Рухавік Ванкеля - прылада і прынцып працы РПД аўтамабіля

За ўсю гісторыю аўтамабілебудавання было мноства перадавых рашэнняў, мяняліся канструкцыі вузлоў і агрэгатаў. Больш за 30 гадоў таму пачаліся актыўныя спробы зрушыць поршневай рухавік у бок, даўшы перавагу ротарна-поршневым рухавіку Ванкеля. Аднак, у сілу шматлікіх абставінаў, ротарныя маторы не атрымалі сваё права на жыццё. Пра ўсё гэта чытайце далей.

Прынцып працы

Ротар мае трохкутную форму, з кожнага боку мае выпуклую форму, якая выконвае функцыю поршня. У кожным боку ротара маюцца адмысловыя паглыбленні, якія забяспечваюць большую прастору для паліўна-паветранай сумесі, тым самым павялічваюць працоўныя абарачэнні рухавіка. Вяршыня граняў абсталявана маленькай герметызавальнай перагародкай, якая спрыяе выкананню кожнага такту. З двух бакоў ротар абсталяваны ўшчыльнялымі кольцамі, якія фармуюць сценку камер. Сярэдзіна ротара абсталявана зуб'ямі, пры дапамозе якіх ажыццяўляецца кручэнне механізму.

Прынцып працы рухавіка Ванкеля цалкам адрозніваецца ад класічнага, аднак іх аб'ядноўвае адзіны працэс, які складаецца з 4-х тактаў (упуск-сціск-працоўны ход-выпуск). Паліва пападае ў першую якая ўтвараецца камеру, у другой сціскаецца, далей ротар круціцца і сціснутая сумесь запальваецца свечкай запальвання, пасля працоўная сумесь круціць ротар і вынахад у выпускны калектар. Галоўны адметны прынцып складаецца ў тым, што ў ротарна-поршневым маторы працоўная камера не статычная, а фармуецца рухам ротара.

прылада

Перад разуменнем прылады варта шляхта галоўныя складовыя часткі ротарна-поршневага матора. Рухавік Ванкеля складаецца з:

• карпусы статара;
• ротара;
• набору шасцерняў;
• эксцэнтрычнага вала;
• свечак запальвання (ўзгаральная і дапальваючая).

Ротарны матор уяўляе сабой агрэгат унутранага згарання. У дадзеным маторы ўсе 4 такту працы адбываюцца ў поўным аб'ёме, аднак для кожнай фазы ёсць свая камера, якую вярчальным рухам утворыць ротар. 

Пры ўключэнні запальвання стартар круціць махавік і рухавік запускаецца. Круцячыся, ротар, праз карону перадач перадае крутоўны момант на эксцэнтрыкавы вал (у поршневага рухавіка гэта распредвал). 

Вынікам працы рухавіка Ванкеля павінна быць адукацыя ціску працоўнай сумесі, якая прымушае зноў і зноў паўтараць круцільныя рухі ротара, перадаючы крутоўны момант на трансмісію. 

У дадзеным маторы, цыліндры, поршні, каленчаты вал з шатунамі замяняе ўсяго корпус статара з ротарам. Дзякуючы гэтаму аб'ём рухавіка значна паменшыўся, а магутнасць пры гэтым у шмат разоў вышэй, чым у класічнага матора з кривошипно-шатунным механізмам, пры роўным аб'ёме. Дадзеная канструкцыя валодае высокім КПП таксама з-за нізкіх страт на трэнне.

Дарэчы, працоўныя абарачэнні рухавіка могуць перавышаць 7000 аб/мін, а ў матораў Mazda Wankel (для спартовых спаборніцтваў) абарачэнні перавышаюць 10000 аб/мін. 

Дызайн

Адно з галоўных пераваг дадзенага агрэгата яго кампактнасць і меншая вага адносна класічных рухавікоў роўнага аб'ёму. Кампаноўка дазваляе істотна зменшыць цэнтр цяжару, а гэта спрыяльна ўплывае на ўстойлівасць і вастрыню кіравання. Дадзенай перавагай карысталіся і карыстаюцца невялікія самалёты, спартовыя аўтамабілі і мотатэхніка. 

Гісторыя

Гісторыя ўзнікнення і распаўсюджвання рухавіка Ванкеля дазволіць вам лепш зразумець, чаму гэта быў лепшым рухавіком у свой час, і чаму сёння ад яго адмовіліся.

Раннія распрацоўкі

У 1951 годзе нямецкай кампаніяй NSU Motorenwerke распрацавана два рухавіка: першы - Феліксам Ванкелем, пад найменнем DKM, і другі - KKM Ханса Пашке (заснаваны на распрацоўцы Ванкеля). 

Аснова працы агрэгата Ванкеля складалася на асобным кручэнні корпуса і ротара, за кошт чаго працоўныя абарачэнні дасягалі 17000 у хвіліну. Нязручнасць заключалася ў тым, што для замены свечак запальвання прыйшлося разбіраць матор. А вось рухавік ККМ меў нерухомы корпус і яго канструкцыя была куды прасцей галоўнага прататыпа.

Выдадзеных ліцэнзій

У 1960 годзе, NSU Motorenwerke падпісалі дамову з амерыканскай кампаніяй-вытворцам Curtiss-Wright Corporation. Дамова заключалася ў тым, каб нямецкія інжынеры засяродзіліся на распрацоўцы невялікіх ротарна-поршневых маторы для легкавога транспарту, у той час як амерыканскі "Керціс-Райт" займаўся распрацоўкай авіяцыйных матораў. Таксама быў наняты ў якасці дызайнера нямецкі інжынер-механік Макс Бэнтэле. 

Абсалютная большасць сусветных аўтавытворцаў, сярод якіх Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda і шматлікія іншыя. У 1959 году амерыканская кампанія прадставіла ўдасканаленую версію рухавіка Ванкеля, а праз год Брытанскі Rolls Royce паказаў свой двухступеньчаты дызельны ротарна-поршневы матор.

Тым часам некаторыя еўрапейскія аўтавытворцы сталі спрабаваць абсталёўваць аўтамабілі новымі маторамі, аднак не ўсё знайшлі сваё ўжыванне: GM адмовіўся, Citroen быў зацыклены на распрацоўцы рухавіка са сустрэчнымі поршнямі для самалётаў, а Mercedes-Benz усталяваў ротарна-поршневы матор у эксперыментальную мадэль C 111. 

У 1961 годзе ў Савецкім Саюзе НАМІ сумесна з іншымі навукова-даследчымі інстытутамі пачаў распрацоўку рухавіка Ванкеля. Было сканструявана мноства варыянтаў, адзін з іх знайшоў сваё ўжыванне ў аўтамабілі ВАЗ-2105 для КДБ. Дакладная колькасць сабраных матораў невядома, але яна не перавышае некалькіх дзясяткаў. 

Дарэчы, праз гады, толькі аўтамабільная кампанія Mazda, сапраўды знайшла сабе ўжыванне ротарна-поршневага рухавіка. Яркі таму прыклад мадэль RX-8.

Распрацоўкі для матацыклаў

У Брытаніі мотавытворца Norton Motorcycles распрацаваў для мотатэхнікі ротарна-поршневай рухавік з паветраным астуджэннем Sachs. Больш падрабязна вы можаце даведацца аб распрацоўцы, прачытаўшы пра матацыкл Hercules W-2000.

Suzuki не засталася ў баку, і таксама выпусціла свой матацыкл. Аднак інжынеры старанна прапрацавалі канструкцыю матора, ужылі ферасплаў, што значна павысіла надзейнасць і рэсурс агрэгата.

Распрацоўкі для аўтамабіляў

Падпісаўшы даследчы кантракт паміж Маздой »і NSU, кампаніі сталі спаборнічаць за першынство ў выпуску першага аўтамабіля з агрэгатам Ванкеля. Па выніку, у 1964 году NSU прадставіла свой першы аўтамабіль NSU Spider, у адказ Mazda прадставіла прататып 2-х і 4-х ротарных рухавікоў. Праз 3 гады NSU Motorenwerke выпускае мадэль Ro 80, аднак атрымаў масу негатыўных водгукаў з-за шматлікіх адмоў на фоне недасканалай канструкцыі. Дадзеную праблему не вырашылі да 1972 гады і кампанія праз 7 гадоў была паглынутая Audi, а рухавікі Ванкеля ўжо паспелі атрымаць благую славу.

Японскі вытворца Mazda заявіў аб тым, што іх інжынеры вырашылі праблемы ўшчыльнення вяршыні (для герметычнасці паміж камерамі), сталі выкарыстоўваць маторы не толькі ў спорткарах, але і на камерцыйнай тэхніцы. Дарэчы, уладальнікі аўтамабіляў Mazda з ротарным маторам адзначалі высокую прыемнасць і эластычнасць працы рухавіка.

Пазней Mazda адмаўляецца ад масавага ўкаранення перадавога рухавіка, усталёўваючы яго толькі мадэлі RX-7 і RX-8. Для RX-8 сканструявалі рухавік Renesis, які ўдасканалілі са шматлікіх бакоў, а менавіта:

• зрушылі адтуліны выхлапу для паляпшэння прадзьмуху, што значна павялічыла магутнасць;
• дадалі некаторыя дэталі з керамікі для недапушчэння цеплавога скажэння;
• прадуманая электронная сістэма кіравання рухавіком;
• наяўнасць двух свечак запальвання (асноўная і для дапалу);
• даданне вадзяной кашулі для выключэння адкладу вугляроду на выпуску.

Па выніку атрымаўся кампактны рухавік, аб'ёмам 1.3 літра, і які развівае магутнасць парадку 231 л.з.

Перавагі

Аб галоўных перавагах ротарна-поршневага рухавіка:

1. Яго малая вага і габарыты, якія непасрэдна ўплываюць на аснову канструкцыі аўтамабіля. Дадзены фактар ​​немалаважны пры праектаванні спартовага аўтамабіля з нізкім цэнтрам цяжару.
2. Меншая колькасць дэталей. Гэта не толькі дазваляе скараціць выдаткі на ўтрыманне матора, а таксама знізіць магутнасныя страты на рух ці кручэнне спадарожных дэталяў. Дадзены фактар ​​непасрэдна паўплываў на высокі ККД.
3. Пры аднолькавым аб'ёме з класічным поршневым рухавіком, у ротарна-поршневага магутнасць у 2-3 разы вышэй.
4. Плыўнасць і эластычнасць працы, адсутнасць адчувальных вібрацый за рахунак таго, што тут няма зваротна-паступальных рухаў галоўных вузлоў.
5. Рухавік можа сілкавацца нізкаактанавым бензінам.
6. Шырокі дыяпазон працоўных абарачэнняў дазваляе ўжываць трансмісію з карацейшымі перадачамі, што вельмі зручна для гарадскіх умоў.
7. Палка крутоўнага моманту забяспечваецца на ⅔ цыклу, а не на чвэрць, як у рухавіку Ота.
8. Маторнае масла, практычна, не забруджваецца, інтэрвал замены ў шмат разоў шырэй. Тут алей не схільна да гарэння, як у поршневых матораў гэты працэс адбываецца праз кольцы.
9. Адсутнічае дэтанацыя.

Дарэчы, даказана, што нават калі гэты матор будзе на грані рэсурсу, спажываць шмат алею, працаваць пры нізкай кампрэсіі, яго магутнасць скараціцца нязначна. Менавіта гэтая добрая якасць і падкупіла да ўсталёўкі ротарна-поршневага матора на авіятэхніку.

Нароўні з уражлівымі добрымі якасцямі прысутнічаюць і недахопы, якія і перашкодзілі перадавому ротарна-поршневаму рухавіку выйсці ў шырокія масы.

 Недахопы

1. Працэс згарання недастаткова эфектыўны, за кошт чаго вырастае расход паліва і пагаршаюцца паказчыкі норм таксічнасці. Часткова праблема вырашаецца наяўнасцю другой свечкі, якая дапальвае працоўную сумесь.
2. Высокі выдатак алею. Недахоп абгрунтаваны тым, што рухавікі Ванкеля маюць празмернае змазванне, а ў пэўных месцах часам масла можа згараць. У зонах згарання ёсць лішак алею, які прыводзіць да з'яўлення вугляроду. З дадзенай праблемай спрабавалі змагацца шляхам усталёўкі "цеплавых" трубак, якія паляпшаюць цеплаабмен і выраўноўваюць тэмпературу алею ва ўсім маторы.
3. Складанасць пры рамонце. Далёка не ўсе спецыялісты гатовы прафесійна ўзяцца за рамонт рухавіка Ванкеля. Канструктыўна агрэгат не складаней класічнага матора, аднак існуе маса нюансаў, незахаванне якіх прывядзе да хуткага выхаду са строю рухавіка. Сюды ж дададзім высокі кошт рамонту.
4. Нізкі рэсурс. Для ўладальнікаў Mazda RX-8 прабег 80 км пазначае тое, што пара рабіць капітальны рамонт. Нажаль, за такія кампактнасць і высокі ККД неабходна плаціць дарагім і комплексным рамонтам раз у 000-80 тысяч кіламетраў.

Пытанні і адказы:

Чым адрозніваецца ротарны рухавік ад поршневага? У ротарным маторы няма поршняў, а значыць, для кручэння вала ДВС не выкарыстоўваюцца зваротна-паступальныя рухі - у ім адразу круціцца ротар.

Што такое ротарны рухавік у машыне? Гэта цеплавы агрэгат (працуе за кошт згарання паветрана-паліўнай сумесі), толькі ў ім выкарыстоўваецца які верціцца ротар, на якім замацаваны вал, ідучы на ​​скрынку перадач.

Чым так дрэнны ротарны рухавік? Галоўны недахоп ротарнага матора - вельмі маленькі працоўны рэсурс за кошт хуткага зносу ўшчыльняльнікаў паміж камерамі згарання агрэгата (пастаянна змяняецца працоўны кут і пастаянныя перапады тэмператур).