Wankel motor - az RPD autó eszköze és működési elve

Az autóipar története során számos korszerű megoldás létezett, az alkatrészek és az összeállítások kialakítása megváltozott. Több mint 30 évvel ezelőtt aktív próbálkozások kezdték oldalra tolni a dugattyús motort, ezzel előnyben részesítve a Wankel rotációs dugattyús motort. Sok körülmény miatt azonban a rotormotorok nem kapták meg az élethez való jogukat. Minderről alább olvashat.

Működési elv

A rotor háromszög alakú, mindkét oldalán domború alakú, amely dugattyúként működik. A rotor mindkét oldalán speciális mélyedések vannak, amelyek több helyet biztosítanak az üzemanyag-levegő keveréknek, ezáltal növelve a motor működési sebességét. Az élek teteje egy kis tömítő terasszal van felszerelve, amely megkönnyíti az egyes ütemek végrehajtását. A rotor mindkét oldalán tömítőgyűrűkkel van felszerelve, amelyek a kamrák falát alkotják. A rotor közepe fogakkal van ellátva, amelyek segítségével a mechanizmus forog.

A Wankel-motor működési elve teljesen eltér a klasszikustól, azonban egyetlen folyamat egyesíti őket, amely 4 löketből áll (szívó-kompressziós-működő löket-kipufogó). Az üzemanyag bejut az első kialakított kamrába, a másodikban összenyomódik, majd a rotor forog, és az összenyomott keveréket a gyújtógyertya meggyújtja, miután a munkakeverék elforgatja a rotort és kilép a kipufogócsőbe. A fő megkülönböztető elv az, hogy egy forgódugattyús motorban a munkakamra nem statikus, hanem a rotor mozgása által képződik.

eszköz

A készülék megértése előtt ismernie kell a forgódugattyús motor fő elemeit. A Wankel motor a következőkből áll:

• állórész háza;
• forgórész;
• sebességváltó készlet;
• különc tengely;
• gyújtógyertyák (gyújtó és utánégető).

A forgómotor egy belső égésű egység. Ebben a motorban mind a 4 munkaütem teljes egészében előfordul, azonban minden fázishoz megvan a saját kamra, amelyet a rotor forgó mozgással alkot. 

A gyújtás bekapcsolásakor az önindító elfordítja a lendkereket, és a motor beindul. A forgó forgórész a fogaskerék koronáján keresztül továbbítja a nyomatékot az excentrikus tengelyre (dugattyús motor esetében ez egy vezérműtengely). 

A Wankel-motor munkájának eredménye a munkakeverék nyomásának kialakulása kell, hogy a rotor forgási mozgásait ismételt ismétlésre kényszerítse, nyomatékot továbbítva az erőátvitelnek. 

Ebben a motorban a hengerek, a dugattyúk, a hajtórudakkal ellátott főtengely az állórész teljes házát rotorral helyettesítik. Ennek köszönhetően a motor térfogata jelentősen csökken, míg a teljesítmény sokszor nagyobb, mint egy klasszikus hajtókarú motorral, azonos térfogattal. Ennek a kialakításnak magas a sebességváltója, az alacsony súrlódási veszteségek miatt is.

Egyébként a motor üzemi fordulatszáma meghaladhatja a 7000 / perc fordulatszámot, míg a Mazda Wankel motorok (sporteseményekhez) fordulatszáma meghaladja az 10000 fordulat / perc értéket. 

Tervezés

Ennek az egységnek az egyik fő előnye a kompaktsága és a kisebb súlya az azonos méretű klasszikus motorokhoz képest. Az elrendezés lehetővé teszi a súlypont jelentős csökkentését, és ez kedvezően befolyásolja a vezérlés stabilitását és élességét. A kisrepülőgépek, a sportautók és a gépjárművek használták és használják is ezt az előnyt. 

Történet

A Wankel motor eredetének és elterjedésének története lehetővé teszi, hogy jobban megértse, miért volt ez a nap legjobb motorja, és miért hagyták el ma.

Korai fejlemények

1951-ben a német NSU Motorenwerke cég két motort fejlesztett ki: az elsőt Felix Wankel DKM néven, a másodikat pedig Hans Paschke KKM-ét (a Wankel fejlesztése alapján). 

A Wankel-egység munkájának alapja a test és a rotor külön forgása volt, aminek következtében az üzemi fordulatok elérték a 17000 XNUMX percet. A kellemetlenség az volt, hogy a gyújtógyertyák cseréjéhez szétszerelni kellett a motort. De a KKM motornak fix karosszériája volt, és a felépítése sokkal egyszerűbb volt, mint a fő prototípus.

Kiadott engedélyek

1960-ban az NSU Motorenwerke megállapodást írt alá a Curtiss-Wright Corporation amerikai gyártó céggel. A szerződés értelmében a német mérnökök a kis járművek kis rotációs dugattyús motorjainak fejlesztésére összpontosítottak, míg az amerikai Curtis-Wright repülőgép-hajtóművek fejlesztésével foglalkozott. Max Bentele német gépészmérnököt is tervezőként alkalmazták. 

A globális autógyártók túlnyomó többsége, köztük a Citroen, a Porsche, a Ford, a Nissan, a GM, a Mazda és még sokan mások. 1959-ben az amerikai cég bemutatta a Wankel motor továbbfejlesztett változatát, majd egy évvel később a brit Rolls Royce bemutatta kétfokozatú dízelmotorját.

Időközben néhány európai autógyártó megpróbálta új motorokkal felszerelni az autókat, de nem mindenki találta meg az alkalmazását: a GM visszautasította, a Citroen elkötelezte magát az ellendugattyús motor kifejlesztése mellett a repülőgépek számára, a Mercedes-Benz pedig forgódugattyús motort telepített a kísérleti C 111 modellben. 

1961-ben a Szovjetunióban a NAMI más kutatóintézetekkel együtt megkezdte a Wankel motor fejlesztését. Számos lehetőséget terveztek, egyikük a VAZ-2105 típusú autóban találta meg alkalmazását a KGB számára. Az összeszerelt motorok pontos száma nem ismert, de nem haladja meg a több tucatot. 

Egyébként évekkel később csak a Mazda autóipari cég talált igazán felhasználásra forgódugattyús motort. Ennek frappáns példája az RX-8 modell.

Motorkerékpár fejlesztések

Nagy-Britanniában a motorkerékpár-gyártó, a Norton Motorcycles kifejlesztette a Sachs léghűtéses forgódugattyús motorját a gépjárművek számára. A fejlesztésről többet megtudhat a Hercules W-2000 motorkerékpárról.

A Suzuki nem állt félre, és kiadta saját motorkerékpárját is. A mérnökök azonban gondosan kidolgozták a motor kialakítását, ferroötvözetet használtak, ami jelentősen megnövelte az egység megbízhatóságát és élettartamát.

Fejlesztések autók számára

Miután aláírták a kutatási szerződést a Mazda és az NSU között, a vállalatok versenyezni kezdtek a bajnokságért a Wankel egységgel rendelkező első autó gyártásában. Ennek eredményeként 1964-ben az NSU bemutatta első autóját, az NSU Spidert, válaszul a Mazda bemutatta a 2 és 4 rotoros motorok prototípusát. 3 év után az NSU Motorenwerke kiadta az Ro 80 modellt, de sok negatív kritika miatt számos hibát kapott a tökéletlen kialakítás hátterében. Ezt a problémát csak 1972 -ben oldották meg, és a társaságot 7 év után magába szívta az Audi, és a Wankel motorok már rossz hírnévre tettek szert.

A japán Mazda gyártó bejelentette, hogy mérnökeik megoldották a felső rész tömítésének problémáját (a kamrák közötti szorosság miatt), nemcsak a sportautókban, hanem a haszongépjárművekben is motorokat kezdtek használni. Egyébként a rotációs motorral rendelkező Mazda autók tulajdonosai megjegyezték a motor nagy fojtószelep-válaszát és rugalmasságát.

A Mazda később felhagyott a fejlett motor hatalmas bevezetésével, csak az RX-7 és RX-8 modellekre telepítette. Az RX-8-hoz a Renesis motort tervezték, amelyet sok szempontból fejlesztettek, nevezetesen:

• kiszorított kipufogónyílások a lefújás javítása érdekében, ami jelentősen megnövelte a teljesítményt;
• hozzáadott néhány kerámia alkatrészt a hőtorzulások elkerülése érdekében;
• átgondolt elektronikus motorkezelő rendszer;
• két gyújtógyertya (fő és utánégető) jelenléte;
• vízköpeny hozzáadása a szén-dioxid felhalmozódásának kiküszöbölése érdekében.

Ennek eredményeként kompakt motort kaptak, amelynek térfogata 1.3 liter, teljesítménye pedig körülbelül 231 LE.

Előnyei

A forgódugattyús motor fő előnyei:

1. Könnyű súlya és méretei, amelyek közvetlenül befolyásolják az autó kialakításának alapját. Ez a tényező fontos egy alacsony súlypontú sportautó tervezésénél.
2. Kevesebb részlet. Ez nem csak a motor karbantartási költségeinek csökkentését teszi lehetővé, hanem a kapcsolódó alkatrészek mozgatásához vagy forgatásához szükséges energiaveszteség csökkentését is. Ez a tényező közvetlenül befolyásolta a magas hatékonyságot.
3. A klasszikus dugattyús motorral megegyező térfogattal a forgódugattyús motor teljesítménye 2-3-szor nagyobb.
4. A munka simasága és rugalmassága, a kézzelfogható rezgések hiánya abból a tényből adódóan, hogy a fő egységek nem mozognak egymással.
5. A motor alacsony oktánszámú benzinnel működtethető.
6. A széles működési sebességtartomány lehetővé teszi a sebességváltó használatát rövidebb sebességfokozatokkal, ami rendkívül kényelmes városi körülmények között.
7. A forgatónyomaték „polcát” a ciklus ⅔-re biztosítják, és nem negyedévre, mint az Otto motorban.
8. A motorolaj gyakorlatilag nem szennyezett, a leeresztési intervallum sokszor hosszabb. Itt az olaj nincs égve, mint a dugattyús motorokban, ez a folyamat a gyűrűkön keresztül történik.
9. Nincs robbantás.

Egyébként bebizonyosodott, hogy ha ez a motor is erőforrás küszöbén áll, sok olajat fogyaszt, alacsony sűrítés mellett működik, teljesítménye kissé csökken. Ez a méltóság volt az, ami megvesztegetett a forgódugattyús motor repülőgépre történő felszerelésében.

A lenyűgöző előnyök mellett vannak olyan hátrányok is, amelyek megakadályozták a fejlett rotációs dugattyús motor tömegbe jutását.

 Korlátozások

1. Az égési folyamat nem elég hatékony, emiatt nő az üzemanyag-fogyasztás és romlik a toxicitási előírások. A problémát részben megoldja egy második gyújtógyertya, amely kiégeti a munkaelegyet.
2. Magas olajfogyasztás. A hátrány annak a ténynek köszönhető, hogy a Wankel motorokat túlzottan kenik, és bizonyos helyeken néha kiéghet az olaj. Az égésterekben az olajfelesleg szén-felhalmozódást eredményez. "Hő" csövek telepítésével próbálták kezelni ezt a problémát, amelyek javítják a hőátadást és kiegyenlítik az olaj hőmérsékletét az egész motorban.
3. Javítási nehézség. Nem minden szakember készen áll arra, hogy szakszerűen vállalja a Wankel motor javítását. Szerkezetileg az egység nem bonyolultabb, mint egy klasszikus motor, de rengeteg árnyalat van, amelyek be nem tartása a motor korai meghibásodásához vezet. Ehhez hozzáadjuk a javítás magas költségeit.
4. Alacsony erőforrás. A Mazda RX-8 tulajdonosok számára a 80 000 km futásteljesítmény azt jelenti, hogy itt az ideje egy alapos felújításnak. Sajnos az ilyen tömörségért és magas hatékonyságért 80-100 ezer kilométerenként drága és összetett javításokkal kell fizetni.

Kérdések és válaszok:

Mi a különbség a forgómotor és a dugattyús motor között? A forgómotorban nincsenek dugattyúk, ami azt jelenti, hogy a belső égésű motor tengelyének forgatásához nem használnak oda-vissza mozgásokat - a rotor azonnal forog benne.

Mi az a forgómotor az autóban? Ez egy termikus egység (levegő-üzemanyag keverék égése miatt működik), csak egy forgó rotort használ, amire rögzítve van a tengely, ami a sebességváltóhoz megy.

Miért olyan rossz egy forgómotor? A forgómotor fő hátránya a nagyon kis munkaerőforrás az egység égésterei közötti tömítések gyors kopása miatt (a működési szög folyamatosan változik és a hőmérséklet állandóan csökken).