The Problem With Rotary Engines: Engineering Explained

Jsou kompaktní, výkonné a vydávají úžasný hluk. Proč tedy rotační motory nikdy nevzlétly a proč byl tento koncept téměř opuštěn jediným výrobcem, který jej prosazoval? Provedeme vás tím. NSU Spider z roku 1964 byl prvním sériovým vozem na světě, který roztavil zadní pneumatiky silou Wankelova rotačního motoru. Automobilový debut Wankelu se připravoval desítky let, ačkoli jeho životnost byla relativně krátká a skončila u Mazdy RX-2011 z roku 8. To nás vede k několika otázkám:

  1. Jak funguje rotační motor?
  2. Jaké výhody má tento motor? (Proč byl vyroben?)
  3. Jaké nevýhody má motor? (Proč zemřel?)

Vzdálená adresa URL videa

Proces rotačního motoru je velmi podobný tomu, co se vyskytuje v tradičním pístovém válcovém motoru. Rozdíl je v tom, že místo pístů je tu rotor trojúhelníkového tvaru a místo válců pouzdro připomínající ovál.

Přívod

Jak se rotor pohybuje uvnitř krytu, malá vzduchová kapsa expanduje do větší kapsy, čímž vzniká vakuum. Tento podtlak je vystaven sacím otvorům, ze kterých je pak vzduch a palivo nasáváno do spalovací komory.

Komprese

Rotor se dále otáčí a stlačuje směs vzduchu a paliva proti byt straně skříně rotoru.

Power

K zapálení směsi vzduchu a paliva se používají dvě zapalovací svíčky, které pomáhají urychlit proces spalování a zajistit shoření většiny paliva, což nutí rotor pokračovat v otáčení.

Vyčerpat

Podobně jako u sacího zdvihu se rotor pohybuje, dokud nejsou přístupné výfukové otvory, a výfukové plyny pod vysokým tlakem jsou pak vytlačovány ven, když se rotor uzavírá ze skříně.

Je důležité si uvědomit, že na rozdíl od pístových válcových motorů se všechny tyto události v jediném krytu rotoru odehrávají téměř současně. To znamená, že zatímco nasávání probíhá na jedné části rotoru, dochází také ke zdvihu síly, což vede k velmi hladkému dodávání výkonu a velkému množství výkonu v malém balení.

2. Jaké výhody má Wankelův motor?

The Problem With Rotary Engines: Engineering Explained

Váha-výkon

Jednou z největších výhod rotačního motoru byla jeho velikost. Motor 13B Mazdy RX-7 zabíral asi jednu kubickou stopu objemu, přesto produkoval značné množství výkonu na své malé proporce.

Méně pohyblivých dílů

ČTĚTE VÍCE
Proč mi přestala foukat klimatizace?

Ve strojírenství bývá nejjednodušší řešení jedním z nejlepších řešení. Rotační motor drasticky snižuje počet dílů potřebných ke spalování, přičemž ve dvourotorovém motoru se otáčí pouze tři hlavní komponenty.

Hladké a vysoké otáčky

Rotační motor nemá žádnou vratnou hmotu, jako ventily nebo písty v tradičním motoru. To vede k neuvěřitelně vyváženému motoru s plynulým přenosem výkonu a schopností vytáčet vysoké otáčky bez obav z věcí, jako je plovák ventilů.

Vzdálená adresa URL videa

Mazda RX-2011 z roku 8 byla finálním sériovým vozidlem s Wankelovým rotačním vozem, 1.3litrovým Renesis. Bez ohledu na to, zda RX-8 dostála svému rotačnímu názvu nebo ne, všichni jsme uronili slzu nad ztrátou tohoto inovativního a jedinečného přístupu k vnitřnímu spalování. Co zasadilo poslední ránu? RX-8 nebyl schopen splnit emisní předpisy Euro 5, a proto se po roce 2010 již nemohl v Evropě prodávat. Přestože byl ve státech stále legální, prodeje výrazně klesly, protože tento model existoval od roku 2004.

Jaké nevýhody má rotační konstrukce?

Just three major moving parts in a two-rotor Wankel engine

Nízká tepelná účinnost

Vzhledem k dlouhé a jedinečně tvarované spalovací komoře byla tepelná účinnost motoru relativně nižší ve srovnání s protějšky píst-válec. To také často vedlo k tomu, že z výfuku odcházelo nespálené palivo (odtud tendence rotačních motorů se zpětně vzplanout, což je samozřejmě stejně úžasné jako neefektivní).

Hořet baby hořet

Konstrukčně rotační motor spaluje olej. V sacím potrubí jsou rozstřikovače oleje a také vstřikovače pro rozstřikování oleje přímo do spalovací komory. Nejen, že to znamená, že řidič musí pravidelně kontrolovat hladinu oleje, aby měl rotor správně mazaný, ale také to znamená, že z výfuku vychází více špatných věcí. A okolí nesnáší špatné věci.

This hole in the housing is where oil is directly injected into during the intake

Těsnění rotoru

Další problém, který může mít také dopad na emise: je náročné utěsnit rotor, když je obklopený výrazně rozdílnými teplotami. Pamatujte, že sání a spalování probíhají současně, ale na velmi odlišných místech v krytu. To znamená, že horní část krytu je relativně chladná, zatímco spodní část krytu je mnohem teplejší. Z hlediska těsnění je to problematické, protože se snažíte vytvořit těsnění kov na kov s kovy, které pracují při výrazně odlišných teplotách. Použitím plášťů chladicí kapaliny, které pomáhají vyrovnat tepelné zatížení, lze tento problém snížit, ale nikdy zcela nezmenšit.

ČTĚTE VÍCE
Co je směrnice EU o druhé šanci?

emise

Když to dáte všechno dohromady, emise z rotačky zabily. Kombinace neefektivního spalování, přirozeného spalování oleje a problém s těsněním vede k motoru, který není konkurenceschopný podle dnešních norem v oblasti emisí nebo spotřeby paliva.

Jak si stojí RX-8 ve srovnání s konkurencí?

The infamous apex seal from an RX-7 13B rotor

V mém videu popisujícím nevýhody RX-8 diváci oprávněně poukázali na to, že jsem porovnával vozidla modelového roku 2015 s modelem z roku 2011 z hlediska spotřeby paliva, což bylo z pohledu Mazdy nespravedlivé. Napravme to špatně, s použitím prvního modelového roku RX-8.

Auto Velikost motoru Hmotnost Power Kombinované hodnocení MPG
Mazda RX-2004 z roku 8 1.3l Wankel 3053 lb (1385 kg) 197–238 HP (auto/man) 18 mpg (13 l/100 km)
VW GTI 2004 1.8 l I4 2934 (1330 kg) HP 180 24 mpg (9.8 l/100 km)
2004 Corvette 5.7L V8 3214 lb (1458 kg) HP 350 20 mpg (11.8 l/100 km)

Jak můžete vidět výše, RX-8 není z hlediska spotřeby paliva příznivý. Corvette s výrazně větším motorem, o 47 procent vyšším výkonem a o pět procent vyšší hmotností má stále o 11 procent nižší spotřebu paliva. Za zmínku také stojí, že to byl první modelový rok pro RX-8, zatímco motory Corvette a GTI existovaly z předchozích let. Jednoduše řečeno, o RX-8 nelze říci nic dobrého, pokud jde o spotřebu paliva. I když to kupující nemusí nutně považovat za negativní bod, bez překročení emisí není možné koupit auto.

Stojí za zmínku, že od původního zveřejnění tohoto článku Mazda oznámila, že vrátí rotační motory, i když pouze jako malé prodlužovače dojezdu v elektrických vozidlech. Jinými slovy, nic, co půjde ‚braap‘.