Wankel motor: uređaj, princip rada

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-02-19 16:17

Motor s unutarnjim izgaranjem je briljantan izum čovječanstva. Zahvaljujući motoru s unutarnjim izgaranjem, tehnički napredak počeo se značajno razvijati. Postoji nekoliko vrsta ovih postavki. No najpoznatiji su klipnjača i klip te rotacijski klip. Potonje je izumio njemački inženjer Wankel u suradnji s W alterom Freudeom. Ovaj pogonski agregat ima drugačiji uređaj i princip rada u usporedbi s klasičnim klipnjačkim motorom s unutarnjim izgaranjem. Koji je princip rada Wankel motora i zašto ovaj motor s unutarnjim izgaranjem nije postao toliko popularan? Sve ćemo to razmotriti u našem današnjem članku.

Karakteristika

Dakle, koji je ovo motor? Ovo je motor s unutarnjim izgaranjem koji je razvio Felix Wankel 1957. godine. Funkciju klipa u ovoj jedinici obavljao je rotor s tri vrha. Rotirao se unutar posebno oblikovane šupljine.

Nakon brojnih eksperimentalnih modela motocikala i automobila koji su se pojavili 70-ih godina prošlog stoljeća, potražnja za Wankel motorom je značajno smanjena. Iako danas brojne tvrtke još uvijek rade na tomepoboljšanje ovog motora. Dakle, Wankel motor možete upoznati na seriji Mazda PX. Također, ova jedinica je našla svoju primjenu u modeliranju.

Wankel uređaj motora

Ova jedinica za napajanje sastoji se od nekoliko komponenti:

• Kućišta (statori).
• Komore za izgaranje.
• Ulazni i izlazni otvori.
• Spojni zupčanik.
• zupčanik.
• Rotor.
• Vala.
• Svjećice.

Koji je princip rada Wankel motora? Pogledat ćemo ovo u nastavku.

Princip rada

Ovaj ICE radi na sljedeći način. Rotor, postavljen na ekscentričnom vratilu kroz ležajeve, pokreće sila tlaka plina, koji je nastao kao rezultat izgaranja mješavine zraka i goriva. Rotor motora u odnosu na stator kroz par zupčanika. Jedan od njih (veliki) nalazi se na unutarnjoj površini rotora. Drugi (nosač) je manji i čvrsto je pričvršćen za bočni poklopac motora. Kroz međudjelovanje zupčanika, rotor proizvodi ekscentrične kružne kretnje. Stoga su njegovi rubovi u kontaktu s unutarnjom površinom komore za izgaranje.

Kao rezultat toga, između kućišta motora i rotora formira se nekoliko izoliranih komora promjenjivog volumena. Njihov broj je uvijek 3. U tim se komorama odvija proces kompresije smjese, njenog izgaranja, širenja plinova (koji naknadno vrše pritisak na radnu površinu rotora) i njihovog uklanjanja. Kao rezultatpaljenje goriva, rotor se pokreće, prenoseći zakretni moment na ekscentrično vratilo. Potonji je montiran na ležajeve, a zatim prenosi snagu na prijenosne jedinice. I tek tada moment sila Wankel motora ide na kotače prema klasičnoj shemi - kroz kardanski pogon i osovine do glavčina. Dakle, nekoliko mehaničkih parova radi istovremeno u rotacijskom motoru. Prvi je odgovoran za kretanje rotora i sastoji se od nekoliko zupčanika. Drugi de pretvara kretanje rotora u okretaje ekscentrične osovine.

Omjer prijenosa statora (kućišta) i zupčanika je uvijek stabilan i iznosi 3:2. Dakle, rotor ima vremena da se okrene za puni okret osovine za 120 stupnjeva. Zauzvrat, za puni okret rotora, četverotaktni ciklus rada motora s unutarnjim izgaranjem izvodi se u svakoj od tri komore formirane od strane.

Pogodnosti

Koje su prednosti ovog motora s unutarnjim izgaranjem? Wankel rotacijski klipni motor ima jednostavniji dizajn od motora klipnjače. Dakle, broj dijelova u njemu je 40 posto manji nego u klipnom četverotaktnom motoru s unutarnjim izgaranjem. Ali ipak, nije moguće stvoriti Wankel motor vlastitim rukama bez sofisticirane opreme. Uostalom, rotor ima vrlo složen oblik. Oni koji su pokušali napraviti domaći Wankel motor vlastitim rukama pretrpjeli su brojne neuspjehe.

Ali idemo dalje s pogodnostima. U dizajnu rotacijske jedinice nema radilice, mehanizma za distribuciju plina. Također nema klipnjača iklipovi. Zapaljiva smjesa ulazi u komoru kroz ulazni prozor, koji se otvara rubom rotora. A ispušni plinovi na kraju radnog ciklusa ispuštaju se iz tijela kroz ispušni otvor. Opet, ulogu ventila ovdje obavlja rub samog rotora. Također, u dizajnu nema bregastog vratila (od kojih se nekoliko sada koristi na jedinicama klipnjače). Wankel rotacijski klipni motor sličan je dvotaktnom po principu rada mehanizma za distribuciju plina.

Zasebno, vrijedi spomenuti sustav podmazivanja. Zapravo, nema ga u Wankel rotacijskom motoru. Ali kako onda rade parovi trenja? Jednostavno je: samoj zapaljivoj smjesi dodaje se ulje (kao u primitivnim motorima motocikala). Dakle, podmazivanje dijelova koji se trljaju vrši se samom mješavinom zraka i goriva. Dizajnu nedostaje svima poznata pumpa za ulje, koja uzima mazivo iz korita i raspršuje ga pod posebnim pritiskom.

Još jedna prednost Wankel motora je njegova mala težina i veličina. Budući da ovdje nedostaje gotovo polovica dijelova koji su obvezni u klipnim motorima, rotacijski je agregat kompaktniji i može stati u bilo koji motorni prostor. kompaktne dimenzije omogućuju racionalnije korištenje prostora motornog prostora, kao i ravnomjernije opterećenje na prednjoj i stražnjoj osovini (uostalom, u automobilima s konvencionalnim motorima više od 70 posto opterećenja pada na prednju osovinu dio). A zbog male težine postiže se visoka stabilnost. Da, motor imaminimalna razina vibracija, što ima pozitivan učinak na udobnost stroja.

Sljedeći plus ove jedinice je visoka specifična snaga, koja se postiže pri velikim brzinama osovine. Ova značajka omogućuje postizanje dobrih tehničkih karakteristika. Zbog toga se Wankel motor koristi u Mazdinim sportskim automobilima. Motor se lako okreće do sedam ili više tisuća okretaja. Istodobno, pruža puno više okretnog momenta i snage pri malom volumenu. Sve to ima pozitivan učinak na dinamiku ubrzanja automobila. Na primjer, možete uzeti automobil "Mazda RX-8". Sa zapreminom od 1,3 litre, motor proizvodi 210 konjskih snaga.

Nedostaci dizajna

S obzirom na uređaj i princip rada Wankel rotacijskog motora, vrijedi istaknuti glavni nedostatak dizajna. To je niska učinkovitost brtvi zazora između komore za izgaranje i rotora. Potonji ima prilično složen oblik, koji zahtijeva pouzdano brtvljenje ne samo uz rubove (kojih ima ukupno četiri), već i duž bočne površine (koje su u kontaktu s poklopcem motora). Istodobno se izrađuju u obliku čeličnih traka s oprugom s posebno preciznom obradom kako s krajeva tako i s radnih površina. Sva dopuštenja ekspanzije tijekom zagrijavanja, koja su ugrađena u dizajn, degradiraju ove karakteristike. Zbog toga je nemoguće izbjeći probijanje plinova na krajnjim mjestima brtvenih ploča. Kod klipnih motora primjenjuje se efekt labirinta. Dakle, dizajn koristi tri brtvena prstena s prazninama u različitim smjerovima.

Ali vrijedi napomenuti da se posljednjih godina kvaliteta pečata povećala. Dizajneri su poboljšali Wankel motor, koristeći nove materijale za brtve. Ali ipak, prodor plina se smatra najslabijom točkom u rotacijskom motoru s unutarnjim izgaranjem.

Potrošnja ulja

Kao što smo ranije rekli, u ovom motoru nema sustava podmazivanja kao takvog. Zbog činjenice da ulje ulazi zajedno sa zapaljivom smjesom, njegova se potrošnja značajno povećava. A ako je kod motora s klipnjačom prirodni gubitak maziva isključen ili nije veći od 100 grama na 1 tisuću kilometara, tada se na rotacijskim motorima ovaj parametar kreće od 0,4 do 1 litre na tisuću kilometara. To je zato što složeni sustav brtvljenja zahtijeva učinkovitije podmazivanje površina. Također, zbog velike potrošnje ulja ovi motori ne mogu zadovoljiti suvremene ekološke standarde. Ispušni plinovi automobila s Wankel motorom sadrže mnoge tvari opasne za tijelo i okoliš.

Osim toga, rotacijski motor mogao je raditi samo na visokokvalitetnim i skupim uljima. To je zbog nekoliko čimbenika:

• Sklonost kontaktu dijelova komore motora i rotora velikom trošenju.
• Sklonost parova trenja pregrijavanju.

Drugi problemi

Neredovite izmjene ulja prijetile su smanjenju vijeka trajanja motora s unutarnjim izgaranjem, jer su čestice starog maziva djelovale kao abraziv, povećavajući praznine i vjerojatnost proboja ispušnih plinova u komoru. Ova jedinica se također klinove kada se pregrije. A kada vozite po hladnom vremenu,hlađenje je možda bilo pretjerano.

Sam RPD ima višu radnu temperaturu od bilo kojeg klipnog motora. Komora za izgaranje smatra se najopterećenijom. ima mali volumen. A zbog proširenog oblika, komora je sklona detonaciji. Osim ulja, Wankel motor zahtjevan je i za kvalitetu svijeća. Postavljaju se u paru i mijenjaju se strogo prema tehničkim propisima. Među ostalim točkama, vrijedi napomenuti nedovoljnu elastičnost rotacijskog motora. Dakle, ovi motori s unutarnjim izgaranjem mogu proizvesti izvrsne karakteristike brzine i snage samo pri velikim brzinama rotora - od 6 do 10 ili više tisuća u minuti. Ova značajka prisiljava dizajnere da usavrše dizajn mjenjača, čineći ih višestupanjskim.

Još jedan nedostatak je velika potrošnja goriva. Na primjer, ako uzmete 1,3-litreni motor Mazda RX-8 s rotirajućim klipom, prema podacima iz putovnice, on troši od 14 do 18 litara goriva. Štoviše, za upotrebu se preporučuje samo visokooktanski benzin.

O primjeni RPD-a u automobilskoj industriji

Ovaj motor bio je najpopularniji u kasnim 60-im i ranim 70-im godinama prošlog stoljeća. Wankel RPD patent kupilo je 11 vodećih proizvođača automobila. Dakle, 67. godine NSU je razvio prvi automobil poslovne klase s rotacijskim motorom, koji je nazvan NSU RO 80. Ovaj model se masovno proizvodio 10 godina. Ukupno je objavljeno više od 37 tisuća primjeraka. Automobil je bio popularan, ali nedostaci rotacijskog motora na kraju su pokvarili reputaciju ovog automobila. Na pozadini drugihNSU modela, NSU RO 80 limuzina je bila najnepouzdanija. Kilometraža prije remonta bila je samo 50 tisuća uz deklariranih 100.

Također, koncern Peugeot-Citroen, tvrtka Mazda i tvornica VAZ eksperimentirali su s rotacijskim motorima (o ovom slučaju ćemo posebno govoriti u nastavku). Najveći uspjeh Japanci su postigli izdavši osobni automobil s rotacijskim motorom 63. godine. Trenutno Japanci još uvijek opremaju RPD-ove na svojim sportskim automobilima serije RX. Do danas su slobodni od mnogih "dječijih bolesti" koje su bile svojstvene RAP-u tog vremena.

Wankel RPD i industrija motocikala

70-ih i 80-ih godina prošlog stoljeća neki su proizvođači motocikala eksperimentirali s rotacijskim motorima. To su Hercules i Suzuki. Sada je samo u Nortonu uspostavljena masovna proizvodnja rotacijskih motocikala. Ova marka proizvodi sportske motocikle NRV588 opremljene motorima s dva rotora ukupne zapremine od 588 kubičnih centimetara. Snaga Norton bicikla je 170 konjskih snaga. s masom praznog vozila od 130 kilograma, ovaj motocikl ima izvrsne dinamičke performanse. Dodatno, ovi RPD-ovi opremljeni su elektroničkim sustavom ubrizgavanja goriva i promjenjivim usisnim traktom.

Zanimljive činjenice

Ove pogonske jedinice se široko koriste među zrakoplovnim modelarima. Budući da u modelu motora s unutarnjim izgaranjem nema zahtjeva za učinkovitost i pouzdanost, proizvodnja takvih motora pokazala se jeftinom. U takvim motorima s unutarnjim izgaranjem uopće nema brtvi rotora ili imaju najprimitivniji dizajn. Glavna prednost ovogaJedinica modela zrakoplova je da se lako ugrađuje u leteći model. ICE je lagan i kompaktan.

Još jedna činjenica: Felix Wankel, primivši patent za RPD 1936. godine, postao je izumitelj ne samo rotacijskih motora, već i kompresora, kao i pumpi koje su radile po istoj shemi. Takve jedinice se mogu naći u radionicama i u proizvodnji. Usput, prijenosne električne pumpe za napuhavanje guma dizajnirane su upravo po ovom principu.

RPD i VAZ automobili

U sovjetskim vremenima bavili su se i stvaranjem rotacijskog klipnog motora i njegovom ugradnjom na domaće automobile VAZ. Dakle, prvi RPD u SSSR-u bio je motor VAZ-311 s kapacitetom od 70 konjskih snaga. Stvoren je na bazi japanske jedinice 13V. No, budući da je stvaranje motora provedeno prema nerealnim planovima, jedinica se nakon puštanja u masovnu proizvodnju pokazala nepouzdanom. Prvi automobil s ovim motorom bio je VAZ-21018.

Ali priča o ugradnji Wankel motora na VAZ tu ne završava. Druga po redu bila je pogonska jedinica VAZ-415, koja se u malim serijama koristila na G8 80-ih. Ovaj agregat imao je bolje tehničke karakteristike. Snaga s volumenom od 1308 kubičnih centimetara povećana je na 150 konjskih snaga. Zahvaljujući tome, sovjetski VAZ-2108 s rotacijskim motorom ubrzao je do stotine za 9 sekundi. A maksimalna brzina bila je ograničena na 190 kilometara na sat. Ali ovaj motor nije bio bez mana. Konkretno, to je mali resurs. Jedva je stigao do 80 tisućakilometara. Također među minusima vrijedi istaknuti visoku cijenu stvaranja takvog automobila. Potrošnja ulja bila je 700 grama na svakih tisuću kilometara. Potrošnja goriva je oko 20 litara na sto. Stoga se rotacijski uređaj koristio samo na vozilima specijalnih službi, u malim serijama.

Zaključak

Pa smo shvatili što je Wankel motor. Ova se rotirajuća jedinica sada serijski koristi samo na automobilima Mazda i to samo na jednom modelu. Unatoč brojnim poboljšanjima i pokušajima japanskih inženjera da poboljšaju dizajn RPD-a, on još uvijek ima prilično mali resurs i karakterizira ga velika potrošnja ulja. Također, nove 1,3-litrene Mazde ne razlikuju se ni po učinkovitosti goriva. Svi ovi nedostaci rotacionog motora čine ga nepraktičnim i nedovoljno korištenim u automobilskoj industriji.