Wankel-motor: enhet, operasjonsprinsipp

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sist endret: 2024-02-19 18:15

Forbrenningsmotoren er en strålende oppfinnelse av menneskeheten. Takket være forbrenningsmotoren begynte den tekniske utviklingen å utvikle seg betydelig. Det finnes flere typer av disse innstillingene. Men de mest kjente er koblingsstang og stempel og roterende stempel. Sistnevnte ble oppfunnet av den tyske ingeniøren Wankel i samarbeid med W alter Freude. Denne kraftenheten har en annen enhet og operasjonsprinsipp sammenlignet med den klassiske koblingsstang-stempel forbrenningsmotoren. Hva er driftsprinsippet til Wankel-motoren og hvorfor har ikke denne forbrenningsmotoren blitt så populær? Vi vil vurdere alt dette i dagens artikkel.

Karakteristisk

Så, hva er denne motoren? Dette er en forbrenningsmotor som ble utviklet av Felix Wankel i 1957. Funksjonen til stempelet i denne enheten ble utført av en tre-vertex rotor. Den roterte inne i et spesialformet hulrom.

Etter en rekke eksperimentelle modeller av motorsykler og biler som fant sted på 70-tallet av forrige århundre, har etterspørselen etter Wankel-motoren gått betydelig ned. Selv om i dag en rekke selskaper fortsatt jobber medforbedring av denne motoren. Så du kan møte Wankel-motoren på Mazda PX-serien. Denne enheten har også funnet sin applikasjon i modellering.

Wankel-motorenhet

Denne kraftenheten består av flere komponenter:

• Cases (statorer).
• Forbrenningskamre.
• Inn- og utløpsporter.
• Stasjonært utstyr.
• Garwheel.
• Rotor.
• Vala.
• Tennplugger.

Hva er arbeidsprinsippet til Wankel-motoren? Vi skal se på dette nedenfor.

Arbeidsprinsipp

Denne ICE fungerer som følger. Rotoren, montert på en eksentrisk aksel gjennom lagre, drives av kraften fra gasstrykket, som ble dannet som et resultat av forbrenningen av luft-drivstoffblandingen. Motorrotoren i forhold til statoren gjennom et par tannhjul. En av dem (stor) er plassert på den indre overflaten av rotoren. Den andre (støtten) er mindre og er tett festet til sidedekselet til motoren. Gjennom samspillet mellom girene produserer rotoren eksentriske sirkulære bevegelser. Dermed er kantene i kontakt med den indre overflaten av forbrenningskammeret.

Som et resultat dannes flere isolerte kammer med variabelt volum mellom motorhuset og rotoren. Antallet deres er alltid 3. I disse kamrene skjer prosessen med komprimering av blandingen, dens forbrenning, utvidelse av gasser (som deretter legger press på rotorens arbeidsflate) og deres fjerning. Som et resultattenning av drivstoffet, rotoren drives, og overfører dreiemomentet til den eksentriske akselen. Sistnevnte monteres på lagre og overfører deretter kraft til overføringsenhetene. Og først da går kreftmomentet til Wankel-motoren til hjulene i henhold til det klassiske skjemaet - gjennom et kardandrev og akselaksler til navene. Dermed fungerer flere mekaniske par samtidig i en roterende motor. Den første er ansvarlig for bevegelsen til rotoren og består av flere gir. Den andre de konverterer bevegelsen til rotoren til omdreininger av den eksentriske akselen.

Girforholdet til statoren (huset) og girene er alltid stabilt og er 3:2. Dermed har rotoren tid til å rotere for en full omdreining av akselen med 120 grader. I sin tur, for en full omdreining av rotoren, utføres en firetakts syklus for drift av forbrenningsmotoren i hvert av de tre kamrene som dannes av flatene.

Benefits

Hva er fordelene med denne forbrenningsmotoren? Wankel roterende stempelmotor har en enklere design enn stempelstangsmotoren. Så antallet deler i den er 40 prosent mindre enn i en stempel firetakts forbrenningsmotor. Men likevel er det ikke mulig å lage en Wankel-motor med egne hender uten sofistikert utstyr. Tross alt har rotoren en veldig kompleks form. De som har prøvd å lage en hjemmelaget Wankel-motor med egne hender har lidd en rekke feil.

Men la oss fortsette med fordelene. I utformingen av den roterende enheten er det ingen veivaksel, gassfordelingsmekanisme. Det er heller ingen koblingsstenger ogstempler. Den brennbare blandingen kommer inn i kammeret gjennom innløpsvinduet, som åpnes av kanten av rotoren. Og eksosgassene på slutten av arbeidssyklusen frigjøres fra kroppen gjennom eksosporten. Igjen, rollen til ventilen her utføres av kanten av rotoren selv. Dessuten er det ingen kamaksel i designet (hvorav flere nå brukes på vevstagsenheter). Wankel roterende stempelmotor ligner på en totaktsmotor når det gjelder prinsippet om drift av gassfordelingsmekanismen.

Separat er det verdt å nevne smøresystemet. Faktisk er det fraværende i Wankel-rotasjonsmotoren. Men hvordan fungerer da friksjonspar? Det er enkelt: olje tilsettes selve den brennbare blandingen (som i primitive motorsykkelmotorer). Således utføres smøringen av gnidningsdeler av selve luft-drivstoffblandingen. Designet mangler oljepumpen som er kjent for alle, som tar smøremiddelet fra sumpen og sprayer det under spesielt trykk.

En annen fordel med Wankel-motoren er dens lave vekt og størrelse. Siden nesten halvparten av delene som er påbudt i stempelmotorer mangler her, er rotasjonsenheten mer kompakt og får plass i et hvilket som helst motorrom. kompakte dimensjoner lar deg bruke plassen i motorrommet mer rasjonelt, samt gi en mer jevn belastning på for- og bakakselen (tross alt, i biler med konvensjonelle motorer, faller mer enn 70 prosent av belastningen på fronten del). Og på grunn av den lave vekten oppnås høy stabilitet. Ja, det har motorenminimum vibrasjonsnivå, som har en positiv effekt på maskinens komfort.

Neste pluss med denne enheten er den høye spesifikke kraften, som oppnås ved høye akselhastigheter. Denne funksjonen lar deg oppnå gode tekniske egenskaper. Dette er grunnen til at Wankel-motoren brukes i Mazda sportsbiler. Motoren snurrer enkelt opp til syv eller flere tusen omdreininger. Samtidig gir den mye mer dreiemoment og kraft på et lite volum. Alt dette har en positiv effekt på den akselererende dynamikken til bilen. For eksempel kan du ta bilen "Mazda RX-8". Med et volum på 1,3 liter yter motoren 210 hestekrefter.

Designfeil

Med tanke på enheten og operasjonsprinsippet til Wankel-rotasjonsmotoren, er det verdt å merke seg hoveddesignfeilen. Dette er den lave effektiviteten til gapetetningene mellom forbrenningskammeret og rotoren. Sistnevnte har en ganske kompleks form, som krever pålitelig forsegling ikke bare langs kantene (hvorav det er fire tot alt), men også langs sideflaten (som er i kontakt med motordekselet). Samtidig er de laget i form av stålfjærbelastede bånd med spesielt presis bearbeiding både fra endene og fra arbeidsflatene. Alle tillatelser for ekspansjon under oppvarming, innarbeidet i designet, forringer disse egenskapene. På grunn av dette er det umulig å unngå gjennombrudd av gasser på endestedene til tetningsplatene. I stempelmotorer brukes labyrinteffekten. Så designet bruker tre tetningsringer med mellomrom i forskjellige retninger.

Men det er verdt å merke seg at de siste årene har kvaliteten på sel økt. Designerne har forbedret Wankel-motoren ved å bruke nye materialer for tetninger. Men likevel, gassgjennombrudd anses som det svakeste punktet i en roterende forbrenningsmotor.

Oljeforbruk

Som vi sa tidligere, er det ikke noe smøresystem som sådan i denne motoren. På grunn av det faktum at oljen kommer inn sammen med den brennbare blandingen, øker forbruket betydelig. Og hvis på koblingsstangmotorer det naturlige tapet av smøremiddel er utelukket eller ikke er mer enn 100 gram per tusen kilometer, varierer denne parameteren på roterende motorer fra 0,4 til 1 liter per tusen kilometer. Dette er fordi det komplekse tetningssystemet krever mer effektiv smøring av overflatene. På grunn av det høye oljeforbruket kan ikke disse motorene oppfylle moderne miljøstandarder. Eksosgassen fra biler med Wankel-motor inneholder mange stoffer som er skadelige for kroppen og miljøet.

Dessuten kunne rotasjonsmotoren kun gå på høykvalitets og dyre oljer. Dette skyldes flere faktorer:

• Tendens med å komme i kontakt med deler av motorkammeret og rotoren til høy slitasje.
• Tendensen til friksjonspar til overoppheting.

Andre problemer

Uregelmessige oljeskift truet med å redusere levetiden til forbrenningsmotoren, ettersom partiklene i det gamle smøremidlet fungerte som et slipemiddel, og økte gapene og sannsynligheten for eksosgassgjennombrudd i kammeret. Denne enheten kiler seg også ved overoppheting. Og når du kjører i kaldt vær,kjølingen kan ha vært overdreven.

RPD selv har en høyere driftstemperatur enn noen stempelmotor. Forbrenningskammeret regnes som det mest belastede. den har et lite volum. Og på grunn av den utvidede formen er kammeret utsatt for detonasjon. I tillegg til olje er Wankel-motoren krevende på kvaliteten på stearinlys. De er installert i par og endret strengt i henhold til tekniske forskrifter. Blant andre punkter er det verdt å merke seg den utilstrekkelige elastisiteten til rotasjonsmotoren. Så disse forbrenningsmotorene kan produsere utmerkede hastighets- og kraftegenskaper bare ved høye rotorhastigheter - fra 6 til 10 eller mer tusen per minutt. Denne funksjonen tvinger designere til å foredle utformingen av girkasser, noe som gjør dem i flere trinn.

En annen ulempe er høyt drivstofforbruk. For eksempel, hvis du tar en 1,3-liters Mazda RX-8 roterende stempelmotor, ifølge passdata, bruker den fra 14 til 18 liter drivstoff. Dessuten anbefales kun høyoktanbensin for bruk.

Om bruken av RPD i bilindustrien

Denne motoren var mest populær på slutten av 60-tallet og begynnelsen av 70-tallet av forrige århundre. Wankel RPD-patentet er anskaffet av 11 ledende bilprodusenter. Så i det 67. året utviklet NSU den første business-class bilen med en roterende motor, som ble k alt NSU RO 80. Denne modellen ble masseprodusert i 10 år. Tot alt ble mer enn 37 tusen eksemplarer utgitt. Bilen var populær, men manglene ved rotasjonsmotoren svekket etter hvert omdømmet til denne bilen. På bakgrunn av andreNSU-modeller, NSU RO 80 sedan var den mest upålitelige. Kilometerstanden før overhalingen var bare 50 tusen med deklarerte 100.

Også Peugeot-Citroen-konsernet, Mazda-selskapet og VAZ-anlegget eksperimenterte med roterende motorer (vi vil snakke om denne saken separat nedenfor). Japanerne oppnådde størst suksess ved å slippe en personbil med roterende motor i det 63. året. For øyeblikket utstyrer japanerne fortsatt RPD-er på sportsbilene i RX-serien. Den dag i dag er de fri for mange av "barnesykdommene" som var iboende i datidens RAP.

Wankel RPD og motorsykkelindustri

På 70- og 80-tallet av forrige århundre eksperimenterte noen motorsykkelprodusenter med roterende motorer. Dette er Hercules og Suzuki. Nå er masseproduksjon av roterende motorsykler etablert kun hos Norton. Dette merket produserer NRV588 sportssykler utstyrt med to-rotormotorer med et tot alt volum på 588 kubikkcentimeter. Kraften til Norton-sykkelen er 170 hestekrefter. med en egenvekt på 130 kilo, har denne motorsykkelen utmerket dynamisk ytelse. I tillegg er disse RPD-ene utstyrt med et elektronisk drivstoffinnsprøytningssystem og en variabel inntakskanal.

Interessante fakta

Disse kraftenhetene er mye brukt blant flymodellere. Siden det ikke er noen krav til effektivitet og pålitelighet i modellen for forbrenningsmotor, viste produksjonen av slike motorer seg å være rimelig. I slike forbrenningsmotorer er det ingen rotortetninger i det hele tatt, eller de har den mest primitive utformingen. Den største fordelen med detteflymodellenhet er at den er enkel å installere i en flygende skalamodell. ICE er lett og kompakt.

Enda et faktum: Felix Wankel, etter å ha fått patent på RPD i 1936, ble oppfinneren av ikke bare roterende motorer, men også kompressorer, samt pumper som fungerte i henhold til samme skjema. Slike enheter finnes i verksteder og i produksjon. Forresten, bærbare elektriske dekkpumper er designet nøyaktig i henhold til dette prinsippet.

RPD- og VAZ-biler

I sovjettiden var de også engasjert i å lage en roterende stempelmotor og dens installasjon på innenlandske VAZ-biler. Så den første RPD i USSR var VAZ-311-motoren med en kapasitet på 70 hestekrefter. Den ble opprettet på grunnlag av den japanske enheten 13V. Men siden opprettelsen av motoren ble utført i henhold til urealistiske planer, viste enheten seg å være upålitelig etter å ha blitt satt i masseproduksjon. Den første bilen med denne motoren var VAZ-21018.

Men historien om å installere Wankel-motoren på VAZ slutter ikke der. Den andre i rekken var VAZ-415-kraftenheten, som ble brukt i små partier på G8 på 80-tallet. Denne kraftenheten hadde bedre tekniske egenskaper. Effekt med et volum på 1308 kubikkcentimeter økte til 150 hestekrefter. Takket være dette akselererte den sovjetiske VAZ-2108 med en roterende motor til hundrevis på 9 sekunder. Og makshastigheten var begrenset til 190 kilometer i timen. Men denne motoren var ikke feilfri. Spesielt er det en liten ressurs. Han nådde knapt 80 tusenkilometer. Også blant minusene er det verdt å merke seg de høye kostnadene ved å lage en slik bil. Oljeforbruket var 700 gram for hver tusende kilometer. Drivstofforbruket er rundt 20 liter per hundre. Derfor ble den roterende enheten kun brukt på spesialkjøretøyer, i små partier.

Konklusjon

Så vi fant ut hva Wankel-motoren er. Denne roterende enheten brukes nå i serier kun på Mazda-biler, og kun på én modell. Til tross for mange forbedringer og forsøk fra japanske ingeniører på å forbedre utformingen av RPD, har den fortsatt en ganske liten ressurs og er preget av høyt oljeforbruk. Dessuten skiller de nye 1,3-liters Mazdaene seg ikke i drivstoffeffektivitet. Alle disse manglene ved rotasjonsmotoren gjør den upraktisk og lite brukt i bilindustrien.