Wankel vél - tækið og meginreglan um notkun RPD bílsins

Í gegnum sögu bílaiðnaðarins hafa verið margar þróaðar lausnir, hönnun íhluta og samsetningar hefur breyst. Fyrir meira en 30 árum hófust virkar tilraunir til að færa stimplavélina til hliðar og veittu Wankel snúnings stimplavélinni forskot. Vegna margra aðstæðna fengu snúningshreyflar ekki rétt sinn til lífs. Lestu um allt þetta hér að neðan.

Meginreglan um rekstur

Rotorinn hefur þríhyrningslaga lögun, á hvorri hlið er hann með kúptri lögun sem virkar sem stimpli. Hver hlið snúningsins er með sérstökum grópum sem veita meira rými fyrir eldsneytis-loftblönduna og auka þannig vinnsluhraða vélarinnar. Efst á brúnunum er búinn með litlum þéttiljóma sem auðveldar framkvæmd hvers slags. Rotorinn er búinn þéttihringjum á báðum hliðum, sem mynda vegg hólfanna. Miðja snúnings er búinn tönnum, með hjálp sem vélbúnaðurinn snýst.

Meginreglan um notkun Wankel vélarinnar er allt önnur en sú klassíska, en þau eru sameinuð með einu ferli sem samanstendur af 4 höggum (inntaks-þjöppunar-vinnandi högg-útblástur). Eldsneytið fer inn í fyrsta myndaða hólfið, er þjappað saman í því síðara, þá snýst númerið og þjappaða blöndan kviknar í neisti tappanum, eftir að vinnublöndan snýst snúningnum og út í útblástursgreinina. Helsta aðgreinandi meginreglan er sú að í hringtappa stimplumótor er vinnuklefinn ekki kyrrstæður, heldur myndast af hreyfingu snúningsins.

Tæki

Áður en þú skilur tækið ættir þú að þekkja helstu íhluti snúnings stimplamótors. Wankel vélin samanstendur af:

• stator húsnæði;
• rotor;
• sett af gírum;
• sérvitringur;
• kerti (kveikir og eftirbrennir).

Snúningsmótor er innri brennslueining. Í þessum mótora eiga öll 4 verkin sér stað að fullu, en fyrir hvern áfanga er það eigin hólf sem er myndað af númerinu með snúningshreyfingu. 

Þegar kveikt er á kveikjunni snýr ræsir svifhjólinu og vélin fer í gang. Snúningur, rotorinn, í gegnum gírkórónu, sendir togi til sérvitra skaftsins (fyrir stimplavél er þetta kambás). 

Niðurstaðan af vinnu Wankel-vélarinnar ætti að vera þrýstingsmyndun vinnublöndunnar og þvinga snúningshreyfingar snúningsins til að endurtaka sig aftur og aftur og senda togið til gírskiptingarinnar. 

Í þessum mótor skipta strokkar, stimplar, sveifarás með tengistöngum öllu stöðvarhúsinu út fyrir númer. Þökk sé þessu minnkar rúmmál vélarinnar verulega en aflið er margfalt meira en klassískt mótor með sveifarbúnað, með sama rúmmáli. Þessi hönnun er með háa gírkassa líka vegna lágs núningstaps.

Við the vegur, vinnsluhraði vélarinnar getur farið yfir 7000 snúninga á mínútu en Mazda Wankel vélarnar (fyrir íþróttakeppnir) yfir 10000 snúninga á mínútu. 

Hönnun

Einn helsti kosturinn við þessa einingu er þéttleiki hennar og léttari miðað við jafnstórar klassískar vélar. Uppsetningin gerir þér kleift að draga verulega úr þyngdarpunktinum og það hefur jákvæð áhrif á stöðugleika og skerpu stjórnunar. Lítil flugvél, sportbílar og vélknúin farartæki hafa notað og nýta enn þennan kost. 

Story

Saga uppruna og útbreiðslu Wankel-vélarinnar gerir þér kleift að skilja betur hvers vegna hún var besta vélin á sínum tíma og hvers vegna hún var yfirgefin í dag.

Snemma þróun

Árið 1951 þróaði þýska fyrirtækið NSU Motorenwerke tvær vélar: sú fyrsta - eftir Felix Wankel, undir nafninu DKM, og sú seinni - KKM Hans Paschke (byggt á þróun Wankel). 

Grunnurinn að rekstri Wankel-einingarinnar var aðskildur snúningur á líkama og númeri, vegna þess sem rekstrarsnúningar náðu 17000 á mínútu. Óþægindin voru þau að taka þurfti vélina í sundur til að skipta um kerti. En KKM vélin var með föstu yfirbyggingu og hönnun hennar var mun einfaldari en aðal frumgerðin.

Útgefin leyfi

Árið 1960 skrifaði NSU Motorenwerke undir samning við bandaríska framleiðslufyrirtækið Curtiss-Wright Corporation. Samningurinn fólst í því að þýskir verkfræðingar einbeittu sér að þróun lítilla snúningshreyfils stimpilvéla fyrir létt farartæki, en Bandaríkjamaðurinn Curtis-Wright fengist við þróun flugvéla. Þýski vélaverkfræðingurinn Max Bentele var einnig ráðinn hönnuður. 

Langflestir bílaframleiðendur í heiminum, þar á meðal Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda og margir aðrir. Árið 1959 kynnti bandaríska fyrirtækið endurbætta útgáfu af Wankel vélinni og ári síðar sýndi breska Rolls Royce tveggja þrepa dísil snúnings stimpla vélina sína.

Í millitíðinni fóru sumir evrópskir bílaframleiðendur að reyna að útbúa bíla með nýjum vélum en ekki fundu allir umsókn þeirra: GM hafnaði, Citroen var ákveðinn í að þróa vél með gagnstimplum fyrir flugvélar og Mercedes-Benz setti upp snúnings stimpla vél í tilrauna C 111 líkaninu. 

Árið 1961, í Sovétríkjunum, hóf NAMI ásamt öðrum rannsóknarstofnunum þróun Wankel-hreyfilsins. Margir möguleikar voru hannaðir, einn þeirra fann forritið í VAZ-2105 bílnum fyrir KGB. Nákvæm fjöldi samsettra mótora er óþekktur en hann fer ekki yfir nokkra tugi. 

Við the vegur, árum síðar, aðeins bílafyrirtækið Mazda hefur raunverulega fundið not fyrir snúnings stimpla vél. Sláandi dæmi um þetta er RX-8 gerðin.

Mótorhjól þróun

Í Bretlandi hefur mótorhjólaframleiðandinn Norton Motorcycles þróað Sachs loftkælda snúnings stimpla vél fyrir vélknúin ökutæki. Þú getur lært meira um þróunina með því að lesa um Hercules W-2000 mótorhjólið.

Suzuki stóð ekki til hliðar og gaf einnig út eigið mótorhjól. Hins vegar unnu verkfræðingarnir vandlega við hönnun mótorsins, notuðu járnblendi sem jók verulega áreiðanleika og endingartíma einingarinnar.

Þróun fyrir bíla

Eftir að hafa undirritað rannsóknarsamning milli Mazda og NSU fóru fyrirtækin að keppa um meistaratitilinn í framleiðslu fyrsta bílsins með Wankel einingu. Þess vegna, árið 1964, kynnti NSU sinn fyrsta bíl, NSU Spider, til að bregðast við, Mazda kynnti frumgerð af 2- og 4-snúningsvélum. Eftir 3 ár gaf NSU Motorenwerke út Ro 80 líkanið en fékk mikið af neikvæðum umsögnum vegna fjölmargra bilana gegn bakgrunn ófullkominnar hönnunar. Þetta vandamál var ekki leyst fyrr en 1972 og fyrirtækið eftir 7 ár frásogaðist af Audi og Wankel -vélarnar voru þegar orðnar alræmdar.

Japanski framleiðandinn Mazda tilkynnti að verkfræðingar þeirra leystu vandamálið við að þétta toppinn (fyrir þéttleika milli hólfanna), þeir fóru að nota mótorana ekki aðeins í sportbíla, heldur einnig í atvinnubíla. Við the vegur, eigendur Mazda bíla með snúningshreyfli tekið eftir mikilli viðbrögð við inngjöf og mýkt vélarinnar.

Mazda yfirgaf síðar stórfellda kynningu á háþróaðri vélinni og setti hana aðeins upp á RX-7 og RX-8 gerðirnar. Fyrir RX-8 var Renesis vélin hönnuð sem hefur verið endurbætt á margan hátt, þ.e.

• flótta útblástursloft til að bæta sprengingu, sem jók verulega kraft;
• bætti við nokkrum keramikhlutum til að koma í veg fyrir varma röskun;
• vel ígrundað rafrænt vélastjórnunarkerfi;
• tilvist tveggja tennistinga (aðal og eftirbrennslu);
• bæta við vatnskápu til að útrýma kolefnisútföllum við útrásina.

Fyrir vikið fékkst samningur vél með 1.3 lítra rúmmáli og um 231 hestafla.

Kostir

Helstu kostir snúnings stimplavélar:

1. Lítil þyngd þess og mál, sem hafa bein áhrif á grundvöll hönnunar ökutækisins. Þessi þáttur er mikilvægur þegar hannaður er sportbíll með lágan þyngdarpunkt.
2. Færri smáatriði. Þetta gerir þér ekki aðeins kleift að draga úr kostnaði við viðhald vélarinnar, heldur einnig til að draga úr aflmissi vegna hreyfingar eða snúnings tengdra hluta. Þessi þáttur hafði bein áhrif á mikla skilvirkni.
3. Með sama rúmmáli og klassískur stimplavél er kraftur snúnings stimplavélar 2-3 sinnum meiri.
4. Sléttleiki og mýkt vinnu, fjarvera áþreifanlegs titrings vegna þeirrar staðreyndar að það eru engar gagnkvæmar hreyfingar aðaleininganna.
5. Hægt er að knýja vélina með bensíni með lágu oktani.
6. Hið breiða hraðasvið gerir kleift að nota skiptinguna með styttri gírum, sem er afar þægilegt fyrir þéttbýli.
7. Togið „hillu“ er veitt fyrir ⅔ hringrásarinnar, en ekki fjórðung, eins og í Otto vélinni.
8. Vélarolían er nánast ekki menguð, frárennslisbilið er margfalt breiðara. Hér er olían ekki brennd, eins og í stimplamótorum, þetta ferli á sér stað í gegnum hringina.
9. Það er engin sprenging.

Við the vegur, það hefur verið sannað að jafnvel þó að þessi vél sé á barmi auðlindar, eyðir mikilli olíu, starfar við lága þjöppun, mun kraftur hennar minnka aðeins. Það var þessi reisn sem mútaði mér við uppsetningu á snúnings stimplavél í flugvélum.

Samhliða glæsilegum kostum eru einnig ókostir sem komu í veg fyrir að háþróaða snúnings stimpilvélin nái til fjöldans.

 Takmarkanir

1. Brennsluferlið er ekki nógu skilvirkt, vegna þess sem eldsneytisnotkun eykst og eituráhrifastaðlar versna. Vandamálið er að hluta til leyst með tilvist annars kerta, sem brennir vinnublönduna.
2. Mikil olíunotkun. Ókosturinn er vegna þess að Wankel vélar eru með of mikla smurningu og á vissum stöðum getur stundum olía brunnið út. Það er umfram olía á brennslusvæðunum sem leiðir til kolefnisuppbyggingar. Þeir reyndu að takast á við þetta vandamál með því að setja „hita“ rör sem bæta hitaflutninginn og jafna olíuhitann um alla vélina.
3. Erfiðleikar í viðgerð. Ekki eru allir sérfræðingar tilbúnir til að taka faglega að sér viðgerð á Wankel vél. Uppbyggt, einingin er ekki flóknari en klassískur mótor, en það er mikið af blæbrigðum, sem ekki fylgjast með sem mun leiða til snemma bilunar í vélinni. Við þetta bætum við mikinn kostnað við viðgerðir.
4. Lítil auðlind. Fyrir Mazda RX-8 eigendur þýðir 80 km akstursfjarlægð að það er kominn tími til að gera mikla yfirferð. Því miður þarf að greiða slíka þéttleika og mikla skilvirkni með dýrum og flóknum viðgerðum á 000-80 þúsund kílómetra fresti.

Spurningar og svör:

Hver er munurinn á snúningsvél og stimplavél? Engir stimplar eru í snúningsmótor, sem þýðir að fram og aftur hreyfingar eru ekki notaðar til að snúa brunavélarskaftinu - snúningurinn snýst strax í honum.

Hvað er snúningsvél í bíl? Þetta er hitaeining (það virkar vegna brennslu loft-eldsneytisblöndu), aðeins það notar snúnings snúning, sem bol er festur á sem fer í gírkassann.

Af hverju er snúningsvél svona slæm? Helsti ókosturinn við snúningsmótor er mjög lítill vinnuauðlind vegna hraðs slits á innsiglunum á milli brennsluhólfa einingarinnar (vinnuhornið er stöðugt að breytast og stöðugt hitastig lækkar).