεση, ανάφλεξη, εξάτμιση"), ο άξονας εξόδου κάνει τρεις πλήρεις στροφές. Σε έναν συμβατικό εμβολοφόρο κινητήρα, τέτοια αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν μόνο με χρήση εξακύλινδρου κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Μετά την πρώτη επιτυχημένη επίδειξη ενός περιστροφικού κινητήρα εσωτερικής καύσης το 1957, οι μεγαλύτεροι γίγαντες αυτοκινήτων άρχισαν να δείχνουν αυξημένο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη. Αρχικά, η άδεια για τον κινητήρα, ο οποίος έλαβε το άτυπο όνομα "Wankel", αγοράστηκε από την Curtiss-Wright Corporation, ένα χρόνο αργότερα, οι Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp και Mazda. Σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, περίπου εκατό εταιρείες σε όλο τον κόσμο έχουν αποκτήσει άδειες για τη νέα τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένων τεράτων όπως η Rolls-Royce, η Porsche, η BMW και η Ford.
Ένα τέτοιο ενδιαφέρον για το "wankel" τέτοιων μεγάλων παικτών στην αγορά αυτοκινήτων οφείλεται στις μεγάλες δυνατότητες και τα σημαντικά πλεονεκτήματά του - ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο έχει 40% λιγότερα εξαρτήματα, είναι ευκολότερο να επισκευαστεί και να κατασκευαστεί.

Επιπλέον, το Wankel είναι σχεδόν δύο φορές πιο συμπαγές και ελαφρύτερο από ένα παραδοσιακό πιστόνι ICE, κάτι που με τη σειρά του βελτιώνει τον χειρισμό του αυτοκινήτου, διευκολύνει τη βέλτιστη θέση του κιβωτίου ταχυτήτων και επιτρέπει ένα πιο ευρύχωρο και άνετο εσωτερικό.

Ο κινητήρας με περιστροφικό έμβολο αναπτύσσει υψηλή ισχύ με σχετικά μέτρια κατανάλωση καυσίμου. Για παράδειγμα, ένα σύγχρονο "wankel" με όγκο μόνο 1300 cm3 αναπτύσσει ισχύ 220 ίππων και με υπερσυμπιεστή - όλα 350. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ένας μικροσκοπικός κινητήρας OSMG 1400 που ζυγίζει 335 g (5 cm3 όγκος εργασίας) αναπτύσσει ισχύ των 1,27 λίτρων .Με. Στην πραγματικότητα, αυτό το μικρό είναι 27% πιο δυνατό από ένα άλογο.

Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι το χαμηλό επίπεδο θορύβου και κραδασμών. Ο κινητήρας περιστροφικού εμβόλου είναι τέλεια ισορροπημένος μηχανικά, επιπλέον, η μάζα των κινούμενων μερών (και ο αριθμός τους) είναι πολύ μικρότερη, έτσι ώστε το "Wankel" να λειτουργεί πολύ πιο ήσυχα και να μην δονείται.

Και τέλος, ο κινητήρας με περιστροφικό έμβολο έχει εξαιρετικά δυναμικά χαρακτηριστικά. Σε χαμηλή ταχύτητα, μπορείτε να επιταχύνετε το αυτοκίνητο στα 100 km/h σε υψηλές στροφές κινητήρα χωρίς πολύ φορτίο στον κινητήρα. Επιπλέον, ο ίδιος ο σχεδιασμός Wankel, λόγω της έλλειψης μηχανισμού μετατροπής της παλινδρομικής κίνησης σε περιστροφική κίνηση, είναι σε θέση να αντέξει υψηλότερες ταχύτητες από έναν παραδοσιακό κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Μετά το NSU Spyder που κυκλοφόρησε το 1964, ακολούθησε το θρυλικό μοντέλο NSU Ro 80 (υπάρχουν ακόμη πολλά κλαμπ ιδιοκτητών αυτών των αυτοκινήτων στον κόσμο), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973) . Αλλά ο μόνος μαζικός κατασκευαστής ήταν η ιαπωνική Mazda, η οποία παράγει από το 1967, μερικές φορές 2-3 νέα μοντέλα με RPD. Περιστροφικοί κινητήρες τοποθετήθηκαν σε βάρκες, οχήματα χιονιού και ελαφρά αεροσκάφη. Το τέλος της ευφορίας ήρθε το 1973, στο απόγειο της πετρελαϊκής κρίσης. Ήταν τότε που εμφανίστηκε το κύριο μειονέκτημα των περιστροφικών κινητήρων - η αναποτελεσματικότητα. Με εξαίρεση τη Mazda, όλες οι αυτοκινητοβιομηχανίες τερμάτισαν τα προγράμματα περιστροφής και οι πωλήσεις της ιαπωνικής εταιρείας στην Αμερική μειώθηκαν από 104.960 αυτοκίνητα που πωλήθηκαν το 1973 σε 61.192 το 1974.
Μαζί με τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα, το Wankel είχε επίσης μια σειρά από πολύ σοβαρά μειονεκτήματα. Πρώτον, αντοχή. Ένα από τα πρώτα πρωτότυπα κινητήρων με περιστροφικό έμβολο εξαντλήθηκε σε μόλις δύο ώρες. Το επόμενο, πιο επιτυχημένο DKM-54 είχε ήδη αντέξει εκατό ώρες, αλλά αυτό δεν ήταν αρκετό για την κανονική λειτουργία του αυτοκινήτου. Το κύριο πρόβλημα έγκειται στην ανομοιόμορφη φθορά της εσωτερικής επιφάνειας του θαλάμου εργασίας. Κατά τη λειτουργία, εμφανίστηκαν εγκάρσια αυλάκια σε αυτό, τα οποία έλαβαν το ομιλητικό όνομα "σημάδια του διαβόλου".

Στη Mazda, μετά την απόκτηση άδειας για το Wankel, δημιουργήθηκε ένα ολόκληρο τμήμα για τη βελτίωση του κινητήρα με περιστροφικό έμβολο. Πολύ σύντομα αποδείχθηκε ότι όταν ο τριγωνικός ρότορας περιστρέφεται, τα βύσματα στις κορυφές του αρχίζουν να δονούνται, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται «σημάδια διαβόλου».

Προς το παρόν, το πρόβλημα της αξιοπιστίας και της ανθεκτικότητας έχει λυθεί τελικά με τη χρήση επιστρώσεων υψηλής ποιότητας ανθεκτικών στη φθορά, συμπεριλαμβανομένων των κεραμικών.

Αλλα σοβαρό πρόβλημα- αυξημένη τοξικότητα της εξάτμισης Wankel. Σε σύγκριση με έναν συμβατικό παλινδρομικό κινητήρα εσωτερικής καύσης, ένα "rotornik" εκπέμπει λιγότερα οξείδια του αζώτου στην ατμόσφαιρα, αλλά πολύ περισσότερους υδρογονάνθρακες, λόγω της ατελούς καύσης του καυσίμου. Πολύ γρήγορα, οι μηχανικοί της Mazda, που πίστευαν στο λαμπρό μέλλον του Wankel, βρήκαν μια απλή και αποτελεσματική λύση σε αυτό το πρόβλημα. Δημιούργησαν τον λεγόμενο θερμικό αντιδραστήρα, στον οποίο απλά «καίγονταν» τα υπολείμματα υδρογονανθράκων στα καυσαέρια. Το πρώτο αυτοκίνητο που εφάρμοσε αυτό το σχέδιο ήταν το Mazda R100, που ονομάζεται επίσης Familia Presto Rotary, που κυκλοφόρησε το 1968. Αυτό το αυτοκίνητο, ένα από τα λίγα, πέρασε αμέσως τις πολύ αυστηρές περιβαλλοντικές απαιτήσεις που πρότειναν οι Ηνωμένες Πολιτείες το 1970 για εισαγόμενα αυτοκίνητα.

Το επόμενο πρόβλημα των κινητήρων με περιστροφικό έμβολο προκύπτει εν μέρει από το προηγούμενο. Αυτό είναι οικονομία. Η κατανάλωση καυσίμου ενός τυπικού «wankel» λόγω ατελούς καύσης του μείγματος είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή ενός τυπικού κινητήρα εσωτερικής καύσης. Για άλλη μια φορά, οι μηχανικοί της Mazda άρχισαν να δουλεύουν. Μέσα από μια ολόκληρη σειρά μέτρων, συμπεριλαμβανομένης της επανεπεξεργασίας του θερμοαντιδραστήρα και του καρμπυρατέρ, της προσθήκης εναλλάκτη θερμότητας στο σύστημα εξάτμισης, της ανάπτυξης ενός καταλυτικού μετατροπέα και της εισαγωγής νέο σύστημαανάφλεξης, η εταιρεία πέτυχε μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 40%. Ως αποτέλεσμα αυτής της αναμφισβήτητης επιτυχίας, το σπορ αυτοκίνητο Mazda RX-7 κυκλοφόρησε το 1978.

Αξίζει να σημειωθεί ότι εκείνη την εποχή μόνο η Mazda και η ... AvtoVAZ παρήγαγαν αυτοκίνητα με κινητήρες με περιστροφικό έμβολο σε όλο τον κόσμο.
Ήταν το καταστροφικό έτος του 1974 που η σοβιετική κυβέρνηση δημιούργησε ένα ειδικό γραφείο σχεδιασμού RPD (SKB RPD) στο εργοστάσιο αυτοκινήτων του Βόλγα - η σοσιαλιστική οικονομία είναι απρόβλεπτη. Στο Τολιάτι ξεκίνησαν οι εργασίες για την κατασκευή εργαστηρίων μαζικής παραγωγής «wankels». Δεδομένου ότι το VAZ σχεδιάστηκε αρχικά ως απλή αντιγραφή δυτικών τεχνολογιών (ιδίως της Fiat), οι ειδικοί του εργοστασίου αποφάσισαν να αναπαράγουν τον κινητήρα Mazda, απορρίπτοντας εντελώς όλες τις δεκαετείς εξελίξεις των εγχώριων ινστιτούτων κατασκευής κινητήρων.

Σοβιετικοί αξιωματούχοι διαπραγματεύτηκαν με τον Felix Wankel για αρκετό καιρό σχετικά με την αγορά αδειών, μερικές από τις οποίες έγιναν ακριβώς στη Μόσχα. Είναι αλήθεια ότι δεν βρέθηκαν χρήματα και επομένως δεν ήταν δυνατή η χρήση ορισμένων αποκλειστικών τεχνολογιών. Το 1976, τέθηκε σε λειτουργία ο πρώτος κινητήρας VAZ-311 μονού τμήματος Volga με χωρητικότητα 65 ίππων, χρειάστηκαν άλλα πέντε χρόνια για να τελειοποιηθεί ο σχεδιασμός, μετά τον οποίο μια πειραματική παρτίδα 50 μονάδων περιστροφικού VAZ-21018 " μονάδες», οι οποίες διασκορπίστηκαν αμέσως μεταξύ των εργαζομένων της VAZ. Αμέσως έγινε σαφές ότι ο κινητήρας έμοιαζε μόνο εξωτερικά με έναν ιαπωνικό - άρχισε να καταρρέει με πολύ σοβιετικό τρόπο. Η διοίκηση του εργοστασίου αναγκάστηκε να αντικαταστήσει όλους τους κινητήρες με κινητήρες σειριακού εμβόλου σε έξι μήνες, να μειώσει στο μισό το προσωπικό της SKB RPD και να αναστείλει την κατασκευή συνεργείων. Η σωτηρία του οικιακού περιστροφικού κινητήρα προήλθε από τις ειδικές υπηρεσίες: δεν τους ενδιέφερε πολύ η κατανάλωση καυσίμου και η διάρκεια ζωής του κινητήρα, αλλά τους ενδιέφερε πολύ τα δυναμικά χαρακτηριστικά. Αμέσως, ένα RPD δύο τμημάτων με ισχύ 120 ίππων κατασκευάστηκε από δύο κινητήρες VAZ-311, οι οποίοι άρχισαν να εγκαθίστανται στην "ειδική μονάδα" - VAZ-21019. Είναι αυτό το μοντέλο, που έλαβε το ανεπίσημο όνομα "Arkan", που οφείλουμε αμέτρητες ιστορίες για αστυνομικούς "Κοζάκους" που προλαβαίνουν τη φανταχτερή "Mercedes" και πολλούς αξιωματικούς επιβολής του νόμου - με παραγγελίες και μετάλλια. Μέχρι τη δεκαετία του '90, ο εξωτερικά ανεπιτήδευτος Αρκάν προσπερνούσε πολύ εύκολα όλα τα αυτοκίνητα. Εκτός από το VAZ-21019, η AvtoVAZ παράγει επίσης μικρές παρτίδες αυτοκινήτων VAZ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099. Η μέγιστη ταχύτητα του περιστροφικού «οκτώ» είναι περίπου 210 km/h και επιταχύνει σε εκατοντάδες σε μόλις 8 δευτερόλεπτα.

Αναβίωσε με ειδικές παραγγελίες, η SKB RPD άρχισε να κατασκευάζει κινητήρες για θαλάσσια σπορ και μηχανοκίνητο αθλητισμό, όπου τα αυτοκίνητα με περιστροφικούς κινητήρες άρχισαν να κερδίζουν βραβεία τόσο συχνά που οι αθλητικοί υπάλληλοι αναγκάστηκαν να απαγορεύσουν τη χρήση του RPD.

Το 1987, ο Boris Pospelov, επικεφαλής του SKB RPD, πέθανε και ο Vladimir Shnyakin, ένας άνθρωπος που ήρθε στην αυτοκινητοβιομηχανία από την αεροπορία και αντιπαθούσε τις χερσαίες μεταφορές, εξελέγη σε μια γενική συνέλευση. Η κύρια κατεύθυνση του SKB RPD είναι η δημιουργία κινητήρων για την αεροπορία. Αυτό ήταν το πρώτο στρατηγικό λάθος: παράγουμε δυσανάλογα λιγότερα αυτοκίνητα και το εργοστάσιο ζει από τους κινητήρες που πωλούνται.

Το δεύτερο λάθος ήταν ο προσανατολισμός στη διατηρημένη παραγωγή RPD αυτοκινήτων σε κινητήρες VAZ-1185 χαμηλής ισχύος 42 ίππων. για το Oka, αν και πιο αδηφάγοι, αλλά πιο δυναμικοί περιστροφικοί κινητήρες ζητούν τα πιο γρήγορα εγχώρια αυτοκίνητα - για παράδειγμα, το G8. Οι ίδιοι Ιάπωνες τοποθετούν "wankels" μόνο σε σπορ μοντέλα. Ως αποτέλεσμα, στις Ρωσικοί δρόμοιυπήρχαν μόνο μερικά περιστροφικά μίνι αυτοκίνητα "Oka". Το 1998, ετοιμάστηκε τελικά μια πολιτική έκδοση του δικύλινδρου περιστροφικού κινητήρα VAZ-415 1,3 λίτρων, ο οποίος εγκαταστάθηκε στα VAZ-2105, 2107, 2108 και 2109.

Τον Μάιο του 1998, ο δακτύλιος VAZ-110 "RPD-sport" (190 hp, 8500 rpm, 960 kg, 240 km/h) αναγνωρίστηκε. Αλίμονο, τα πράγματα δεν προχώρησαν περισσότερο από ένα μόνο δείγμα, που εμφανίζεται πιο συχνά σε εκθέσεις παρά ξεκινώντας σε αγώνες. Το 110 ήταν το πιο ισχυρό στο πελοτόν, αλλά η ειλικρινά ακατέργαστη σχεδίαση κάθε φορά δεν του επέτρεπε να επιδείξει πλήρως τις δυνατότητές του. Ωστόσο, το πιο προσβλητικό είναι ότι στο VAZ ξεψύχησαν γρήγορα προς την περιστροφική κατεύθυνση και το μοναδικό Lada μετατράπηκε σε αυτοκίνητο ράλι με συμβατικό κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Γιατί λοιπόν δεν έχουν στραφεί ακόμα όλοι οι κορυφαίοι κατασκευαστές αυτοκινήτων στο Wankel; Το γεγονός είναι ότι η παραγωγή κινητήρων με περιστροφικό έμβολο απαιτεί, πρώτον, μια καλά εξελιγμένη τεχνολογία με μεγάλη ποικιλία αποχρώσεων και δεν είναι κάθε εταιρεία έτοιμη να ακολουθήσει το μονοπάτι της ίδιας Mazda, πατώντας σε πολυάριθμες "τσούγκρες" στην πορεία . Και δεύτερον, χρειαζόμαστε ειδικές μηχανές υψηλής ακρίβειας ικανές να περιστρέφουν επιφάνειες που περιγράφονται από μια τέτοια πονηρή καμπύλη όπως ένα επιτροχοειδή.

Το Mazda RX-7 είναι ένα από τα πρώτα αυτοκίνητα που διαθέτει κινητήρα με περιστροφικό έμβολο Wankel. Υπήρξαν τέσσερις γενιές στην ιστορία του Mazda RX-7. Πρώτη γενιά από το 1978 έως το 1985. Δεύτερη γενιά - από το 1985 έως το 1991. Τρίτη γενιά - από το 1992 έως το 1999. Τελευταία, τέταρτη γενιά - από το 1999 έως το 2002. Η πρώτη γενιά RX-7 εμφανίστηκε το 1978. Είχε διάταξη κινητήρα στο μέσο και ήταν εξοπλισμένο με περιστροφικό κινητήρα ισχύος μόλις 130 ίππων. Με.

Επί του παρόντος, μόνο η Mazda ασχολείται με σοβαρή έρευνα στον τομέα των κινητήρων με περιστροφικό έμβολο, βελτιώνοντας σταδιακά τη σχεδίασή τους και τα περισσότερα απόΟι παγίδες σε αυτόν τον τομέα έχουν ήδη ξεπεραστεί. Τα "Wankel" είναι αρκετά συνεπή με τα παγκόσμια πρότυπα όσον αφορά την τοξικότητα των καυσαερίων, την κατανάλωση καυσίμου και την αξιοπιστία. Για τις σύγχρονες εργαλειομηχανές, οι επιφάνειες που περιγράφονται από το επιτρόχιο δεν αποτελούν πρόβλημα (όπως δεν είναι πρόβλημα πολύ πιο σύνθετες καμπύλες), τα νέα δομικά υλικά καθιστούν δυνατή την αύξηση της διάρκειας ζωής ενός κινητήρα με περιστροφικό έμβολο και το κόστος του είναι ήδη χαμηλότερο από αυτό ενός τυπικού κινητήρα εσωτερικής καύσης λόγω λιγότερων χρησιμοποιούμενων λεπτομερειών.

Όπως η NSU, η Mazda τη δεκαετία του '60. ήταν μια μικρή εταιρεία με περιορισμένους τεχνικούς και οικονομικούς πόρους. Η βάση της σειράς της ήταν τα φορτηγά παράδοσης και οι οικογενειακές διαδρομές. Ως εκ τούτου, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το σπορ κουπέ Mazda 110S Cosmo (982 cm3, 110 hp, 185 km/h) δημιουργήθηκε για περισσότερα από 6 χρόνια και αποδείχθηκε πολύ ιδιότροπο και ακριβό. Και η κατεστραμμένη φήμη του NSU Ro80 δεν συνέβαλε στον ενθουσιασμό (το 1967-1972 μόνο 1175 "χώροι" βρήκαν τους ιδιοκτήτες τους), αλλά το παγκόσμιο ενδιαφέρον για το 110S συνέβαλε στην αύξηση των πωλήσεων όλων των υπόλοιπων προϊόντων της εταιρείας !

Για να αποδείξει ότι το RPD είναι εξίσου αξιόπιστο (η υπεροχή του σε ισχύ έχει ήδη γίνει εμφανής σε όλους), η Mazda συμμετείχε στον διαγωνισμό σχεδόν για πρώτη φορά στη ζωή της και επέλεξε τον πιο δύσκολο και μεγαλύτερο αγώνα - τον 84ωρο Marathon De La Route, που πραγματοποιήθηκε στο Nurburgring. Το πώς το πλήρωμα από το Βέλγιο κατάφερε να πάρει την 4η θέση (το δεύτερο αυτοκίνητο αποσύρθηκε τρεις ώρες πριν από τη γραμμή τερματισμού λόγω μπλοκαρισμένων φρένων), χάνοντας μόνο από την Porsche 911 που «μεγάλωσε» στο Nordschleife, φαίνεται να παραμένει μυστήριο.

Εργαστήριο Wankel στο Lindau

Αν και από τότε οι Ιάπωνες «rotorniks» έγιναν τακτικοί παίκτες στις πίστες, έπρεπε να περιμένουν 16 χρόνια για μια μεγάλη επιτυχία στην Ευρώπη. Το 1984, οι Βρετανοί κέρδισαν τον διάσημο καθημερινό αγώνα Spa-Francochamps με ένα RX-7. Αλλά στις ΗΠΑ, στην κύρια αγορά των «επτά», η αγωνιστική της καριέρα εξελίχθηκε πολύ πιο επιτυχημένα: από τη στιγμή που έκανε το ντεμπούτο της στο πρωτάθλημα IMSA GT το 1978 και μέχρι το 1992, κέρδισε πάνω από εκατό στάδια σε αυτήν. τάξη, και από το 1982 έως το 1992 κέρδισε πάνω από εκατό στάδια. διέπρεψε στον κύριο αγώνα της σειράς - 24 ώρες Daytona.

Στο ράλι, το Mazda δεν πήγε τόσο ομαλά. Όπως συνέβαινε συχνά με τις ιαπωνικές ομάδες (Toyota, Datsun, Mitsubishi), έπαιξαν μόνο σε ορισμένες φάσεις του Παγκόσμιου Πρωταθλήματος Ράλι ( Νέα Ζηλανδία, Μεγάλη Βρετανία, Ελλάδα, Σουηδία), που ενδιαφέρουν πρωτίστως τα τμήματα μάρκετινγκ των ανησυχιών. Υπήρχαν αρκετοί εθνικοί τίτλοι: για παράδειγμα, το 1975-1980. Ο Rod Millen κέρδισε έως και πέντε στη Νέα Ζηλανδία και τις ΗΠΑ. Αλλά στο WRC, οι επιτυχίες ήταν αποκλειστικά τοπικές: το καλύτερο που έδειξε το RX-7 ήταν η 3η και η 6η θέση στην Ελληνική Ακρόπολη το 1985.

Λοιπόν, η πιο δυνατή επιτυχία της Mazda γενικά και του RPD ειδικότερα ήταν η νίκη του σπορ πρωτότυπου της 787B (2612 cm3, 700 hp, 607 Nm, 377 km/h) στο Le Mans το 1991. Επιπλέον, δεν ήταν μόνο οι γρήγοροι πιλότοι και ο ανταγωνιστικός εξοπλισμός που βοήθησαν να ξεπεραστούν οι εργοστασιακές Porsche, Peugeot και Jaguar: η επιμονή των Ιαπώνων μάνατζερ έπαιξε επίσης ρόλο, που τακτικά «χτυπούσε» κάθε είδους χαλάρωση στους κανονισμούς για τους ρότορες. Έτσι, την παραμονή της νίκης του 787ου, οι διοργανωτές του αγώνα συμφώνησαν να αντισταθμίσουν την αδηφαγία των «ρότορες» με μείωση βάρους 170 κιλών (830 έναντι 1000). Το παράδοξο ήταν ότι, σε αντίθεση με τους βενζινοκινητήρες, η «όρεξη» του RPD με περαιτέρω ζόρισμα αυξήθηκε με πολύ πιο μέτριο ρυθμό από αυτόν των συμβατικών κινητήρων με έμβολο και ο 787ος αποδείχθηκε πιο οικονομικός από τους κύριους ανταγωνιστές του!

Ήταν ένα σοκ. Η Mercedes, την οποία το περιοδικό Stern για τον συντηρητισμό της αποκάλεσε τίποτα περισσότερο από «κατασκευαστής αυτοκινήτων για 50χρονους κυρίους με καπέλα», παρουσίασε ένα supercar το 1969 που εντυπωσίασε ακόμη και τη φαντασία με χρώμα. Το προκλητικό έντονο πορτοκαλί χρώμα, το εμφατικό σχήμα σφήνας, η διάταξη του κινητήρα στο μέσο, ​​οι πόρτες με πτερύγια γλάρου και το RPD τριών τμημάτων βαρέως τύπου (3600 cm3, 280 hp, 260 km/h) - για μια συντηρητική Mercedes ήταν κάτι !

Και δεδομένου ότι η εταιρεία δεν κατασκεύασε concept, όλοι πίστευαν ότι το C111 είχε μόνο έναν τρόπο: μια μικρής κλίμακας συναρμολόγηση (ομολογία) και ένα μεγάλο αγωνιστικό μέλλον, επειδή από το 1966 η FIA επέτρεψε στο RPD σε επίσημους αγώνες. Και οι επιταγές έπεσαν βροχή στα κεντρικά γραφεία της Mercedes ζητώντας τους να εισαγάγουν το απαιτούμενο ποσό για το δικαίωμα ιδιοκτησίας του C111. Οι Stuttgarters, από την άλλη πλευρά, τροφοδότησαν περαιτέρω το ενδιαφέρον για το Eske, παρουσιάζοντας το 1970 τη δεύτερη γενιά του κουπέ με ακόμα πιο φανταστική σχεδίαση, ρότορα 4 τμημάτων και εντυπωσιακές επιδόσεις (4800 cm3, 350 hp, 300 km /h). Για να τελειοποιήσει, η Mercedes κατασκεύασε πέντε μακέτες που περνούσαν μέρες και νύχτες στο Hockenheimring και στο Nurburgring, προετοιμάζοντας να σημειώσει μια σειρά από ρεκόρ ταχύτητας. Ο Τύπος απόλαυσε την επερχόμενη «τιτανική σύγκρουση» μεταξύ της περιστροφικής Mercedes, της ατμοσφαιρικής Ferrari και της υπερτροφοδοτούμενης Porsche στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Αντοχής. Αλίμονο, η επιστροφή στο μεγάλο άθλημα δεν έγινε. Πρώτον, το C111 ήταν πολύ ακριβό ακόμη και για τη Mercedes, κατα δευτερον, οι Γερμανοί δεν μπορούσαν να βάλουν στην πώληση ένα τόσο χονδροειδές σχέδιο. Και μετά την πετρελαϊκή κρίση της Καραϊβικής, γενικά κάλυψαν το έργο, εστιάζοντας στους κινητήρες ντίζελ. Ήταν εξοπλισμένα πιο πρόσφατες εκδόσεις C111, ο οποίος έκανε πολλά παγκόσμια ρεκόρ.

Μη έχοντας ολοκληρωμένη τεχνική εκπαίδευση, στο τέλος της ζωής του, ο Felix Wankel πέτυχε παγκόσμια αναγνώριση στον τομέα της κατασκευής κινητήρων και της τεχνολογίας στεγανοποίησης, έχοντας κερδίσει πολλά βραβεία και τίτλους. Οι δρόμοι και οι πλατείες των γερμανικών πόλεων (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring) έχουν το όνομά του. Εκτός από τους κινητήρες, ο Wankel ανέπτυξε μια νέα ιδέα για τα ταχύπλοα σκάφη και κατασκεύασε ο ίδιος πολλά σκάφη.

Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι ο περιστροφικός κινητήρας, που τον έκανε εκατομμυριούχο και του έφερε παγκόσμια φήμη, δεν άρεσε στον Βάνκελ, θεωρώντας τον «άσχημο παπάκι». Τα πραγματικά λειτουργικά RPD κατασκευάστηκαν σύμφωνα με το λεγόμενο "KKM concept", το οποίο προβλέπει την πλανητική περιστροφή του ρότορα και απαιτεί την εισαγωγή εξωτερικών αντίβαρων. Σημαντικό ρόλο έπαιξε το γεγονός ότι αυτό το σχέδιο δεν προτάθηκε από τον Wankel, αλλά από τον μηχανικό του NSU Walter Freude. Ο ίδιος ο Βάνκελ τελευταιες μερεςθεωρείται η ιδανική διάταξη κινητήρα "με περιστρεφόμενα έμβολα χωρίς ανομοιόμορφα περιστρεφόμενα μέρη" (Drehkolbenmasine - DKM), εννοιολογικά πολύ πιο όμορφη, αλλά τεχνικά πολύπλοκη, που απαιτεί, ειδικότερα, την εγκατάσταση μπουζί σε περιστρεφόμενο ρότορα. Ωστόσο, οι περιστροφικοί κινητήρες σε όλο τον κόσμο συνδέονται ακριβώς με το όνομα του Wankel, καθώς όλοι όσοι γνώριζαν από κοντά τον εφευρέτη ισχυρίζονται ομόφωνα ότι χωρίς την ακαταμάχητη ενέργεια του Γερμανού μηχανικού, ο κόσμος δεν θα είχε δει αυτή την εκπληκτική συσκευή. Ο Felik Wankel πέθανε το 1988.
Η ιστορία της Mercedes 350 SL είναι περίεργη. Ο Wankel ήθελε πολύ να έχει μια περιστροφική Mercedes C-111. Όμως η εταιρεία Mercedes δεν πήγε να τον συναντήσει. Στη συνέχεια, ο εφευρέτης πήρε το σειριακό 350 SL, πέταξε τον «εγγενή» κινητήρα από εκεί και τοποθέτησε έναν ρότορα από το C-111, ο οποίος ήταν 60 κιλά ελαφρύτερος από τον προηγούμενο 8κύλινδρο, αλλά ανέπτυξε σημαντικά μεγαλύτερη ισχύ (320 ίπποι στα 6500 σ.α.λ.). Το 1972 όταν ιδιοφυΐα μηχανικήςολοκλήρωσε τη δουλειά για το επόμενο θαύμα του, μπορούσε να καθίσει πίσω από το τιμόνι της ταχύτερης Mercedes SL-class εκείνη την εποχή. Η ειρωνεία ήταν ότι ο Wankel δεν πήρε ποτέ άδεια οδήγησης για το υπόλοιπο της ζωής του.

Οφείλουμε την αναβίωση του ενδιαφέροντος για το RPD στον νέο κινητήρα Mazda Renesis (από RE - Rotary Engine - και Genesis). Την τελευταία δεκαετία, οι Ιάπωνες μηχανικοί κατάφεραν να λύσουν όλα τα κύρια προβλήματα του RPD - τοξικότητα και αναποτελεσματικότητα καυσαερίων. Σε σύγκριση με τον προκάτοχό του, ήταν δυνατό να μειωθεί η κατανάλωση λαδιού κατά 50%, η βενζίνη κατά 40% και να φέρει η εκπομπή επιβλαβών οξειδίων στα πρότυπα Euro IV. Ένας δικύλινδρος κινητήρας με όγκο μόλις 1,3 λίτρων αποδίδει 250 ίππους. και καταλαμβάνει πολύ λιγότερο χώρο στο χώρο του κινητήρα.

Ειδικά για τον νέο κινητήρα, αναπτύχθηκε το αυτοκίνητο Mazda RX-8, το οποίο, σύμφωνα με τον διευθυντή μάρκας της Mazda Motor Europe Martin Brink, δημιουργήθηκε σύμφωνα με μια νέα ιδέα - το αυτοκίνητο «χτίστηκε» γύρω από τον κινητήρα. Ως αποτέλεσμα, η κατανομή βάρους κατά μήκος των αξόνων του RX-8 είναι ιδανική - 50 έως 50. Η χρήση μοναδικού σχήματος και μικρών διαστάσεων του κινητήρα επέτρεψαν να τοποθετηθεί το κέντρο βάρους πολύ χαμηλά. «Το RX-8 δεν είναι ένα τέρας αγώνων, αλλά είναι το καλύτερο αυτοκίνητο χειρισμού που έχω οδηγήσει ποτέ», είπε ο Μάρτιν Μπρινκ με ενθουσιασμό στο Popular Mechanics.

Βαρέλι μέλι...

Χωρίς αμφιβολία, με την πρώτη ματιά, ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης:
- 30-40% λιγότερα εξαρτήματα.
- Μικρότερο σε 2-3 φορές διαστάσεις και βάρος, σε σύγκριση με τον τυπικό κινητήρα εσωτερικής καύσης που αντιστοιχεί σε ισχύ.
- Ομαλή απόκριση ροπής σε όλο το εύρος στροφών.
- Απουσία μηχανισμού στροφάλου και, κατά συνέπεια, πολύ χαμηλότερο επίπεδο κραδασμών και θορύβου.
- Υψηλό επίπεδοπεριστροφές (έως 15000 rpm!).

Μια κουταλιά πίσσα…

Φαίνεται ότι αν το Wankel έχει τέτοια πλεονεκτήματα σε σχέση με τον εμβολοφόρο κινητήρα, τότε ποιος χρειάζεται αυτούς τους ογκώδεις, βαρείς, κροταλιστικούς και δονούμενους εμβολοφόρους κινητήρες; Αλλά, όπως συμβαίνει συχνά, στην πράξη, όλα δεν είναι τόσο σοκολάτα. Ούτε μια ευφυής εφεύρεση, έχοντας αφήσει το κατώφλι του εργαστηρίου, δεν στάλθηκε στο καλάθι με την ένδειξη "για τα απόβλητα". Η σειριακή παραγωγή δεν βρέθηκε σε μια πέτρα, αλλά σε μια ολόκληρη πλάκα γρανίτη:
- Ανάπτυξη της διαδικασίας καύσης σε θάλαμο δυσμενούς σχήματος.
- Διασφάλιση στεγανότητας των σφραγίδων.
- Εξασφάλιση εργασίας χωρίς παραμόρφωση του σώματος σε συνθήκες ανομοιόμορφης θέρμανσης.
- Χαμηλή θερμική απόδοση λόγω του γεγονότος ότι ο θάλαμος καύσης RPD είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν ενός παραδοσιακού κινητήρα εσωτερικής καύσης.
- Υψηλή κατανάλωση καυσίμου.
- Υψηλή τοξικότητα αέριων προϊόντων καύσης.
- Μια στενή ζώνη θερμοκρασίας για λειτουργία RPD: σε χαμηλές θερμοκρασίες, η ισχύς του κινητήρα πέφτει απότομα, σε υψηλές θερμοκρασίες, γρήγορη φθορά των στεγανοποιήσεων του ρότορα.

Και τι άλλο? Τα συν ή τα πλην; Αξίζει το παιχνίδι το κερί; Έχει νόημα (αν όχι περισσότερο - η δυνατότητα) να κυριαρχήσετε στη μαζική παραγωγή RPD;

Οι κύριοι τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης και ατμομηχανών έχουν ένα κοινό μειονέκτημα. Συνίσταται στο γεγονός ότι η παλινδρομική κίνηση απαιτεί μετατροπή σε περιστροφική κίνηση. Αυτό, με τη σειρά του, προκαλεί χαμηλή παραγωγικότητα, καθώς και μάλλον υψηλή φθορά των εξαρτημάτων του μηχανισμού που περιλαμβάνονται σε διάφορους τύπους κινητήρων.

Αρκετοί άνθρωποι σκέφτηκαν πώς να δημιουργήσουν έναν τέτοιο κινητήρα στον οποίο τα κινούμενα μέρη περιστρέφονται μόνο. Ωστόσο, μόνο ένα άτομο κατάφερε να λύσει αυτό το πρόβλημα. Ο Felix Wankel, ένας αυτοδίδακτος μηχανικός, έγινε ο εφευρέτης του κινητήρα με περιστροφικό έμβολο. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο άνθρωπος αυτός δεν έλαβε καμία ειδικότητα ή ανώτερη εκπαίδευση. Ας εξετάσουμε περαιτέρω τον κινητήρα περιστροφικού εμβόλου Wankel.

Σύντομη βιογραφία του εφευρέτη

Ο Felix G. Wankel γεννήθηκε το 1902, στις 13 Αυγούστου, στη μικρή πόλη Lahr (Γερμανία). Στον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο, πέθανε ο πατέρας του μελλοντικού εφευρέτη. Εξαιτίας αυτού, ο Wankel έπρεπε να εγκαταλείψει τις σπουδές του στο γυμνάσιο και να βρει δουλειά ως πωλητής σε ένα βιβλιοπωλείο σε έναν εκδοτικό οίκο. Ως αποτέλεσμα, ανέπτυξε το πάθος του για το διάβασμα. Ο Felix μελέτησε μόνος του τα τεχνικά χαρακτηριστικά των κινητήρων, του αυτοκινήτου, της μηχανικής. Αντλούσε γνώση από βιβλία που πουλούσαν στο μαγαζί. Πιστεύεται ότι το σχέδιο κινητήρα Wankel που εφαρμόστηκε αργότερα (ακριβέστερα, η ιδέα της δημιουργίας του) επισκέφτηκε σε ένα όνειρο. Δεν είναι γνωστό αν αυτό είναι αλήθεια ή όχι, αλλά μπορεί να ειπωθεί με βεβαιότητα ότι ο εφευρέτης είχε εξαιρετικές ικανότητες, λαχτάρα για μηχανικούς και μια περίεργη ματιά σε πολλά πράγματα.

Οι πρώτοι τύποι κινητήρων

Ο εφευρέτης, έχοντας καταλάβει πώς είναι δυνατό να πραγματοποιήσει και τους 4 κύκλους ενός συμβατικού κινητήρα κατά την περιστροφή, άρχισε να σχεδιάζει. Το 1924 ο Wankel δημιούργησε ένα μικρό εργαστήριο. Υπηρέτησε και ως εργαστήριο. Ήταν εδώ που ο Felix Wankel άρχισε να μελετά συστήματα περιστροφικών εμβόλων. Το 1936, το μοντέλο που συναρμολογήθηκε από τον εφευρέτη ενδιέφερε την εταιρεία BMW. Ο Wankel έλαβε τα χρήματα, του δόθηκε το δικό του εργαστήριο στο Lindau.

Εκεί υποτίθεται ότι θα αναπτύξει πρωτότυπα κινητήρων αεροσκαφών. Ωστόσο, μέχρι το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ούτε ένας περιστροφικός κινητήρας Wankel δεν στάλθηκε σε μαζική παραγωγή. Αυτό πιθανότατα οφειλόταν στο γεγονός ότι η μεταφορά του σχεδίου σε κατάσταση λειτουργίας και η εγκατάσταση μαζικής παραγωγής απαιτούσαν πολύ χρόνο.

Μεταπολεμικά χρόνια

Μετά την ήττα του φασισμού, το εργαστήριο έκλεισε και όλος ο εξοπλισμός που υπήρχε μεταφέρθηκε στη Γαλλία. Ως αποτέλεσμα, ο Wankel έμεινε χωρίς δουλειά. Αυτό διευκολύνθηκε από την πρώην ένταξη του στο Εθνικοσοσιαλιστικό Κόμμα. Αλλά μετά από σύντομο χρονικό διάστημα, ο Felix προσκλήθηκε στο NSU ως μηχανικός σχεδιασμού. Αυτή η επιχείρηση εκείνη την εποχή θεωρούνταν ο παλαιότερος κατασκευαστής αυτοκινήτων και μοτοσυκλετών.

Πρωτότυπο

Το 1957, χάρη στην υποστήριξη του Walter Frede (επικεφαλής μηχανικός στο NSU), ένας κινητήρας με περιστροφικό έμβολο τοποθετήθηκε για πρώτη φορά σε ένα αυτοκίνητο. Ο κινητήρας εγκαταστάθηκε στο NSU Prinz. Ωστόσο, το αρχικό σχέδιο απείχε πολύ από το τέλειο. Ήταν τόσο περίπλοκο που ακόμη και για την αντικατάσταση των μπουζί ήταν απαραίτητο να αποσυναρμολογηθεί σχεδόν ολόκληρος ο κινητήρας. Επιπλέον, ο σχεδιασμός ήταν πολύ αναξιόπιστος, αντιοικονομικός και είχε πολύ χαμηλή απόδοση. Σε σχέση με αυτό, ο κινητήρας Wankel δεν μπήκε σε σειρά. Τα αυτοκίνητα πήγαιναν στον μεταφορέα με έναν παραδοσιακό κινητήρα εσωτερικής καύσης. Ωστόσο, ο κινητήρας με περιστροφικό έμβολο απέδειξε όχι μόνο το δικαίωμα ύπαρξης, αλλά έδειξε και μια εντυπωσιακή δυνατότητα για εκείνη την εποχή. Οι προοπτικές για τη χρήση του ήταν τόσο ελκυστικές που τίποτα δεν μπορούσε να σταματήσει τους μηχανικούς σχεδιασμού. Ο ίδιος ο εφευρέτης κατάλαβε ότι οι απόγονοί του χρειάζονταν βελτίωση, προσπάθησε να διασφαλίσει ότι τόσο η λειτουργία όσο και η επισκευή του κινητήρα προκαλούσαν όσο το δυνατόν λιγότερες δυσκολίες. Από εκείνη τη στιγμή, η ενεργή εργασία άρχισε να φέρνει τον κινητήρα σε λειτουργική αριστεία.

Κινητήρας Wankel: σχεδιασμός

Τι είναι ένας κινητήρας; Υπάρχει μια στρογγυλή τρύπα στο κέντρο του ρότορα. Είναι καλυμμένο με δόντια από μέσα, όπως σε γρανάζι. Ένας άξονας με μικρότερη διάμετρο εισάγεται στην οπή. Έχει και δόντια. Αποτρέπουν την ολίσθηση του άξονα. Οι λόγοι των διαμέτρων επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε η μετατόπιση των κορυφών των τριγώνων να πραγματοποιείται κατά μήκος μιας κλειστής καμπύλης. Ονομάζεται «επιτροχοειδής». Το καθήκον του Wankel ήταν να καταλάβει πρώτα ότι η λειτουργία ενός τέτοιου μηχανισμού είναι δυνατή. Μετά έπρεπε να τα υπολογίσει όλα με ακρίβεια και σωστά. Ως αποτέλεσμα, το έμβολο, κατασκευασμένο με τη μορφή τριγώνου Reuleaux, κόβει τρεις θαλάμους μεταβλητής θέσης και όγκου.

Ιδιαιτερότητες

Το σχεδιαστικό χαρακτηριστικό του κινητήρα είναι σημαντικά ανώτερο σε σύγκριση με τους συμβατικούς κινητήρες. Ειδικότερα, η σφράγιση των θαλάμων παρέχεται από ακραίες και ακτινικές πλάκες σφράγισης. Πιέζονται στον «κύλινδρο» με τη βοήθεια ελατηρίων ταινίας, πίεσης αερίου και φυγόκεντρων δυνάμεων. ιδιαίτερη προσοχήαξίζει τα χαρακτηριστικά του κινητήρα όσον αφορά τις επιδόσεις. Για ολόκληρο τον κύκλο, ο άξονας κάνει 3 πλήρεις στροφές. Σε έναν συμβατικό εμβολοφόρο κινητήρα, αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έξι κυλίνδρους.

Εισαγωγή στη βιομηχανία

Μετά την πρώτη επιτυχημένη επίδειξη το 1957, ο κινητήρας Wankel ενδιέφερε τους μεγαλύτερους γίγαντες αυτοκινήτων της εποχής. Έτσι, η Curtiss-Wright έγινε η πρώτη εταιρεία που αγόρασε την άδεια. Ένα χρόνο αργότερα, η εφεύρεση άρχισε να χρησιμοποιείται από γνωστές επιχειρήσεις όπως η Mazda, ο Friedrich Krupp, η MAN και η Daimler-Benz. Σε αρκετά σύντομο χρονικό διάστημα, άδειες αποκτήθηκαν περίπου εκατό εταιρείες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με παγκόσμια φήμη: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.

Πλεονεκτήματα

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του κινητήρα Wankel; Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα είναι ότι η υλοποίηση οποιουδήποτε τετράχρονου κύκλου πραγματοποιείται χωρίς τη χρήση μηχανισμού διανομής αερίου. Αυτό απλοποιεί σημαντικά τη σχεδίαση του κινητήρα. Σε έναν συμβατικό τετράχρονο εμβολοφόρο κινητήρα, υπάρχουν περίπου χίλια περισσότερα στοιχεία. Το τεράστιο ενδιαφέρον των μεγαλύτερων αυτοκινητοβιομηχανιών προκλήθηκε από τις δυνατότητες του σχεδιασμού. Αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα είναι η ευκολία παραγωγής, η απλή επισκευή του κινητήρα, η συμπαγής απόδοση και το χαμηλό βάρος. Όλα αυτά βοηθούν στη βελτίωση της δυνατότητας ελέγχου του μηχανήματος, διευκολύνουν τη θέση της μετάδοσης.

Η συμπαγής κίνηση του κινητήρα σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα άνετο και αρκετά ευρύχωρο εσωτερικό. Τα προηγμένα μοντέλα κινητήρων μπορούν να αναπτύξουν υψηλή ισχύ με αρκετά οικονομική κατανάλωση καυσίμου. Για παράδειγμα, ένας σύγχρονος κινητήρας με όγκο 1300 cm 3 έχει 220 λίτρα. Με. Εάν εξοπλίσετε τον κινητήρα Wankel με υπερσυμπιεστή, μπορείτε να αποκτήσετε ισχύ έως και 350 ίππους. Με. Ένα άλλο πλεονέκτημα του σχεδιασμού είναι το πολύ χαμηλό επίπεδο κραδασμών και θορύβου. Ο κινητήρας Wankel είναι μηχανικά ισορροπημένος. Η μείωση του θορύβου και των κραδασμών επιτυγχάνεται με μικρό αριθμό εξαρτημάτων (είναι 40% λιγότερα από ό,τι στους παραδοσιακούς κινητήρες). Αξίζει επίσης να σημειωθούν τα δυναμικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Σε χαμηλή ταχύτητα χωρίς πολύ φορτίο, μπορείτε να επιταχύνετε το αυτοκίνητο στα 100 km/h σε υψηλές ταχύτητες. Η σχεδίαση του κινητήρα δεν έχει μηχανισμό που μετατρέπει την παλινδρομική κίνηση σε περιστροφική. Λόγω αυτού, ο κινητήρας Wankel μπορεί να αντέξει υψηλές ταχύτητες σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Τέλος ευφορίας

Το 1964 κυκλοφόρησε το αυτοκίνητο NSU Spyder και μετά κυκλοφόρησε το θρυλικό μοντέλο Ro 80. Και τώρα υπάρχουν πολλά κλαμπ για τους θαυμαστές αυτών των αυτοκινήτων στον κόσμο. Στη συνέχεια μοντέλα όπως η Corvette XP, η Mercedes C-111, η Citroen M35 βγήκαν από τη γραμμή συναρμολόγησης. Ωστόσο, η μόνη εταιρεία που ανέλαβε μαζική παραγωγή ήταν η Mazda. Από το 1967, έχει παράγει 2-3 νέα αυτοκίνητα με RPD. Ο κινητήρας Wankel εγκαταστάθηκε σε ελαφρά αεροσκάφη, snowmobiles και σκάφη. Το 1973 τελείωσε η ευφορία. Εκείνη την εποχή, η πετρελαϊκή κρίση βρισκόταν σε πλήρη εξέλιξη. Ήταν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που εμφανίστηκε το κύριο μειονέκτημα του RPD - η αναποτελεσματικότητα. Εκτός από τη Mazda, όλοι οι κατασκευαστές έχουν περιορίσει τα προγράμματα για την παραγωγή αυτοκινήτων με περιστροφικούς κινητήρες. Ωστόσο, μόνο η Mazda συνέχισε να παράγει τέτοια αυτοκίνητα. Η εταιρεία έχει μειώσει σημαντικά τις πωλήσεις στην Αμερική.

Μειονεκτήματα του RPD: ευθραυστότητα και αναξιοπιστία

Μαζί με τα πλεονεκτήματα, οι περιστροφικοί κινητήρες είχαν και σημαντικά μειονεκτήματα. Πρώτα απ 'όλα, ήταν πολύ βραχύβια. Έτσι, ένα από τα πρώτα μοντέλα RPD κατά τη διάρκεια των δοκιμών επεξεργάστηκε ολόκληρο τον πόρο σε 2 ώρες. Ένα πιο επιτυχημένο πρωτότυπο μπόρεσε να αντέξει 100 ώρες. Ωστόσο, αυτό δεν εξασφάλισε την κανονική λειτουργία του μηχανήματος. το κύριο πρόβλημασυνίστατο στην ανομοιόμορφη φθορά της εσωτερικής επιφάνειας του θαλάμου. Κατά τη διάρκεια της εργασίας, σχηματίστηκαν εγκάρσια αυλάκια πάνω του. Έλαβαν ένα πολύ εύγλωττο όνομα: «σημάδια του διαβόλου». Μετά την απόκτηση άδειας, η Mazda σχημάτισε ένα ειδικό τμήμα που ασχολήθηκε με τη βελτίωση του κινητήρα. Σύντομα έγινε σαφές ότι κατά την περιστροφή του ρότορα, τα βύσματα που βρίσκονται στις κορυφές του αρχίζουν να δονούνται. Εξαιτίας αυτού, εμφανίζονται αυτά τα αυλάκια. Σήμερα το πρόβλημα της αντοχής και της αξιοπιστίας έχει λυθεί. Για αυτό, χρησιμοποιούνται στην παραγωγή επιστρώσεις υψηλής ποιότητας, συμπεριλαμβανομένων των κεραμικών.

Υψηλή τοξικότητα των καυσαερίων

Αυτό είναι ένα άλλο μειονέκτημα του RPD. Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς κινητήρες, ο κινητήρας Wankel εκπέμπει λιγότερα οξείδια του αζώτου, αλλά πολλές φορές περισσότερους υδρογονάνθρακες, λόγω της ατελούς καύσης του καυσίμου. Οι μηχανικοί της Mazda βρήκαν γρήγορα μια αποτελεσματική λύση στο πρόβλημα. Οι ειδικοί δημιούργησαν έναν «θερμικό αντιδραστήρα». Είναι «μετακαύση» υδρογονανθράκων. Το Mazda R 100 ήταν το πρώτο αυτοκίνητο που χρησιμοποίησε αυτό το στοιχείο. Το 1968 κυκλοφόρησε ένα άλλο μοντέλο «θερμικού αντιδραστήρα», το Familia Presto Rotary. Αυτό το αυτοκίνητο, ένα από τα λίγα, πέρασε αμέσως μια αρκετά αυστηρή περιβαλλοντική δοκιμή που προτάθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες το 1970 για εισαγόμενα οχήματα.

οικονομία

Αυτό είναι ένα άλλο πρόβλημα με το RPD. Εν μέρει, προκύπτει από τα παραπάνω. Η κατανάλωση καυσίμου σε ένα τυπικό RPD είναι πολύ υψηλότερη από αυτή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτό το πρόβλημα λύθηκε και πάλι από ειδικούς της Mazda. Εφαρμόζοντας ένα σύνολο μέτρων, συμπεριλαμβανομένης της επανεπεξεργασίας του καρμπυρατέρ και του θερμοαντιδραστήρα, της προσθήκης εναλλάκτη θερμότητας στο σύστημα εξάτμισης, της δημιουργίας νέας ανάφλεξης και της ανάπτυξης ενός καταλυτικού θερμοπομπού, οι μηχανικοί πέτυχαν μείωση της κατανάλωσης κατά 40%. Αυτό οδήγησε στην κυκλοφορία του RX-7 το 1978.

εγχώρια παραγωγή

Εκτός από τη Mazda, η AvtoVAZ παρήγαγε επίσης αυτοκίνητα με RPD. Το 1974, δημιουργήθηκε στο εργοστάσιο ένα ειδικό γραφείο σχεδιασμού. Στο Tolyatti ξεκίνησε η κατασκευή εργαστηρίων για τη σειριακή παραγωγή RPD. Λόγω του γεγονότος ότι αρχικά υποτίθεται ότι η VAZ θα αντιγράψει απλώς τη δυτική τεχνολογία, αποφασίστηκε να αναπαραχθεί ο κινητήρας Mazda. Ταυτόχρονα, οι πολυετείς εξελίξεις των εγχώριων ινστιτούτων κατασκευής μηχανών δεν ελήφθησαν καθόλου υπόψη.

Διεξήχθησαν διαπραγματεύσεις μεταξύ του Wankel και των σοβιετικών αξιωματούχων για αρκετό καιρό. Κάποιες συναντήσεις πραγματοποιήθηκαν απευθείας στη Μόσχα. Ωστόσο, δεν υπήρχαν αρκετά χρήματα, επομένως ορισμένες τεχνολογίες δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν. Το 1976, κατασκευάστηκε ο πρώτος κινητήρας VAZ-311 ενός τμήματος. Η ισχύς του ήταν 65 λίτρα. Με. Τα επόμενα πέντε χρόνια, ο σχεδιασμός βελτιώθηκε. Μετά από αυτό, το εργοστάσιο παρήγαγε 50 πρωτότυπα αυτοκίνητα με κινητήρα Wankel. Διασκορπίστηκαν αμέσως στους υπαλλήλους της επιχείρησης. Ωστόσο, σύντομα έγινε σαφές ότι ο κινητήρας στα αυτοκίνητα έμοιαζε μόνο εξωτερικά με ιαπωνικό. Ο σχεδιασμός του ήταν εξαιρετικά αναξιόπιστος. Μέσα σε έξι μήνες αντικαταστάθηκαν όλοι οι κινητήρες και το προσωπικό γραφείο σχεδιασμούσυντομεύτηκε.

Ωστόσο, η εγχώρια παραγωγή του κινητήρα σώθηκε από τις ειδικές υπηρεσίες. Δεν ανησυχούσαν πολύ για τους πόρους σχεδιασμού και την κατανάλωση καυσίμου. Τους έλκυαν περισσότερο τα δυναμικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Σε σύντομο χρονικό διάστημα, ένα δύο τμημάτων συναρμολογήθηκε από δύο κινητήρες VAZ-311. Η ισχύς του έχει σχεδόν διπλασιαστεί - έως και 120 ίππους. Με. Ο κινητήρας τοποθετήθηκε σε ειδική μονάδα - VAZ-21019. Αυτό το μοντέλο έλαβε το ανεπίσημο όνομα "Arkan".

Επαναχρησιμοποίηση

Οι ειδικές παραγγελίες έδωσαν μια δεύτερη ζωή στο γραφείο σχεδιασμού. Η VAZ άρχισε να παράγει κινητήρες για αυτοκίνητα και θαλάσσια σπορ. Οι μηχανές άρχισαν να κερδίζουν τις πρώτες θέσεις συχνά. Οι αθλητικοί υπάλληλοι, με τη σειρά τους, αναγκάστηκαν να απαγορεύσουν τη χρήση RAP. Το 1987, ο Shnyakin αντικατέστησε τον Pospelov (επικεφαλής του γραφείου σχεδιασμού). Αντιπαθούσε τις χερσαίες μεταφορές, έλκοντας περισσότερο προς την αεροπορία. Από την αρχή της ηγεσίας του, η SKB αναπροσανατολίζει τις δραστηριότητές της στην παραγωγή κινητήρων για αεροσκάφη. Αυτή ήταν η λάθος στρατηγική, αφού η χώρα παράγει πολύ λιγότερα αεροπλάνα από αυτοκίνητα. Το εργοστάσιο είχε επίσης κέρδη κυρίως από την πώληση μηχανοκίνητων οχημάτων.

Το επόμενο λάθος ήταν ο επαναπροσανατολισμός σε κινητήρες χαμηλής ισχύος. Οι Ιάπωνες εγκαθιστούν RPD σε σπορ αυτοκίνητα. Και η VAZ παρήγαγε μοντέλα Oka μικρού κυβισμού, παρά το γεγονός ότι θα ήταν πιο σκόπιμο να τοποθετηθούν δυναμικοί κινητήρες σε ταχύτερα αυτοκίνητα. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, υπήρχαν πολλά μίνι αυτοκίνητα "Oka" με RPD σε εσωτερικούς δρόμους. Μέχρι το 1998, ολοκληρώθηκε τελικά η πολιτική έκδοση του δικύλινδρου περιστροφικού κινητήρα 1,3 λίτρων. Εγκαταστάθηκε στα μοντέλα VAZ 2107-2109 και 2105.

Τελικά

Γιατί οι κορυφαίοι κατασκευαστές του κόσμου δεν έχουν ακόμη στραφεί πλήρως στην παραγωγή μηχανών με RPD; Το γεγονός είναι ότι για την κατασκευή τέτοιων κινητήρων, πρώτα απ 'όλα, απαιτείται μια πολύ ακριβής τεχνολογία, η οποία περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές αποχρώσεις. Δεν μπορούν όλοι, ακόμη και μια μεγάλη εταιρεία, να ακολουθήσουν το δρόμο της Mazda. Εξάλλου, πρόκειται για το υλικό. Για την παραγωγή του κινητήρα Wankel χρειάζονται μηχανήματα υψηλής ακρίβειας για τόρνευση επιφανειών με επιτροχοειδή. Για τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται σήμερα στα εργοστάσια, μια τέτοια εργασία είναι αρκετά εφικτή. Σήμερα μόνο η Mazda ασχολείται με σοβαρή έρευνα RPD. Οι μηχανικοί της εταιρείας βελτιώνουν συνεχώς τον σχεδιασμό, λύνοντας πολλά διαφορετικά προβλήματα. Οι περιστροφικοί κινητήρες που παράγονται στην Ιαπωνία πληρούν τα παγκόσμια πρότυπα αξιοπιστίας, κατανάλωσης καυσίμου και φιλικότητας προς το περιβάλλον.