Wankel motor: naprava, princip delovanja

2024 Avtor: Erin Ralphs | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-19 18:24

Motor z notranjim zgorevanjem je briljanten izum človeštva. Zahvaljujoč motorju z notranjim zgorevanjem se je tehnični napredek začel močno razvijati. Obstaja več vrst teh nastavitev. Toda najbolj znani so ojnica in bat ter rotacijski bat. Slednjega je izumil nemški inženir Wankel v sodelovanju z W alterjem Freudom. Ta pogonska enota ima drugačno napravo in načelo delovanja v primerjavi s klasičnim motorjem z notranjim zgorevanjem ojnice in bata. Kakšen je princip delovanja Wankelovega motorja in zakaj ta motor z notranjim zgorevanjem ni postal tako priljubljen? Vse to bomo obravnavali v našem današnjem članku.

značilnost

Torej, kaj je ta motor? To je motor z notranjim zgorevanjem, ki ga je leta 1957 razvil Felix Wankel. Funkcijo bata v tej enoti je opravljal rotor s tremi vrhovi. Vrtela se je znotraj posebej oblikovane votline.

Po številnih eksperimentalnih modelih motociklov in avtomobilov, ki so se pojavili v 70. letih prejšnjega stoletja, se je povpraševanje po Wankelovem motorju močno zmanjšalo. Čeprav danes številna podjetja še vedno delajoizboljšanje tega motorja. Torej lahko srečate Wankel motor v seriji Mazda PX. Tudi ta enota je našla svojo uporabo v modeliranju.

Wankel motorna naprava

Ta napajalna enota je sestavljena iz več komponent:

• Ohišja (statorji).
• Zgorevalne komore.
• Vhodna in izstopna vrata.
• Nepremična oprema.
• Zobnik.
• Rotor.
• Vala.
• Vžigalne svečke.

Kakšen je princip delovanja Wankelovega motorja? To si bomo ogledali spodaj.

Načelo dela

Ta ICE deluje na naslednji način. Rotor, nameščen na ekscentrični gredi skozi ležaje, poganja sila tlaka plina, ki je nastal kot posledica zgorevanja mešanice zraka in goriva. Rotor motorja glede na stator skozi par zobnikov. Eden od njih (velik) se nahaja na notranji površini rotorja. Drugi (podpora) je manjši in je tesno pritrjen na stranski pokrov motorja. Skozi interakcijo zobnikov rotor proizvaja ekscentrične krožne gibe. Tako so njegovi robovi v stiku z notranjo površino zgorevalne komore.

Zato se med ohišjem motorja in rotorjem oblikuje več izoliranih komor s spremenljivo prostornino. Njihovo število je vedno 3. V teh komorah poteka proces stiskanja mešanice, njenega zgorevanja, raztezanja plinov (ki nato pritiskajo na delovno površino rotorja) in njihovega odstranjevanja. Kot rezultatpri vžigu goriva se rotor poganja, prenos navora na ekscentrično gred. Slednji je nameščen na ležajih in nato prenaša moč na prenosne enote. In šele nato trenutek sil Wankelovega motorja gre na kolesa po klasični shemi - skozi kardanski pogon in osne gredi do pest. Tako v rotacijskem motorju deluje več mehanskih parov hkrati. Prvi je odgovoren za gibanje rotorja in je sestavljen iz več prestav. Drugi de pretvori gibanje rotorja v vrtljaje ekscentrične gredi.

Prestavno razmerje statorja (ohišja) in zobnikov je vedno stabilno in je 3:2. Tako ima rotor čas, da se zavrti za polno vrtenje gredi za 120 stopinj. Po drugi strani se za polno vrtenje rotorja izvede štiritaktni cikel delovanja motorja z notranjim zgorevanjem v vsaki od treh komor, ki jih tvorijo ploskve.

Ugodnosti

Kakšne so prednosti tega motorja z notranjim zgorevanjem? Wankel rotacijski batni motor ima enostavnejšo zasnovo kot motor z batnimi palicami. Torej je število delov v njem za 40 odstotkov manjše kot v batnem štiritaktnem motorju z notranjim zgorevanjem. Toda kljub temu ni mogoče ustvariti Wankel motorja z lastnimi rokami brez sofisticirane opreme. Konec koncev ima rotor zelo zapleteno obliko. Tisti, ki so poskušali izdelati domači Wankel motor z lastnimi rokami, so utrpeli številne neuspehe.

Toda nadaljujmo s prednostmi. V zasnovi rotacijske enote ni ročične gredi, mehanizma za distribucijo plina. Prav tako ni ojnic inbati. Gorljiva mešanica vstopi v komoro skozi vstopno okno, ki se odpre z robom rotorja. In izpušni plini se na koncu delovnega cikla sprostijo iz telesa skozi izpušno odprtino. Tudi tukaj vlogo ventila opravlja rob samega rotorja. Prav tako v zasnovi ni odmične gredi (od tega se več uporablja na enotah ojnic). Wankel rotacijski batni motor je po principu delovanja mehanizma za distribucijo plina podoben dvotaktnemu.

Ločeno velja omeniti sistem mazanja. Pravzaprav ga v Wankelovem rotacijskem motorju ni. Toda kako potem delujejo torni pari? Preprosto je: olje se dodaja sami gorljivi mešanici (kot pri primitivnih motorjih motociklov). Tako mazanje drgnih delov izvaja sama mešanica zraka in goriva. Zasnova nima vsem znane oljne črpalke, ki vzame mazivo iz korita in ga razprši pod posebnim pritiskom.

Druga prednost Wankelovega motorja je njegova majhna teža in velikost. Ker tukaj manjka skoraj polovica delov, ki so obvezni pri batnih motorjih, je vrtljiva enota bolj kompaktna in se lahko prilega v kateri koli motorni prostor. kompaktne dimenzije vam omogočajo racionalnejšo uporabo prostora motornega prostora ter zagotavljajo bolj enakomerno obremenitev na sprednji in zadnji osi (navsezadnje pri avtomobilih z običajnimi motorji več kot 70 odstotkov obremenitve pade na sprednji del del). In zaradi majhne teže je dosežena visoka stabilnost. Ja, motor imaminimalna raven vibracij, kar pozitivno vpliva na udobje stroja.

Naslednji plus te enote je visoka specifična moč, ki se doseže pri visokih vrtljajih gredi. Ta funkcija vam omogoča doseganje dobrih tehničnih lastnosti. Zato se Wankel motor uporablja v športnih avtomobilih Mazda. Motor se zlahka vrti do sedem ali več tisoč vrtljajev. Hkrati zagotavlja veliko več navora in moči pri majhni prostornini. Vse to pozitivno vpliva na pospeševalno dinamiko avtomobila. Na primer, lahko vzamete avto "Mazda RX-8". S prostornino 1,3 litra motor proizvede 210 konjskih moči.

pomanjkljivosti oblikovanja

Glede na napravo in načelo delovanja Wankelovega rotacijskega motorja je vredno omeniti glavno napako pri oblikovanju. To je nizka učinkovitost tesnil reže med zgorevalno komoro in rotorjem. Slednji ima precej zapleteno obliko, ki zahteva zanesljivo tesnjenje ne le vzdolž robov (ki jih je skupno štiri), temveč tudi vzdolž stranske površine (ki je v stiku s pokrovom motorja). Hkrati so izdelani v obliki jeklenih vzmetnih trakov s posebno natančno obdelavo tako s koncev kot z delovnih površin. Vsi dodatki za raztezanje med segrevanjem, ki so vključeni v zasnovo, poslabšajo te lastnosti. Zaradi tega se je nemogoče izogniti preboju plinov na končna mesta tesnilnih plošč. Pri batnih motorjih se uporablja učinek labirinta. Torej, dizajn uporablja tri tesnilne obroče z vrzeli v različnih smereh.

Vendar velja omeniti, da se je v zadnjih letih kakovost pečatov povečala. Oblikovalci so izboljšali Wankel motor z uporabo novih materialov za tesnila. Še vedno pa preboj plina velja za najšibkejšo točko v rotacijskem motorju z notranjim zgorevanjem.

Poraba olja

Kot smo že rekli, v tem motorju ni sistema mazanja kot takega. Zaradi dejstva, da olje vstopi skupaj z gorljivo mešanico, se njegova poraba znatno poveča. In če je pri motorjih z ojnicami naravna izguba maziva izključena ali ne presega 100 gramov na 1 tisoč kilometrov, potem se pri rotacijskih motorjih ta parameter giblje od 0,4 do 1 litra na tisoč kilometrov. To je zato, ker zapleten sistem tesnjenja zahteva učinkovitejše mazanje površin. Prav tako zaradi velike porabe olja ti motorji ne morejo izpolnjevati sodobnih okoljskih standardov. Izpušni plini avtomobilov z Wankelovim motorjem vsebujejo veliko snovi, nevarnih za telo in okolje.

Poleg tega je rotacijski motor lahko deloval samo na visokokakovostnih in dragih oljih. To je posledica več dejavnikov:

• Nagnjenost stika delov komore motorja in rotorja k visoki obrabi.
• Nagnjenost parov trenja k pregrevanju.

Druge težave

Neredna menjava olja je ogrozila skrajšanje življenjske dobe motorja z notranjim zgorevanjem, saj so delci starega maziva delovali kot abraziv, kar je povečalo reže in verjetnost preboja izpušnih plinov v komoro. Ta enota se tudi pri pregrevanju zagozdi. In pri vožnji v hladnem vremenu,hlajenje je bilo morda pretirano.

Sam RPD ima višjo delovno temperaturo kot kateri koli batni motor. Zgorevalna komora velja za najbolj obremenjeno. ima majhen volumen. In zaradi razširjene oblike je komora nagnjena k detonaciji. Poleg olja je Wankel motor zahteven tudi do kakovosti sveč. Vgrajeni so v parih in se spreminjajo strogo v skladu s tehničnimi predpisi. Med drugim je treba omeniti nezadostno elastičnost rotacijskega motorja. Torej lahko ti motorji z notranjim zgorevanjem proizvajajo odlične lastnosti hitrosti in moči le pri visokih vrtljajih rotorja - od 6 do 10 ali več tisoč na minuto. Ta funkcija sili oblikovalce, da izpopolnijo zasnovo menjalnikov, zaradi česar so večstopenjski.

Druga pomanjkljivost je visoka poraba goriva. Na primer, če vzamete 1,3-litrski motor z rotacijskim batom Mazda RX-8, po podatkih iz potnega lista porabi od 14 do 18 litrov goriva. Poleg tega je za uporabo priporočljiv samo visokooktanski bencin.

O uporabi RPD v avtomobilski industriji

Ta motor je bil najbolj priljubljen v poznih 60-ih in zgodnjih 70-ih letih prejšnjega stoletja. Patent Wankel RPD je pridobilo 11 vodilnih proizvajalcev avtomobilov. Tako je v 67. letu NSU razvil prvi avtomobil poslovnega razreda z rotacijskim motorjem, ki se je imenoval NSU RO 80. Ta model so serijsko izdelovali 10 let. Skupno je bilo izdanih več kot 37 tisoč izvodov. Avto je bil priljubljen, vendar so pomanjkljivosti rotacijskega motorja sčasoma omadeževale ugled tega avtomobila. V ozadju drugihModeli NSU je bila limuzina NSU RO 80 najbolj nezanesljiva. Prevoženih kilometrov pred remontom je bilo le 50 tisoč pri deklariranih 100.

Tudi koncern Peugeot-Citroen, podjetje Mazda in tovarna VAZ so eksperimentirali z rotacijskimi motorji (o tem primeru bomo govorili ločeno spodaj). Največji uspeh so Japonci dosegli z izdajo osebnega avtomobila z rotacijskim motorjem v 63. letu. Trenutno Japonci še vedno opremljajo RPD na svojih športnih avtomobilih serije RX. Do danes so brez številnih "otroških bolezni", ki so bile neločljivo povezane z RAP tistega časa.

Wankel RPD in motociklistična industrija

V 70-ih in 80-ih letih prejšnjega stoletja so nekateri proizvajalci motornih koles eksperimentirali z rotacijskimi motorji. To sta Hercules in Suzuki. Zdaj se je množična proizvodnja rotacijskih motociklov vzpostavila le pri Nortonu. Ta znamka proizvaja športna kolesa NRV588, opremljena z motorji z dvema rotorjem, s skupno prostornino 588 kubičnih centimetrov. Moč kolesa Norton je 170 konjskih moči. z maso praznega vozila 130 kilogramov ima ta motocikel odlične dinamične zmogljivosti. Poleg tega so ti RPD opremljeni z elektronskim sistemom za vbrizgavanje goriva in spremenljivim sesalnim traktom.

Zanimiva dejstva

Te pogonske enote se pogosto uporabljajo med letalskimi modelarji. Ker v modelu motorja z notranjim zgorevanjem ni zahtev po učinkovitosti in zanesljivosti, se je proizvodnja takšnih motorjev izkazala za poceni. V takšnih motorjih z notranjim zgorevanjem sploh ni tesnil rotorja ali pa imajo najbolj primitivno zasnovo. Glavna prednost tegaEnota modela letala je, da jo je enostavno namestiti v leteči model. ICE je lahek in kompakten.

Še eno dejstvo: Felix Wankel, ki je leta 1936 prejel patent za RPD, je postal izumitelj ne le rotacijskih motorjev, ampak tudi kompresorjev, pa tudi črpalk, ki so delovale po isti shemi. Takšne enote lahko najdete v delavnicah in v proizvodnji. Mimogrede, prenosne električne črpalke za polnjenje pnevmatik so zasnovane natančno po tem principu.

avtomobili RPD in VAZ

V sovjetskih časih so se ukvarjali tudi z ustvarjanjem rotacijskega batnega motorja in njegovo vgradnjo na domače avtomobile VAZ. Torej je bil prvi RPD v ZSSR motor VAZ-311 z zmogljivostjo 70 konjskih moči. Ustvarjen je bil na podlagi japonske enote 13V. Ker pa je bilo ustvarjanje motorja izvedeno po nerealnih načrtih, se je enota po začetku množične proizvodnje izkazala za nezanesljivo. Prvi avtomobil s tem motorjem je bil VAZ-21018.

Toda zgodba o namestitvi Wankelovega motorja na VAZ se tu ne konča. Drugi po vrsti je bil pogonski agregat VAZ-415, ki so ga v 80. letih uporabljali v majhnih serijah na G8. Ta pogonska enota je imela boljše tehnične lastnosti. Moč s prostornino 1308 kubičnih centimetrov se je povečala na 150 konjskih moči. Zahvaljujoč temu je sovjetski VAZ-2108 z rotacijskim motorjem pospešil na stotine v 9 sekundah. In največja hitrost je bila omejena na 190 kilometrov na uro. Toda ta motor ni bil brez napak. Zlasti je majhen vir. Komaj je dosegel 80 tisočkilometrov. Med minusi je treba omeniti tudi visoke stroške izdelave takšnega avtomobila. Poraba olja je bila 700 gramov na vsakih tisoč kilometrov. Poraba goriva je približno 20 litrov na sto. Zato so rotacijsko enoto uporabljali samo na vozilih posebnih služb, v majhnih serijah.

Sklep

Tako smo ugotovili, kaj je Wankel motor. Ta vrtljiva enota se zdaj uporablja serijsko samo pri avtomobilih Mazda in samo pri enem modelu. Kljub številnim izboljšavam in poskusom japonskih inženirjev, da bi izboljšali zasnovo RPD, ima še vedno precej majhen vir in je značilna visoka poraba olja. Prav tako se nove 1,3-litrske mazde ne razlikujejo po porabi goriva. Zaradi vseh teh pomanjkljivosti je rotacijski motor nepraktičen in premalo uporabljen v avtomobilski industriji.