Rotationsmotor ( RD , RDVS, Wankel-motor ) er en roterende forbrændingsmotor , hvis design blev udviklet i 1957 af NSU - ingeniør Walter Freude . Han kom også med ideen til dette design. Motoren blev udviklet sammen med Felix Wankel , som arbejdede på et andet design til en roterende stempelmotor [1] .
Et træk ved motoren er brugen af en trihedral rotor (stempel), som har form af en Reuleaux-trekant , der roterer inde i en cylinder med en speciel profil, hvis overflade er lavet langs en epitrochoid (andre former for rotoren og cylinder er også mulige [2] ).
Rotoren monteret på akslen er stift forbundet med tandhjulet, som går i indgreb med det faste gear - statoren. Rotorens diameter er meget større end statorens diameter, på trods af dette ruller rotoren med tandhjulet rundt om gearet. Hvert af hjørnerne af den trihedriske rotor bevæger sig langs cylinderens epitrokoidale overflade og afskærer de variable volumener af kamrene i cylinderen ved hjælp af tre radiale tætninger.
Dette design gør det muligt at udføre enhver 4-takts Diesel- , Stirling- eller Otto -cyklus uden brug af en speciel gasfordelingsmekanisme. Forseglingen af kamrene er tilvejebragt af radial- og endetætningsplader, der presses mod cylinderen af centrifugalkræfter, gastryk og båndfjedre. Fraværet af en gasfordelingsmekanisme gør motoren meget enklere end en firetakts stempelmotor, og fraværet af grænseflade (krumtaphusrum, krumtapaksel og plejlstænger ) mellem individuelle arbejdskamre sikrer ekstraordinær kompaktitet og høj effekttæthed. For en omdrejning af den excentriske aksel udfører motoren en arbejdscyklus, hvilket svarer til driften af en totaktsstempelmotor. I en omdrejning af rotoren udfører den excentriske aksel 3 omdrejninger og 3 kraftslag, hvilket fører til fejlagtige sammenligninger mellem en roterende motor og en sekscylindret stempelmotor.
Blandingsdannelse, tænding , smøring, køling, opstart er grundlæggende de samme som for en konventionel stempelforbrændingsmotor .
Praktisk anvendelse blev modtaget af motorer med trihedriske rotorer, med forholdet mellem gear og gearradier: R: r = 2: 3, som er installeret på biler, både osv.
Biler med RPD bruger fra 7 til 20 liter brændstof pr. 100 km, afhængigt af køremåden, olie - fra 0,4 liter til 1 liter pr. 1000 km.
Wankel-motoren bruger en firetaktscyklus :
På trods af ligheden i cyklussen er forbrændingsdynamikken i brændstof-luftblandingen i en roterende stempelmotor (RPD) meget forskellig fra en traditionel stempelmotor.
I en stempelmotor (PD) opnår brændstof-luftladningen, der passerer ind i cylinderen gennem ventilen på indsugningsstadiet, høj turbulens , som øges med stigende krumtapakselhastighed , hvilket positivt påvirker fuldstændigheden af forbrændingen af blandingen. I RPD er turbulensen lavere, og i tændingsøjeblikket brænder blandingens hovedladning forud for rotationen af rotoren hurtigt ud, mens den bagerste del af arbejdshulrummet forbliver uforbrændt og frigives til atmosfæren. Dette forklarer den 6-8 gange højere procentdel af emissioner af uforbrændte kulbrinter til atmosfæren sammenlignet med stempelmotorer.
En anden forskel mellem RPD-arbejdscyklussen og PD-arbejdscyklussen er skiftet i tidspunktet for maksimal varmeafgivelse i forbrændingskammeret til ekspansionslinjen efter at have passeret gennem det øverste dødpunkt . Derfor er de maksimale cyklustemperaturer, ved samme kompressionsforhold, lavere for RPD'er, og i udstødningsfasen er udstødningsgassernes temperatur 200-250 ° C højere end for stempelmotorer. Dette er termodynamisk ugunstigt og fører til en yderligere reduktion af effektiviteten , men samtidig er emissionen af nitrogenoxid fra RPD'en 20% lavere af denne grund, og ved samme kompressionsforhold er RPD'en i stand til at fungere uden detonation på brændstof med et oktantal på 15 enheder mindre end en stempelmotor.
Eliminering af manglerne ved RPD opnås ved at komplicere indsprøjtningssystemer, skabe lagdeling af brændstof-luftblandingen i forbrændingskammeret osv. [3]
Fordele i forhold til stempelmotorer:
På grund af manglen på konvertering af frem- og tilbagegående bevægelse til rotationsbevægelse, er Wankel-motoren i stand til at modstå meget højere hastigheder sammenlignet med traditionelle motorer. Roterende stempelmotorer har højere effekt med et lille volumen af forbrændingskammeret, mens selve motordesignet er relativt lille og indeholder færre dele. Den lille størrelse forbedrer håndteringen, letter den optimale placering af transmissionen (vægtfordeling) og giver dig mulighed for at gøre bilen mere rummelig for føreren og passagererne.
Ulemper :
Motoren blev oprindeligt udviklet specielt til brug i køretøjer. Den første produktionsbil med roterende motor var den tyske sportsvogn NSU Spider .
Den første masse (37204 eksemplarer) er den tyske business class sedan NSU Ro 80 . Bilen havde nok innovationer ud over motoren, især en krop med et rekordlavt aerodynamisk træk, en semi-automatisk gearkasse med en momentomformer, bloklygter og så videre. Ro 80 havde ikke kun et unikt design, men også et avanceret design, der viste sig at være uforståeligt for offentligheden i midten af tresserne (se NSU Ro 80 ); ti år senere var det ham, der var grundlaget for stilen i Audi 100- og 200-generationens C2 -modeller .
Motorressourcen viste sig at være meget lille (reparationer var påkrævet efter et løb på omkring 50 tusinde km), så bilen fik et dårligt ry og blev berygtet. På mange overlevende biler blev den originale motor erstattet af en Ford L4 "Essex" stempelmotor .
Citroën har også eksperimenteret med RPD'er, Citroën M35 -projektet .
Derefter blev serieproduktion og småskalaproduktion af Wankel roterende stempelmotorer kun udført af Mazda (Japan) og VAZ (USSR) [4] .
Mazda-ingeniører, der skabte Renesis roterende stempelmotor (afledt af ordene ( eng. Rotary Engine: rotary engine og Genesis: the process of formation , navnet taler om fremkomsten af en ny klasse af motorer), formåede at løse de vigtigste problemer med sådanne motorer - udstødningstoksicitet og uøkonomisk Sammenlignet med forgængere motorer var det muligt at reducere olieforbruget med 50%, benzin med 40% og bringe emissionen af skadelige oxider til Euro IV-standarder.To -kammer Renesis-motoren med et volumen på kun 1,3 liter yder 250 hk og fylder lidt i motorrummet. Den næste model af Renesis 2 16X-motoren har en volumen på 1,6 liter, og med mere effekt varmer den mindre op.
Biler af mærket Mazda med bogstaverne RE i navnet (de første bogstaver fra navnet "Renesis") kan bruge både benzin og brint som brændstof (da den er mindre følsom over for detonation end en konventionel motor, der bruger et frem- og tilbagegående stempel). Dette var anden runde af øget opmærksomhed på RPD fra udviklere.
På trods af en række forsøg på at installere Wankel-motoren på fly (prototyper er blevet testet i forskellige lande siden 1950'erne), har den ikke fundet bred anvendelse i luftfarten. I øjeblikket (2011) er Wankel-motoren installeret på nogle modeller af Schleicher -motorsvævefly .
Der er en britisk 38 hk AR731-motor designet specielt til kamikaze-droner eller andre slag- eller kortlivede droner. Motoren har en kinesisk kopi af MDR-208, som igen er kopieret i Iran under navnet Shahed-783. Denne motor bruges i Shahed-131-dronen, som i Rusland er kendt som "Geran-1".
I 2019, russiske videnskabsmænd fra Central Institute of Aviation Motors. P. I. Baranov og Foundation for Advanced Research løste problemet med hurtig motorslid ved at skabe RPD'er baseret på ny generation af materialer - interkeramiske matrix og metal -keramiske matrix kompositter . Ifølge testresultaterne er sliddet på disse elementer ubetydeligt. Alle bevarede deres ydeevne, hvilket bekræfter muligheden og udsigterne for at bruge kompositmaterialer til fremstilling af de mest belastede og problematiske RPD-elementer. Den nye husmotor bruger også et turboladesystem med luftkøling og et nyt styresystem specielt udviklet til RPD. [5]
RPD USSR/Rusland
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor | |||||||||||||||||