Ванкел мотор. Фелик Ванкелов клипни мотор

Главни типови мотора са унутрашњим сагоревањем и парних машина имају један заједнички недостатак. Он се састоји у томе да клипни покрет захтева конверзију у ротационо кретање. Ово, заузврат, узрокује ниску продуктивност, као и прилично високу потрошњу дијелова механизма који су укључени у различите типове мотора. Доста људи је размишљало о креирању таквог мотора у којем се покретни делови само ротирају. Међутим, само је једна особа успјела ријешити овај проблем. Фелик Ванкел - самоук механичар - постао је изумитељ ротациони клипни мотор. Током свог живота, овај човек није добио никакву специјалност или високо образовање. Размотримо даље Ванкелов ротациони клипни мотор.

Кратка биографија проналазача

Феликс Г. Ванкел рођен је 1902. године, 13. августа у малом граду Лахр (Немачка). У Првом свету умро је отац будућег проналазача. Због тога је Ванкел морао напустити студије у гимназији и добити посао као асистент продавца у књижари у издавачкој кући. Због тога је био овисан о читању. Фелик је самостално проучавао техничке карактеристике мотора, аутомобилске индустрије, механике. Знање које је црпио из књига које су продате у радњи. Вјерује се да је касније имплементиран Ванкелов мотор (точније, идеја његовог стварања) посјетио у сну. Није познато да ли је то тачно или не, али се са сигурношћу може рећи да је проналазач имао неуобичајене способности, терет механичарима и необичан поглед на многе ствари.

Први типови мотора

Изумитељ, схвативши како је могуће извршити сва 4 циклуса конвенционалног мотора током ротације, наставио је са пројектовањем. Године 1924. Ванкел је створио малу радионицу. Такође је служила и као лабораторија. Ту је Фелик Ванкел почео да проучава системе са ротационим клиповима. Године 1936. модел који је изумитељ саставио заинтересовао је компанију "БМВ". Ванкел је примио новац, добио је властиту лабораторију у Линдауу. Тамо је морао да развије прототипе авионских мотора. Међутим, све до краја Другог светског рата ниједан Ванкелов ротациони мотор није послан у масовну производњу. То је вероватно било због чињенице да је требало доста времена да се дизајн доведе у стање у коме се може користити и да се успостави масовна производња.

Послератне године

Након пораза фашизма, лабораторија је била затворена, а сва опрема која је тамо била прослијеђена у Француску. Као резултат тога, Ванкел је остао без посла. То је било због његовог бившег чланства у Национал Социјалистичкој партији. Али након кратког времена, Фелик је позван у компанију НСУ као пројектант. Та компанија се тада сматрала најстаријим произвођачем аутомобила и мотоцикала.

Прототипе

Године 1957., захваљујући подршци Валтера Фредеа (главног инжењера у НСУ-у), мотор са ротационим клипом је први пут стављен на аутомобил. Мотор је инсталиран на НСУ Принз. Међутим, оригинални дизајн је био далеко од савршеног. Било је толико компликовано да је чак и за замену свјећице било потребно раставити скоро цијели мотор. Поред тога, дизајн је био веома непоуздан, неекономичан и имао је веома ниску ефикасност. Ванкелов мотор у вези са овим није отишао у серију. Аутомобили су отишли ​​до транспортера са традиционалним мотором. Ипак, ротационо-клипни мотор је показао не само право на постојање, већ је показао и импресиван потенцијал за то време. Изгледи за његову употребу били су толико атрактивни да пројектанти нису могли ништа зауставити. Сам проналазач је схватио да је његовом потомству потребно побољшање, он је настојао да осигура да и рад и поправак мотора изазову што мање потешкоћа. Од тог тренутка почео је активан рад на подизању перформанси мотора.

Ванкел енгине: десигн

Шта је мотор? У средини ротора налази се округла рупа. Унутрашње је покривено зубима, као на зупчанику. У рупу је уметнута осовина са мањим пречником. Има и зубе. Они спречавају клизање вратила. Однос пречника бира се тако да се кретање вертикала троуглова врши уздуж једне затворене криве. То се зове "епитрохоид". Задатак Ванкела је био да почне да схвата да је рад таквог механизма могућ. Онда је морао све тачно и тачно израчунати. Као резултат, клип, направљен у облику Рело троугла, одсеца три коморе променљивог положаја и запремине.

Посебне карактеристике

Дизајнерска карактеристика мотора значајно побољшава у односу на конвенционалне моторе. Посебно, заптивање комора је осигурано крајњим и радијалним заптивним плочама. Они су притиснути на "цилиндар" помоћу тракастих опруга, притиска гаса и центрифугалне силе. Посебну пажњу треба посветити перформансама мотора. За цео циклус, осовина има 3 пуна окрета. Код конвенционалног клипног мотора, овај резултат се може постићи помоћу шест цилиндара.

Увод у индустрију

Након прве успешне демонстрације 1957. године, Ванкелов мотор је заинтересовао највеће ауто-гиганте тог времена. Дакле, прва компанија која је купила лиценцу је била Цуртисс-Вригхт. Годину дана касније, познате компаније као што су Мазда, Фриедрицх Крупп, МАН и Даимлер-Бенз почеле су да користе овај проналазак. За релативно кратко вријеме, лиценца је набавила око стотину компанија, укључујући и свјетски познате: Форд, БМВ, Порсцхе, Роллс-Роице.

Бенефитс

Које су предности Ванкел мотора? Принцип рада мотора је да се имплементација било којег циклуса од четири циклуса врши без употребе механизма за мјерење времена. То увелико поједностављује дизајн мотора. У типичном 4-тактном клипном мотору, више од хиљаду елемената. Огроман интерес највећих аутомобилских предузећа изазван је потенцијалом структуре. Несумњиве предности су лакоћа производње, једноставна поправка мотора, компактност и мала тежина. Све ово помаже да се побољша управљивост машине, олакшава локација преноса. Компактност мотора вам омогућава да створите удобан и прилично простран ентеријер. Побољшани модели мотора су способни за велику снагу уз довољно економичну потрошњу горива. На пример, модерни мотор запремине 1300 цм3 има 220 литара. ц. Ако Ванкел мотор опремите турбопуњачем, можете добити снагу до 350 литара. ц. Још једна предност дизајна је веома низак ниво вибрација и буке. Ванкелов мотор је механички уравнотежен. Смањење буке и вибрација постиже се малим бројем делова (они су 40% мањи него код традиционалних мотора). Такође треба истаћи и динамичке карактеристике мотора. На ниској брзини без посебног оптерећења, можете убрзати аутомобил на 100 км / х на високим окретајима. У конструкцији мотора не постоји механизам који претвара клипни покрет у ротацијски. Због тога, Ванкелов мотор може издржати велику брзину у поређењу са традиционалним моторима са унутрашњим сагоревањем.

Завршава еуфорију

Године 1964. изашао је НСУ Спидер, а након њега је издат легендарни модел Ро 80. Сада има доста љубитеља ових аутомобила на свијету. Онда су се с производне траке појавили модели Цорветте КСП, Мерцедес Ц-111, Цитроен М35. Међутим, једина компанија која је преузела масовну производњу постала је Мазда. Од 1967. произвела је 2-3 нова аутомобила са РПД. Ванкелов мотор је стављен на лаке авионе, моторне санке, бродове. 1973, крај еуфорије. Тада је нафтна криза била у пуном замаху. У том периоду се показао главни недостатак ДУР-а - неефикасност. Поред Мазде, сви произвођачи су ограничили програме за производњу аутомобила са ротационим моторима. Међутим, само је Мазда наставила да производи такве аутомобиле. Компанија је значајно смањила продају у Америци.

Недостаци РПД-а: крхкост и непоузданост

Уз предности, ротациони мотори су имали значајне недостатке. Као прво, они су били врло краткотрајни. Тако је један од првих модела РПД-а током тестирања развио читав ресурс за 2 сата. Успјешнији прототип могао би издржати 100 сати. Међутим, то није осигурало нормалан рад машине. Главни проблем био је неравномерно трошење унутрашње површине коморе. Током рада на њему формиране су попречне жљебове. Добили су веома рјечито име: "тагови ђавола". Након добијања лиценце, Мазда је формирала специјално одељење које се бавило побољшањем мотора. Убрзо је постало јасно да у процесу ротирања чепова ротора који се налазе на његовим врховима, почињу да вибрирају. Због тога се појављују ови жљебови. Данас је ријешен проблем трајности и поузданости. Да би се то постигло, у производњи се користи премаз високог квалитета, укључујући и керамику.

Високе емисије издувних гасова

Ово је још један недостатак РАП-а. У поређењу са традиционалним моторима, Ванкелов мотор испушта мање азотних оксида, али много пута више угљоводоника, због непотпуног сагоревања горива. Маздин инжењери су брзо пронашли ефикасно рјешење проблема. Стручњаци су створили "термални реактор". У њему се јавља "накнадно сагоревање" угљоводоника. Мазда Р 100 је била први аутомобил у којем је овај елемент примењен. Године 1968. изашао је још један модел са "топлотним реактором" - Фамилиа Престо Ротари. Овај аутомобил, један од ријетких, одмах је прошао прилично строг еколошки тест, који су САД представиле 1970. године за увезена возила.

Ефикасност

Ово је још један РПД проблем. Делимично следи из горе наведеног. Потрошња горива у стандардном РПД је знатно већа него код мотора са унутрашњим сагоревањем. Овај проблем су поново решили стручњаци Мазде. Примјеном низа мјера, укључујући рециклирање карбуратора и термореактора, додавање измјењивача топлине у испушни систем, стварање новог паљења и развој каталитичког конвектора, инжењери су остварили 40% смањење потрошње. То је омогућило издавање модела РКС-7 1978. године.

Домаћа производња

Поред Мазде, АвтоВАЗ је производио и аутомобиле са РПД. Године 1974. у погону је формиран специјални дизајнерски биро. У Толиаттију је почела изградња радионица за серијску производњу РПД-а. Због чињенице да се у почетку претпостављало да ће ВАЗ једноставно копирати западну технологију, одлучено је да се прилагоди репродукција Маздиног мотора. Истовремено, дугорочни развој домаћих института за моторну градњу није узет у обзир.

Дуго су се водили преговори између Ванкела и совјетских званичника. Неки састанци одржани су директно у Москви. Међутим, новац није био довољан, тако да се неке технологије нису користиле. Године 1976. пуштен је први ВАЗ-311 мотор. Капацитет му је био 65 литара. ц. У наредних пет година извршено је структурно усавршавање. Након тога, фабрика је произвела 50 експерименталних Ванкелових аутомобила. Они су се одмах распршили међу запосленима у предузећу. Међутим, убрзо је постало јасно да је мотор у аутомобилима само споља сличан јапанском. Његов дизајн је био изузетно непоуздан. У року од шест мјесеци замијењени су сви мотори, а особље пројектног бироа је смањено.

Међутим, домаћу производњу мотора спасиле су тајне службе. Они нису превише забринути за животни вијек и потрошњу горива. Више њих привукле су динамичке карактеристике мотора. У кратком времену, два дијела састављена су од два ВАЗ-311 мотора. Капацитет му се скоро удвостручио - до 120 литара. ц. Мотор је почео да се ставља на посебну јединицу - ВАЗ-21019. Овај модел је добио незванично име "Аркан".

Ресхапинг

Посебна наређења удахнула су нови живот дизајнерском уреду. ВАЗ је почео да производи моторе за ауто и водене спортове. Аутомобили су често почели да добијају прво место. Спортски званичници су заузврат били приморани да забране употребу РПД-а. Године 1987. Схниакин је заменио Поспелова (шефа дизајнерског бироа). Није волио копнени превоз, више авијацију. СКБ је од почетка свог руководства прерасподелила своје активности производњи мотора за ваздушне машине. То је била погрешна стратегија, јер је у земљи много мање авиона произведених у земљи од аутомобила. Постројење је такође остварило добит углавном од продаје моторних возила. Следећа грешка била је преоријентација на моторе мале снаге. Јапанци су поставили РПД на спортске аутомобиле. А ВАЗ је произвео Ока мололитражне моделе, упркос чињеници да би било повољније ставити динамичке моторе на више брзе аутомобиле. У сваком случају, на домаћим путевима постоји неколико Ока миницарс са РПД. До 1998. године завршена је припрема цивилне верзије двоцилиндарског 1.3-литарског ротационог мотора. Инсталиран је на моделу ВАЗ 2107-2109 и 2105.

У закључку

Зашто се водећи светски произвођачи још увек нису коначно пребацили на производњу аутомобила са РАП-ом? Чињеница је да је за производњу таквих мотора потребна, пре свега, веома прецизна технологија, која укључује много различитих нијанси. Не може свака, чак и велика компанија, ићи путем Мазде. Осим тога, случај у опреми. За производњу Ванкел мотора неопходне су високо прецизне машине за брушење површина епитрохоидом. За опрему која се данас користи у фабрикама, овај рад је сасвим изводљив. Данас се само Мазда бави озбиљним студијама РПД-а. Инжењери компаније стално унапређују дизајн, решавају многе различите проблеме. Роторски мотори произведени у Јапану испуњавају међународно прихваћене стандарде за поузданост, потрошњу горива и еколошку прихватљивост.