Wankeli mootor - RPD auto seade ja tööpõhimõte

Kogu autotööstuse ajaloo jooksul on olnud palju täiustatud lahendusi, komponentide ja sõlmede disain on muutunud. Rohkem kui 30 aastat tagasi hakkasid aktiivsed katsed kolbmootorit küljele nihutama, andes eelise Wankeli pöördkolbmootorile. Kuid paljude asjaolude tõttu ei saanud rootormootorid oma õigust elule. Selle kõige kohta lugege allpool.

Tööpõhimõte

Rootoril on kolmnurkne kuju, mõlemal küljel on kumer kuju, mis toimib kolvina. Rootori mõlemal küljel on spetsiaalsed süvendid, mis annavad rohkem ruumi kütuse-õhu segule, suurendades seeläbi mootori töökiirust. Servade ülaosa on varustatud väikese tihendiga, mis hõlbustab iga löögi teostamist. Mõlemal küljel on rootor varustatud tihendusrõngastega, mis moodustavad kambrite seina. Rootori keskosa on varustatud hammastega, mille abil mehhanism pöörleb.

Wankeli mootori tööpõhimõte erineb täiesti klassikalisest, kuid neid ühendab üks protsess, mis koosneb neljast löögist (sisselaskeava-kompressioon-töötav käik-heitgaas). Kütus siseneb esimesse moodustatud kambrisse, teises kokku surutakse, seejärel rootor pöörleb ja kokkusurutud segu süttib süüteküünla järel, kui töösegu pöörleb rootorit ja väljub väljalaskekollektorist. Peamine eristav põhimõte on see, et pöördkolbmootoris pole töökamber staatiline, vaid moodustub rootori liikumisest.

Seade

Enne seadme mõistmist peaksite tundma pöördkolbmootori põhikomponente. Wankeli mootor koosneb:

• staatori korpus;
• rootor;
• hammasrataste komplekt;
• ekstsentriline võll;
• süüteküünlad (süütamine ja järelpõlemine).

Pöördmootor on sisepõlemisüksus. Selles mootoris toimuvad kõik 4 tööjõudu täielikult, kuid iga faasi jaoks on oma kamber, mille rootor moodustab pöörleva liikumisega. 

Kui süüde on sisse lülitatud, keerab starter hooratast ja mootor käivitub. Pöörlev rootor edastab pöördemomendi kaudu pöördemomendi ekstsentrilisele võllile (kolbmootori puhul on see nukkvõll). 

Wankeli mootori töö tulemus peaks olema töösegu rõhu moodustumine, sundides rootori pöörlemisliike korduvalt kordama, edastades jõuülekandele pöördemomenti. 

Selles mootoris asendavad silindrid, kolvid, ühendusvardadega väntvõll kogu staatori korpuse rootoriga. Tänu sellele on mootori maht märkimisväärselt vähenenud, samas kui võimsus on mitu korda suurem kui klassikalise väntmehhanismiga mootoril, sama mahuga. Sellel disainil on kõrge käigukast ka madalate hõõrdekadude tõttu.

Muide, mootori töökiirus võib ületada 7000 p / min, samas kui Mazda Wankeli mootorid (spordivõistlustel) ületavad 10000 p / min. 

Disain

Selle seadme üks peamisi eeliseid on selle kompaktsus ja kergem kaal võrreldes sama suurusega klassikaliste mootoritega. Paigutus võimaldab teil raskuskeset oluliselt vähendada ning see mõjutab soodsalt juhtimise stabiilsust ja teravust. Väikelennukid, sportautod ja mootorsõidukid on seda eelist kasutanud ja kasutavad siiani. 

Lugu

Wankeli mootori päritolu ja leviku ajalugu võimaldab teil paremini mõista, miks see oli oma aja parim mootor ja miks see täna maha jäeti.

Varased arengud

1951. aastal töötas Saksa ettevõte NSU Motorenwerke välja kaks mootorit: esimene - Felix Wankeli nime all DKM ja teine ​​- Hans Paschke KKM (Wankeli arenduse põhjal). 

Wankeli üksuse töö aluseks oli kere ja rootori eraldi pöörlemine, mille tõttu tööpöörded ulatusid 17000 XNUMX minutis. Ebamugavust tekitas see, et süüteküünalde vahetamiseks tuli mootor lahti võtta. Kuid KKM-i mootoril oli fikseeritud kere ja selle konstruktsioon oli peamise prototüübiga võrreldes palju lihtsam.

Välja antud litsentsid

1960. aastal sõlmis NSU Motorenwerke lepingu Ameerika tootmisettevõttega Curtiss-Wright Corporation. Leping pidi Saksa inseneridel keskenduma väikeste sõidukite väikeste rootormootorite väljatöötamisele, samal ajal kui ameeriklane Curtis-Wright tegeles lennukimootorite väljatöötamisega. Disaineriks palgati ka saksa mehaanikainsener Max Bentele. 

Valdav enamus ülemaailmsetest autotootjatest, sealhulgas Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda ja paljud teised. 1959. aastal tutvustas Ameerika ettevõte Wankeli mootori täiustatud versiooni ja aasta hiljem näitas Briti Rolls Royce oma kaheastmelist pöörlevat kolbmootorit.

Vahepeal hakkasid mõned Euroopa autotootjad proovima autosid uute mootoritega varustada, kuid mitte kõik ei leidnud nende rakendust: GM keeldus, Citroen oli pühendunud lennukitele kolbmootoriga mootori väljatöötamisele ja Mercedes-Benz paigaldas pöörleva kolbmootori eksperimentaalses mudelis C 111. 

1961. aastal alustas NAMI koos teiste uurimisinstituutidega Nõukogude Liidus Wankeli mootori väljatöötamist. Kujundati palju võimalusi, üks neist leidis rakenduse KGB jaoks mõeldud autos VAZ-2105. Kokkupandud mootorite täpne arv pole teada, kuid see ei ületa mitut tosinat. 

Muide, aastaid hiljem on ainult autofirma Mazda leidnud rotaator-kolbmootorile tõeliselt kasutuse. Selle ilmekaks näiteks on mudel RX-8.

Mootorrataste areng

Suurbritannias on mootorrattatootja Norton Motorcycles töötanud mootorsõidukite jaoks välja Sachsi õhkjahutusega pöördkolbmootori. Arenduse kohta saate lisateavet Hercules W-2000 mootorratta kohta.

Suzuki ei jäänud kõrvale ja lasi välja ka oma mootorratta. Kuid insenerid töötasid mootori konstruktsiooni hoolikalt välja, kasutasid ferrosulamit, mis suurendas oluliselt seadme töökindlust ja kasutusiga.

Autode arendused

Olles sõlminud uurimislepingu Mazda ja NSU vahel, hakkasid ettevõtted võistlema meistritiitli eest Wankeli seadmega esimese auto tootmisel. Selle tulemusel esitles NSU 1964. aastal vastuseks oma esimest autot NSU Spider, Mazda esitles 2- ja 4-rootoriliste mootorite prototüüpi. Kolme aasta pärast andis NSU Motorenwerke välja mudeli Ro 3, kuid sai ebatäiusliku disaini taustal arvukate ebaõnnestumiste tõttu palju negatiivseid ülevaateid. See probleem lahendati alles 80. aastal ja Audi imendus ettevõtte pärast 1972 aastat ning Wankeli mootorid olid juba kurikuulsaks saanud.

Jaapani tootja Mazda teatas, et nende insenerid lahendasid ülaosa tihendamise probleemi (kambrite vahelise tiheduse tagamiseks), nad hakkasid mootoreid kasutama mitte ainult sportautodes, vaid ka tarbesõidukites. Muide, rootormootoriga Mazda autode omanikud märkisid mootori suurt gaasireaktsiooni ja elastsust.

Hiljem loobus Mazda täiustatud mootori massilisest tutvustamisest, paigaldades selle ainult mudelitele RX-7 ja RX-8. RX-8 jaoks töötati välja Renesise mootor, mida on mitmel viisil täiustatud, nimelt:

• nihutatud väljalaskeavad õhuvoolu parandamiseks, mis suurendas oluliselt võimsust;
• lisas mõned keraamilised osad, et vältida termilisi moonutusi;
• läbimõeldud elektrooniline mootori juhtimissüsteem;
• kahe süüteküünla olemasolu (peamine ja järelpõleti jaoks);
• veesärgi lisamine, et välistada süsiniku kogunemine väljalaskeava juures.

Selle tulemusena saadi kompaktne mootor mahuga 1.3 liitrit ja võimsusega umbes 231 hj.

Eelised

Pöördkolbmootori peamised eelised:

1. Selle väike kaal ja mõõtmed, mis mõjutavad otseselt auto disaini alust. See tegur on oluline madala raskuskeskmega sportauto kujundamisel.
2. Vähem detaile. See võimaldab teil mitte ainult vähendada mootori hoolduskulusid, vaid ka vähendada seotud osade liikumise või pöörlemise võimsuskadu. See tegur mõjutas otseselt kõrget efektiivsust.
3. Klassikalise kolbmootoriga sama mahuga on pöördkolbmootori võimsus 2-3 korda suurem.
4. Töö sujuvus ja elastsus, käegakatsutavate vibratsioonide puudumine, mis on tingitud asjaolust, et põhisõlmede vastastikused liikumised puuduvad.
5. Mootorit saab toita madala oktaanarvuga bensiiniga.
6. Lai töökiiruse vahemik võimaldab käigukasti kasutamist lühemate käikudega, mis on linnatingimustes äärmiselt mugav.
7. Pöördemomendi riiul on ette nähtud tsükli ⅔ jaoks, mitte veerandiks, nagu Otto mootoril.
8. Mootoriõli pole praktiliselt saastunud, tühjendusintervall on mitu korda pikem. Siin ei allu õli põlemisele, nagu kolbmootorites, toimub see protsess rõngaste kaudu.
9. Plahvatust ei toimu.

Muide, on tõestatud, et isegi kui see mootor on ressursi äärel, kulutab palju õli, töötab madalal survel, väheneb selle võimsus veidi. Just see eelis andis mulle altkäemaksu lennukile pöörleva kolbmootori paigaldamisele.

Lisaks muljetavaldavatele eelistele on ka puudusi, mis takistasid täiustatud pöördkolbmootori jõudmist massidesse.

 Piirangud

1. Põlemisprotsess ei ole piisavalt tõhus, mistõttu kütusekulu suureneb ja toksilisuse normid halvenevad. Probleemi lahendab osaliselt teine ​​süüteküünal, mis põletab töösegu.
2. Suur õlikulu. Puuduseks on asjaolu, et Wankeli mootorid on ülemäära määritud ja teatud kohtades võib mõnikord õli läbi põleda. Põlemistsoonides on nafta ülejääk, mille tulemuseks on süsiniku kogunemine. Nad proovisid selle probleemiga toime tulla, paigaldades soojatorusid, mis parandavad soojusülekannet ja ühtlustavad kogu mootori õlitemperatuuri.
3. Raskused remondis. Kõik spetsialistid pole valmis Wankeli mootori remondiga professionaalselt tegelema. Struktuurselt ei ole seade klassikalisest mootorist keerulisem, kuid on palju nüansse, mille mittetäitmine toob kaasa mootori varase rikke. Sellele lisame remondi kõrge hinna.
4. Madal ressurss. Mazda RX-8 omanike jaoks tähendab läbisõit 80 000 km, et on aeg kapitaalremont teha. Kahjuks tuleb sellise kompaktsuse ja kõrge efektiivsuse eest maksta kalli ja keeruka remondiga iga 80–100 tuhande kilomeetri järel.

Küsimused ja vastused:

Mis vahe on rootormootoril ja kolbmootoril? Pöördmootoris kolvid puuduvad, mis tähendab, et sisepõlemismootori võlli pööramiseks edasi-tagasi liigutusi ei kasutata - rootor hakkab selles kohe pöörlema.

Mis on pöörlev mootor autos? See on soojusagregaat (töötab õhu-kütuse segu põlemise tõttu), ainult see kasutab pöörlevat rootorit, millele on kinnitatud võll, mis läheb käigukasti.

Miks on rootormootor nii halb? Rootormootori peamiseks puuduseks on seadme põlemiskambrite vaheliste tihendite kiire kulumise tõttu väga väike tööressurss (töönurk muutub pidevalt ja temperatuur langeb pidevalt).