موتور پیستونی دوار یا موتور وانکل موتوری است که عنصر اصلی آن حرکت دایره ای سیاره ای است. این یک نوع موتور اساساً متفاوت است که با همتایان پیستونی خود در خانواده موتورهای احتراق داخلی متفاوت است.

در طراحی چنین واحدی از یک روتور (پیستون) با سه وجه استفاده می شود که از خارج یک مثلث Reuleaux را تشکیل می دهد که حرکات دایره ای را در یک استوانه با مشخصات خاص انجام می دهد. اغلب، سطح استوانه در امتداد یک اپی تروکوئید ساخته می شود (منحنی مسطحی که توسط نقطه ای به دست می آید که به طور صلب به دایره ای متصل است که در امتداد سمت بیرونی دایره دیگری حرکت می کند). در عمل می توانید سیلندر و روتوری با اشکال دیگر پیدا کنید.

اجزاء و اصل عملکرد

طراحی موتور نوع RPD فوق العاده ساده و جمع و جور است. یک روتور روی محور واحد نصب شده است که محکم به چرخ دنده متصل است. دومی با استاتور درگیر می شود. روتور که دارای سه ضلع است در امتداد صفحه استوانه ای اپی تروکوئیدی حرکت می کند. در نتیجه، با استفاده از سه سوپاپ، حجم های متغیر محفظه های کاری سیلندر قطع می شود. صفحات آب بند (از نوع انتهایی و شعاعی) تحت تأثیر گاز و در اثر اعمال نیروهای گریز از مرکز و فنرهای نواری بر روی سیلندر فشرده می شوند. این منجر به 3 محفظه جدا شده با ابعاد حجمی مختلف می شود. در اینجا فرآیندهای فشرده سازی مخلوط ورودی سوخت و هوا، انبساط گازها، اعمال فشار بر روی سطح کار روتور و پاکسازی محفظه احتراق از گازها انجام می شود. حرکت دایره ای روتور به محور خارج از مرکز منتقل می شود. خود محور روی یاتاقان ها قرار دارد و گشتاور چرخشی را به مکانیسم های انتقال منتقل می کند. در این موتورها دو جفت مکانیکی به طور همزمان کار می کنند. یکی که از چرخ دنده ها تشکیل شده است، حرکت روتور را تنظیم می کند. دیگری حرکت چرخشی پیستون را به حرکت چرخشی محور خارج از مرکز تبدیل می کند.

قطعات موتور پیستونی دوار

اصل کارکرد موتور وانکل

با استفاده از نمونه موتورهای نصب شده بر روی خودروهای VAZ می توان به مشخصات فنی زیر اشاره کرد:
- 1.308 سانتی متر مکعب - حجم کار محفظه RPD.
- 103 کیلو وات / 6000 دقیقه - 1 - قدرت نامی.
- وزن موتور 130 کیلوگرم؛
— 125000 کیلومتر – عمر موتور قبل از اولین تعمیر کامل.

تشکیل اختلاط

در تئوری، چندین نوع تشکیل مخلوط در RPD استفاده می شود: خارجی و داخلی، بر اساس سوخت مایع، جامد و گاز.
در مورد سوخت های جامد، شایان ذکر است که آنها در ابتدا در ژنراتورهای گازی تبدیل به گاز می شوند، زیرا منجر به افزایش تشکیل خاکستر در سیلندرها می شوند. بنابراین سوخت های گازی و مایع در عمل گسترش بیشتری یافته اند.
مکانیسم تشکیل مخلوط در موتورهای وانکل به نوع سوخت مصرفی بستگی دارد.
هنگام استفاده از سوخت گازی، در یک محفظه مخصوص در ورودی موتور با هوا مخلوط می شود. مخلوط قابل احتراق به شکل تمام شده وارد سیلندرها می شود.

مخلوط از سوخت مایع به شرح زیر تهیه می شود:

1. هوا قبل از ورود به سیلندرها با سوخت مایع مخلوط می شود، جایی که مخلوط قابل احتراق وارد می شود.
2. سوخت مایع و هوا به طور جداگانه وارد سیلندرهای موتور می شوند و در داخل سیلندر مخلوط می شوند. مخلوط کاری زمانی به دست می آید که آنها با گازهای باقیمانده تماس پیدا کنند.

بر این اساس، مخلوط سوخت و هوا را می توان در خارج از سیلندرها یا داخل آنها تهیه کرد. این منجر به جدا شدن موتورها با تشکیل مخلوط داخلی یا خارجی می شود.

ویژگی های RPD

مزایای

مزایای موتورهای پیستونی دوار در مقایسه با موتورهای بنزینی استاندارد:

- سطوح ارتعاش پایین
در موتورهای نوع RPD، حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی تبدیل نمی شود، که به دستگاه اجازه می دهد تا سرعت های بالا را با لرزش کمتر تحمل کند.

- ویژگی های دینامیکی خوب
به لطف طراحی آن، چنین موتوری که در خودرو نصب شده است به آن اجازه می دهد تا با سرعت های بالا به سرعت بالای 100 کیلومتر در ساعت بدون بار بیش از حد برسد.

- نشانگرهای قدرت خاص خوب با وزن کم.
به دلیل عدم وجود میل لنگ و میله های اتصال در طراحی موتور، توده کمی از قطعات متحرک در RPD به دست می آید.

- در موتورهای این نوع عملاً هیچ سیستم روغنکاری وجود ندارد.
روغن به طور مستقیم به سوخت اضافه می شود. خود مخلوط سوخت و هوا جفت های اصطکاک را روان می کند.

- موتور نوع پیستونی دوار ابعاد کلی کوچکی دارد.
موتور پیستونی دوار نصب شده به شما امکان می دهد از فضای قابل استفاده محفظه موتور خودرو حداکثر استفاده را ببرید، بار را به طور مساوی روی محورهای خودرو توزیع کنید و مکان عناصر و اجزای جعبه دنده را بهتر محاسبه کنید. به عنوان مثال، یک موتور چهار زمانه با همان قدرت دو برابر یک موتور دوار خواهد بود.

معایب موتور وانکل

- کیفیت روغن موتور
هنگام کار با این نوع موتورها، باید به ترکیب کیفی روغن مورد استفاده در موتورهای وانکل توجه لازم داشت. روتور و محفظه موتور واقع در داخل دارای سطح تماس زیادی هستند؛ بر این اساس، سایش موتور سریعتر اتفاق می افتد و چنین موتوری دائماً بیش از حد گرم می شود. تغییر نامنظم روغن باعث آسیب بسیار زیادی به موتور می شود. سایش موتور به دلیل وجود ذرات ساینده در روغن مصرف شده به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

- کیفیت شمع ها
اپراتورهای چنین موتورهایی باید به ویژه در مورد کیفیت شمع ها خواستار باشند. در محفظه احتراق به دلیل حجم کم، شکل کشیده و دمای بالا، فرآیند اشتعال مخلوط دشوار است. نتیجه افزایش دمای عملیاتی و انفجار دوره ای محفظه احتراق است.

- مواد عناصر آب بندی.
یک اشکال قابل توجه موتور نوع RPD سازماندهی غیرقابل اعتماد آب بندی بین فضاهای بین محفظه ای که سوخت در آن می سوزد و روتور است. ساختار روتور چنین موتوری کاملاً پیچیده است، بنابراین آب بندی هم در لبه های روتور و هم در سطح جانبی در تماس با پوشش موتور مورد نیاز است. سطوحی که در معرض اصطکاک هستند باید دائماً روغن کاری شوند که در نتیجه مصرف روغن افزایش می یابد. تمرین نشان می دهد که یک موتور نوع RPD می تواند از 400 گرم تا 1 کیلوگرم روغن برای هر 1000 کیلومتر مصرف کند. عملکرد زیست محیطی موتور کاهش می یابد، زیرا سوخت همراه با روغن می سوزد و در نتیجه مقدار زیادی مواد مضر در محیط منتشر می شود.

این گونه موتورها به دلیل کاستی هایی که دارند در صنعت خودروسازی و ساخت موتورسیکلت کاربرد زیادی ندارند. اما کمپرسورها و پمپ ها بر اساس RPD تولید می شوند. مدل سازان هواپیما اغلب از چنین موتورهایی برای طراحی مدل های خود استفاده می کنند. به دلیل نیازهای کم برای کارایی و قابلیت اطمینان، طراحان از سیستم آب بندی پیچیده در چنین موتورهایی استفاده نمی کنند که به طور قابل توجهی هزینه آن را کاهش می دهد. سادگی طراحی آن باعث می شود که به راحتی در یک مدل هواپیما ادغام شود.

کارایی طراحی پیستون دوار

با وجود تعدادی از کاستی ها، مطالعات نشان داده اند که راندمان کلی موتور وانکل با استانداردهای مدرن بسیار بالا است. مقدار آن 40 تا 45 درصد است. برای مقایسه، راندمان موتورهای احتراق داخلی پیستونی 25٪ و بازده توربودیزل های مدرن حدود 40٪ است. بالاترین راندمان موتورهای دیزل پیستونی 50 درصد است. تا به امروز، دانشمندان به کار برای یافتن ذخایری برای افزایش کارایی موتور ادامه می دهند.

راندمان نهایی موتور از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

1. راندمان سوخت (شاخصی که استفاده منطقی از سوخت در موتور را مشخص می کند).

تحقیقات در این زمینه نشان می دهد که تنها 75 درصد سوخت به طور کامل می سوزد. اعتقاد بر این است که این مشکل را می توان با جداسازی فرآیندهای احتراق و انبساط گازها حل کرد. لازم است ترتیب اتاق های ویژه در شرایط بهینه فراهم شود. احتراق باید در حجم بسته، مشروط به افزایش دما و فشار اتفاق بیفتد؛ فرآیند انبساط باید در دماهای پایین اتفاق بیفتد.

1. راندمان مکانیکی (مشخصات کاری است که منجر به تشکیل گشتاور محور اصلی منتقل شده به مصرف کننده می شود).

حدود 10 درصد از کار موتور صرف راندن اجزا و مکانیزم های کمکی می شود. این نقص را می توان با ایجاد تغییراتی در طراحی موتور اصلاح کرد: زمانی که عنصر اصلی متحرک با بدنه ثابت تماس نداشته باشد. یک بازوی گشتاور ثابت باید در تمام مسیر عنصر اصلی کار وجود داشته باشد.

1. بازده حرارتی (شاخصی که منعکس کننده مقدار انرژی حرارتی تولید شده از احتراق سوخت است که به کار مفید تبدیل می شود).

در عمل، 65 درصد از انرژی حرارتی تولید شده با گازهای خروجی به محیط خارجی فرار می کند. تعدادی از مطالعات نشان داده اند که در صورتی که طراحی موتور امکان احتراق سوخت را در یک محفظه عایق حرارتی فراهم کند، به طوری که حداکثر دما از همان ابتدا به دست آید، امکان دستیابی به افزایش راندمان حرارتی وجود دارد. در پایان این دما با روشن کردن فاز بخار به حداقل مقادیر کاهش یافت.

وضعیت فعلی موتور پیستونی دوار

مشکلات فنی قابل توجهی در راه کاربرد انبوه موتور وجود داشت:
- ایجاد یک فرآیند کار با کیفیت بالا در یک اتاقک با شکل نامطلوب.
- اطمینان از محکم بودن آب بندی حجم های کاری؛
- طراحی و ایجاد ساختاری از قطعات بدنه که در صورت گرم شدن ناهموار این قطعات، به طور قابل اعتماد تمام چرخه عمر موتور را بدون تاب برداشتن خدمت می کند.
در نتیجه تحقیقات و توسعه عظیم انجام شده، این شرکت ها توانستند تقریباً همه پیچیده ترین مشکلات فنی را در مسیر ایجاد RPD حل کنند و به مرحله تولید صنعتی خود رسیدند.

اولین خودروی NSU Spider با RPD تولید انبوه توسط NSU Motorenwerke شروع به تولید کرد. به دلیل تعمیرات اساسی موتور به دلیل مشکلات فنی فوق در طول توسعه اولیه طراحی موتور Wankel، تعهدات گارانتی NSU منجر به سقوط مالی و ورشکستگی آن و ادغام بعدی با آئودی در سال 1969 شد.
بین سال های 1964 تا 1967، 2375 خودرو تولید شد. در سال 1967، Spider متوقف شد و NSU Ro80 با موتور چرخشی نسل دوم جایگزین شد. در طول ده سال تولید Ro80، 37398 دستگاه خودرو تولید شد.

مهندسان مزدا با موفقیت با این مشکلات برخورد کردند. این تنها تولید کننده انبوه خودروهای دارای موتورهای پیستونی دوار باقی مانده است. موتور اصلاح شده از سال 1978 به صورت سریال روی مزدا RX-7 نصب شده است. از سال 2003، مدل مزدا RX-8 که در حال حاضر تنها نسخه تولید انبوه و تنها نسخه این خودرو با موتور وانکل است، این جانشینی را در اختیار گرفت.

RPD روسیه

اولین اشاره به موتور دوار در اتحاد جماهیر شوروی به دهه 60 برمی گردد. کار تحقیقاتی بر روی موتورهای پیستونی دوار در سال 1961 بر اساس فرمان مربوطه وزارت صنعت خودرو و وزارت کشاورزی اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد. تحقیقات صنعتی با تولید بیشتر این طرح در سال 1974 در VAZ آغاز شد. دفتر طراحی ویژه موتورهای پیستونی دوار (SKB RPD) به طور خاص برای این منظور ایجاد شد. از آنجایی که امکان خرید مجوز وجود نداشت، سریال Wankel از NSU Ro80 جدا شد و کپی شد. بر این اساس موتور VAZ-311 توسعه و مونتاژ شد و این رویداد مهم در سال 1976 رخ داد. VAZ خط کاملی از موتورهای RPD را از 40 تا 200 اسب بخار توسعه داد. نهایی شدن طراحی تقریباً شش سال به طول انجامید. حل تعدادی از مشکلات فنی مربوط به عملکرد مهر و موم های گاز و نفت، یاتاقان ها و رفع اشکال یک فرآیند کار موثر در یک محفظه با شکل نامطلوب امکان پذیر بود. VAZ اولین خودروی تولیدی خود را با موتور چرخشی در زیر کاپوت در سال 1982 به عموم ارائه کرد، این VAZ-21018 بود. این خودرو از نظر ظاهری و ساختاری مانند تمام مدل های این خط بود، به استثنای یک استثنا، یعنی زیر کاپوت یک موتور چرخشی تک بخش با قدرت 70 اسب بخار وجود داشت. طول توسعه مانع از بروز خجالت نشد: در تمام 50 ماشین آزمایشی، خرابی موتور در حین کار رخ داد و کارخانه را مجبور کرد یک موتور پیستونی معمولی را در جای خود نصب کند.

VAZ 21018 با موتور پیستونی دوار

طراحان با توجه به اینکه علت مشکلات ارتعاشات مکانیزم ها و عدم اطمینان مهر و موم ها بوده است، تلاش کردند پروژه را نجات دهند. قبلاً در سال 1983 دو بخش VAZ-411 و VAZ-413 ظاهر شدند (به ترتیب با قدرت 120 و 140 اسب بخار). علیرغم راندمان کم و عمر کوتاه، موتور دوار هنوز یک زمینه کاربردی پیدا کرد - پلیس راهنمایی و رانندگی، KGB و وزارت امور داخلی به ماشین های قدرتمند و نامحسوس نیاز داشتند. ژیگولی و ولگا که به موتورهای چرخشی مجهز شده بودند، به راحتی با خودروهای خارجی روبرو شدند.

از دهه 80 قرن بیستم، SKB مجذوب موضوع جدیدی شده است - استفاده از موتورهای دوار در صنعت مرتبط - هوانوردی. خروج از صنعت اصلی استفاده از RPD ها منجر به این واقعیت شد که موتور چرخشی VAZ-414 برای وسایل نقلیه دیفرانسیل جلو تنها در سال 1992 ایجاد شد و سه سال دیگر طول کشید. در سال 1995، VAZ-415 برای صدور گواهینامه ارائه شد. برخلاف پیشینیان خود، جهانی است و می تواند در زیر کاپوت خودروهای دیفرانسیل عقب (کلاسیک و GAZ) و چرخ جلو (VAZ، Moskvich) نصب شود. وانکل دو بخش دارای حجم 1308 سانتی متر مکعب است و قدرتی معادل 135 اسب بخار دارد. در 6000 دور در دقیقه او شتاب "99" را در 9 ثانیه به صدها می رساند.

موتور پیستونی دوار VAZ-414

در حال حاضر، پروژه توسعه و اجرای RPD داخلی متوقف شده است.

در زیر ویدیویی از طراحی و عملکرد موتور وانکل مشاهده می شود.

موتورهای بخار و موتورهای احتراق داخلی یک نقطه ضعف مشترک دارند - حرکت رفت و برگشتی پیستون باید به حرکت چرخشی چرخ ها تبدیل شود. از این رو راندمان کم و فرسودگی زیاد عناصر مکانیزم است. بسیاری از مردم می خواستند یک موتور احتراق داخلی بسازند تا تمام قطعات متحرک در آن فقط بچرخند - همانطور که در موتورهای الکتریکی اتفاق می افتد.

با این حال، معلوم شد که این کار آسان نیست؛ فقط یک مکانیک خودآموخته، که در طول زندگی خود هرگز تحصیلات عالیه یا حتی تخصص کاری دریافت نکرد، توانست با موفقیت آن را حل کند.

فلیکس هاینریش وانکل (۱۹۰۲–۱۹۸۸) در ۱۳ اوت ۱۹۰۲ در شهر کوچک لاهر آلمان به دنیا آمد. در طول جنگ جهانی اول، پدر فلیکس درگذشت، به همین دلیل مخترع آینده مجبور شد مدرسه را ترک کند و به عنوان شاگرد فروشنده در یک کتابفروشی در یک انتشارات کار کند. به لطف این کار، وانکل به خواندن کتاب معتاد شد و از آن به طور مستقل رشته های فنی، مکانیک و مهندسی خودرو را مطالعه کرد.

افسانه ای وجود دارد که راه حل این مشکل در خواب به سراغ فلیکس هفده ساله آمد. اینکه آیا این درست است یا نه، ناشناخته است. اما بدیهی است که فلیکس توانایی‌های مکانیکی بسیار خارق‌العاده‌ای داشت و نگاهی «بی‌دردسر» به چیزها داشت. او درک کرد که چگونه می توان هر چهار چرخه یک موتور احتراق داخلی معمولی (تزریق، فشرده سازی، احتراق، اگزوز) را در حین چرخش انجام داد.

وانکل خیلی سریع اولین طراحی موتور را ارائه کرد و در سال 1924 یک کارگاه کوچک ترتیب داد که همچنین به عنوان یک "آزمایشگاه" بداهه عمل می کرد. در اینجا فلیکس شروع به انجام اولین تحقیقات جدی در زمینه موتورهای احتراق داخلی پیستون دوار کرد.

از سال 1921، وانکل یکی از اعضای فعال NSDAP بود. او از آرمان‌های حزبی دفاع می‌کرد، بنیان‌گذار انجمن جوانان نظامی آلمانی و جونگ‌فورر سازمان‌های مختلف بود. در سال 1932، او از حزب استعفا داد و یکی از همکاران سابق خود را به فساد سیاسی متهم کرد. با این حال، در یک اتهام متقابل، او مجبور شد شش ماه را در زندان بگذراند. او که به واسطه شفاعت ویلهلم کپلر از زندان آزاد شد، به کار روی موتور ادامه داد. در سال 1934 اولین نمونه اولیه را ساخت و برای آن حق اختراع دریافت کرد. او دریچه‌ها و محفظه‌های احتراق جدید را برای موتور خود طراحی کرد، چندین نسخه مختلف از آن را ایجاد کرد و یک طبقه‌بندی از نمودارهای سینماتیکی ماشین‌های مختلف پیستون دوار ایجاد کرد.

در سال 1936، BMW به نمونه اولیه موتور Wankel علاقه مند شد - فلیکس پول و آزمایشگاه خود را در Lindau برای توسعه موتورهای آزمایشی هواپیما دریافت کرد.

با این حال، تا زمان شکست آلمان نازی، حتی یک موتور وانکل به تولید نرسید. شاید برای نهایی کردن طراحی و ایجاد تولید انبوه زمان زیادی صرف شد.

پس از جنگ، آزمایشگاه تعطیل شد، تجهیزات به فرانسه برده شد و فلیکس بیکار ماند (عضویت سابق او در حزب ناسیونال سوسیالیست تأثیر داشت). با این حال، وانکل به زودی به عنوان مهندس طراحی در NSU Motorenwerke AG، یکی از قدیمی‌ترین تولیدکنندگان موتورسیکلت و اتومبیل، موقعیتی را دریافت کرد.

در سال 1957، با تلاش مشترک فلیکس وانکل و مهندس ارشد NSU، والتر فرود، یک موتور پیستونی دوار برای اولین بار در یک ماشین NSU Prinz نصب شد. طراحی اولیه بسیار عالی بود: حتی برای جایگزینی شمع ها لازم بود تقریباً کل "موتور" جدا شود، قابلیت اطمینان بسیار مورد نظر باقی می ماند و حتی صحبت در مورد کارایی در این مرحله از توسعه گناه بود. . در نتیجه آزمایشات، خودرویی با موتور احتراق داخلی سنتی وارد تولید شد. با این وجود، اولین موتور پیستونی دوار DKM-54 عملکرد اساسی خود را ثابت کرد، مسیرهایی را برای توسعه بیشتر باز کرد و پتانسیل عظیم "روتورها" را نشان داد.

بنابراین، نوع جدیدی از موتور احتراق داخلی بالاخره شروع به کار کرد. در آینده، پیشرفت ها و پیشرفت های بسیار بیشتری وجود خواهد داشت. اما چشم انداز موتور پیستونی دوار آنقدر جذاب است که هیچ چیز نمی تواند مهندسان را از رساندن طرح به کمال عملیاتی باز دارد.

قبل از بررسی مزایا و معایب موتورهای احتراق داخلی پیستونی دوار، هنوز هم ارزش دارد که طراحی آنها را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.
یک سوراخ گرد در مرکز روتور ایجاد شده است، داخل آن مانند چرخ دنده با دندانه ها پوشانده شده است. یک شفت چرخشی با قطر کمتر، همچنین با دندانه، در این سوراخ قرار داده شده است که اطمینان می دهد بین آن و روتور هیچ لغزیدی وجود ندارد. نسبت قطر سوراخ و شفت به گونه ای انتخاب می شود که رئوس مثلث در امتداد همان منحنی بسته حرکت کنند که به آن "اپیتروکوئید" می گویند - هنر وانکل به عنوان یک مهندس ابتدا این بود که بفهمد این امکان پذیر است و سپس همه چیز را دقیق محاسبه کنید. در نتیجه، پیستونی به شکل مثلث Reuleaux سه محفظه با حجم و موقعیت متغیر را در محفظه ای که از شکل منحنی یافت شده توسط وانکل پیروی می کند، جدا می کند.

طراحی موتور احتراق داخلی پیستونی دوار امکان اجرای هر چرخه چهار زمانه را بدون استفاده از مکانیزم توزیع گاز خاص فراهم می کند. با تشکر از این واقعیت، معلوم می شود که "روتور" بسیار ساده تر از یک موتور پیستونی چهار زمانه معمولی است که به طور متوسط ​​تقریباً هزار قطعه بیشتر دارد.

آب بندی محفظه های کار در یک موتور احتراق داخلی پیستونی دوار توسط صفحات آب بندی شعاعی و انتهایی که توسط فنرهای نواری روی "سیلندر" فشرده شده اند و همچنین توسط نیروهای گریز از مرکز و فشار گاز تضمین می شود.

یکی دیگر از ویژگی های فنی "بهره وری نیروی کار" بالای آن است. برای یک دور کامل روتور (یعنی در طول چرخه "تزریق، فشرده سازی، احتراق، اگزوز")، شفت خروجی سه دور کامل می کند. در یک موتور پیستونی معمولی، چنین نتایجی تنها با استفاده از یک موتور احتراق داخلی شش سیلندر قابل دستیابی است.

پس از اولین نمایش موفقیت آمیز موتور احتراق داخلی دوار در سال 1957، بزرگترین غول های خودرو شروع به افزایش علاقه به توسعه کردند. ابتدا مجوز موتور که نام غیررسمی "Wankel" را دریافت کرد توسط شرکت Curtiss-Wright خریداری شد و یک سال بعد نیز Daimler-Benz، MAN، Friedrich Krupp و Mazda خریداری شد. تنها در مدت زمان بسیار کوتاهی، حدود صد شرکت در سراسر جهان، از جمله هیولاهایی مانند رولزرویس، پورشه، بی ام و و فورد، مجوزهای فناوری جدید را به دست آوردند.
چنین علاقه ای به وانکل از سوی چنین بازیگران بزرگی در بازار خودرو با پتانسیل عالی و مزایای قابل توجه آن توضیح داده می شود - موتور پیستون دوار 40٪ قطعات کمتری دارد، تعمیر و ساخت آن آسان تر است.

علاوه بر این، وانکل تقریباً دو برابر فشرده‌تر و سبک‌تر از یک موتور احتراق داخلی پیستونی سنتی است که به نوبه خود هندلینگ خودرو را بهبود می‌بخشد، مکان بهینه گیربکس را تسهیل می‌کند و فضای داخلی جادارتر و راحت‌تر را امکان‌پذیر می‌کند.

موتور پیستونی دوار قدرت بالایی را با مصرف سوخت نسبتاً کم تولید می کند. به عنوان مثال، یک "Wankel" مدرن با حجم تنها 1300 سانتی متر مکعب قدرت 220 اسب بخار و با توربوشارژر - همه 350. نمونه دیگر موتور مینیاتوری OSMG 1400 با وزن 335 گرم (حجم کاری 5 سانتی متر مکعب) است که قدرت تولید می کند. 1.27 لیتری .با. در واقع، این چیز کوچک 27 درصد قوی تر از اسب است.

مزیت مهم دیگر سطح پایین صدا و لرزش است. موتور پیستون دوار از نظر مکانیکی کاملاً متعادل است ، علاوه بر این ، جرم قطعات متحرک (و تعداد آنها) در آن بسیار کوچکتر است ، به همین دلیل Wankel بسیار آرام تر عمل می کند و لرزش ندارد.

و در نهایت، موتور پیستونی دوار دارای ویژگی های دینامیکی عالی است. در دنده کم می توانید بدون اینکه فشار زیادی به موتور وارد کنید، خودرو را به سرعت 100 کیلومتر در ساعت در دور موتور بالا برسانید. علاوه بر این، خود طرح وانکل به دلیل عدم وجود مکانیزمی برای تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی، توانایی تحمل سرعت های بالاتری نسبت به یک موتور احتراق داخلی سنتی را دارد.

NSU Spyder که در سال 1964 عرضه شد، پس از آن NSU Ro 80 افسانه ای (هنوز باشگاه های زیادی برای صاحبان این خودروها در جهان وجود دارد)، سیتروئن M35 (1970)، مرسدس C-111 (1969)، کوروت XP (1973) دنبال شد. ). اما تنها سازنده انبوه مزدای ژاپنی بود که از سال 1967 گاهی 2-3 مدل جدید با RPD تولید کرده است. موتورهای روتاری روی قایق ها، ماشین های برفی و هواپیماهای سبک نصب شده بودند. پایان این سرخوشی در سال 1973 و در اوج بحران نفت رخ داد. اینجاست که اشکال اصلی موتورهای دوار خود را نشان می دهد - ناکارآمدی. به استثنای مزدا، همه خودروسازان برنامه های چرخشی را محدود کردند و فروش شرکت ژاپنی در آمریکا از 104960 خودرو در سال 1973 به 61192 خودرو در سال 1974 کاهش یافت.
وانکل در کنار مزایای غیرقابل انکار خود، دارای معایب بسیار جدی نیز بود. اولا، دوام. یکی از اولین نمونه های اولیه موتورهای پیستونی دوار در طول آزمایش، عمر مفید خود را تنها در دو ساعت به پایان رساند. DKM-54 بعدی و موفق تر، صد ساعت را تحمل کرده بود، اما این هنوز برای عملکرد عادی ماشین کافی نبود. مشکل اصلی در سایش ناهموار سطح داخلی محفظه کار بود. در حین کار، شیارهای عرضی روی آن ظاهر شد که نام واضح "علامت های شیطان" را دریافت کردند.

در مزدا، پس از کسب مجوز برای وانکل، یک بخش کامل برای بهبود موتور پیستون دوار تشکیل شد. به زودی مشخص شد که وقتی روتور مثلثی می چرخد، شاخه های بالای آن شروع به ارتعاش می کنند و در نتیجه "علامت های شیطان" ایجاد می شود.

در حال حاضر مشکل قابلیت اطمینان و دوام با استفاده از پوشش های مقاوم در برابر سایش با کیفیت بالا از جمله پوشش های سرامیکی حل شده است.

مشکل جدی دیگر افزایش سمیت اگزوز وانکل است. در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی پیستونی معمولی، یک موتور دوار به دلیل احتراق ناقص سوخت، اکسیدهای نیتروژن کمتری را به اتمسفر منتشر می‌کند، اما هیدروکربن‌های بسیار بیشتری را وارد جو می‌کند. مهندسان مزدا که به آینده روشن وانکل اعتقاد داشتند خیلی سریع راه حلی ساده و موثر برای این مشکل پیدا کردند. آنها یک راکتور حرارتی به نام ایجاد کردند که در آن هیدروکربن های باقی مانده در گازهای خروجی به سادگی "سوخته می شوند". اولین خودرویی که چنین طرحی را اجرا کرد مزدا R100 بود که Familia Presto Rotary نیز نامیده می شد و در سال 1968 عرضه شد. این خودرو، یکی از معدود خودروها، بلافاصله الزامات زیست محیطی بسیار سختگیرانه ای را که ایالات متحده در سال 1970 برای خودروهای وارداتی مطرح کرده بود، پشت سر گذاشت.

مشکل بعدی موتورهای پیستونی دوار تا حدی از مشکل قبلی پیروی می کند. این به صرفه است. مصرف سوخت یک وانکل استاندارد به دلیل احتراق ناقص مخلوط به طور قابل توجهی بیشتر از یک موتور احتراق داخلی استاندارد است. دوباره مهندسان مزدا دست به کار شدند. این شرکت با استفاده از طیف وسیعی از اقدامات، از جمله طراحی مجدد ترمورآکتور و کاربراتور، افزودن مبدل حرارتی به سیستم اگزوز، توسعه مبدل کاتالیزوری و معرفی یک سیستم جرقه زنی جدید، به کاهش 40 درصدی در مصرف سوخت دست یافت. در نتیجه این موفقیت بدون شک، ماشین اسپرت مزدا RX-7 در سال 1978 عرضه شد.

شایان ذکر است که در این زمان در سراسر جهان تنها مزدا و ... AvtoVAZ خودروهایی با موتورهای پیستونی دوار تولید می کردند.
در سال فاجعه بار 1974 بود که دولت شوروی یک دفتر طراحی ویژه RPD (SKB RPD) در کارخانه اتومبیل سازی Volzhsky ایجاد کرد - اقتصاد سوسیالیستی غیرقابل پیش بینی است. در تولیاتی، کار بر روی ساخت کارگاه هایی برای تولید انبوه Wankels آغاز شد. از آنجایی که VAZ در ابتدا به عنوان یک کپی کننده ساده از فناوری های غربی (به ویژه فیات) برنامه ریزی شده بود، متخصصان کارخانه تصمیم گرفتند موتور مزدا را تولید کنند و تمام ده سال پیشرفت موسسات موتورسازی داخلی را کاملاً کنار بگذارند.

مقامات شوروی برای مدت طولانی با فلیکس وانکل در مورد خرید مجوزها مذاکره کردند که برخی از آنها درست در مسکو انجام شد. با این حال، هیچ پولی پیدا نشد، و بنابراین امکان استفاده از برخی فناوری های اختصاصی وجود نداشت. در سال 1976 ، اولین موتور ولگا تک بخش VAZ-311 با قدرت 65 اسب بخار شروع به کار کرد ، پنج سال دیگر صرف تنظیم دقیق طراحی شد و پس از آن یک دسته آزمایشی از 50 "واحد" چرخشی VAZ-21018 تولید شد. که فوراً در بین کارگران VAZ فروخته شد. بلافاصله مشخص شد که موتور فقط ظاهراً شبیه موتور ژاپنی است - به روشی بسیار شوروی شروع به فرو ریختن کرد. مدیریت کارخانه مجبور شد ظرف شش ماه تمام موتورها را با موتورهای پیستونی سریال جایگزین کند، کارکنان SKB RPD را به نصف کاهش دهد و ساخت کارگاه ها را متوقف کند. رستگاری صنعت موتورهای دوار داخلی از خدمات ویژه حاصل شد: آنها علاقه زیادی به مصرف سوخت و عمر موتور نداشتند، اما علاقه زیادی به ویژگی های دینامیکی داشتند. بلافاصله از دو موتور VAZ-311 یک RPD دو بخش با قدرت 120 اسب بخار ساخته شد که شروع به نصب روی "واحد ویژه" - VAZ-21019 کرد. این مدلی است که نام غیررسمی "آرکان" را دریافت کرد، که ما مدیون داستان های بی شماری در مورد "قزاق های پلیس" هستیم که با "مرسدس" پیچیده و بسیاری از افسران مجری قانون - دستورات و مدال ها روبرو می شوند. تا دهه 90، آرکان به ظاهر بی ادعا واقعاً به راحتی به همه ماشین ها رسید. علاوه بر VAZ-21019، AvtoVAZ همچنین دسته های کوچک VAZ-2105، -2107، -2108، -2109، -21099 را تولید می کند. حداکثر سرعت V8 چرخشی حدود 210 کیلومتر بر ساعت است و تنها در 8 ثانیه به صدها می رسد.

SKB RPD که با دستورات ویژه احیا شد، شروع به ساخت موتورهایی برای ورزش های آبی و موتوراسپورت کرد، جایی که اتومبیل های دارای موتورهای چرخشی جوایز را به قدری دریافت کردند که مقامات ورزشی مجبور شدند استفاده از RPD را ممنوع کنند.

در سال 1987، رئیس SKB RPD، بوریس پوسپلوف، درگذشت و در جلسه عمومی، ولادیمیر شنیاکین انتخاب شد - مردی که از هوانوردی به صنعت خودرو آمد و حمل و نقل زمینی را دوست نداشت. جهت اصلی SKB RPD ایجاد موتورهایی برای حمل و نقل هوایی است. این اولین اشتباه استراتژیک بود: ما به طور نامتناسبی هواپیما و ماشین کمتری تولید می کنیم و کارخانه از موتورهایی که می فروشد زندگی می کند.

اشتباه دوم تمرکز در تولید بقای RPD های خودرو بر روی موتورهای کم قدرت VAZ-1185 با قدرت 42 اسب بخار بود. برای Oka، اگرچه موتورهای هولناک تر، اما پویاتر چرخشی التماس می کنند که در سریع ترین خودروهای داخلی استفاده شوند - به عنوان مثال، در G8. همین ژاپنی ها وانکل را فقط روی مدل های اسپرت نصب می کنند. در نتیجه، تنها چند مینی ماشین چرخشی Oka در جاده های روسیه وجود داشت. در سال 1998 ، سرانجام نسخه غیر نظامی موتور دو سیلندر دوار 1.3 لیتری VAZ-415 تهیه شد که نصب آن بر روی VAZ-2105 ، 2107 ، 2108 و 2109 آغاز شد.

در ماه مه 1998، حلقه VAZ-110 "RPD-sport" (190 اسب بخار، 8500 دور در دقیقه، 960 کیلوگرم، 240 کیلومتر در ساعت) تایید شد. افسوس، همه چیز بیشتر از یک نمونه واحد که بیشتر در نمایشگاه ها نشان داده می شود تا شروع در مسابقات، پیش نرفت. 110 قوی ترین در پلوتون بود، اما طراحی رک و پوست کنده آن مانع از نشان دادن پتانسیل کامل خود در هر بار می شد. با این حال ، توهین آمیزترین چیز این است که VAZ به سرعت در جهت چرخشی خنک شد و لادا منحصر به فرد به یک اتومبیل رالی با موتور احتراق داخلی معمولی تبدیل شد.

پس چرا تمام خودروسازان پیشرو هنوز به وانکلز روی نیاورده‌اند؟ واقعیت این است که تولید موتورهای پیستونی دوار اولاً به فناوری تصفیه شده با تفاوت های ظریف مختلف نیاز دارد و هر شرکتی آماده نیست که راه همان مزدا را طی کند و همزمان روی "راک" های متعدد قدم بگذارد. و ثانیا، ما به ماشین‌های با دقت بالا نیاز داریم که بتوانند سطوحی را که با چنین منحنی پیچیده‌ای مانند اپی‌تروکوئید توصیف می‌شوند، بچرخانند.

مزدا RX-7 یکی از اولین خودروهایی است که به موتور پیستونی دوار وانکل مجهز شده است. در طول تاریخ مزدا RX-7 چهار نسل وجود داشته است. نسل اول از 1978 تا 1985. نسل دوم - از 1985 تا 1991. نسل سوم - از 1992 تا 1999. آخرین، نسل چهارم - از سال 1999 تا 2002. اولین نسل RX-7 در سال 1978 ظاهر شد. دارای طرح موتور وسط و مجهز به موتور چرخشی با قدرت تنها 130 اسب بخار بود. با.

در حال حاضر تنها مزدا در حال انجام تحقیقات جدی در زمینه موتورهای پیستونی دوار است که به تدریج طراحی آنها را بهبود می بخشد و اکثر مشکلات در این زمینه قبلاً برطرف شده است. وانکل از نظر آلایندگی اگزوز، مصرف سوخت و قابلیت اطمینان کاملاً با استانداردهای بین المللی مطابقت دارد. برای ماشین ابزارهای مدرن، سطوحی که توسط اپی تروکوئید توصیف می شوند مشکلی ایجاد نمی کنند (همانطور که منحنی های پیچیده تر مشکلی ندارند)، مصالح ساختمانی جدید امکان افزایش طول عمر موتور پیستون دوار را فراهم می کند و هزینه آن در حال حاضر کمتر است. نسبت به موتورهای احتراق داخلی استاندارد به دلیل تعداد کمتر جزئیات استفاده شده.

مانند NSU، مزدا در دهه 60. یک شرکت کوچک با منابع فنی و مالی محدود بود. اساس طیف مدل های آن کامیون های حمل و نقل و فرارهای خانوادگی بود. بنابراین، جای تعجب نیست که کوپه اسپرت مزدا 110S Cosmo (982 سانتی متر مکعب، 110 اسب بخار، 185 کیلومتر در ساعت) طی 6 سال ساخته شد و بسیار هوس‌باز و گران قیمت بود. و شهرت خراب NSU Ro80 به هیجان کمک نکرد (در سالهای 1967-1972 فقط 1175 "فضا" صاحبان خود را پیدا کردند)، اما علاقه جهانی به 110S به افزایش فروش سایر محصولات شرکت کمک کرد!

مزدا برای اثبات اینکه RPD به همان اندازه قابل اعتماد است (برتری در قدرت برای همه آشکار شده است)، مزدا تقریباً برای اولین بار در زندگی خود در مسابقات شرکت کرد و سخت ترین و طولانی ترین مسابقه - ماراتن 84 ساعته را انتخاب کرد. De La Route که در نوربرگ رینگ برگزار شد. اینکه چگونه خدمه بلژیکی توانستند مقام چهارم را به دست آورند (دومین خودرو سه ساعت قبل از پایان به دلیل ترمزهای گیر کرده بازنشسته شد) و تنها به پورشه 911 "بالا رفته" در Nordschleife شکست خورد، به نظر می رسد یک راز باقی بماند.

کارگاه وانکل در لینداو

اگرچه سازندگان روتاری ژاپنی از آن زمان به طور منظم در مسیر مسابقه تبدیل شده اند، اما برای موفقیت بزرگ در اروپا باید 16 سال صبر می کردند. در سال 1984، بریتانیایی ها در مسابقه روزانه معتبر در اسپا-فرانکوشان با یک RX-7 برنده شدند. اما در ایالات متحده آمریکا، در بازار اصلی "هفت"، حرفه مسابقه ای او بسیار موفق تر بود: از اولین حضورش در مسابقات قهرمانی IMSA GT در سال 1978 تا 1992، او بیش از صد مرحله را در کلاس خود برد و از سال 1982 تا سال 1992 در مسابقه اصلی سری - 24 ساعت دیتونا پیشتاز شد.

اوضاع برای مزدا در رالی چندان آرام پیش نرفت. همانطور که اغلب در مورد تیم های ژاپنی (تویوتا، داتسون، میتسوبیشی) اتفاق افتاد، آنها فقط در مراحل خاصی از مسابقات رالی قهرمانی جهان (نیوزلند، بریتانیا، یونان، سوئد) اجرا کردند که در درجه اول مورد توجه بخش های بازاریابی نگرانی ها بود. عناوین ملی به اندازه کافی وجود داشت: به عنوان مثال، در سال های 1975-1980. راد میلن در نیوزلند و ایالات متحده پنج برنده شد. اما در WRC، موفقیت‌ها منحصراً محلی بود: بهترین چیزی که RX-7 نشان داد، مقام‌های سوم و ششم در "آکروپولیس" یونان در سال 1985 بود.

خب، بلندترین موفقیت مزدا به طور کلی و RPD به طور خاص، پیروزی نمونه اولیه اسپرت آن 787B (2612 سانتی متر مکعب، 700 اسب بخار، 607 نیوتن متر، 377 کیلومتر بر ساعت) در لمانز در سال 1991 بود. علاوه بر این، نه تنها خلبانان سریع و تجهیزات رقابتی به غلبه بر کارخانه‌های پورشه، پژو و جگوار کمک کردند: اصرار مدیران ژاپنی، که به طور مرتب انواع آرامش‌ها را در مقررات موتورهای دوار "نقض" می‌کردند، نیز نقش داشت. بنابراین، در آستانه پیروزی 787، برگزارکنندگان مسابقه موافقت کردند که شکم پرستی روتورها را با کاهش وزن 170 کیلوگرمی (830 در مقابل 1000) جبران کنند. تناقض این بود که برخلاف موتورهای بنزینی، "اشتهای" RPD با افزایش بیشتر با سرعت بسیار کمتری نسبت به موتورهای پیستونی معمولی رشد کرد و 787 از رقبای اصلی خود اقتصادی تر بود!

این یک شوک بود. مرسدس، که مجله Stern آن را برای محافظه کاری خود به عنوان "تولید کننده خودرو برای آقایان 50 ساله کلاه دار" نامید، در سال 1969 ابرخودرویی را ارائه کرد که حتی با رنگ خود تخیل را شگفت زده کرد. رنگ نارنجی روشن، شکل کاملاً گوه‌ای، طرح موتور وسط، درب‌های قلاب‌دار و RPD سه بخش فوق‌العاده قدرتمند (3600 سانتی‌متر مکعب، 280 اسب‌بخار، 260 کیلومتر در ساعت) - برای یک مرسدس بنز محافظه‌کار این چیزی بود. !

و از آنجایی که این شرکت کانسپت نمی ساخت، همه بر این باور بودند که C111 تنها یک مسیر دارد: مونتاژ در مقیاس کوچک (همسان سازی) و آینده ای عالی برای مسابقه، زیرا از سال 1966 FIA به RPD اجازه حضور در مسابقات رسمی را داده است. و چک‌هایی به دفتر مرکزی مرسدس سرازیر شد و از آن‌ها خواسته شد تا مبلغ مورد نیاز برای حق مالکیت C111 را وارد کنند. اشتوتگارتی‌ها با معرفی نسل دوم کوپه در سال 1970 با طراحی فوق‌العاده‌تر، روتور 4 بخش و عملکرد شگفت‌انگیز (4800 سانتی‌متر مکعب، 350 اسب‌بخار، 300 کیلومتر بر ساعت) علاقه بیشتری به این خودرو افزایش دادند. برای تنظیم دقیق، مرسدس پنج ماکت ساخت که روزها و شب ها را در هاکنهایمرینگ و نوربرگ رینگ می گذراندند و برای ثبت یک سری رکوردهای سرعت آماده می شدند. مطبوعات از «برخورد تایتان‌ها» بین مرسدس دوار، فراری تنفس طبیعی و پورشه سوپرشارژر در مسابقات جهانی استقامت لذت بردند. افسوس که بازگشت به ورزش بزرگ صورت نگرفت. اولاً C111 حتی برای مرسدس بسیار گران بود و ثانیاً آلمانی ها نمی توانستند چنین طرح خامی را به فروش برسانند. و پس از بحران نفت کارائیب، آنها به طور کامل پروژه را با تمرکز بر موتورهای دیزل تعطیل کردند. آنها به آخرین نسخه های C111 مجهز بودند که چندین رکورد جهانی را به نام خود ثبت کردند.

فلیکس وانکل با وجود اینکه تحصیلات فنی کاملی نداشت، در اواخر عمرش به شهرت جهانی در زمینه موتورسازی و فناوری آب بندی دست یافت و جوایز و عناوین زیادی را به دست آورد. خیابان ها و میادین شهرهای آلمان به نام او (فلیکس-وانکل-اشتراسه، فلیکس-وانکل-رینگ) نامگذاری شده اند. وانکل علاوه بر موتورها، مفهوم جدیدی را برای قایق های تندرو توسعه داد و چندین قایق را خودش ساخت.

جالب ترین چیز این است که وانکل از موتور چرخشی که او را میلیونر کرد و شهرت جهانی برای او به ارمغان آورد، دوست نداشت و آن را "جوجه اردک زشت" می دانست. RPDهای واقعی مطابق با اصطلاح "مفهوم KKM" ساخته شدند که چرخش سیاره ای روتور را فراهم می کند و نیاز به معرفی وزنه های تعادل خارجی دارد. نقش مهمی نیز با این واقعیت بازی کرد که این طرح نه توسط وانکل، بلکه توسط مهندس NSU، والتر فروید، پیشنهاد شد. تا آخرین روزهای زندگی خود، وانکل طراحی موتور ایده آل را "با پیستون های چرخان بدون قطعات چرخش ناهموار" (Drehkolbenmasine - DKM) در نظر می گرفت، از نظر مفهومی بسیار زیباتر، اما از نظر فنی پیچیده، به ویژه به نصب شمع های جرقه بر روی روتور چرخان نیاز داشت. . با این وجود ، موتورهای دوار در سراسر جهان دقیقاً با نام وانکل مرتبط هستند ، زیرا همه کسانی که مخترع را از نزدیک می شناختند به اتفاق آرا اظهار می دارند که بدون انرژی خستگی ناپذیر مهندس آلمانی ، جهان هرگز این دستگاه شگفت انگیز را نمی دید. فلیک وانکل در سال 1988 درگذشت.
داستان مرسدس 350 SL جالب است. وانکل واقعاً می خواست یک مرسدس C-111 چرخشی داشته باشد. اما مرسدس در نیمه راه او را ملاقات نکرد. سپس مخترع یک ​​سری 350 SL گرفت، موتور "بومی" را بیرون انداخت و یک روتور از S-111 نصب کرد که 60 کیلوگرم سبک تر از 8 سیلندر قبلی بود، اما قدرت قابل توجهی بیشتری تولید کرد (320 اسب بخار در 6500 دور در دقیقه). . در سال 1972، زمانی که این نابغه مهندسی کار بر روی معجزه بعدی خود را به پایان رساند، می توانست در آن زمان سریعترین مرسدس کلاس SL را رانندگی کند. طنز ماجرا این بود که وانکل تا پایان عمرش هرگز گواهینامه رانندگی دریافت نکرد.

ما احیای علاقه به RPD را مدیون موتور جدید مزدا رنسیس (از RE - موتور چرخشی - و جنسیس) هستیم. در طول دهه گذشته، مهندسان ژاپنی موفق شده اند تمام مشکلات اصلی RPD - سمیت و ناکارآمدی اگزوز را حل کنند. در مقایسه با نسل قبلی خود، می توان مصرف نفت را تا 50 درصد، بنزین را تا 40 درصد کاهش داد و انتشار اکسیدهای مضر را به استانداردهای یورو IV رساند. موتور دو سیلندر با حجم تنها 1.3 لیتر، 250 اسب بخار قدرت تولید می کند. و فضای بسیار کمتری در محفظه موتور اشغال می کند.

مزدا RX-8 به طور خاص برای موتور جدید توسعه یافته است، که به گفته مدیر برند مزدا موتور اروپا، مارتین برینک، بر اساس یک مفهوم جدید ایجاد شده است - این خودرو در اطراف موتور "ساخته شده" است. در نتیجه، توزیع وزن در امتداد محورهای RX-8 ایده آل است - 50 تا 50. استفاده از شکل منحصر به فرد و اندازه موتور کوچک باعث شد که مرکز ثقل بسیار پایین قرار گیرد. مارتین برینک با اشتیاق به Popular Mechanics گفت: "RX-8 یک هیولای مسابقه ای نیست، اما بهترین ماشینی است که تا به حال رانندگی کرده ام."

یک بشکه عسل...

بدون شک، در نگاه اول، یک موتور پیستونی دوار مزایای زیادی نسبت به موتورهای احتراق داخلی سنتی دارد:
- 30-40٪ قطعات کمتر؛
- 2-3 برابر اندازه و وزن کوچکتر در مقایسه با یک موتور احتراق داخلی استاندارد مربوط به قدرت.
- مشخصه گشتاور صاف در کل محدوده سرعت.
- عدم وجود مکانیزم میل لنگ، و در نتیجه، سطح بسیار پایین ارتعاش و سر و صدا.
- سطح سرعت بالا (تا 15000 دور در دقیقه!).

یک قاشق قیر…

به نظر می رسد که اگر وانکل نسبت به موتور پیستونی چنین مزیت هایی دارد، پس چه کسی به این موتورهای پیستونی حجیم، سنگین، جغجغه و لرزان نیاز دارد؟ اما، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، در عمل همه چیز چندان هموار نیست. حتی یک اختراع مبتکرانه که آستانه آزمایشگاه را ترک می‌کرد، به سبدی که علامت «زباله» داشت فرستاده نشد. تولید سریال نه تنها یک سنگ، بلکه پراکندگی کامل گرانیت را تولید کرد:
- آزمایش فرآیند احتراق در محفظه ای با شکل نامطلوب.
- اطمینان از سفتی مهر و موم.
- اطمینان از عملکرد بدون تاب برداشتن محفظه در شرایط گرمایش ناهموار.
- راندمان حرارتی پایین به دلیل این واقعیت است که محفظه احتراق RPD بسیار بزرگتر از یک موتور احتراق داخلی سنتی است.
- مصرف سوخت بالا؛
- سمیت بالای گازهای احتراق؛
- منطقه دما باریک برای عملکرد RPD: در دماهای پایین، قدرت موتور به شدت کاهش می یابد، در دماهای بالا - سایش سریع مهر و موم روتور.

و دیگر چه؟ مزایا یا معایب؟ آیا بازی ارزش شمع را دارد؟ آیا تسلط بر تولید انبوه RPD ها منطقی است (اگر نه بیشتر، فرصت؟

تنها مدل موتور چرخشی که امروزه در مقیاس صنعتی تولید می شود، موتور وانکل است که متعلق به نوع موتور چرخشی با حرکت سیاره ای سیاره ای عنصر اصلی کار است. این آرایش طراحی یک موتور دوار بدون شک از نظر طراحی فنی ساده ترین است، اما از نظر نحوه سازماندهی فرآیندهای کاری بهینه ترین نیست و بنابراین دارای معایب ذاتی و جدی خود است.

انواع زیادی از موتورهای دوار با حرکت سیاره ای عنصر اصلی کار وجود دارد ، اما اساساً آنها فقط در تعداد وجه های روتور و شکل متناظر سطح داخلی محفظه با یکدیگر تفاوت دارند. نمودارهای داده شده از چیدمان های مختلف چنین موتورهایی از کتاب "موتورهای چرخشی دریایی"، ویرایش 1967، نویسندگان E. Akatov، V. Bologov و دیگران گرفته شده و توسط نویسنده این سایت برای انتشار به صورت الکترونیکی آماده شده است.

اجازه دهید به طور خلاصه به طراحی این نوع موتور به همراه تاریخچه ظاهر و دامنه کاربرد آن بپردازیم. تاریخچه ایجاد موتورهای دوار با چرخش سیاره ای عنصر اصلی در سال 1943 آغاز می شود، زمانی که مخترع مایلار اولین چنین طرحی را ارائه کرد. سپس در مدت کوتاهی چندین پتنت دیگر برای موتورهایی با طرح مشابه ثبت شد. از جمله توسعه دهنده شرکت آلمانی NSU - W. Frede. اما نقطه ضعف اصلی این طراحی موتور دوار، سیستم آب بندی بین دنده ها در محل اتصال وجوه مجاور روتور مثلثی دوار و دیواره های محفظه ثابت بود. این R. Wankel به عنوان یک متخصص مهر و موم بود که در حل این مشکل پیچیده مهندسی مشارکت داشت. به زودی، به لطف انرژی و تفکر مهندسی خود، او رهبر تیم توسعه شد. در سال 1957، در آزمایشگاه NSU، نمونه اولیه یک موتور دوار از نوع "DKM" با روتور مثلثی و یک محفظه کاری کپسولی شکل ساخته شد که روتور در آن ثابت بود و محفظه اطراف آن می چرخید. طرح بندی نوع "KKM" با مدار معمولی بسیار کاربردی تر بود - محفظه کار در محفظه ثابت بود و روتور در آن می چرخید. این موتور یک سال بعد در سال 1958 ظاهر شد. در نوامبر 1959، NSU رسما ایجاد یک موتور دوار کار را اعلام کرد. در مدت کوتاهی حدود 100 شرکت در سراسر جهان مجوز این فناوری را دریافت کردند که 34 نفر از آنها ژاپنی بودند.

موتور بسیار کوچک، قدرتمند و قطعات کمی بود. در اروپا فروش خودروهایی با موتورهای دوار آغاز شد، اما همانطور که مشخص شد عمر مفید آنها کوتاه بود، سوخت زیادی مصرف می کردند و اگزوز بسیار سمی داشتند. بحران نفت در سال 1973 به دلیل جنگ دیگر اعراب و اسرائیل، زمانی که قیمت بنزین چندین برابر افزایش یافت، به شدت این سوال را در مورد کارایی موتورهای خودرو مطرح کرد. به همین دلیل، در اروپا و آمریکا، تلاش برای رساندن موتور چرخشی وانکل به درجه کمال لازم متوقف شد. و تنها شرکت ژاپنی مزدا به طور مداوم کار خود را در این راستا ادامه داد. و همچنین کارخانه VAZ اتحاد جماهیر شوروی - از آنجایی که بنزین در آن زمان در اتحاد جماهیر شوروی یک پنی هزینه داشت و یک موتور قدرتمند، اگرچه با منبع کوتاه، مورد نیاز سازمان های مجری قانون بود. اما در سال 2004، تولید در مقیاس کوچک در VAZ بسته شد و امروز مزدا تنها خودروسازی است که خودروهایی با موتور دوار را به تولید انبوه می‌رساند. در حال حاضر تنها یک خودرو با موتور چرخشی وانکل در جهان به تولید انبوه می رسد - کوپه اسپرت مزدا RX-8. این دستگاه مجهز به موتور RENESIS با دو بخش روتور با حجم کل 1.3 لیتر می باشد. این موتور در چندین نسخه با قدرت 200 تا 250 اسب بخار موجود است.

.

پس از مروری کوتاه بر تاریخچه موتور دوار با حرکت روتور سیاره ای، به مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت. مزایای موتور دوار وانکل در مقایسه با موتورهای پیستونی سنتی: 1) افزایش قدرت ویژه (hp/kg)، تقریباً دو برابر موتورهای 4 زمانه پیستونی است. جرم قطعات متحرک ناهموار در موتور وانکل بسیار کمتر از موتورهای پیستونی با قدرت مشابه است و دامنه چنین حرکات نامتعادلی به طور قابل توجهی کوچکتر است. این به این دلیل است که در "موتور پیستونی" حرکات رفت و برگشتی و در موتور وانکل حرکات چرخشی مدار سیاره ای وجود دارد. علاوه بر این، موتور وانکل فاقد میل لنگ و شاتون است.

افزایش قدرت Wankel همچنین با این واقعیت افزایش می یابد که چنین موتوری با طراحی تک روتور برای سه چهارم از هر دور شفت خروجی قدرت تولید می کند. این بر خلاف یک موتور پیستونی 4 زمانه تک سیلندر است که فقط برای یک چهارم از هر دور شفت خروجی نیرو تولید می کند. به همین دلایل است که توان بسیار بیشتری از حجم واحد محفظه احتراق در یک موتور دوار سریال Wankel حذف می شود. مزدا RX-8 با حجم محفظه کاری 1300 سانتی متر مکعب قدرتی معادل 200 اسب بخار - 250 اسب بخار دارد و مدل قبلی مزدا RX-7 با موتوری به همین حجم اما با توربوشارژر 350 اسب بخار قدرت تولید می کرد.

به همین دلیل است که ویژگی خاص مزدا RX ویژگی های دینامیکی عالی آن است:

• در دنده کم، شتاب گیری خودرو به بیش از 100 کیلومتر در ساعت در دور موتور بالاتر (8000 دور در دقیقه یا بیشتر) بدون بار بیش از حد روی موتور امکان پذیر است.
• تعادل مکانیکی و خلاص شدن از شر ارتعاش موتور وانکل بسیار آسان تر است، که باعث می شود راحتی وسایل نقلیه سبک مانند ماشین های کوچک افزایش یابد.
• ابعاد کلی یک موتور پیستونی دوار 1.5-2 برابر کوچکتر از یک موتور پیستونی با قدرت قابل مقایسه است.

موتور وانکل 35 تا 40 درصد قطعات کمتری دارد.

ایرادات:

1) طول کورس کوتاه صفحه روتور مثلثی اگرچه مقایسه مستقیم این نشانگرها با موتور پیستونی دشوار است - انواع حرکات پیستون و روتور بسیار متفاوت است، اما موتور وانکل حدود یک پنجم طول کورس کمتری دارد. یک تفاوت اساسی بین وانکل و موتور پیستونی وجود دارد - "موتور پیستونی" دارای افزایش حجم در جهت یک جهت خطی است که همزمان با جهت حرکت قدرت است. اما با وانکل، این حرکت پیچیده است و تنها بخشی از مسیر روتور مثلثی با حرکت سیاره ای به خط واقعی حرکت کاری تبدیل می شود. (شکل) به همین دلیل است که موتور وانکل بازده سوخت بدتری نسبت به موتورهای پیستونی دارد. بنابراین، به دلیل کوتاه بودن طول کورس کار، دمای گازهای خروجی بسیار بالا است - گازهای کار زمان لازم برای انتقال فشار اصلی خود به روتور را قبل از باز شدن پنجره اگزوز و گازهای پرفشار داغ با حجمی ندارند. قطعات مخلوط کاری که هنوز سوختن آنها متوقف نشده است به لوله اگزوز خارج می شوند. بنابراین دمای گاز خروجی موتور وانکل بسیار بالاست.

2) شکل پیچیده محفظه احتراق "داس شکل" است. چنین محفظه احتراق دارای سطح تماس بزرگی از گازها با دیواره های محفظه و روتور است. بنابراین مقدار قابل توجهی گرما برای گرم کردن قطعات موتور صرف می شود و این امر باعث کاهش راندمان حرارتی و افزایش گرمایش موتور می شود. علاوه بر این، این شکل از محفظه احتراق منجر به بدتر شدن تشکیل مخلوط و سرعت احتراق کندتر مخلوط کاری می شود. بنابراین موتور مزدا RX-8 دارای 2 شمع در یک قسمت روتور می باشد. این ویژگی ها همچنین بر سطح بازده ترمودینامیکی تأثیر منفی می گذارد.

3) گشتاور بالقوه کم برای یک موتور دوار. به منظور حذف چرخش از یک روتور متحرک، که مرکز چرخش آن خود به طور مداوم چرخش سیاره ای را در امتداد یک مسیر دایره ای در اطراف مرکز هندسی محفظه کار انجام می دهد، این موتور از دیسک هایی استفاده می کند که به طور غیرعادی روی شفت اصلی قرار دارند. در واقع، اینها عناصر یک دستگاه میل لنگ هستند. یعنی موتور وانکل هرگز نتوانست به طور کامل از نقص اصلی موتورهای احتراق داخلی پیستونی کلاسیک - مکانیسم میل لنگ و شاتون خلاص شود. اگرچه در موتور وانکل در نسخه سبک وزن آن - به شکل یک محور غیرعادی - ارائه شده است، مهمترین نقص این مکانیسم: حالت گشتاور پاره شده، ضربان دار و شانه کوچک عنصر اصلی که گشتاور را دریافت می کند - باقی مانده است. درمان نشده». (شکل.) به همین دلیل است که یک وانکل تک قسمتی بی اثر است و برای به دست آوردن ویژگی های عملکرد معمولی لازم است 2 یا 3 بخش روتور بسازید؛ همچنین توصیه می شود علاوه بر این یک فلایویل روی شفت نصب شود. علاوه بر وجود مکانیزم میل لنگ در موتور وانکل، گشتاور کمی برای یک موتور دوار نیز تحت تأثیر این واقعیت است که نمودار سینماتیکی چنین موتوری از نقطه نظر درک سطح روتور بسیار غیر منطقی است. فشار گازهای انبساط کاری بنابراین، تنها بخش خاصی از فشار - حدود یک سوم - به چرخش کاری روتور تبدیل می شود و گشتاور ایجاد می کند. در قسمت ویژه سایت بیشتر در مورد گشتاور صحبت خواهیم کرد.

برای جزئیات بیشتر در مورد اصل تولید گشتاور در موتور دوار وانکل، به صفحه وب سایت TORQUE مراجعه کنید.

4) وجود ارتعاشات در بدن. واقعیت این است که سیستم یک موتور دوار با حرکت سیاره ای عنصر کار، حرکت غیر تعادلی این اندام را فرض می کند. آن ها هنگام چرخش، مرکز جرم روتور یک حرکت چرخشی پیوسته در اطراف مرکز جرم محفظه انجام می دهد و شعاع این چرخش برابر با بازوی خارج از مرکز شفت اصلی موتور است. به همین دلیل است که یک بردار نیرو که دائماً در حال چرخش است، برابر با نیروی گریز از مرکز بر روی روتور، از داخل روی محفظه موتور عمل می کند. به این معنی که روتور هنگام چرخش بر روی یک محور غیرعادی که به نوبه خود می چرخد، دارای عناصر اجتناب ناپذیر و برجسته حرکت نوسانی در ماهیت حرکت خود است. که منجر به اجتناب ناپذیری ارتعاشات می شود. (برنج.)

5) سایش سریع مهر و موم های انتهایی شعاعی در گوشه های مثلث روتور، زیرا آنها در معرض بار شعاعی قوی هستند که در موتور وانکل به دلیل اصل کارکرد آن اجتناب ناپذیر است. (برنج.)

6) تهدید دائمی گازهای پرفشار که از حفره یک ضربه کاری وارد حفره ضربه دیگر می شوند. این به این دلیل است که تماس مهر و موم شعاعی باله روتور و دیواره محفظه احتراق در امتداد یک خط نازک رخ می دهد. در عین حال، هنوز مشکل شکستن گازها از سوکت های شمع در هنگام عبور دنده روتور از روی آنها وجود دارد.

7) سیستم روغنکاری پیچیده برای روتور دوار. در موتور مزدا RX-8، نازل‌های مخصوص روغن را به داخل محفظه‌های احتراق تزریق می‌کنند تا باله‌های روتور که هنگام چرخش به دیواره‌های محفظه احتراق ساییده می‌شوند، روغن کاری کنند. این امر سمیت اگزوز را افزایش می دهد و در عین حال موتور را نسبت به کیفیت روغن بسیار سخت می کند. علاوه بر این، در سرعت های بالا، نیازهای بیشتری برای روانکاری سطح استوانه ای قسمت خارج از مرکز شفت اصلی که روتور در اطراف آن می چرخد ​​و نیروی اصلی را از روتور حذف می کند و به چرخش شفت تبدیل می شود، ایجاد می شود. این دو مشکل فنی بود که حل آنها بسیار دشوار بود که منجر به روانکاری ناکافی در سرعت های بالا در پر اصطکاک ترین قطعات چنین موتوری شد و بر این اساس باعث کاهش شدید عمر موتور شد. این راه حل ناکافی چنین مشکلات فنی بود که منجر به عمر بسیار کوتاه موتورهای Wankel شد که توسط AvtoVAZ داخلی تولید می شد. (شکل - سطح تماس استوانه ای صندلی روتور داخلی و خارج از مرکز دیسک شفت را نشان می دهد)

8) الزامات بالا برای دقت قطعات با اشکال پیچیده، ساخت چنین موتوری را دشوار می کند. چنین تولیدی به تجهیزات بسیار دقیق و گران قیمت نیاز دارد - ماشین هایی که قادر به ایجاد حجم های پیچیده یک محفظه کاری با سطح اپی تروکوئیدی منحنی هستند. خود روتور نیز شکل یک مثلث پیچیده با سطوح محدب دارد.

همانطور که از مطالب این بخش از سایت مشخص است، موتور دوار وانکل دارای مزایای برجسته و همچنین معایب زیادی است که عملاً غیرقابل حل است، که اجازه نداده است این نوع موتور موتورهای پیستونی را از زرادخانه مدرن جابجا کند. فن آوری. اگرچه چنین چشم اندازهایی در اواخر دهه 60 و اوایل دهه 70 قرن گذشته به طور جدی مورد بحث قرار گرفت، و بررسی های تحلیلی این عقیده را بیان کرد که تا پایان دهه 80 قرن بیستم، بیش از نیمی از اتومبیل های سیاره در حال حاضر دارای موتورهای دوار با انواع مختلف خواهند بود. انواع ... و علیرغم وجود ویژگی های منفی و مشکلات فنی، موتور دوار وانکل توانست از نظر فنی ظاهر شود و به یک نوع محصول تجاری قابل دوام تبدیل شود، زیرا کاستی های رقبای اصلی آن - موتورهای پیستونی با مکانیزم میل لنگ و میله اتصال - به نظر می رسد. و این، با وجود بیش از یک قرن تلاش برای بهبود آنها.

ادامه گفتگو در مورد موتور روتور وانکل

سپتامبر 2016یکی از سخت ترین مشکلات انواع موتورهای دوار ایجاد یک سیستم آب بندی موثر است که باید حجم بسته ای در محفظه های کاری موتور دوار ایجاد کند. تاکنون، در طرحی مانند Tverskaya، این یکی از مشکلات اصلی است. در آنجا آنها باید یک سیستم آب بندی موثر و دشوار بسازند و برای اینکه دستم را آموزش دهم و تجربه مثبتی در این زمینه کسب کنم، تصمیم گرفتم یک کپی کوچک از موتور وانکل را مستقیماً از ابتدا ایجاد کنم. کار در حال اتمام است؛ من عکسی از چنین موتوری را پیوست کردم.

مهر و موم

انتظار می رود قدرت تقریبی یکی از این بخش های روتور حدود 35-40 اسب بخار باشد و موتوری با 2 بخش روتور دارای قدرت 70-80 اسب بخار باشد.

موتور WANKEL - دسامبر
25 دسامبر 2016 تولید وانکل کوچک با سرعت مطلوبی در حال انجام است. موتور 95٪ کامل است، برخی جزئیات کوچک باقی مانده است.
از آنجایی که در برخی از سایت های اینترنتی این عکس های من در حال حاضر مورد بحث و بررسی قرار گرفته و فانتزی های زیادی در اطراف آنها می چرخد، به شما اطلاع می دهم.
موتور از صفر ساخته شده است، هیچ قطعه ای از مدل های خارجی در آن وجود ندارد. نه قطعاتی از ساکس وانکل دارد که حدود 30 سال است تولید نشده است و نه از aixro مدرن کوچک مدرن و غیره و غیره.
محفظه موتور از فولاد آلیاژی ساختاری مقاوم در برابر حرارت ساخته شده است که در معرض سخت شدن حرارتی قرار می گیرد.سختی لایه سطحی 70 HRC است. عمق لایه مقاوم در برابر حرارت به طور متوسط ​​1.5 میلی متر است. سیل های شعاعی و مکانیکی دقیقاً به همین ترتیب پردازش می شوند و دارای ویژگی های سختی و مقاومت در برابر سایش یکسان هستند. موتور هوا خنک است و روغن روان کننده برای فشرده سازی عرضه می شود. محفظه از طریق 2 نازل مخصوص. آن ها مانند موتورهای دو زمانه نیازی به مخلوط کردن روغن با بنزین نخواهد بود.

موتور روی ماشین تراش قرار گرفت و برای چند ساعت در معرض کار سرد قرار گرفت. این امر باعث شد تا عملکرد مهر و موم ها و سفتی بخش های حاصل در موتور را کاملاً رضایت بخش ارزیابی کنیم. در آینده نزدیک فشاری که در بخش تراکم موتور به دست می آید اندازه گیری خواهد شد.
راه اندازی موتور برای پایان ژانویه برنامه ریزی شده است.

پس از یک مکث کار را از سر بگیرید

پس از یک استراحت کوتاه، کار فعال از سر گرفته شده است. اکنون (مارس تا 18 مه) آزمایش‌های فعال یک موتور نمونه کوچک در حال انجام است. بر اساس نتایج آن، مهر و موم در حال تصفیه است - سخت ترین و ظریف ترین عنصر در موتورهای دوار. نتایج بسیار دلگرم کننده است.

تفاوت اصلی بین ساختار داخلی و اصل عملکرد یک موتور دوار از یک موتور احتراق داخلی، عدم فعالیت کامل موتور است، در حالی که امکان دستیابی به دور موتور بالا وجود دارد. یک موتور دوار یا در غیر این صورت موتور وانکل دارای چندین مزیت دیگر است که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

اصل کلی موتور دوار

RPD برای قرارگیری بهینه روتور در یک محفظه بیضی شکل قرار می گیرد که شکل مثلثی دارد. یکی از ویژگی های متمایز روتور عدم وجود میله های اتصال و شفت است که طراحی را بسیار ساده می کند. اساساً، بخش های کلیدی یک RD روتور و استاتور هستند. عملکرد اصلی موتور در این نوع موتورها به دلیل حرکت روتور واقع در داخل محفظه که شبیه بیضی است انجام می شود.

اصل کار بر اساس حرکت با سرعت بالا روتور در یک دایره است که در نتیجه حفره هایی برای راه اندازی دستگاه ایجاد می شود.

چرا موتورهای دوار مورد تقاضا نیستند؟

تناقض موتور دوار این است که علیرغم طراحی ساده آن، به اندازه یک موتور احتراق داخلی که دارای ویژگی های طراحی بسیار پیچیده و مشکلاتی در انجام تعمیرات است، مورد تقاضا نیست.

البته موتور دوار خالی از اشکال نیست وگرنه در صنعت خودروسازی مدرن کاربرد وسیعی پیدا می کرد و شاید از وجود موتور احتراق داخلی اطلاعی نداشتیم زیرا موتور دوار خیلی زودتر طراحی شده بود. پس چرا اینقدر طراحی را پیچیده می کنیم، بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم.

کاستی های آشکار موتور دوار را می توان عدم وجود آب بندی مطمئن در محفظه احتراق در نظر گرفت. این را می توان به راحتی با ویژگی های طراحی و شرایط عملکرد موتور توضیح داد. در هنگام اصطکاک شدید روتور با دیواره های سیلندر، گرمایش ناهموار محفظه رخ می دهد و در نتیجه، فلز محفظه تنها تا حدی از گرمایش منبسط می شود، که منجر به نقض آشکار آب بندی محفظه می شود.

برای افزایش خواص آب بندی، به خصوص اگر تفاوت شدیدی در شرایط دمایی بین محفظه و سیستم ورودی یا خروجی وجود داشته باشد، خود سیلندر از فلزات مختلفی ساخته شده است و برای بهبود آب بندی در قسمت های مختلف سیلندر قرار می گیرند.

برای راه اندازی موتور، فقط از دو شمع استفاده می شود، این به دلیل ویژگی های طراحی موتور است که به آن اجازه می دهد تا 20٪ راندمان بیشتری را در مقایسه با یک موتور احتراق داخلی در مدت زمان مشابه تولید کند.

موتور دوار Zheltyshev - اصل کار:

مزایای موتور دوار

با وجود ابعاد کوچک، قادر به توسعه سرعت بالا است، اما این تفاوت ظریف یک نقطه ضعف بزرگ نیز دارد. با وجود ابعاد کوچک، موتور چرخشی مقدار زیادی سوخت مصرف می کند، اما عمر مفید موتور تنها 65000 کیلومتر است. بنابراین، یک موتور تنها 1.3 لیتری تا 20 لیتر مصرف می کند. سوخت در هر 100 کیلومتر شاید دلیل اصلی عدم استقبال از این نوع موتور برای مصرف انبوه همین موضوع بود.

با توجه به اینکه ذخایر نفت جهان در خاورمیانه قرار دارد، قیمت بنزین در منطقه ای از درگیری های نظامی دائمی است، قیمت بنزین بسیار بالاست و هیچ روندی برای کاهش آن وجود ندارد، قیمت بنزین همیشه به عنوان یک مشکل فوری برای بشریت در نظر گرفته شده است. آینده ی نزدیک. این منجر به جستجوی راه‌حل‌هایی برای حداقل مصرف منابع بدون کاهش قدرت می‌شود، که استدلال اصلی به نفع موتورهای احتراق داخلی است.

همه اینها در کنار هم جایگاه موتورهای دوار را به عنوان گزینه ای مناسب برای خودروهای اسپرت مشخص کرد. با این حال، خودروساز مشهور جهان مزدا کار مخترع وانکل را ادامه داد. مهندسان ژاپنی همیشه سعی می‌کنند از طریق مدرن‌سازی و استفاده از فناوری‌های نوآورانه، حداکثر سود را از مدل‌های بدون ادعا استخراج کنند که به آنها اجازه می‌دهد موقعیت پیشرو در بازار جهانی خودرو را حفظ کنند.

اصل عملکرد موتور چرخشی آخریف در ویدیو:

مدل جدید مزدا که مجهز به موتور چرخشی است، از نظر قدرت دست کمی از مدل های پیشرفته آلمانی ندارد و تا 350 اسب بخار قدرت تولید می کند. در عین حال مصرف سوخت به طور غیر قابل مقایسه ای بالا بود. مهندسان طراح مزدا مجبور شدند قدرت را به 200 اسب بخار کاهش دهند که این امر امکان عادی سازی مصرف سوخت را فراهم می کرد ، اما ابعاد جمع و جور موتور این امکان را فراهم می کرد تا مزایای بیشتری به خودرو داده و با مدل های اتومبیل اروپایی رقابت کند.

در کشور ما موتورهای دوار ریشه نگرفته اند. تلاش هایی برای نصب آنها بر روی خودروهای حمل و نقل تخصصی صورت گرفت، اما این پروژه به اندازه کافی تامین نشد. بنابراین، تمام پیشرفت‌های موفق در این مسیر متعلق به مهندسان ژاپنی شرکت مزدا است که قصد دارند در آینده نزدیک یک مدل خودروی جدید با موتور مدرن را به نمایش بگذارند.

نحوه کار یک موتور دوار وانکل در ویدئو

اصل کارکرد موتور دوار

RPD با چرخاندن روتور کار می کند، بنابراین نیرو از طریق کلاچ به گیربکس منتقل می شود. لحظه تبدیل شامل انتقال انرژی سوخت به چرخ ها به دلیل چرخش روتور ساخته شده از فولاد آلیاژی است.

مکانیسم عملکرد موتور پیستونی دوار:

• فشرده سازی سوخت؛
• تزریق سوخت؛
• غنی سازی اکسیژن؛
• احتراق مخلوط؛
• انتشار محصولات احتراق سوخت

نحوه عملکرد یک موتور دوار در ویدیو نشان داده شده است:

روتور بر روی دستگاه خاصی نصب شده است؛ هنگام چرخش، حفره هایی مستقل از یکدیگر تشکیل می دهد. محفظه اول با مخلوط هوا و سوخت پر شده است. سپس کاملاً مخلوط می شود.

مخلوط سپس به محفظه دیگری می رود، جایی که فشرده سازی و احتراق رخ می دهد، به لطف وجود دو شمع. متعاقباً مخلوط به محفظه بعدی حرکت می کند و قسمت هایی از سوخت فرآوری شده از آن جابجا شده و از سیستم خارج می شود.

به این صورت است که چرخه کامل کار یک موتور پیستونی دوار بر اساس سه چرخه کار در تنها یک دور چرخش روتور رخ می دهد. این توسعه دهندگان ژاپنی بودند که توانستند موتور دوار را به طور قابل توجهی مدرن کنند و سه روتور را به طور همزمان در آن نصب کنند که به آنها امکان می دهد قدرت را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

اصل عملکرد موتور دوار Zuev:

امروزه، یک موتور دو روتور بهبود یافته قابل مقایسه با یک موتور احتراق داخلی شش سیلندر است و یک موتور سه روتور از نظر قدرت از یک موتور احتراق داخلی 12 سیلندر کمتر نیست.

اندازه فشرده موتور و سادگی دستگاه را فراموش نکنید که در صورت لزوم امکان تعمیر یا تعویض کامل اجزای اصلی موتور را فراهم می کند. به این ترتیب مهندسان مزدا توانستند به این وسیله ساده و پربار زندگی دومی بدهند.

موتورهای بخار، مانند موتورهای احتراق داخلی سنتی، دارای یک نقطه ضعف مشترک هستند - حرکات رفت و برگشتی پیستون باید به حرکات چرخشی چرخ ها تبدیل شود. دلیل کارایی کم و فرسودگی زیاد عناصر اصلی همین است.

بسیاری از مهندسان سعی کردند این مشکل را با اختراع یک موتور احتراق داخلی که تمام قطعات آن فقط می چرخند، حل کنند. با این حال، یک مکانیک خودآموخته که از یک موسسه آموزشی عالی یا حتی متوسطه تخصصی فارغ التحصیل نشده بود، توانست چنین واحدی را اختراع کند.

کمی تاریخچه

در سال 1957، فلیکس وانکل، مکانیک-مخترع کمتر شناخته شده و مهندس برجسته NSU، والتر فرد، اولین کسانی بودند که یک موتور پیستونی دوار را در خودرو نصب کردند. "موضوع آزمون" NSU Prinz بود. طرح اصلی بسیار عالی بود. به عنوان مثال، شمع ها تقریباً پس از جداسازی کامل واحد باید تعویض شوند. علاوه بر این، قابلیت اطمینان موتور همچنان مورد تردید بود و کارایی آن قابل ذکر نبود.

پس از آزمایش های فراوان، این کنسرت شروع به تولید خودروهایی با موتور احتراق داخلی سنتی کرد. با این حال، اولین پیستون دوار DKM-54 می تواند پتانسیل بالایی را نشان دهد.

اینگونه بود که نسخه اصلی موتور احتراق داخلی شانس خود را برای معرفی به تولید خودرو پیدا کرد. متعاقباً به طور مداوم پالایش می شد ، اما چشم انداز یک موتور پیستونی دوار از قبل آشکار بود. RPD در طبقه بندی موتورهای دوار به عنوان یکی از 5 نماینده خط گنجانده شده است.

در دهه 80 قرن بیستم، موتورهای دوار وانکل تنها توسط شرکت ژاپنی مزدا مورد مطالعه قرار گرفت. VAZ نیز به این موتور توجه کرد. در اتحاد جماهیر شوروی، بنزین بسیار ارزان بود و چنین واحدی قدرت بسیار زیادی داشت. با این حال، تا سال 2004، تولید خودروهای با این موتور متوقف شد. ژاپن تنها کشوری است که توسعه موتورهای دوار در آن ادامه دارد.

انواع مختلفی از واحدهای چرخشی وجود دارد. تنها تفاوت آنها سطح محفظه و تعداد لبه های ساخته شده روی روتور است. پیکربندی های مختلفی از چنین موتورهایی در خودروسازی و کشتی سازی استفاده می شود.

مزایای

موتور وانکل از زمان آغاز به کار خود دارای مزایای بسیار مفیدی نسبت به موتورهای پیستونی بوده است. این واحد به طور مداوم بهبود می یافت که باعث افزایش کارایی و بهره وری آن می شد.

از جمله مزایای وانکل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. ابعاد کوچک و وزن. "Wankel" تقریبا 2 برابر کوچکتر از یک موتور احتراق داخلی پیستونی است که تأثیر مثبتی بر هندلینگ خودرو دارد، نصب بهینه گیربکس را ارتقا می دهد و فضای داخلی را بسیار جادارتر می کند.
2. در مقایسه با موتورهای دو زمانه، موتور وانکل قطعات بسیار کمتری دارد. این از نقطه نظر تعمیر سود بیشتری دارد.
3. دو برابر قدرت موتورهای احتراق داخلی استاندارد.
4. نرمی بیشتر عملکرد - عدم وجود حرکات برگشت به جلو تأثیر مفیدی بر راحتی سواری دارد.
5. امکان سوخت گیری با بنزین کم اکتان.

تمام عناصر موتور در یک جهت می چرخند. این باعث بهبود تعادل داخلی دستگاه و کاهش لرزش می شود. وانکل قدرت را به طور یکنواخت و روان ارائه می کند. در طول زمانی که روتور 1 بار می چرخد، شفت خروجی 3 دور می چرخد. هر احتراق در 90 مرحله چرخش روتور انجام می شود.

این نشان می دهد که یک موتور دوار 1 روتور قادر است برای ¾ از هر چرخش شفت خروجی قدرت ارائه دهد. یک موتور 1 سیلندر فقط می تواند برای ¼ از هر دور شفت خروجی نیرو تولید کند.

ایرادات

از معایب موتور می توان به ناآشنایی آن برای صاحبان و مکانیک ها اشاره کرد. چنین واحدی مستلزم تغییر عادات بسیاری است. به عنوان مثال، کاهش سرعت RPD امکان پذیر نخواهد بود و حمله به صعودهای "کشش" محکوم به شکست است. موتور جمع و جور دارای اینرسی کم است که نمی توان در مورد موتورهای احتراق داخلی پیستونی عظیم گفت. با روشن شدن و خاموش شدن مکرر، شمع ها به داخل پرتاب می شوند. برخی از علاقه مندان به خودرو نیز صدای موتور را یک نقطه ضعف می دانند.

عیوب ارگانیک واحد پیستون دوار جدی تر است. اول اینکه مصرف سوخت را افزایش داده است. این را می توان به راحتی با شکل غیربهینه محفظه توضیح داد که گرما را از طریق دیواره ها از دست می دهد. علاوه بر این ، موتور مقدار زیادی روغن "می خورد". عمر مفید وانکل کمتر از یک موتور احتراق داخلی استاندارد است - آب بندی روتور به طور منظم فرسوده می شود.

نقش مهمی به استحکام ویژگی های خارجی موتور پیستون دوار اختصاص داده شده است. برای رانندگی با چنین موتوری، باید اغلب اهرم دنده را دستکاری کنید. این با این واقعیت توضیح داده می شود که به برد دنده کوتاه و افزایش تعداد دنده نیاز است.

گزینه ایده آل نصب واریاتور است. با این حال، گیربکس های اتوماتیک در خودروهای اسپورت ریشه نمی گیرند و خودروهای خانوادگی نیاز به کارایی بیشتری دارند.

معایب RPD ها مشابه واحدهای پیستونی دو زمانه است. جالب اینجاست که با استفاده از همین روش ها می توان آن را درمان کرد. افزایش مصرف سوخت با تزریق مستقیم کاهش می یابد و عدم الاستیسیته با نصب فازهای متغیر کاهش می یابد. این کارایی و کنترل پذیری را بهبود می بخشد. همچنین برای افزایش کشش، پیکربندی خطوط لوله تغییر می کند. چنین تغییراتی در موتور مزدا RX-8 ایجاد شد.

چگونه کار می کند

موتور وانکل بر اساس یک اصل کار می کند که توضیح آن حتی برای افراد ناآگاه از مکانیک بسیار ساده است. این واحد دارای حداقل قطعات است که به شما امکان می دهد به سرعت درک کنید که کدام سیستم ها در بازه های زمانی خاصی فعال می شوند.

پیستون موتور در RPD با یک روتور با 3 وجه جایگزین می شود که نیروی فشار گازهای احتراق را به شفت خارج از مرکز منتقل می کند.

استاتور دارای پیکربندی اپی تروکوئیدی از سطوح داخلی است. این بسیار مقاوم در برابر سایش است زیرا دارای پوشش خاصی است. در بالای روتور مهر و موم وجود دارد و در سطح استاتور فرورفتگی هایی وجود دارد - آنها نوعی محفظه هستند که در آن احتراق رخ می دهد. شفت روی بلبرینگ های مخصوص می چرخد. روی بدن قرار می گیرند. شفت همچنین به یک غیر عادی مجهز شده است - روتور روی آن می چرخد.

دنده در محفظه نصب شده است. با چرخ دنده روتور درگیر است. عمل متقابل این چرخ دنده ها باعث ایجاد حرکت روتور می شود. این به شما امکان می دهد 3 محفظه تشکیل دهید که به طور مداوم حجم خود را تغییر می دهند.

نسبت دنده 2:3 است که یک دور شفت در هر چرخش 120 درجه ای روتور را فراهم می کند. هنگامی که روتور یک چرخش کامل انجام می دهد، تمام محفظه ها یک چرخه چهار زمانه را انجام می دهند. گازهای احتراق شده از طریق روتور بر روی شفت خارج از مرکز عمل می کنند - به این ترتیب گشتاور تولید می شود.

3 محفظه بین روتور و استاتور وجود دارد. مکش زمانی اتفاق می افتد که یکی از نوک های روتور شروع به عبور از پورت تزریق سوخت کند. حجم محفظه افزایش می یابد که مخلوط را مجبور می کند آن را پر کند. راس بعدی پنجره را می بندد. مانند یک پیستون موتور سنتی، روتور مخلوط کار را قبل از احتراق فشرده می کند.

منقبض می شود و در بیشترین فشار، جرقه ای در محفظه ظاهر می شود. در نتیجه، یک سکته مغزی کار انجام می شود. پس از آن، پنجره اگزوز تحت فشار گازهای خروجی باز می شود و آنها از محفظه خارج می شوند.

با یک چرخش روتور، موتور 3 چرخه را کامل می کند - این باعث می شود استفاده از دستگاه های متعادل کننده غیر ضروری باشد.

حلقه های ضعیفی در روند کار وجود دارد. اولی افزایش بار روی مهر و موم ها، و دومی بیش از حد همپوشانی فازهای دینامیکی است. پیکربندی محفظه احتراق نیز بهینه نیست. با این حال، یک نکته مثبت نیز وجود دارد - اگر سرعت را افزایش دهید، سرعت گسترش شعله سریعتر از جریان مخلوط سوخت افزایش می یابد.

این امکان استفاده از بنزین با عدد اکتان کاهش یافته را برای RPD فراهم می کند. اصل کار Wankel بسیار ساده است، که در یک زمان توجه بسیاری از خودروسازان را به این اختراع جلب کرد.

همه علاقه مندان به خودرو نمی دانند که وانکل یکی از 5 نوع فرعی در طبقه بندی موتورهای دوار است.

فشردگی، سرعت، عملکرد بالا - آیا این چیزی نیست که تقریباً تمام تولید کنندگان موتورسیکلت برای آن تلاش می کنند؟ این قطعا درست است. با این حال، موتور دوار در دنیای موتور سیکلت جا نیفتاد. همه شرط ها روی موتورهای پیستونی کلاسیک است.

با این حال، چند استثنا در تاریخ تولید موتورسیکلت وجود داشته است. به عنوان مثال، در سال 1974، هرکول یک سری انبوه وانکل را منتشر کرد که مجهز به موتور KC-27 هستند. اینها واحدهای چرخشی بودند که مجهز به خنک کننده هوا بودند. حجم موتور 294 سی سی بود. سانتی متر قدرت واحدها 25 اسب بخار بود. برای روغن کاری واحد، باید روغن را خودتان داخل مخزن سوخت بریزید.

در اوایل دهه 1980، موتور چرخشی برای تجهیز موتورسیکلت های نورتون استفاده شد. با وجود این واقعیت که نمونه های آزمایشی چنین موتورهایی در دهه 1970 ظاهر شد، مهندسان نورتون با موفقیت RPD را به ورزش معرفی کردند. در پایان دهه 80 آنها هیچ برابری نداشتند.

امروزه این شرکت یک مدل 588 سی سی با دو روتور NRV588 تولید می کند. مهندسان نورتون همچنین در حال توسعه یک نسخه 700 سی سی به نام NRV700 هستند. این یک دوچرخه ورزشی قدرتمند است که مجهز به موتور وانکل 170 اسب بخاری سوخت است.

همانطور که می بینید، دوران موتورهای دوار هنوز فرا نرسیده است. سیستم های پیستونی در زمینه ساخت خودرو و موتور سیکلت همچنان پیشرو باقی مانده اند. دارندگان دوچرخه با موتورهای دوار فقط می توانند حلقه کوچکی از طرفداران وانکل تشکیل دهند. علاقه مجدد به وانکل نورتون نشان دهنده افزایش سریع پیشرفت ها و پیشرفت ها در این زمینه است.

یکی از دلایلی که باعث می شود موتور برای تامین انرژی خودروها و موتورسیکلت ها تولید نشود، نیاز به تجهیزات دقیق در تولید آن است. کوچکترین نقص باعث از کار افتادن موتور می شود. این هنوز اجازه نمی دهد یک واحد دوار حتی در صنایع باریک جایگزین موتور پیستونی شود.