Wankel-motor - enheten og prinsippet for drift av RPD-bilen

Gjennom historien til bilindustrien har det vært mange avanserte løsninger, design av komponenter og samlinger har endret seg. For mer enn 30 år siden begynte aktive forsøk på å forskyve stempelmotoren til siden, noe som ga fordelen til Wankels roterende stempelmotor. På grunn av mange omstendigheter mottok imidlertid ikke rotasjonsmotorer sin rett til liv. Les om alt dette nedenfor.

Prinsippet om drift

Rotoren har en trekantet form, på hver side har den en konveks form som fungerer som et stempel. Hver side av rotoren har spesielle utsparinger som gir mer plass til drivstoff-luftblandingen, og øker dermed motorens driftshastighet. Toppen av kantene er utstyrt med en liten tetningsskjerm som letter utførelsen av hvert slag. På begge sider er rotoren utstyrt med tetningsringer som danner veggen på kamrene. Midten av rotoren er utstyrt med tenner, ved hjelp av hvilken mekanismen roterer.

Prinsippet for drift av Wankel-motoren er helt annerledes enn den klassiske, men de forenes av en enkelt prosess bestående av 4 slag (inntak-komprimeringsarbeidende slag-eksos). Drivstoffet kommer inn i det først dannede kammeret, komprimeres i det andre, deretter roterer rotoren og den komprimerte blandingen antennes av tennpluggen, etter at arbeidsblandingen roterer rotoren og går ut til eksosmanifolden. Hovedprinsippet er at arbeidskammeret i en roterende stempelmotor ikke er statisk, men er dannet av rotorens bevegelse.

enhet

Før du forstår enheten, bør du kjenne til hovedkomponentene til en roterende stempelmotor. Wankel-motoren består av:

• statorhus;
• rotor;
• et sett med gir;
• eksentrisk aksel;
• tennplugger (antennes og etterbrenning).

En rotasjonsmotor er en forbrenningsenhet. I denne motoren forekommer alle de fire arbeidsslagene i sin helhet, men for hver fase er det sitt eget kammer, som dannes av rotoren ved roterende bevegelse. 

Når tenningen er slått på, snur starteren svinghjulet og motoren starter. Rotasjon, rotoren, gjennom girkronen, overfører dreiemomentet til den eksentriske akselen (for en stempelmotor er dette en kamaksel). 

Resultatet av arbeidet med Wankel-motoren bør være dannelsen av trykk fra arbeidsblandingen, og tvinger rotorens rotasjonsbevegelser til å gjenta seg igjen og igjen, og overføre dreiemoment til transmisjonen. 

I denne motoren erstatter sylindere, stempler, veivaksel med forbindelsesstenger hele statorhuset med en rotor. Takket være dette reduseres volumet på motoren betydelig, mens effekten er mange ganger høyere enn den til en klassisk motor med veivmekanisme, med samme volum. Dette designet har en høy girkasse også på grunn av lave friksjonstap.

For øvrig kan motorens driftshastighet overstige 7000 o / min, mens Mazda Wankel-motorer (for sportskonkurranser) overstiger 10000 o / min. 

Design

En av hovedfordelene med denne enheten er dens kompakthet og lettere vekt sammenlignet med klassiske motorer av samme størrelse. Oppsettet lar deg redusere tyngdepunktet betydelig, og dette påvirker stabiliteten og skarpheten til kontrollen positivt. Små fly, sportsbiler og motorkjøretøyer har brukt og bruker fortsatt denne fordelen. 

Story

Historien om opprinnelsen og spredningen til Wankel-motoren vil tillate deg å forstå bedre hvorfor den var den beste motoren i sin tid, og hvorfor den ble forlatt i dag.

Tidlig utvikling

I 1951 utviklet det tyske selskapet NSU Motorenwerke to motorer: den første - av Felix Wankel, under navnet DKM, og den andre - Hans Paschkes KKM (basert på utviklingen av Wankel). 

Grunnlaget for driften av Wankel-enheten var den separate rotasjonen av kroppen og rotoren, på grunn av hvilken driftsomdreiningene nådde 17000 per minutt. Ulempen var at motoren måtte demonteres for å skifte tennpluggene. Men KKM-motoren hadde en fast kropp, og dens design var mye enklere enn hovedprototypen.

Utstedte lisenser

I 1960 signerte NSU Motorenwerke en avtale med det amerikanske produksjonsfirmaet Curtiss-Wright Corporation. Kontrakten gikk ut på at tyske ingeniører skulle fokusere på utvikling av små roterende stempelmotorer for lette kjøretøy, mens amerikanske Curtis-Wright var engasjert i utvikling av flymotorer. Den tyske maskiningeniøren Max Bentele ble også ansatt som designer. 

De aller fleste bilprodusenter i verden, inkludert Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda og mange andre. I 1959 introduserte det amerikanske selskapet en forbedret versjon av Wankel-motoren, og et år senere viste britiske Rolls Royce sin to-trinns dieseldrevne stempelmotor.

I mellomtiden begynte noen europeiske bilprodusenter å prøve å utstyre biler med nye motorer, men ikke alle fant søknaden sin: GM nektet, Citroen ble fikset på å utvikle en motor med motstempler for fly, og Mercedes-Benz installerte en roterende stempelmotor i den eksperimentelle C 111 -modellen. 

I 1961, i Sovjetunionen, begynte NAMI sammen med andre forskningsinstitutter utviklingen av Wankel-motoren. Mange alternativer ble designet, en av dem fant applikasjonen i VAZ-2105-bilen til KGB. Det eksakte antallet monterte motorer er ukjent, men det overstiger ikke flere dusin. 

Forresten, år senere er det bare bilfirmaet Mazda som virkelig har funnet bruk for en roterende stempelmotor. Et slående eksempel på dette er RX-8-modellen.

Motorsykkelutvikling

I Storbritannia har motorsykkelprodusenten Norton Motorcycles utviklet den luftkjølte rotasjonsstempelmotoren Sachs for motorkjøretøyer. Du kan lære mer om utviklingen ved å lese om Hercules W-2000 motorsykkelen.

Suzuki sto ikke til side, og ga også ut sin egen motorsykkel. Ingeniørene utarbeidet imidlertid motorens design nøye, brukte en ferrolegering, noe som økte påliteligheten og levetiden til enheten betydelig.

Utvikling for biler

Etter å ha signert en forskningskontrakt mellom Mazda og NSU, begynte selskapene å konkurrere om mesterskapet i produksjonen av den første bilen med en Wankel -enhet. Som et resultat, i 1964, presenterte NSU sin første bil, NSU Spider, som svar, Mazda presenterte en prototype av 2- og 4-rotors motorer. Etter 3 år ga NSU Motorenwerke ut Ro 80 -modellen, men fikk mange negative anmeldelser på grunn av mange feil på bakgrunn av en ufullkommen design. Dette problemet ble ikke løst før i 1972, og selskapet ble absorbert av Audi 7 år senere, og Wankel -motorene hadde allerede blitt beryktet.

Den japanske produsenten Mazda kunngjorde at ingeniørene deres løste problemet med å tette toppen (for tetthet mellom kamrene), de begynte å bruke motorene ikke bare i sportsbiler, men også i kommersielle kjøretøy. Forresten, eierne av Mazda-biler med rotasjonsmotor bemerket motorens høye gassrespons og elastisitet.

Mazda forlot senere den massive introduksjonen av den avanserte motoren, og installerte den bare på RX-7 og RX-8-modellene. For RX-8 ble Renesis-motoren designet, som er forbedret på mange måter, nemlig:

• fortrengte eksosventiler for å forbedre nedblåsing, noe som betydelig økte kraften;
• lagt til noen keramiske deler for å forhindre termisk forvrengning;
• godt gjennomtenkt elektronisk motorstyringssystem;
• tilstedeværelsen av to tennplugger (hoved- og etterbrenner);
• legge til en vannkappe for å eliminere karbonoppbygging ved utløpet.

Som et resultat ble det oppnådd en kompakt motor med et volum på 1.3 liter og en effekt på rundt 231 hk.

Fordeler

De viktigste fordelene med en roterende stempelmotor:

1. Den lave vekten og dimensjonene, som direkte påvirker grunnlaget for bildesignet. Denne faktoren er viktig når du designer en sportsbil med lavt tyngdepunkt.
2. Færre detaljer. Dette lar deg ikke bare redusere kostnadene for vedlikehold av motoren, men også redusere effekttap for bevegelse eller rotasjon av relaterte deler. Denne faktoren påvirket direkte den høye effektiviteten.
3. Med samme volum som en klassisk stempelmotor er kraften til en roterende stempelmotor 2-3 ganger høyere.
4. Jevnhet og elastisitet i arbeidet, fravær av håndgripelige vibrasjoner på grunn av at det ikke er noen frem og tilbake bevegelser av hovedenhetene.
5. Motoren kan drives av bensin med lite oktan.
6. Det brede driftshastighetsområdet tillater bruk av transmisjonen med kortere gir, noe som er ekstremt praktisk for urbane forhold.
7. Dreiemomentet "hylle" er gitt for ⅔ av syklusen, og ikke for en fjerdedel, som i Otto-motoren.
8. Motoroljen er praktisk talt ikke forurenset, avløpsintervallet er mange ganger bredere. Her er ikke oljen forbrenning, som i stempelmotorer, denne prosessen skjer gjennom ringene.
9. Det er ingen detonasjon.

Forresten, det er bevist at selv om denne motoren er på randen til en ressurs, bruker mye olje, fungerer med lav kompresjon, vil kraften reduseres noe. Det var denne fordelen som bestikket meg til installasjonen av en roterende stempelmotor på fly.

I tillegg til imponerende fordeler, er det også ulemper som forhindret den avanserte roterende stempelmotoren i å nå massene.

 Begrensninger

1. Forbrenningsprosessen er ikke effektiv nok, på grunn av hvilket drivstofforbruket øker og toksisitetsstandardene forverres. Problemet løses delvis ved tilstedeværelsen av en annen tennplugg som brenner arbeidsblandingen.
2. Høyt oljeforbruk. Ulempen skyldes at Wankel-motorer er for mye smurt, og på visse steder, noen ganger, kan olje brenne ut. Det er et overskudd av olje i forbrenningssonene som resulterer i karbonoppbygging. De prøvde å takle dette problemet ved å installere "varme" -rør som forbedrer varmeoverføringen og utjevner oljetemperaturen i hele motoren.
3. Vanskeligheter med reparasjon. Ikke alle spesialister er klare til å takle reparasjonen av en Wankel-motor profesjonelt. Strukturelt sett er enheten ikke mer komplisert enn en klassisk motor, men det er mange nyanser, hvis ikke overholdelse vil føre til en tidlig svikt i motoren. Til dette legger vi de høye kostnadene ved reparasjoner.
4. Lav ressurs. For Mazda RX-8-eiere betyr en kjørelengde på 80 km at det er på tide å gjøre en større overhaling. Dessverre må en slik kompakthet og høy effektivitet betales med dyre og komplekse reparasjoner hver 000-80 tusen kilometer.

Spørsmål og svar:

Hva er forskjellen mellom en roterende motor og en stempelmotor? Det er ingen stempler i en rotasjonsmotor, noe som betyr at frem- og tilbakegående bevegelser ikke brukes til å rotere forbrenningsmotorakselen - rotoren roterer umiddelbart i den.

Hva er en roterende motor i en bil? Dette er en termisk enhet (den fungerer på grunn av forbrenning av en luft-drivstoffblanding), bare den bruker en roterende rotor, som en aksel er festet på, som går til girkassen.

Hvorfor er en roterende motor så dårlig? Den største ulempen med en roterende motor er en veldig liten arbeidsressurs på grunn av den raske slitasjen av tetningene mellom forbrenningskamrene til enheten (arbeidsvinkelen endres konstant og konstant temperatur faller).