Wankel motor - uređaj i princip rada RPD automobila

Kroz istoriju automobilske industrije bilo je mnogo naprednih rješenja, dizajnirani su dijelovi i sklopovi. Prije više od 30 godina aktivni pokušaji počeli su pomicati klipni motor u stranu, dajući prednost Wankelovom rotacijskom klipnom motoru. Međutim, uslijed mnogih okolnosti, rotacijski motori nisu dobili svoje pravo na život. O svemu ovome pročitajte u nastavku.

Kako to radi

Rotor ima trokutasti oblik, sa svake strane ima konveksni oblik koji djeluje kao klip. Svaka strana rotora ima posebne udubljenja koja pružaju više prostora za smjesu goriva i zraka, čime povećavaju radnu brzinu motora. Gornji dio rubova opremljen je malom brtvenom pregradom koja olakšava izvođenje svakog otkucaja. Rotor je s obje strane opremljen brtvenim prstenima koji čine zid komora. Sredina rotora opremljena je zubima, uz pomoć kojih se mehanizam rotira.

Princip rada Wankelovog motora potpuno se razlikuje od klasičnog, međutim, ujedinjuje ih jedinstveni postupak koji se sastoji od 4 takta (usis-kompresija-radni hod-ispuh). Gorivo ulazi u prvu formiranu komoru, komprimira se u drugu, zatim se rotor okreće i komprimiranu smjesu pali svjećica, nakon čega radna smjesa okreće rotor i izlazi u ispušni kolektor. Glavni princip razlikovanja je da u rotacijskom klipnom motoru radna komora nije statična, već nastaje pomicanjem rotora.

Uređaj

Prije nego što shvatite uređaj, trebali biste znati glavne komponente rotacijskog klipnog motora. Wankelov motor sastoji se od:

• kućište statora;
• rotor;
• set zupčanika;
• ekscentrična osovina;
• svjećice (paljenje i dogorijevanje).

Rotacijski motor je jedinica s unutarnjim sagorijevanjem. U ovom se motoru sva 4 ciklusa rada odvijaju u potpunosti, međutim, za svaku fazu postoji svoja komora koju rotor rotacijskim kretanjem stvara. 

Kada je kontakt uključen, starter okreće zamašnjak i motor se pokreće. Rotirajući, rotor kroz krunicu zupčanika prenosi obrtni moment na ekscentrično vratilo (za klipni motor ovo je bregasto vratilo). 

Rezultat rada Wankelovog motora trebao bi biti stvaranje pritiska radne smjese, prisiljavanje rotacijskih okretaja rotora da se ponavlja iznova i iznova, prenoseći obrtni moment na prijenos. 

U ovom motoru cilindri, klipovi, radilica sa klipnjačama zamjenjuju cijelo kućište statora rotorom. Zahvaljujući tome, zapremina motora je znatno smanjena, dok je snaga višestruko veća od snage klasičnog motora s radilnim mehanizmom, iste zapremine. Ovaj dizajn ima visok prijenosnik i zbog malih gubitaka trenja.

Inače, radna brzina motora može premašiti 7000 o / min, dok Mazda Wankel motori (za sportske događaje) imaju broj okretaja veći od 10000 o / min. 

Dizajn

Jedna od glavnih prednosti ove jedinice je njena kompaktnost i manja težina u odnosu na klasične motore iste veličine. Raspored vam omogućava da značajno smanjite centar gravitacije, a to povoljno utiče na stabilnost i oštrinu kontrole. Mali avioni, sportski automobili i motorna vozila koristili su i koriste ovu prednost. 

История

Istorija nastanka i širenja Wankelovog motora omogućit će vam da bolje razumijete zašto je to bio najbolji motor u svoje vrijeme i zašto je danas napušten.

Rani razvoj

Njemačka kompanija NSU Motorenwerke je 1951. godine razvila dva motora: prvi - Felix Wankel, pod imenom DKM, a drugi - KKM Hansa Paschkea (baziran na razvoju Wankela). 

Osnova rada jedinice Wankel bila je odvojena rotacija tijela i rotora, zbog čega su radni okreti dosezali 17000 XNUMX u minuti. Neugodnost je bila što je motor morao biti rastavljen da bi zamijenio svjećice. Ali KKM motor imao je fiksno kućište i njegov je dizajn bio mnogo jednostavniji od glavnog prototipa.

Izdate licence

1960. NSU Motorenwerke potpisao je ugovor s američkom proizvodnom kompanijom Curtiss-Wright Corporation. Dogovor je bio da se njemački inženjeri usredotoče na razvoj malih rotaciono klipnih motora za laka vozila, dok se Amerikanac Curtis-Wright bavio razvojem avionskih motora. Njemački inženjer strojarstva Max Bentele također je angažiran kao dizajner. 

Velika većina svjetskih proizvođača automobila, uključujući Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazdu i mnoge druge. Godine 1959. američka kompanija predstavila je poboljšanu verziju Wankel motora, a godinu dana kasnije britanski Rolls Royce pokazao je svoj dvostupanjski dizelski rotacijski klipni motor.

U međuvremenu su neki evropski proizvođači automobila počeli pokušavati opremiti automobile novim motorima, ali nisu svi našli svoju primjenu: GM je to odbio, Citroen je bio usredotočen na razvoj motora s protuklipovima za avione, a Mercedes-Benz je instalirao rotacijski klipni motor u eksperimentalnom modelu C 111. 

1961. godine, u Sovjetskom Savezu, NAMI je zajedno s drugim istraživačkim institutima započeo razvoj Wankelovog motora. Dizajnirane su mnoge opcije, a jedna od njih pronašla je svoju primjenu u automobilu VAZ-2105 za KGB. Tačan broj sastavljenih motora nije poznat, ali ne prelazi nekoliko desetina. 

Inače, godinama kasnije, samo je automobilska kompanija Mazda zaista pronašla upotrebu rotacionog klipnog motora. Upečatljiv primjer za to je model RX-8.

Razvoj motocikala

U Britaniji je proizvođač motocikala Norton Motorcycles razvio Sachs zračno hlađeni rotacijski klipni motor za motorna vozila. O razvoju možete saznati više čitajući o motociklu Hercules W-2000.

Suzuki nije stajao po strani, a izdao je i vlastiti motocikl. Međutim, inženjeri su pažljivo razradili dizajn motora, koristili feroleguru, što je značajno povećalo pouzdanost i vijek trajanja jedinice.

Razvoj automobila

Potpisavši ugovor o istraživanju između Mazde i NSU -a, kompanije su počele da se takmiče za šampiona u proizvodnji prvog automobila sa Wankel jedinicom. Kao rezultat toga, 1964. godine NSU je predstavila svoj prvi automobil, NSU Spider, kao odgovor, Mazda je predstavila prototip motora s 2 i 4 rotora. Nakon 3 godine, NSU Motorenwerke je objavila model Ro 80, ali je dobila brojne negativne kritike zbog brojnih propusta u pozadini nesavršenog dizajna. Ovaj problem nije riješen sve do 1972. godine, a kompaniju je nakon 7 godina preuzeo Audi, a motori Wankel su već postali ozloglašeni.

Japanski proizvođač Mazda objavio je da su njihovi inženjeri riješili problem brtvljenja vrha (zbog nepropusnosti između komora), a motore su počeli koristiti ne samo u sportskim automobilima, već i u komercijalnim vozilima. Inače, vlasnici Mazdinih automobila s rotacijskim motorom zabilježili su visok odziv gasa i elastičnost motora.

Mazda je kasnije napustila masovno predstavljanje naprednog motora, instalirajući ga samo na modele RX-7 i RX-8. Za RX-8 je dizajniran Renesisov motor koji je poboljšan na mnogo načina, i to:

• pomaknuti ispušni otvori za poboljšanje ispuhavanja, što je značajno povećalo snagu;
• dodani su neki keramički dijelovi kako bi se spriječilo termičko izobličenje;
• dobro osmišljeni elektronički sistem upravljanja motorom;
• prisustvo dvije svjećice (glavna i za dogorijevanje);
• dodavanje vodene jakne kako bi se eliminisalo nakupljanje ugljenika na izlazu.

Kao rezultat, dobijen je kompaktni motor zapremine 1.3 litre i snage od oko 231 KS.

Prednosti

Glavne prednosti rotacijskog klipnog motora:

1. Njegova mala težina i dimenzije koje direktno utječu na osnovu dizajna vozila. Ovaj faktor je važan kod dizajniranja sportskog automobila s malim težištem.
2. Manje detalja. To vam omogućava ne samo smanjenje troškova održavanja motora, već i smanjenje gubitaka snage pri kretanju ili rotaciji srodnih dijelova. Ovaj faktor direktno je uticao na visoku efikasnost.
3. S istim volumenom kao klasični klipni motor, snaga rotacijskog klipnog motora je 2-3 puta veća.
4. Glatkoća i elastičnost rada, odsustvo opipljivih vibracija zbog činjenice da nema klipnih kretanja glavnih jedinica.
5. Motor se može pokretati niskooktanskim benzinom.
6. Širok raspon radnih brzina omogućava upotrebu mjenjača s kraćim brzinama, što je izuzetno povoljno za urbane uvjete.
7. „Polica“ obrtnog momenta predviđena je za ⅔ ciklusa, a ne za četvrtinu, kao kod Ottovog motora.
8. Motorno ulje praktički nije kontaminirano, interval ispuštanja je višestruko širi. Ovdje ulje ne podliježe izgaranju, kao kod klipnih motora, ovaj se proces odvija kroz prstenove.
9. Nema detonacije.

Usput, dokazano je da čak i ako je ovaj motor na rubu resursa, troši puno ulja i radi na maloj kompresiji, snaga će mu se malo smanjiti. Upravo me ta prednost potkupila ugradnjom rotaciono-klipnog motora u avion.

Uz impresivne prednosti, postoje i nedostaci koji su spriječili napredni rotacijski klipni motor da dosegne mase.

 mane

1. Proces sagorijevanja nije dovoljno efikasan, zbog čega se povećava potrošnja goriva i pogoršavaju se standardi toksičnosti. Problem je djelomično riješen prisustvom druge svjećice koja sagorijeva radnu smjesu.
2. Velika potrošnja ulja. Nedostatak je zbog činjenice da su Wankelovi motori pretjerano podmazani, a na određenim mjestima ponekad ulje može izgorjeti. Postoji višak ulja u zonama izgaranja što rezultira nakupljanjem ugljika. Pokušali su se nositi s tim problemom instaliranjem "toplotnih" cijevi koje poboljšavaju prijenos topline i izjednačavaju temperaturu ulja u cijelom motoru.
3. Poteškoće u popravljanju. Nisu svi stručnjaci spremni profesionalno se pozabaviti popravkom Wankelovog motora. Strukturno, jedinica nije složenija od klasičnog motora, ali postoji puno nijansi, čije nepoštivanje će dovesti do ranog otkaza motora. Ovome dodamo visoke troškove popravaka.
4. Niski resursi. Za vlasnike Mazde RX-8 kilometraža od 80 km znači da je vrijeme za temeljiti remont. Nažalost, takva kompaktnost i visoka efikasnost moraju se platiti skupim i složenim popravcima na svakih 000-80 hiljada kilometara.

Pitanja i odgovori:

Koja je razlika između rotacionog motora i klipnog motora? U rotacionom motoru nema klipova, što znači da se klipni pokreti ne koriste za rotaciju osovine motora sa unutrašnjim sagorevanjem - rotor se odmah okreće u njemu.

Šta je rotacioni motor u automobilu? Ovo je termalna jedinica (radi zbog sagorijevanja mješavine zraka i goriva), samo što koristi rotirajući rotor, na koji je pričvršćeno vratilo, koje ide do mjenjača.

Zašto je rotacioni motor tako loš? Glavni nedostatak rotacionog motora je vrlo mali radni resurs zbog brzog trošenja brtvi između komora za izgaranje jedinice (radni kut se stalno mijenja i konstantno pada temperatura).