Wankel motor - uređaj i princip rada RPD automobila

Kroz povijest automobilske industrije bilo je mnogo naprednih rješenja, promijenili su se dizajni dijelova i sklopova. 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.

Princip rada

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, povećavajući time radnu brzinu motora. Vrh rubova opremljen je malom brtvenom pregradom koja olakšava izvođenje svakog otkucaja. S obje strane rotor je opremljen brtvenim prstenovima koji čine zid komora. Sredina rotora opremljena je zubima, uz pomoć kojih se mehanizam okreće.

Načelo 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 stlačenu smjesu pali svjećica, nakon čega radna smjesa okreće rotor i izlazi u ispušni kolektor. Glavno načelo razlikovanja je da u rotacijskom klipnom motoru radna komora nije statična, već nastaje pomicanjem rotora.

uređaj

Prije razumijevanja uređaja, trebali biste znati glavne dijelove 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 izgaranjem. U ovom se motoru sva 4 poteza rada odvijaju u potpunosti, međutim, za svaku fazu postoji vlastita komora koju rotor rotacijskim pokretom tvori rotor. 

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

Rezultat rada Wankelovog motora trebao bi biti stvaranje tlaka radne smjese, prisiljavanje iznova i iznova da ponavlja rotacijske pokrete rotora, prenoseći zakretni moment na prijenos. 

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

Inače, radna brzina motora može premašiti 7000 o / min, dok motori Mazde Wankel (za sportska natjecanja) prelaze 10000 o / min. 

Dizajn

Jedna od glavnih prednosti ovog agregata je njegova kompaktnost i manja težina u odnosu na klasične motore jednakih dimenzija. Raspored vam omogućuje značajno smanjenje težišta, a to povoljno utječe na stabilnost i oštrinu kontrole. Mali zrakoplovi, sportski automobili i motorna vozila koristili su i još uvijek koriste ovu prednost. 

Priča

Povijest 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

Godine 1951. njemačka tvrtka NSU Motorenwerke razvila je dva motora: prvi - Felix Wankel, pod imenom DKM, a drugi - KKM Hansa Paschkea (na temelju razvoja Wankela). 

Osnova rada Wankelove jedinice 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. No, motor KKM imao je fiksno tijelo i njegov je dizajn bio puno jednostavniji od glavnog prototipa.

Izdane licence

1960. NSU Motorenwerke potpisao je ugovor s američkom proizvodnom tvrtkom Curtiss-Wright Corporation. Ugovor je bio da se njemački inženjeri usredotoče na razvoj malih rotacijskih 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 je tvrtka predstavila poboljšanu verziju Wankel motora, a godinu dana kasnije britanski Rolls Royce pokazao je svoj dvostupanjski dizelski rotacijski klipni motor.

U međuvremenu su neki europski 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 zrakoplove, 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, jedna od njih pronašla je svoju primjenu u automobilu VAZ-2105 za KGB. Točan broj sastavljenih motora nije poznat, ali ne prelazi nekoliko desetaka. 

Usput, godinama kasnije, samo je automobilska tvrtka Mazda istinski našla primjenu rotacijskom klipnom motoru. Upečatljiv primjer za to je model RX-8.

Razvoj motocikala

U Britaniji je proizvođač motocikala Norton Motorcycles razvio rotacijski klipni motor sa zračnim hlađenjem Sachs 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, tvrtke su se počele natjecati za prvenstvo u proizvodnji prvog automobila s Wankel jedinicom. Kao rezultat toga, 1964. godine NSU je predstavio svoj prvi automobil, NSU Spider, kao odgovor, Mazda je predstavila prototip motora s 2 i 4 rotora. Nakon 3 godine, NSU Motorenwerke izdao je model Ro 80, ali je dobio brojne negativne kritike zbog brojnih propusta u pozadini nesavršenog dizajna. Ovaj problem nije riješen sve do 1972. godine, a tvrtku je nakon 7 godina preuzeo Audi, a motori Wankel već su stekli loš glas.

Japanski proizvođač Mazda objavio je da su njihovi inženjeri riješili problem brtvljenja vrha (zbog nepropusnosti između komora), 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 leptira i elastičnost motora.

Mazda je kasnije napustila masovno predstavljanje naprednog motora, instalirajući ga samo na modele RX-7 i RX-8. Za RX-8 dizajniran je 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 toplinsko iskrivljenje;
• dobro promišljeni elektronički sustav upravljanja motorom;
• prisutnost dvije svjećice (glavna i za dogorijevanje);
• dodavanje vodene jakne kako bi se eliminiralo nakupljanje ugljika na izlazu.

Kao rezultat, dobiven 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 izravno utječu na osnovu dizajna automobila. Ovaj je faktor važan kod dizajniranja sportskog automobila s niskim težištem.
2. Manje detalja. To vam omogućuje ne samo smanjenje troškova održavanja motora, već i smanjenje gubitaka snage pri kretanju ili rotaciji srodnih dijelova. Ovaj je čimbenik izravno utjecao na visoku učinkovitost.
3. S istim volumenom kao i klasični klipni motor, snaga rotacijskog klipnog motora je 2-3 puta veća.
4. Glatkoća i elastičnost rada, odsutnost opipljivih vibracija zbog činjenice da nema klipnih kretanja glavnih jedinica.
5. Motor se može pokretati niskooktanskim benzinom.
6. Širok raspon radnih brzina omogućuje 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 u klipnim motorima, 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 potplatila ugradnjom rotacijskog klipnog motora u zrakoplov.

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

 Ograničenja

1. Proces izgaranja nije dovoljno učinkovit, zbog čega se povećava potrošnja goriva i pogoršavaju se standardi toksičnosti. Problem je djelomično riješen prisutnošću druge svjećice koja izgara radnu smjesu.
2. Velika potrošnja ulja. Nedostatak je zbog činjenice da su motori Wankel pretjerano podmazani, a na nekim mjestima ponekad ulje može izgorjeti. U zonama izgaranja ima viška ulja, što rezultira nakupljanjem ugljika. Pokušali su se nositi s tim problemom instaliranjem "toplinskih" cijevi koje poboljšavaju prijenos topline i izjednačavaju temperaturu ulja u cijelom motoru.
3. Poteškoće u popravku. 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 kvara motora. Tome dodamo visoke troškove popravaka.
4. Niski resursi. Za vlasnike Mazde RX-8 prijeđena kilometraža od 80 km znači da je vrijeme za glavni remont. Nažalost, takva kompaktnost i visoka učinkovitost moraju se platiti skupim i složenim popravcima svakih 000-80 tisuća kilometara.

Pitanja i odgovori:

Koja je razlika između rotacijskog motora i klipnog motora? U rotacijskom motoru nema klipova, što znači da se klipni pokreti ne koriste za rotaciju osovine motora s unutarnjim izgaranjem - rotor se odmah okreće u njemu.

Što je rotacijski motor u automobilu? Ovo je toplinska jedinica (radi zbog izgaranja mješavine zraka i goriva), samo što koristi rotirajući rotor, na koji je pričvršćena osovina, koja ide do mjenjača.

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