Wankel motor: eszköz, működési elv

2024 Szerző: Erin Ralphs | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-02-19 16:36

A belső égésű motor az emberiség zseniális találmánya. A belső égésű motornak köszönhetően a műszaki haladás jelentős fejlődésnek indult. Ezeknek a beállításoknak többféle típusa létezik. De a leghíresebbek a hajtórúd és a dugattyú és a forgódugattyú. Ez utóbbit Wankel német mérnök találta ki W alter Freude-dal együttműködve. Ennek az erőforrásnak a szerkezete és működési elve más, mint a klasszikus hajtórúd-dugattyús belső égésű motorhoz képest. Mi a Wankel-motor működési elve, és miért nem vált annyira népszerűvé ez a belső égésű motor? Mai cikkünkben mindezt megvizsgáljuk.

Jellemző

Szóval mi ez a motor? Ez egy belső égésű motor, amelyet Felix Wankel fejlesztett ki 1957-ben. A dugattyú funkcióját ebben az egységben egy három csúcsú rotor látta el. Egy speciálisan kialakított üregben forgott.

A múlt század 70-es éveiben számos kísérleti motorkerékpár- és autómodell után a Wankel-motor iránti kereslet jelentősen csökkent. Bár ma még számos cég dolgozikennek a motornak a fejlesztése. Tehát találkozhat a Wankel motorral a Mazda PX sorozaton. Ezenkívül ez az egység megtalálta a modellezésben való alkalmazását.

Wankel motoreszköz

Ez a tápegység több összetevőből áll:

• Tokok (státorok).
• Égéskamrák.
• Bemeneti és kimeneti portok.
• Helyes felszerelés.
• fogaskerék.
• Rotor.
• Vala.
• Gyújtógyertyák.

Mi a Wankel-motor működési elve? Az alábbiakban ezt nézzük meg.

Működési elv

Ez az ICE a következőképpen működik. A csapágyakon keresztül excenteres tengelyre szerelt forgórészt a levegő-üzemanyag keverék elégetése során keletkező gáznyomás ereje hajtja. A motor forgórésze az állórészhez képest egy fogaskerékpáron keresztül. Az egyik (nagy) a rotor belső felületén található. A második (támaszték) kisebb, és szorosan a motor oldalburkolatához van rögzítve. A fogaskerekek kölcsönhatása révén a forgórész excentrikus körkörös mozgásokat hoz létre. Így élei érintkeznek az égéstér belső felületével.

Ennek eredményeként a motorház és a forgórész között több, egymástól független, változó térfogatú kamra képződik. Számuk mindig 3. Ezekben a kamrákban megy végbe a keverék összenyomódása, égése, a gázok expanziója (amelyek ezt követően nyomást gyakorolnak a rotor munkafelületére) és eltávolításuk. Ennek eredményekéntAz üzemanyag begyújtása után a forgórészt hajtják, átadva a nyomatékot az excentertengelyre. Ez utóbbi csapágyakra van felszerelve, majd átadja a teljesítményt az erőátviteli egységeknek. És csak ezután a Wankel-motor erőnyomatéka a klasszikus séma szerint megy a kerekekre - kardánhajtáson és tengelytengelyeken keresztül az agyokhoz. Így egy forgómotorban több mechanikus pár működik egyszerre. Az első a forgórész mozgásáért felelős, és több fogaskerékből áll. A második de a forgórész mozgását az excentertengely fordulataivá alakítja.

Az állórész (ház) és a fogaskerekek áttétele mindig stabil, és 3:2. Így a forgórésznek van ideje elfordulni a tengely teljes fordulatáig 120 fokkal. A forgórész teljes fordulatához viszont a belső égésű motor négyütemű ciklusát hajtják végre a lapok által alkotott három kamrában.

Előnyök

Milyen előnyei vannak ennek a belső égésű motornak? A Wankel forgódugattyús motor egyszerűbb kialakítású, mint a dugattyúrúd-motor. Tehát az alkatrészek száma 40 százalékkal kevesebb, mint egy dugattyús négyütemű belső égésű motorban. Ennek ellenére nem lehet saját kezűleg Wankel-motort létrehozni kifinomult felszerelés nélkül. Végül is a rotornak nagyon összetett alakja van. Azok, akik saját kezűleg próbáltak házi Wankel-motort készíteni, számos kudarcot szenvedtek el.

De folytassuk az előnyökkel. A forgóegység kialakításában nincs főtengely, gázelosztó mechanizmus. Szintén nincsenek összekötő rudak ésdugattyúk. Az éghető keverék a bemeneti ablakon keresztül jut be a kamrába, amelyet a rotor széle nyit meg. És a kipufogógázok a munkaciklus végén a kipufogónyíláson keresztül távoznak a testből. A szelep szerepét itt is maga a forgórész széle tölti be. Ezenkívül nincs vezérműtengely a kialakításban (amelyből több hajtórúd-egységen is használatos). A Wankel forgódugattyús motor a gázelosztó mechanizmus működési elvét tekintve hasonló a kétütemű motorhoz.

Külön érdemes megemlíteni a kenési rendszert. Valójában ez hiányzik a Wankel forgómotorból. De akkor hogyan működnek a súrlódási párok? Egyszerű: az olajat magához az éghető keverékhez adják (mint a primitív motorkerékpár-motorokban). Így a dörzsölő részek kenését maga a levegő-üzemanyag keverék végzi. A kialakításból hiányzik a mindenki által ismert olajszivattyú, amely az olajteknőből veszi a kenőanyagot, és speciális nyomással kipermetezi.

A Wankel motor másik előnye a könnyű súlya és mérete. Mivel innen hiányzik a dugattyús motoroknál kötelező alkatrészek közel fele, a forgóegység kompaktabb, és bármilyen motortérben elfér. a kompakt méretek lehetővé teszik a motortér helyének racionálisabb kihasználását, valamint egyenletesebb terhelést biztosítanak az első és a hátsó tengelyen (végül is a hagyományos motorral szerelt autókban a terhelés több mint 70 százaléka az elsőre esik rész). Az alacsony súlynak köszönhetően pedig nagy stabilitás érhető el. Igen, a motornak vanminimális rezgésszint, ami pozitív hatással van a gép kényelmére.

Ennek az egységnek a következő előnye a nagy fajlagos teljesítmény, amely nagy tengelyfordulatszámon érhető el. Ez a funkció lehetővé teszi a jó műszaki jellemzők elérését. Ezért használják a Wankel motort a Mazda sportautókban. A motor könnyedén megpörgeti akár hét vagy több ezer fordulatot. Ugyanakkor kis térfogat mellett sokkal nagyobb nyomatékot és teljesítményt biztosít. Mindez pozitív hatással van az autó gyorsuló dinamikájára. Például viheti a "Mazda RX-8" autót. 1,3 literes térfogatával a motor 210 lóerőt ad le.

Tervezési hibák

Figyelembe véve a Wankel forgómotor készülékét és működési elvét, érdemes megjegyezni a fő tervezési hibát. Ez az égéstér és a forgórész közötti hézagtömítések alacsony hatékonysága. Ez utóbbi meglehetősen összetett formájú, ami megbízható tömítést igényel nemcsak az élek mentén (amiből összesen négy van), hanem az oldalfelület mentén is (amelyek érintkeznek a motorburkolattal). Ugyanakkor acél rugós szalagok formájában készülnek, különösen precíz megmunkálással mind a végektől, mind a munkafelületektől. A tervezésbe beépített összes fűtési tágulási ráhagyás rontja ezeket a jellemzőket. Emiatt nem lehet elkerülni a gázok áttörését a tömítőlemezek véghelyein. A dugattyús motoroknál a labirintus hatást alkalmazzák. Tehát a kialakítás három tömítőgyűrűt használ különböző irányú hézagokkal.

De érdemes megjegyezni, hogy az elmúlt években a tömítések minősége javult. A tervezők továbbfejlesztették a Wankel-motort, új anyagokat használva a tömítésekhez. Ennek ellenére a gázáttörést a forgó belső égésű motorok leggyengébb pontjának tekintik.

Olajfogyasztás

Amint korábban említettük, ebben a motorban nincs kenőrendszer. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az olaj az éghető keverékkel együtt kerül be, fogyasztása jelentősen megnő. És ha a hajtókaros motoroknál a kenőanyag természetes vesztesége kizárt, vagy nem haladja meg a 100 grammot 1000 kilométerenként, akkor a forgómotoroknál ez a paraméter ezer kilométerenként 0,4 és 1 liter között van. A komplex tömítési rendszer ugyanis a felületek hatékonyabb kenését igényli. Ezenkívül a magas olajfogyasztás miatt ezek a motorok nem felelnek meg a modern környezetvédelmi előírásoknak. A Wankel motorral szerelt autók kipufogógázai számos, a szervezetre és a környezetre veszélyes anyagot tartalmaznak.

Emellett a forgómotor csak jó minőségű és drága olajokkal működhetett. Ez több tényezőnek köszönhető:

• A motorkamra és a forgórész érintkező részei nagy kopásra hajlamosak.
• A súrlódási párok túlmelegedésére való hajlam.

Egyéb problémák

A rendszertelen olajcsere a belső égésű motor élettartamának lerövidítésével fenyegetett, mivel a régi kenőanyag részecskéi csiszolóanyagként hatnak, növelve a hézagokat és a kipufogógáz áttörésének valószínűségét a kamrában. Ez az egység túlmelegedéskor is beékelődik. És amikor hideg időben vezet,lehet, hogy túlzott a hűtés.

Maga az RPD magasabb üzemi hőmérsékletű, mint bármely dugattyús motor. Az égésteret a leginkább terheltnek tekintik. kis térfogatú. És a kiterjesztett forma miatt a kamra hajlamos a detonációra. Az olajon kívül a Wankel motor igényes a gyertyák minőségére. Párban vannak beépítve, és szigorúan a műszaki előírásoknak megfelelően cserélik. Többek között érdemes megjegyezni a forgómotor elégtelen rugalmasságát. Tehát ezek a belső égésű motorok csak nagy forgórész-fordulatszámon képesek kiváló fordulatszám- és teljesítményjellemzőket produkálni - percenként 6-10 ezer vagy több. Ez a funkció arra kényszeríti a tervezőket, hogy finomítsák a sebességváltók kialakítását, így azok többfokozatúvá válnak.

További hátrány a magas üzemanyag-fogyasztás. Például, ha egy 1,3 literes Mazda RX-8 forgódugattyús motort vesz, az útlevéladatok szerint 14-18 liter üzemanyagot fogyaszt. Ezenkívül csak magas oktánszámú benzin használata javasolt.

Az RPD alkalmazásáról az autóiparban

Ez a motor a múlt század 60-as évek végén és a 70-es évek elején volt a legnépszerűbb. A Wankel RPD szabadalmat 11 vezető autógyártó szerezte meg. Így a 67. évben az NSU kifejlesztette az első forgómotoros üzleti osztályú autót, amelyet NSU RO 80-nak hívtak. Ezt a modellt 10 évig sorozatban gyártották. Összesen több mint 37 ezer példányt adtak ki. Az autó népszerű volt, de a forgómotor hiányosságai végül rontották ennek az autónak a hírnevét. Mások hátterébenAz NSU modellek közül az NSU RO 80 szedán volt a legmegbízhatatlanabb. A nagyjavítás előtti futásteljesítmény csak 50 ezer volt a bejelentett 100-zal.

A Peugeot-Citroen konszern, a Mazda cég és a VAZ üzem is kísérletezett rotációs motorokkal (erről az esetről lentebb külön lesz szó). A japánok a legnagyobb sikert azzal érték el, hogy a 63. évben kiadtak egy forgómotoros személyautót. Jelenleg a japánok még mindig RPD-ket szerelnek fel RX sorozatú sportautóikba. A mai napig mentesek sok olyan "gyermekkori betegségtől", amely az akkori RAP-ban rejlő volt.

Wankel RPD és motorkerékpár-ipar

A múlt század 70-es és 80-as éveiben néhány motorkerékpár-gyártó kísérletezett rotációs motorokkal. Ezek a Hercules és a Suzuki. A forgómotorkerékpárok tömeggyártását most csak a Nortonnál hozták létre. Ez a márka ikerrotoros motorral felszerelt, 588 köbcentiméter össztérfogatú NRV588 sportkerékpárokat gyárt. A Norton kerékpár teljesítménye 170 lóerő. 130 kilogrammos saját tömegével ez a motorkerékpár kiváló dinamikus teljesítménnyel rendelkezik. Ezenkívül ezek az RPD-k elektronikus üzemanyag-befecskendező rendszerrel és változtatható szívócsatornával vannak felszerelve.

Érdekes tények

Ezeket az erőforrásokat széles körben használják a repülőgépmodellezők körében. Mivel a modell belső égésű motorjában nincsenek követelmények a hatékonyságra és a megbízhatóságra, az ilyen motorok gyártása olcsónak bizonyult. Az ilyen belső égésű motorokban egyáltalán nincs rotortömítés, vagy a legprimitívebb kialakításúak. Ennek fő előnyerepülőgépmodell egység, hogy könnyen beszerelhető egy repülő léptékű modellbe. Az ICE könnyű és kompakt.

Még egy tény: Felix Wankel, miután 1936-ban szabadalmat kapott az RPD-re, nemcsak a forgómotorok, hanem a kompresszorok, valamint az azonos séma szerint működő szivattyúk feltalálója lett. Az ilyen egységek megtalálhatók a javítóműhelyekben és a gyártásban. Egyébként a hordozható elektromos gumiabroncs-felfújó szivattyúkat pontosan ennek az elvnek megfelelően tervezték.

RPD és VAZ autók

A szovjet időkben forgódugattyús motor létrehozásával és beszerelésével is foglalkoztak a hazai VAZ autókra. Tehát a Szovjetunió első RPD-je a VAZ-311 motor volt, 70 lóerős kapacitással. A japán 13V egység alapján készült. De mivel a motor létrehozása irreális tervek szerint történt, az egység megbízhatatlannak bizonyult, miután tömeggyártásba került. Az első autó ezzel a motorral a VAZ-21018 volt.

De a Wankel-motor VAZ-ba való beszerelésének története ezzel még nem ér véget. A második a sorban a VAZ-415 erőforrás volt, amelyet kis tételekben használtak a G8-on a 80-as években. Ennek a tápegységnek jobb műszaki jellemzői voltak. Az 1308 köbcentiméter térfogatú teljesítmény 150 lóerőre nőtt. Ennek köszönhetően a szovjet VAZ-2108 forgómotorral 9 másodperc alatt több százra gyorsult. A maximális sebességet pedig óránként 190 kilométerre korlátozták. De ez a motor nem volt hibák nélkül. Különösen kis erőforrásról van szó. Alig érte el a 80 ezretkilométerre. A mínuszok között érdemes megjegyezni egy ilyen autó létrehozásának magas költségeit. Az olajfogyasztás ezer kilométerenként 700 gramm volt. Az üzemanyag-fogyasztás körülbelül 20 liter/száz. Ezért a forgó egységet csak speciális szolgálati járműveken használták, kis tételekben.

Következtetés

Szóval kitaláltuk, mi az a Wankel-motor. Ezt a forgó egységet már csak a Mazda autókon használják sorozatban, és csak egy modellen. Annak ellenére, hogy a japán mérnökök számos fejlesztést és kísérletet tettek az RPD tervezésének javítására, még mindig meglehetősen kicsi az erőforrása, és magas olajfogyasztás jellemzi. Ezenkívül az új 1,3 literes Mazdák nem különböznek az üzemanyag-hatékonyságban. Mindezek a hiányosságok a forgómotort nem praktikussá és alulhasználttá teszik az autóiparban.