Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD
 

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Im Laufe der Geschichte der Automobilindustrie gab es viele fortschrittliche Lösungen, die Konstruktionen von Komponenten und Baugruppen haben sich geändert. Vor mehr als 30 Jahren begannen aktive Versuche, den Kolbenmotor zur Seite zu schieben, was dem Wankel-Drehkolbenmotor den Vorteil verschaffte. Aufgrund vieler Umstände erhielten Rotationsmotoren jedoch kein Recht auf Leben. Lesen Sie dazu weiter unten.

Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Arbeitsprinzip

Der Rotor hat eine dreieckige Form, auf jeder Seite eine konvexe Form, die als Kolben wirkt. Jede Seite des Rotors hat spezielle Aussparungen, die mehr Platz für das Kraftstoff-Luft-Gemisch bieten und dadurch die Betriebsdrehzahl des Motors erhöhen. Die Oberseite der Kanten ist mit einer kleinen Dichtungsblende ausgestattet, die die Ausführung jedes Schlags erleichtert. Der Rotor ist beidseitig mit Dichtringen ausgestattet, die die Wand der Kammern bilden. Die Mitte des Rotors ist mit Zähnen ausgestattet, mit deren Hilfe sich der Mechanismus dreht.

Das Funktionsprinzip des Wankelmotors unterscheidet sich grundlegend vom klassischen, sie werden jedoch durch einen einzigen Prozess vereint, der aus 4 Takten (Einlass-Kompression-Arbeitshub-Auslass) besteht. Der Kraftstoff tritt in die erste geformte Kammer ein, komprimiert in der zweiten, dann dreht sich der Rotor und das komprimierte Gemisch wird von der Zündkerze gezündet, nachdem das Arbeitsgemisch den Rotor dreht und zum Abgaskrümmer austritt. Das Hauptunterscheidungsprinzip besteht darin, dass bei einem Drehkolbenmotor die Arbeitskammer nicht statisch ist, sondern durch die Bewegung des Rotors gebildet wird.

 
Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Gerät

Bevor Sie das Gerät verstehen, sollten Sie die Hauptkomponenten eines Drehkolbenmotors kennen. Der Wankelmotor besteht aus:

  • Statorgehäuse;
  • Rotor;
  • eine Reihe von Zahnrädern;
  • Exzenterwelle;
  • Zündkerzen (Zünden und Nachbrennen).

Ein Rotationsmotor ist eine Verbrennungseinheit. Bei diesem Motor treten alle 4 Arbeitshübe vollständig auf, jedoch gibt es für jede Phase eine eigene Kammer, die vom Rotor durch Drehbewegung gebildet wird. 

Wenn die Zündung eingeschaltet ist, dreht der Anlasser das Schwungrad und der Motor startet. Beim Drehen überträgt der Rotor durch die Zahnkrone das Drehmoment auf die Exzenterwelle (bei einem Kolbenmotor ist dies eine Nockenwelle). 

 

Das Ergebnis der Arbeit des Wankelmotors sollte die Druckbildung des Arbeitsgemisches sein, wodurch die Drehbewegungen des Rotors immer wieder wiederholt werden und das Drehmoment auf das Getriebe übertragen wird. 

Bei diesem Motor ersetzen Zylinder, Kolben, Kurbelwelle mit Pleuel das gesamte Statorgehäuse durch einen Rotor. Dadurch wird das Volumen des Motors erheblich reduziert, während die Leistung um ein Vielfaches höher ist als die eines klassischen Motors mit Kurbelmechanismus bei gleichem Volumen. Diese Konstruktion hat auch aufgrund geringer Reibungsverluste ein hohes Getriebe.

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Übrigens kann die Motorbetriebsdrehzahl 7000 U / min überschreiten, während Mazda Wankel-Motoren (für Sportwettkämpfe) 10000 U / min überschreiten. 

Design

Einer der Hauptvorteile dieses Geräts ist seine Kompaktheit und sein geringeres Gewicht im Vergleich zu klassischen Motoren mit gleichem Volumen. Durch das Layout können Sie den Schwerpunkt deutlich senken. Dies wirkt sich positiv auf die Stabilität und die Kontrolle der Schärfe aus. Dieser Vorteil wurde und wird von kleinen Flugzeugen, Sportwagen und Kraftfahrzeugen genutzt. 

Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Geschichte

Die Geschichte der Entstehung und Verbreitung des Wankelmotors wird es Ihnen ermöglichen, besser zu verstehen, warum er zu seiner Zeit der beste Motor war und warum er heute aufgegeben wurde.

Frühe Entwicklungen

1951 entwickelte die deutsche Firma NSU Motorenwerke zwei Motoren: den ersten - von Felix Wankel unter dem Namen DKM - und den zweiten - KKM von Hans Paschke (basierend auf der Entwicklung von Wankel). 

 

Die Grundlage für den Betrieb der Wankeleinheit war die getrennte Drehung von Körper und Rotor, wodurch die Betriebsumdrehungen 17000 pro Minute erreichten. Die Unannehmlichkeit war, dass der Motor zerlegt werden musste, um die Zündkerzen zu ersetzen. Aber der KKM-Motor hatte eine feste Karosserie und sein Design war viel einfacher als der Hauptprototyp.

Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Ausgestellte Lizenzen

1960 unterzeichneten die NSU Motorenwerke eine Vereinbarung mit dem amerikanischen Fertigungsunternehmen Curtiss-Wright Corporation. Deutsche Ingenieure sollten sich auf die Entwicklung kleiner Drehkolbenmotoren für leichte Fahrzeuge konzentrieren, während der Amerikaner Curtis-Wright sich mit der Entwicklung von Flugzeugtriebwerken befasste. Der deutsche Maschinenbauingenieur Max Bentele wurde ebenfalls als Designer eingestellt. 

Die überwiegende Mehrheit der globalen Automobilhersteller, einschließlich Citroen, Porsche, ford, Nissan, GM, Mazda und viele mehr. 1959 stellte das amerikanische Unternehmen eine verbesserte Version des Wankelmotors vor, und ein Jahr später zeigte der britische Rolls Royce seinen zweistufigen Diesel-Rotationskolbenmotor.

In der Zwischenzeit versuchten einige europäische Autohersteller, Autos mit neuen Triebwerken auszustatten, aber nicht alle fanden ihre Anwendung: GM lehnte ab, Citroen war fest entschlossen, einen Motor mit Gegenkolben für Flugzeuge zu entwickeln, und Mercedes-Benz installierte einen Drehkolbenmotor im experimentellen C 111. 

In der Sowjetunion begann NAMI 1961 zusammen mit anderen Forschungsinstituten mit der Entwicklung des Wankelmotors. Viele Optionen wurden entworfen, eine davon fand ihre Anwendung im VAZ-2105 für den KGB. Die genaue Anzahl der zusammengebauten Motoren ist unbekannt, überschreitet jedoch nicht mehrere Dutzend. 

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Übrigens, Jahre später hat nur die Mazda-Automobilfirma wirklich die Verwendung eines Rotationskolbenmotors gefunden. Ein markantes Beispiel dafür ist der RX-8.

Motorradentwicklungen

In Großbritannien hat der Motorradhersteller Norton Motorcycles den luftgekühlten Drehkolbenmotor von Sachs für Kraftfahrzeuge entwickelt. Sie können mehr über die Entwicklung erfahren, indem Sie über das Hercules W-2000 Motorrad lesen.

Suzuki trat nicht beiseite und gab auch sein eigenes Motorrad frei. Die Ingenieure erarbeiteten jedoch sorgfältig das Design des Motors aus Ferrolegierung, was die Zuverlässigkeit und die Ressourcen des Geräts erheblich erhöhte.

Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Entwicklungen für Autos

Nachdem die Unternehmen einen Forschungsvertrag zwischen Mazda und NSU unterzeichnet hatten, begannen sie, um die Meisterschaft bei der Produktion des ersten Autos mit einer Wankel-Einheit zu kämpfen. Infolgedessen stellte NSU 1964 sein erstes Auto vor, den NSU Spider. Als Reaktion darauf präsentierte Mazda einen Prototyp von 2- und 4-Rotor-Motoren. Nach 3 Jahren veröffentlichten die NSU Motorenwerke das Modell Ro 80, erhielten jedoch aufgrund zahlreicher Fehler vor dem Hintergrund eines unvollständigen Designs viele negative Bewertungen. Dieses Problem wurde erst 1972 gelöst und das Unternehmen wurde nach 7 Jahren übernommen. Audiund Wankelmotoren haben bereits einen schlechten Ruf bekommen.

Der japanische Hersteller Mazda gab bekannt, dass seine Ingenieure das Problem der Abdichtung des Verdecks (wegen der Dichtheit zwischen den Kammern) gelöst hatten. Sie begannen, Motoren nicht nur in Sportwagen, sondern auch in Nutzfahrzeugen einzusetzen. Übrigens haben die Besitzer von Mazda-Fahrzeugen mit Rotationsmotor die hohe Gasannahme und Elastizität des Motors festgestellt.

Mazda gab später die massive Einführung des fortschrittlichen Motors auf und installierte ihn nur bei den Modellen RX-7 und RX-8. Für den RX-8 wurde der Renesis-Motor entwickelt, der in vielerlei Hinsicht verbessert wurde, nämlich:

  • verschobene Abluftöffnungen zur Verbesserung des Abblasens, wodurch die Leistung erheblich gesteigert wurde;
  • fügte einige Keramikteile hinzu, um thermische Verzerrungen zu verhindern;
  • gut durchdachtes elektronisches Motormanagementsystem;
  • das Vorhandensein von zwei Zündkerzen (Haupt- und Nachbrenner);
  • Hinzufügen eines Wassermantels, um Kohlenstoffablagerungen am Auslass zu vermeiden.

Als Ergebnis wurde ein kompakter Motor mit einem Volumen von 1.3 Litern und einer Leistung von etwa 231 PS erhalten.

Wankelmotor - Vorrichtung und Funktionsprinzip eines Auto-RPD

Vorteile

Die Hauptvorteile eines Rotationskolbenmotors:

  1. Sein geringes Gewicht und seine Abmessungen, die sich direkt auf die Basis des Fahrzeugdesigns auswirken. Dieser Faktor ist wichtig bei der Konstruktion eines Sportwagens mit niedrigem Schwerpunkt.
  2. Weniger Details. Auf diese Weise können Sie nicht nur die Kosten für die Wartung des Motors senken, sondern auch die Leistungsverluste für die Bewegung oder Drehung verwandter Teile reduzieren. Dieser Faktor beeinflusste direkt den hohen Wirkungsgrad.
  3. Bei gleichem Volumen wie bei einem klassischen Kolbenmotor ist die Leistung eines Rotationskolbenmotors 2-3 mal höher.
  4. Glätte und Elastizität der Arbeit, keine spürbaren Vibrationen aufgrund der Tatsache, dass keine Hin- und Herbewegungen der Haupteinheiten auftreten.
  5. Der Motor kann mit Benzin mit niedriger Oktanzahl angetrieben werden.
  6. Der breite Drehzahlbereich ermöglicht die Verwendung des Getriebes mit kürzeren Gängen, was für städtische Bedingungen äußerst praktisch ist.
  7. Das Drehmoment „Regal“ ist für ⅔ des Zyklus vorgesehen und nicht für ein Viertel wie beim Otto-Motor.
  8. Das Motoröl ist praktisch nicht verschmutzt, das Ablassintervall ist um ein Vielfaches länger. Hier wird das Öl nicht verbrannt, wie bei Kolbenmotoren, dieser Vorgang erfolgt über die Ringe.
  9. Es gibt keine Detonation.
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Übrigens wurde nachgewiesen, dass selbst wenn dieser Motor am Rande einer Ressource steht, viel Öl verbraucht und mit geringer Kompression arbeitet, seine Leistung leicht abnimmt. Es war diese Würde, die mich bestach, einen Drehkolbenmotor in Flugzeugen einzubauen.

Neben beeindruckenden Vorteilen gibt es auch Nachteile, die den fortschrittlichen Drehkolbenmotor daran hinderten, die Massen zu erreichen.

 Begrenztheit

  1. Der Verbrennungsprozess ist nicht effizient genug, wodurch der Kraftstoffverbrauch steigt und sich die Toxizitätsstandards verschlechtern. Das Problem wird teilweise durch das Vorhandensein einer zweiten Zündkerze gelöst, die das Arbeitsgemisch ausbrennt.
  2. Hoher Ölverbrauch. Der Nachteil liegt in der Tatsache begründet, dass Wankelmotoren übermäßig geschmiert sind und an bestimmten Stellen manchmal Öl ausbrennen kann. In den Verbrennungszonen befindet sich ein Ölüberschuss, der zur Bildung von Kohlenstoff führt. Sie versuchten, dieses Problem zu lösen, indem sie "Wärmerohre" installierten, die die Wärmeübertragung verbessern und die Öltemperatur im gesamten Motor ausgleichen.
  3. Reparaturschwierigkeiten. Nicht alle Spezialisten sind bereit, die Reparatur eines Wankelmotors professionell in Angriff zu nehmen. Strukturell ist das Gerät nicht komplizierter als ein klassischer Motor, aber es gibt viele Nuancen, deren Nichtbeachtung zu einem frühen Ausfall des Motors führt. Hinzu kommen die hohen Reparaturkosten.
  4. Geringe Ressource. Für Mazda RX-8-Besitzer bedeutet eine Laufleistung von 80 km, dass es Zeit für eine Generalüberholung ist. Leider muss diese Kompaktheit und hohe Effizienz mit teuren und komplexen Reparaturen alle 000-80 Kilometer bezahlt werden.
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