Enjin Wankel - peranti dan prinsip operasi kereta RPD

Sepanjang sejarah industri automotif, terdapat banyak penyelesaian canggih, reka bentuk komponen dan pemasangan telah berubah. Lebih dari 30 tahun yang lalu, percubaan aktif mula menggerakkan mesin omboh ke sisi, memberikan kelebihan pada mesin piston putar Wankel. Namun, kerana banyak keadaan, motor putar tidak mendapat hak untuk hidup. Baca mengenai semua ini di bawah.

Prinsip operasi

Rotor mempunyai bentuk segitiga, di setiap sisi mempunyai bentuk cembung yang bertindak sebagai omboh. Setiap sisi rotor mempunyai lubang khas yang memberikan lebih banyak ruang untuk campuran bahan bakar-udara, sehingga meningkatkan kelajuan operasi mesin. Bahagian atas tepi dilengkapi dengan penutup kecil yang memudahkan pelaksanaan setiap rentak. Di kedua sisi rotor dilengkapi dengan cincin pengedap yang membentuk dinding ruang. Bahagian tengah rotor dilengkapi dengan gigi, dengan bantuan mekanisme berputar.

Prinsip operasi enjin Wankel sama sekali berbeza dengan yang klasik, tetapi mereka disatukan dengan satu proses yang terdiri daripada 4 lejang (pengambilan-pemampatan-kerja-strok-ekzos). Bahan bakar memasuki ruang yang terbentuk pertama, memampatkan pada yang kedua, kemudian rotor berputar dan campuran yang dimampatkan dinyalakan oleh palam pencucuh, setelah campuran kerja memutar pemutar dan keluar ke manifold ekzos. Prinsip pembezaan utama adalah bahawa dalam motor piston putar, ruang kerja tidak statik, tetapi dibentuk oleh pergerakan pemutar.

peranti

Sebelum memahami peranti, anda harus mengetahui komponen utama motor piston berputar. Enjin Wankel terdiri daripada:

• perumahan stator;
• pemutar;
• satu set gear;
• aci eksentrik;
• palam pencucuh (menyala dan terbakar).

Motor putar adalah unit pembakaran dalaman. Pada motor ini, keempat-empat gegaran kerja berlaku sepenuhnya, namun, untuk setiap fasa terdapat ruangnya sendiri, yang dibentuk oleh pemutar dengan gerakan memutar. 

Apabila pencucuhan dihidupkan, starter menghidupkan roda gila dan enjin menyala. Berputar, pemutar, melalui mahkota roda gigi, mengirimkan tork ke poros eksentrik (untuk mesin omboh, ini adalah camshaft). 

Hasil kerja mesin Wankel mestilah pembentukan tekanan campuran kerja, memaksa pergerakan putaran pemutar berulang berulang kali, memancarkan tork ke transmisi. 

Dalam motor ini, silinder, piston, poros engkol dengan batang penghubung menggantikan keseluruhan perumahan stator dengan rotor. Berkat ini, jumlah enjin dikurangkan dengan ketara, sementara kuasanya jauh lebih tinggi daripada motor klasik dengan mekanisme engkol, dengan isipadu yang sama. Reka bentuk ini mempunyai kotak gear yang tinggi juga kerana kehilangan geseran yang rendah.

By the way, kelajuan operasi mesin boleh melebihi 7000 rpm, sementara mesin Mazda Wankel (untuk pertandingan sukan) melebihi 10000 rpm. 

Design

Salah satu kelebihan utama unit ini ialah kekompakan dan beratnya yang lebih ringan berbanding dengan enjin klasik dengan saiz yang sama. Susun atur membolehkan anda mengurangkan pusat graviti dengan ketara, dan ini menjejaskan kestabilan dan ketajaman kawalan dengan baik. Pesawat kecil, kereta sport dan kenderaan bermotor telah menggunakan dan masih menggunakan kelebihan ini. 

Kisah

Sejarah asal dan penyebaran enjin Wankel akan membolehkan anda memahami dengan lebih baik mengapa ia merupakan enjin terbaik pada zamannya, dan mengapa ia ditinggalkan hari ini.

Perkembangan awal

Pada tahun 1951, syarikat Jerman NSU Motorenwerke membangunkan dua enjin: yang pertama - oleh Felix Wankel, dengan nama DKM, dan yang kedua - KKM Hans Paschke (berdasarkan pembangunan Wankel). 

Dasar operasi unit Wankel adalah putaran badan dan rotor yang terpisah, kerana putaran operasi mencapai 17000 per minit. Kesulitannya ialah mesin terpaksa dibongkar untuk menggantikan busi. Tetapi mesin KKM mempunyai bodi yang tetap dan reka bentuknya jauh lebih sederhana daripada prototaip utama.

Lesen yang dikeluarkan

Pada tahun 1960, NSU Motorenwerke menandatangani perjanjian dengan syarikat pembuatan Amerika Curtiss-Wright Corporation. Kontrak itu adalah untuk jurutera Jerman memfokuskan pada pengembangan mesin piston putar kecil untuk kenderaan ringan, sementara Curtis-Wright Amerika terlibat dalam pengembangan mesin pesawat. Jurutera mekanikal Jerman Max Bentele juga diambil sebagai pereka. 

Sebilangan besar pengeluar kereta global, termasuk Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda dan banyak lagi. Pada tahun 1959, syarikat Amerika memperkenalkan versi enjin Wankel yang lebih baik, dan setahun kemudian British Rolls Royce menunjukkan mesin piston berputar diesel dua peringkatnya.

Sementara itu, beberapa pengeluar kenderaan Eropah mula berusaha melengkapkan kereta dengan enjin baru, tetapi tidak semua menemukan aplikasi mereka: GM menolak, Citroen tetap tekad mengembangkan mesin dengan piston balas untuk pesawat, dan Mercedes-Benz memasang mesin piston berputar dalam model eksperimen C 111. 

Pada tahun 1961, di Kesatuan Soviet, NAMI, bersama dengan institusi penyelidikan lain, memulakan pengembangan mesin Wankel. Banyak pilihan yang dirancang, salah satunya menemukan aplikasinya dalam kereta VAZ-2105 untuk KGB. Jumlah sebenar motor yang dipasang tidak diketahui, tetapi tidak melebihi beberapa lusin. 

Ngomong-ngomong, bertahun-tahun kemudian, hanya syarikat automotif Mazda yang benar-benar menemui kegunaan untuk enjin omboh berputar. Contoh yang menarik ialah model RX-8.

Perkembangan motosikal

Di Britain, pengeluar motosikal Norton Motorcycles telah mengembangkan mesin piston putar berpendingin udara Sachs untuk kenderaan bermotor. Anda boleh mengetahui lebih lanjut mengenai perkembangan dengan membaca mengenai motosikal Hercules W-2000.

Suzuki tidak berdiri di samping, dan juga mengeluarkan motosikalnya sendiri. Walau bagaimanapun, para jurutera dengan teliti merancang reka bentuk motor, menggunakan ferroalloy, yang meningkatkan kebolehpercayaan dan jangka hayat unit dengan ketara.

Perkembangan untuk kereta

Setelah menandatangani kontrak penyelidikan antara Mazda dan NSU, syarikat-syarikat itu mulai bersaing untuk merebut kejuaraan dalam pengeluaran kereta pertama dengan unit Wankel. Hasilnya, pada tahun 1964, NSU mempersembahkan kereta pertamanya, NSU Spider, sebagai tindak balas, Mazda mempersembahkan prototaip mesin 2 dan 4-rotor. Setelah 3 tahun, NSU Motorenwerke mengeluarkan model Ro 80, tetapi mendapat banyak ulasan negatif kerana banyak kegagalan dengan latar belakang reka bentuk yang tidak sempurna. Masalah ini tidak dapat diselesaikan sehingga tahun 1972 dan syarikat itu setelah 7 tahun diserap oleh Audi, dan mesin Wankel telah mendapat nama buruk.

Pengilang Jepun Mazda mengumumkan bahawa jurutera mereka telah menyelesaikan masalah menutup bahagian atasnya (kerana sesak di antara ruang), mereka mula menggunakan motor bukan hanya pada kereta sport, tetapi juga di kenderaan komersial. Ngomong-ngomong, pemilik kenderaan Mazda dengan enjin berputar mencatat tindak balas pendikit dan keanjalan enjin yang tinggi.

Mazda kemudian meninggalkan pengenalan besar-besaran enjin canggih, memasangnya hanya pada model RX-7 dan RX-8. Untuk RX-8, mesin Renesis dirancang, yang telah diperbaiki dengan banyak cara, iaitu:

• ventilasi ekzos yang dipindahkan untuk meningkatkan letusan, yang meningkatkan kuasa secara signifikan;
• menambah beberapa bahagian seramik untuk mengelakkan penyelewengan terma;
• sistem pengurusan enjin elektronik yang difikirkan dengan baik;
• kehadiran dua palam pencucuh (utama dan untuk afterburner);
• menambahkan jaket air untuk menghilangkan penumpukan karbon di saluran keluar.

Hasilnya, mesin ringkas dengan isipadu 1.3 liter dan output kuasa sekitar 231 hp diperoleh.

Kelebihan

Kelebihan utama mesin piston berputar:

1. Berat dan dimensinya yang rendah, yang secara langsung mempengaruhi asas reka bentuk kereta. Faktor ini penting semasa merancang kereta sukan dengan pusat graviti rendah.
2. Lebih sedikit perincian. Ini bukan sahaja membolehkan anda mengurangkan kos penyelenggaraan motor, tetapi juga untuk mengurangkan kehilangan kuasa untuk pergerakan atau putaran bahagian yang berkaitan. Faktor ini secara langsung mempengaruhi kecekapan tinggi.
3. Dengan isipadu yang sama dengan enjin omboh klasik, kekuatan enjin piston putar adalah 2-3 kali lebih tinggi.
4. Kelancaran dan keanjalan kerja, ketiadaan getaran ketara kerana tidak terdapat pergerakan timbal balik unit utama.
5. Mesin boleh digerakkan dengan petrol oktana rendah.
6. Julat kelajuan operasi yang luas memungkinkan penggunaan transmisi dengan gear yang lebih pendek, yang sangat sesuai untuk keadaan bandar.
7. Torsi “rak” disediakan untuk ⅔ kitaran, dan bukan untuk seperempat, seperti pada mesin Otto.
8. Minyak enjin praktikal tidak tercemar, selang pembuangan berkali-kali lebih luas. Di sini, minyak tidak terkena pembakaran, seperti pada motor omboh, proses ini berlaku melalui cincin.
9. Tidak ada letupan.

By the way, telah terbukti bahawa walaupun enjin ini berada di ambang sumber, menghabiskan banyak minyak, beroperasi pada mampatan rendah, kuasanya akan sedikit menurun. Kelebihan inilah yang memberi rasuah kepada saya untuk memasang mesin piston putar di pesawat.

Bersama dengan kelebihan yang mengagumkan, terdapat juga kekurangan yang menghalang mesin piston putar maju untuk mencapai jisim.

 Kecacatan

1. Proses pembakaran tidak cukup efisien, kerana penggunaan bahan bakar meningkat dan standard ketoksikan merosot. Masalahnya sebahagiannya diselesaikan dengan adanya palam pencucuh kedua, yang membakar campuran yang berfungsi.
2. Penggunaan minyak yang tinggi. Kekurangannya disebabkan oleh fakta bahawa enjin Wankel dilincirkan secara berlebihan, dan di tempat-tempat tertentu, kadang-kadang, minyak dapat habis. Terdapat lebihan minyak di zon pembakaran yang mengakibatkan penumpukan karbon. Mereka cuba mengatasi masalah ini dengan memasang paip "panas" yang meningkatkan pemindahan haba dan menyamakan suhu minyak di seluruh mesin.
3. Kesukaran dalam pembaikan. Tidak semua pakar bersedia secara profesional menangani pembaikan mesin Wankel. Secara struktural, unit ini tidak lebih rumit daripada motor klasik, tetapi terdapat banyak nuansa, ketidakpatuhan yang akan menyebabkan kegagalan awal mesin. Untuk ini kami menambah kos pembaikan yang tinggi.
4. Sumber rendah. Bagi pemilik Mazda RX-8, jarak tempuh 80 km bermaksud sudah waktunya untuk melakukan baik pulih besar. Malangnya, kekompakan dan kecekapan tinggi itu harus dibayar dengan pembaikan yang mahal dan kompleks setiap 000-80 ribu kilometer.

Soalan dan Jawapan:

Apakah perbezaan antara enjin berputar dan enjin omboh? Tiada omboh dalam motor berputar, yang bermaksud bahawa pergerakan salingan tidak digunakan untuk memutar aci enjin pembakaran dalaman - pemutar serta-merta berputar di dalamnya.

Apakah enjin berputar dalam kereta? Ini adalah unit terma (ia berfungsi kerana pembakaran campuran bahan api udara), hanya ia menggunakan pemutar berputar, di mana aci dipasang, yang pergi ke kotak gear.

Mengapa enjin berputar sangat teruk? Kelemahan utama motor berputar adalah sumber kerja yang sangat kecil disebabkan oleh kehausan cepat pengedap antara ruang pembakaran unit (sudut operasi sentiasa berubah dan penurunan suhu malar).