Motore rotativo: principio di funzionamento, caratteristiche

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:04

Il motore è la base di qualsiasi veicolo. Senza di essa, il movimento dell'auto è impossibile. Al momento, i più comuni sono i motori a combustione interna a pistoni. Se parliamo della maggior parte delle auto da cross country, si tratta di motori a combustione interna a quattro cilindri in linea. Tuttavia, ci sono auto con tali motori, dove in linea di principio il pistone classico è assente. Questi motori hanno un dispositivo e un principio di funzionamento completamente diversi. Sono chiamati motori rotativi a combustione interna. Quali sono queste unità, quali sono le loro caratteristiche, pro e contro? Considera nel nostro articolo di oggi.

Caratteristica

Un motore rotativo è uno dei tipi di motori termici a combustione interna. Per la prima volta un tale motore è stato sviluppato nel lontano 19° secolo. Oggi, sulla Mazda RX-8 e su alcune altre auto sportive viene utilizzato un motore rotativo. Un tale motore ha una caratteristica fondamentale: non ha movimenti alternativi, come in un motore a combustione interna convenzionale.

Qui viene eseguita la rotazionespeciale rotore triangolare. È in un edificio speciale. Uno schema simile è stato praticato negli anni '50 del secolo scorso dalla società tedesca NSU. L'autore di un tale motore a combustione interna era Felix Wankel. È secondo il suo schema che vengono prodotti tutti i moderni motori rotativi (la Mazda RX non fa eccezione).

Dispositivo

Il design dell'unità di potenza include:

• Caso.
• Albero di uscita.
• Rotore.

La cassa stessa è la camera di lavoro principale. Su un motore rotativo, ha una forma ovale. Un design così insolito della camera di combustione è dovuto all'uso di un rotore trimedro. Quindi, quando viene a contatto con le pareti, si formano contorni chiusi isolati. È in essi che vengono eseguiti i cicli di lavoro del motore a combustione interna. Questo è:

• Ingresso.
• Compressione.
• Accensione e corsa di lavoro.
• Rilascio.

Tra le caratteristiche di un motore a combustione interna rotativo, da segnalare l'assenza delle classiche valvole di aspirazione e scarico. Invece, vengono utilizzati fori speciali. Si trovano ai lati della camera di combustione. Questi fori sono direttamente collegati al sistema di scarico e al sistema di alimentazione.

Rotore

La base del progetto della centrale di questo tipo è il rotore. Svolge la funzione di pistoni in questo motore. Tuttavia, il rotore è in un'unica copia, mentre i pistoni possono essere da tre a dodici o più. La forma di questo elemento ricorda un triangolo con bordi arrotondati.

Questi bordi sono necessariper una tenuta più ermetica e di alta qualità della camera di combustione. Ciò garantisce una corretta combustione della miscela di carburante. Piastre speciali si trovano nella parte superiore del viso e sui suoi lati. Agiscono come anelli di compressione. Il rotore contiene anche i denti. Servono a ruotare l'azionamento, che aziona anche l'albero di uscita. Parleremo della nomina di quest'ultimo di seguito.

Val

In quanto tale, non esiste un albero a gomiti in un motore a pistoni rotanti. Viene invece utilizzato un elemento di output. Relativamente al suo centro ci sono delle sporgenze speciali (camme). Si trovano in modo asimmetrico. La coppia del rotore, che viene trasmessa alla camma, fa ruotare l'albero attorno al proprio asse. Questo crea l'energia necessaria per muovere i motori e le ruote dell'auto.

Batti

Qual è il principio di funzionamento di un motore rotativo? L'algoritmo di azione, nonostante cicli simili con un motore a pistoni, è diverso. Quindi, l'inizio del ciclo si verifica quando una delle estremità del rotore passa attraverso il canale di ingresso dell'alloggiamento del motore a combustione interna. Al momento, sotto l'azione del vuoto, una miscela combustibile viene aspirata nella camera. Con un'ulteriore rotazione del rotore, si verifica la corsa di compressione della miscela. Ciò accade quando l' altra estremità passa l'ingresso. La pressione della miscela aumenta gradualmente. Alla fine si accende. Ma non si accende per la forza di compressione, ma per la scintilla di una candela. Dopodiché, inizia il ciclo di lavoro della corsa del rotore.

Poiché la camera di combustione in un tale motore ha una forma ovale, è consigliabile utilizzare due candele nel design. Ciò consente di accendere rapidamente la miscela. Pertanto, il fronte di fiamma si diffonde in modo più uniforme. A proposito, due candele per camera di combustione possono essere utilizzate anche in un motore a combustione interna a pistoni convenzionale (questo design è estremamente raro). Tuttavia, per un motore rotativo, questo è un must.

Dopo l'accensione, nella camera si forma un' alta pressione di gas. La forza è così grande che consente al rotore di ruotare sull'eccentrico. Ciò contribuisce alla generazione di coppia sull'albero di uscita. Quando la parte superiore del rotore si avvicina all'uscita, la forza e la pressione dell'energia dei gas si riducono. Si precipitano spontaneamente nel canale di uscita. Dopo che la fotocamera è completamente libera da loro, inizia un nuovo processo. Il motore rotativo si riavvia con la corsa di aspirazione, la compressione, l'accensione e quindi la corsa di potenza.

Informazioni sul sistema di lubrificazione e nutrizione

Questa unità non ha differenze nel sistema di alimentazione del carburante. Utilizza anche una pompa sommergibile che eroga benzina sotto pressione dal serbatoio. Ma il sistema di lubrificazione ha le sue caratteristiche. Quindi, l'olio per le parti di sfregamento del motore viene immesso direttamente nella camera di combustione. È previsto un foro speciale per la lubrificazione. Ma sorge la domanda: dove va poi l'olio se entra nella camera di combustione? Qui il principio di funzionamento è simile a un motore a due tempi. Il grasso entra nella camera e brucia con benzina. Questo schema di funzionamento è utilizzato su tutti i motori a palette, compresi i motori a pistoni. A causa del design speciale del sistema di lubrificazione, tali motori non possono soddisfare i moderninormative ambientali. Questo è uno dei tanti motivi per cui i motori rotativi non sono utilizzati in commercio su VAZ e altri modelli di auto. Tuttavia, prima notiamo i vantaggi di RPD.

Pro

Ci sono molti vantaggi in questo tipo di motore. In primo luogo, questo motore ha un peso e dimensioni ridotte. Ciò consente di risparmiare spazio nel vano motore e posizionare il motore a combustione interna in qualsiasi auto. Inoltre, il peso ridotto contribuisce a una distribuzione del peso più corretta dell'auto. Dopotutto, la maggior parte della massa sulle auto con i classici motori a combustione interna è concentrata nella parte anteriore della carrozzeria.

In secondo luogo, il motore a pistoni rotanti ha un'elevata densità di potenza. Rispetto ai motori classici, questa cifra è da una volta e mezza a due volte superiore. Inoltre, il motore rotativo ha uno scaffale di coppia più ampio. È disponibile quasi dal minimo, mentre i motori a combustione interna convenzionali devono essere fatti girare da quattro a cinquemila. A proposito, un motore rotativo è molto più facile da ottenere ad alta velocità. Questo è un altro vantaggio.

In terzo luogo, un tale motore ha un design più semplice. Non ci sono valvole, nessuna molla, nessun meccanismo a manovella nel suo insieme. Allo stesso tempo, non esiste un normale sistema di distribuzione del gas con una cinghia e un albero a camme. È l'assenza di KShM che contribuisce a una più facile serie di giri da parte di un motore rotativo a combustione interna. Un tale motore gira da otto a diecimila in una frazione di secondo. Bene, un altro vantaggio è la minore propensione alla detonazione.

Cons

Ora parliamo degli svantaggi dovuti all'uso del rotativoi motori sono diventati limitati. Il primo aspetto negativo sono gli elevati requisiti per la qualità dell'olio. Sebbene il motore funzioni come un due tempi, qui non puoi riempire "acqua minerale" economica. Le parti e i meccanismi dell'unità di potenza sono soggetti a carichi significativi, pertanto, per salvare la risorsa, è necessario un denso film d'olio tra le coppie di sfregamento. A proposito, il programma di cambio dell'olio è di seimila chilometri.

Il prossimo svantaggio riguarda la rapida usura degli elementi di tenuta del rotore. Ciò è dovuto alla piccola patch di contatto. A causa dell'usura degli elementi di tenuta, si forma un'elevata pressione differenziale. Ciò ha un impatto negativo sulle prestazioni del motore rotativo e sul consumo di olio (e di conseguenza sulle prestazioni ambientali).

Elencando le carenze, vale la pena menzionare il consumo di carburante. Rispetto a un motore cilindro-pistone, un motore rotativo non ha efficienza nei consumi, soprattutto a regimi medi e bassi. Un esempio lampante di questo è la Mazda RX-8. Con un volume di 1,3 litri, questo motore consuma almeno 15 litri di benzina per cento. Sorprendentemente, a velocità del rotore elevate, si ottiene la massima efficienza del carburante.

Inoltre, i motori rotativi sono soggetti a surriscaldamento. Ciò è dovuto alla particolare forma lenticolare della camera di combustione. Non assorbe bene il calore rispetto ad uno sferico (come sui tradizionali motori a combustione interna), pertanto, durante il funzionamento, è necessario monitorare sempre il sensore di temperatura. In caso di surriscaldamento, il rotore si deforma. Durante il lavoro, formerà segni significativi. Di conseguenza, la risorsa motoria si avvicinerà alla fine.

Nonostante il design semplice e la mancanza di un meccanismo a manovella, questo motore è difficile da riparare. Tali motori sono molto rari e pochi artigiani hanno esperienza con loro. Pertanto, molti servizi automobilistici si rifiutano di "capitalizzare" tali motori. E coloro che sono impegnati nei rotori chiedono favolose somme di denaro per questo. Devi pagare o installare un nuovo motore. Ma questa non è una garanzia di una risorsa elevata. Tali motori si occupano di un massimo di 100 mila chilometri (anche con funzionamento moderato e manutenzione tempestiva). E i motori Mazda RX-8 non hanno fatto eccezione.

Motore rotativo VAZ

Tutti sanno che tali motori sono stati utilizzati dal produttore giapponese Mazda nei loro anni. Tuttavia, poche persone sanno che l'RPD è stato utilizzato anche in Unione Sovietica sul VAZ Classic. Tale motore è stato sviluppato per ordine del ministero dei servizi speciali. VAZ-21079, dotato di un tale motore, era un analogo del famoso "Volga-recupero" nero con un motore a otto cilindri.

Lo sviluppo di un motore a pistoni rotanti per il VAZ iniziò a metà degli anni '70. Il compito non era facile: creare un motore rotativo che superasse sotto tutti gli aspetti il tradizionale motore a combustione interna a pistoni. Lo sviluppo di una nuova unità di potenza è stato effettuato da specialisti delle imprese aeronautiche di Samara. Il capo dell'ufficio di montaggio e progettazione era Boris Sidorovich Pospelov.

Lo sviluppo delle unità di potenza è andato contemporaneamente allo studio dei motori rotativi di modelli stranieri. Le prime copie non differivano in termini di prestazioni elevate e non entravano nella serie. Alcuni anni dopo furono create diverse varianti dell'RPD per il classico VAZ. Il motore VAZ-311 è stato riconosciuto come il migliore. Questo motore aveva gli stessi parametri geometrici del motore 1ZV giapponese. La potenza massima dell'unità era di 70 cavalli. Nonostante l'imperfezione del design, la direzione ha deciso di rilasciare il primo lotto industriale di RPD, che sono stati installati sui veicoli ufficiali VAZ-2101. Tuttavia, sono state presto scoperte molte carenze: il motore ha generato un'ondata di denunce, è scoppiato uno scandalo e il numero dei dipendenti dell'ufficio di progettazione è stato notevolmente ridotto. A causa di frequenti guasti, il primo motore rotativo VAZ-311 è stato interrotto.

Ma la storia dell'RPD sovietico non è finita qui. Negli anni '80, gli ingegneri riuscirono ancora a creare un motore rotativo che superava notevolmente le caratteristiche di un motore a combustione interna a pistoni. Quindi, era un motore rotativo VAZ-4132. L'unità ha sviluppato una potenza di 120 cavalli. Ciò ha conferito al VAZ-2105 eccellenti prestazioni dinamiche. Con questo motore, l'auto ha accelerato a centinaia in 9 secondi. E la velocità massima del "recupero" era di 180 chilometri orari. Tra i principali vantaggi, da segnalare l'elevata coppia del motore, disponibile a tutti i regimi e l'elevata potenza in litri, raggiunta senza alcun boost.

Negli anni '90, AvtoVAZ iniziò a sviluppare un nuovo motore rotativo, che doveva essere installato sul "nove". Quindi, nel 1994m anno è nata una nuova unità di potenza VAZ-415. Il motore aveva un volume di lavoro di 1300 centimetri cubi e due camere di combustione. il rapporto di compressione di ciascuno era 9,4 Questa centrale è in grado di girare fino a diecimila giri. Allo stesso tempo, il motore si distingueva per il basso consumo di carburante. In media, l'unità consumava 13-14 litri per cento nel ciclo combinato (questo è un buon indicatore per un vecchio motore a combustione interna rotativo per gli standard odierni). Allo stesso tempo, il motore si distingueva per un peso a vuoto ridotto. Senza accessori pesava solo 113 chilogrammi.

Il consumo di olio del motore VAZ-415 è pari allo 0,6% del consumo specifico di carburante. La risorsa del motore a combustione interna prima della revisione è di 125 mila chilometri. Il motore, installato sul "nove", mostrava buone caratteristiche dinamiche. Quindi, l'accelerazione a centinaia ha richiesto solo nove secondi. E la velocità massima è di 190 chilometri orari. C'erano anche campioni sperimentali del VAZ-2108 con un motore rotativo. Grazie al suo peso più leggero, l'"otto" rotante ha accelerato a centinaia in soli otto secondi. E la velocità massima durante i test era di 200 chilometri orari. Tuttavia, questi motori non sono mai entrati nella serie. Non puoi trovarli nemmeno sul mercato secondario e sugli smontaggi.

Riassumendo

Quindi, abbiamo scoperto cos'è un motore rotativo. Come puoi vedere, si tratta di uno sviluppo molto interessante volto ad ottenere la massima efficienza e potenza. Tuttavia, a causa del loro design, i meccanismi del rotore si consumavano rapidamente. Ciò ha influito sulla risorsa del motore. PersinoL'RPD giapponese non è più di centomila chilometri. Inoltre, questi motori hanno requisiti elevati per i lubrificanti e non possono soddisfare i moderni standard ambientali. Pertanto, i motori a combustione interna a pistoni rotanti non sono diventati particolarmente popolari nell'industria automobilistica.