Wankel-motor: enhed, funktionsprincip

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-19 13:09

Forbrændingsmotoren er en genial opfindelse af menneskeheden. Takket være forbrændingsmotoren begyndte den tekniske udvikling at udvikle sig betydeligt. Der er flere typer af disse indstillinger. Men de mest berømte er plejlstang og stempel og roterende stempel. Sidstnævnte blev opfundet af den tyske ingeniør Wankel i samarbejde med W alter Freude. Denne kraftenhed har en anden enhed og funktionsprincip sammenlignet med den klassiske plejlstangs-stempel forbrændingsmotor. Hvad er funktionsprincippet for Wankel-motoren, og hvorfor er denne forbrændingsmotor ikke blevet så populær? Vi vil overveje alt dette i vores artikel i dag.

Karakteristisk

Så, hvad er denne motor? Dette er en forbrændingsmotor, der blev udviklet af Felix Wankel i 1957. Stemplets funktion i denne enhed blev udført af en tre-vertex rotor. Den roterede inde i et specielt formet hulrum.

Efter en række eksperimentelle modeller af motorcykler og biler, der opstod i 70'erne af forrige århundrede, er efterspørgslen efter Wankel-motoren faldet betydeligt. Selvom i dag en række virksomheder stadig arbejder påforbedring af denne motor. Så du kan møde Wankel-motoren på Mazda PX-serien. Denne enhed har også fundet sin anvendelse i modellering.

Wankel-motorenhed

Denne strømenhed består af flere komponenter:

• Cases (statorer).
• Forbrændingskamre.
• Ind- og udgangsporte.
• Stationært udstyr.
• Tandhjul.
• Rotor.
• Vala.
• Tændrør.

Hvad er funktionsprincippet for Wankel-motoren? Vi vil se på dette nedenfor.

Arbejdsprincip

Denne ICE fungerer som følger. Rotoren, monteret på en excentrisk aksel gennem lejer, drives af kraften fra gastrykket, som blev dannet som et resultat af forbrændingen af luft-brændstofblandingen. Motorrotoren i forhold til statoren gennem et par gear. En af dem (stor) er placeret på rotorens indre overflade. Den anden (støtte) er mindre og er tæt fastgjort til motorens sidedæksel. Gennem samspillet mellem gearene producerer rotoren excentriske cirkulære bevægelser. Dens kanter er således i kontakt med den indre overflade af forbrændingskammeret.

Som et resultat dannes flere isolerede kamre med variabelt volumen mellem motorhuset og rotoren. Deres antal er altid 3. I disse kamre finder processen med komprimering af blandingen, dens forbrænding, udvidelse af gasser (som efterfølgende lægger pres på rotorens arbejdsflade) og deres fjernelse sted. Som resultattænding af brændstoffet, er rotoren drevet og overfører drejningsmomentet til den excentriske aksel. Sidstnævnte er monteret på lejer og overfører derefter strøm til transmissionsenhederne. Og først da går Wankel-motorens kræfter til hjulene i henhold til det klassiske skema - gennem et kardandrev og akselaksler til navene. Således arbejder flere mekaniske par samtidigt i en roterende motor. Den første er ansvarlig for rotorens bevægelse og består af flere gear. Den anden de konverterer rotorens bevægelse til omdrejninger af den excentriske aksel.

Gearforholdet mellem statoren (huset) og gearene er altid stabilt og er 3:2. Således har rotoren tid til at rotere for en fuld omdrejning af akslen med 120 grader. Til gengæld, for en fuld omdrejning af rotoren, udføres en firetakts cyklus med drift af forbrændingsmotoren i hvert af de tre kamre, der er dannet af fladerne.

Benefits

Hvad er fordelene ved denne forbrændingsmotor? Wankel roterende stempelmotor har et enklere design end stempelstangsmotoren. Så antallet af dele i den er 40 procent mindre end i en stempel-firetakts forbrændingsmotor. Men stadig er det ikke muligt at skabe en Wankel-motor med dine egne hænder uden sofistikeret udstyr. Rotoren har trods alt en meget kompleks form. De, der har prøvet at lave en hjemmelavet Wankel-motor med deres egne hænder, har lidt adskillige fejl.

Men lad os komme videre med fordelene. I designet af den roterende enhed er der ingen krumtapaksel, gasfordelingsmekanisme. Der er heller ingen plejlstænger ogstempler. Den brændbare blanding kommer ind i kammeret gennem indløbsvinduet, som åbnes af rotorens kant. Og udstødningsgasserne i slutningen af arbejdscyklussen frigives fra kroppen gennem udstødningsporten. Igen udføres ventilens rolle her af kanten af selve rotoren. Desuden er der ingen knastaksel i designet (hvoraf flere nu bruges på plejlstangsenheder). Wankel roterende stempelmotor ligner en totaktsmotor med hensyn til princippet om driften af gasfordelingsmekanismen.

Separat er det værd at nævne smøresystemet. Faktisk er den fraværende i Wankel-rotationsmotoren. Men hvordan fungerer friktionspar så? Det er enkelt: olie tilsættes til selve den brændbare blanding (som i primitive motorcykelmotorer). Således udføres smøringen af gnidningsdele af luft-brændstofblandingen selv. Designet mangler den for alle kendte oliepumpe, som tager smøremidlet fra bundkarret og sprøjter det under særligt tryk.

En anden fordel ved Wankel-motoren er dens lette vægt og størrelse. Da næsten halvdelen af de dele, der er obligatoriske i stempelmotorer, mangler her, er den roterende enhed mere kompakt og kan passe i ethvert motorrum. kompakte dimensioner giver dig mulighed for at bruge pladsen i motorrummet mere rationelt, samt give en mere ensartet belastning på for- og bagakslen (trods alt i biler med konventionelle motorer falder mere end 70 procent af belastningen på forsiden en del). Og på grund af den lave vægt opnås høj stabilitet. Ja, det har motorenminimum vibrationsniveau, hvilket har en positiv effekt på maskinens komfort.

Det næste plus ved denne enhed er den høje specifikke effekt, som opnås ved høje akselhastigheder. Denne funktion giver dig mulighed for at opnå gode tekniske egenskaber. Det er derfor, Wankel-motoren bruges i Mazda-sportsvogne. Motoren drejer let op til syv eller flere tusinde omdrejninger. Samtidig giver den meget mere moment og kraft ved en lille volumen. Alt dette har en positiv effekt på bilens accelererende dynamik. For eksempel kan du tage bilen "Mazda RX-8". Med en volumen på 1,3 liter yder motoren 210 hestekræfter.

Designfejl

I betragtning af enheden og funktionsprincippet for Wankel-rotationsmotoren er det værd at bemærke den største designfejl. Dette er den lave effektivitet af sp altetætningerne mellem forbrændingskammeret og rotoren. Sidstnævnte har en ret kompleks form, som kræver pålidelig tætning ikke kun langs kanterne (hvoraf der er fire i alt), men også langs sidefladen (som er i kontakt med motordækslet). Samtidig er de lavet i form af fjederbelastede bånd af stål med særlig præcis bearbejdning både fra enderne og fra arbejdsfladerne. Alle udvidelsesmuligheder under opvarmning, som er indarbejdet i designet, forringer disse egenskaber. På grund af dette er det umuligt at undgå gennembrud af gasser i endestederne af tætningspladerne. I stempelmotorer anvendes labyrinteffekten. Så designet bruger tre tætningsringe med mellemrum i forskellige retninger.

Men det er værd at bemærke, at kvaliteten af sæler er steget i de senere år. Designerne har forbedret Wankel-motoren ved at bruge nye materialer til tætninger. Men stadig betragtes gasgennembrud som det svageste punkt i en roterende forbrændingsmotor.

Olieforbrug

Som vi sagde tidligere, er der ikke noget smøresystem som sådan i denne motor. På grund af det faktum, at olien kommer ind sammen med den brændbare blanding, stiger dens forbrug betydeligt. Og hvis på plejlstangsmotorer det naturlige tab af smøremiddel er udelukket eller ikke er mere end 100 gram pr. 1 tusinde kilometer, så varierer denne parameter på roterende motorer fra 0,4 til 1 liter pr. tusinde kilometer. Dette skyldes, at det komplekse tætningssystem kræver mere effektiv smøring af overfladerne. På grund af det høje olieforbrug kan disse motorer heller ikke opfylde moderne miljøstandarder. Udstødningsgasserne fra biler med Wankel-motor indeholder mange stoffer, der er skadelige for kroppen og miljøet.

Derudover kunne den roterende motor kun køre på høj kvalitet og dyre olier. Dette skyldes flere faktorer:

• Tendens til at komme i kontakt med dele af motorkammeret og rotoren til stort slid.
• Tendensen hos friktionspar til overophedning.

Andre problemer

Uregelmæssige olieskift truede med at reducere levetiden af forbrændingsmotoren, da partiklerne i det gamle smøremiddel virkede som et slibende middel, hvilket øgede mellemrummene og sandsynligheden for udstødningsgasgennembrud i kammeret. Denne enhed kiler også ved overophedning. Og når du kører i koldt vejr,afkøling kan have været overdreven.

RPD selv har en højere driftstemperatur end nogen stempelmotor. Forbrændingskammeret anses for at være det mest belastede. den har en lille volumen. Og på grund af den udvidede form er kammeret tilbøjeligt til at detonere. Ud over olie stiller Wankel-motoren krav til kvaliteten af stearinlys. De er installeret i par og ændret strengt i henhold til de tekniske forskrifter. Blandt andre punkter er det værd at bemærke rotationsmotorens utilstrækkelige elasticitet. Så disse forbrændingsmotorer kan kun producere fremragende hastigheds- og kraftegenskaber ved høje rotorhastigheder - fra 6 til 10 eller mere tusinde i minuttet. Denne funktion tvinger designere til at forfine designet af gearkasser, hvilket gør dem i flere trin.

En anden ulempe er højt brændstofforbrug. For eksempel, hvis du tager en 1,3-liters Mazda RX-8 roterende stempelmotor, ifølge pasdata, bruger den fra 14 til 18 liter brændstof. Desuden anbefales det kun at bruge højoktanbenzin.

Om anvendelsen af RPD i bilindustrien

Denne motor var mest populær i slutningen af 60'erne og begyndelsen af 70'erne af forrige århundrede. Wankel RPD-patentet er erhvervet af 11 førende bilproducenter. Så i det 67. år udviklede NSU den første business-class bil med en roterende motor, som blev kaldt NSU RO 80. Denne model blev masseproduceret i 10 år. I alt blev mere end 37 tusinde eksemplarer frigivet. Bilen var populær, men rotationsmotorens mangler plettede til sidst denne bils omdømme. På baggrund af andreNSU-modeller, NSU RO 80 sedan var den mest upålidelige. Kilometerstanden før eftersynet var kun 50.000 med de angivne 100.

Peugeot-Citroen-koncernen, Mazda-virksomheden og VAZ-fabrikken eksperimenterede også med roterende motorer (vi vil tale om denne sag separat nedenfor). Japanerne opnåede den største succes ved at frigive en personbil med en roterende motor i det 63. år. I øjeblikket udstyrer japanerne stadig RPD'er på deres RX-serie sportsvogne. Den dag i dag er de fri for mange af de "børnesygdomme", der var iboende i datidens RAP.

Wankel RPD og motorcykelindustrien

I 70'erne og 80'erne af forrige århundrede eksperimenterede nogle motorcykelfabrikanter med roterende motorer. Det er Hercules og Suzuki. Nu er der kun etableret masseproduktion af roterende motorcykler hos Norton. Dette mærke producerer NRV588 sportscykler udstyret med to-rotor motorer med et samlet volumen på 588 kubikcentimeter. Effekten af Norton-cyklen er 170 hestekræfter. med en køreklar vægt på 130 kg har denne motorcykel fremragende dynamisk ydeevne. Derudover er disse RPD'er udstyret med et elektronisk brændstofindsprøjtningssystem og en variabel indsugningskanal.

Interessante fakta

Disse kraftenheder er meget udbredt blandt flymodellere. Da der ikke er nogen krav til effektivitet og pålidelighed i modellens forbrændingsmotor, viste produktionen af sådanne motorer sig at være billig. I sådanne forbrændingsmotorer er der slet ingen rotortætninger, eller de har det mest primitive design. Den største fordel ved detteflymodelenhed er, at den er nem at installere i en flyvende skalamodel. ICE er let og kompakt.

En kendsgerning mere: Felix Wankel, efter at have modtaget et patent på RPD i 1936, blev opfinderen af ikke kun roterende motorer, men også kompressorer, såvel som pumper, der fungerede efter samme skema. Sådanne enheder kan findes i værksteder og i produktionen. Forresten er bærbare elektriske dækpumper designet nøjagtigt efter dette princip.

RPD- og VAZ-biler

I sovjettiden var de også engageret i skabelsen af en roterende stempelmotor og dens installation på indenlandske VAZ-biler. Så den første RPD i USSR var VAZ-311-motoren med en kapacitet på 70 hestekræfter. Den blev skabt på basis af den japanske enhed 13V. Men da skabelsen af motoren blev udført i henhold til urealistiske planer, viste enheden sig at være upålidelig efter at være blevet sat i masseproduktion. Den første bil med denne motor var VAZ-21018.

Men historien om at installere Wankel-motoren på VAZ slutter ikke der. Den anden i rækken var VAZ-415-kraftenheden, som blev brugt i små partier på G8 i 80'erne. Denne kraftenhed havde bedre tekniske egenskaber. Effekt med et volumen på 1308 kubikcentimeter steg til 150 hestekræfter. Takket være dette accelererede den sovjetiske VAZ-2108 med en roterende motor til hundreder på 9 sekunder. Og den maksimale hastighed var begrænset til 190 kilometer i timen. Men denne motor var ikke uden fejl. Især er det en lille ressource. Han nåede knap 80 tusindekilometer. Også blandt minusserne er det værd at bemærke de høje omkostninger ved at skabe en sådan bil. Olieforbruget var 700 gram for hver tusinde kilometer. Brændstofforbruget er omkring 20 liter pr. Derfor blev den roterende enhed kun brugt på specialkøretøjer, i små partier.

Konklusion

Så vi fandt ud af, hvad Wankel-motoren er. Denne roterende enhed bruges nu kun i serier på Mazda-biler og kun på én model. På trods af talrige forbedringer og forsøg fra japanske ingeniører på at forbedre designet af RPD, har den stadig en ret lille ressource og er kendetegnet ved et højt olieforbrug. Desuden adskiller de nye 1,3-liters Mazdaer sig ikke i brændstofeffektivitet. Alle disse mangler ved rotationsmotoren gør den upraktisk og underudnyttet i bilindustrien.