Wankel motor: uređaj, princip rada

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-19 12:41

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem je briljantan izum čovečanstva. Zahvaljujući motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, tehnički napredak je počeo značajno da se razvija. Postoji nekoliko vrsta ovih postavki. Ali najpoznatiji su klipnjača i klip i rotacioni klip. Potonje je izumio njemački inženjer Wankel u saradnji sa W alterom Freudeom. Ovaj agregat ima drugačiji uređaj i princip rada u poređenju sa klasičnim klipnjač-klipnim motorom sa unutrašnjim sagorevanjem. Koji je princip rada Wankel motora i zašto ovaj motor sa unutrašnjim sagorevanjem nije postao toliko popularan? Sve ćemo ovo razmotriti u našem današnjem članku.

Karakteristika

Pa, koji je ovo motor? Ovo je motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji je razvio Felix Wankel 1957. godine. Funkciju klipa u ovoj jedinici obavljao je rotor sa tri vrha. Rotirao se unutar posebno oblikovane šupljine.

Nakon brojnih eksperimentalnih modela motocikala i automobila koji su se pojavili 70-ih godina prošlog stoljeća, potražnja za Wankel motorom je značajno opala. Iako danas brojne kompanije i dalje rade na tomepoboljšanje ovog motora. Dakle, Wankel motor možete upoznati na Mazdi PX seriji. Također, ova jedinica je našla svoju primjenu u modelarstvu.

Wankel uređaj za motor

Ova jedinica za napajanje se sastoji od nekoliko komponenti:

• Kućišta (statori).
• Komore za sagorevanje.
• Ulazni i izlazni portovi.
• Stacionarni zupčanik.
• Zupčanik.
• Rotor.
• Vala.
• Svjećice.

Koji je princip rada Wankel motora? Pogledat ćemo ovo u nastavku.

Princip rada

Ovaj ICE radi na sljedeći način. Rotor, postavljen na ekscentričnom vratilu kroz ležajeve, pokreće sila pritiska plina, koji je nastao kao rezultat sagorijevanja mješavine zraka i goriva. Rotor motora u odnosu na stator kroz par zupčanika. Jedan od njih (veliki) nalazi se na unutrašnjoj površini rotora. Drugi (nosač) je manji i čvrsto je pričvršćen za bočni poklopac motora. Kroz interakciju zupčanika, rotor proizvodi ekscentrične kružne pokrete. Dakle, njegove ivice su u kontaktu sa unutrašnjom površinom komore za sagorevanje.

Kao rezultat, nekoliko izolovanih komora promenljive zapremine formirano je između kućišta motora i rotora. Njihov broj je uvijek 3. U ovim komorama se odvija proces kompresije smjese, njenog sagorijevanja, širenja plinova (koji naknadno vrše pritisak na radnu površinu rotora) i njihovog uklanjanja. Kao rezultatpaljenjem goriva, rotor se pokreće, prenoseći moment na ekscentrično vratilo. Potonji se montira na ležajeve i zatim prenosi snagu na jedinice prijenosa. I tek tada moment sila Wankel motora ide na kotače prema klasičnoj shemi - kroz kardanski pogon i osovine do glavčina. Dakle, nekoliko mehaničkih parova radi istovremeno u rotacionom motoru. Prvi je odgovoran za kretanje rotora i sastoji se od nekoliko zupčanika. Drugi de pretvara kretanje rotora u okretaje ekscentrične osovine.

Omjer prijenosa statora (kućišta) i zupčanika je uvijek stabilan i iznosi 3:2. Dakle, rotor ima vremena da se okrene za punu revoluciju osovine za 120 stepeni. Zauzvrat, za punu revoluciju rotora, četvorotaktni ciklus rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem izvodi se u svakoj od tri komore formirane od strane.

Pogodnosti

Koje su prednosti ovog motora sa unutrašnjim sagorevanjem? Wankel rotacioni klipni motor ima jednostavniji dizajn od motora klipnjače. Dakle, broj dijelova u njemu je 40 posto manji nego u klipnom četverotaktnom motoru s unutrašnjim sagorijevanjem. Ali ipak, nije moguće stvoriti Wankel motor vlastitim rukama bez sofisticirane opreme. Uostalom, rotor ima vrlo složen oblik. Oni koji su pokušali napraviti domaći Wankel motor svojim rukama pretrpjeli su brojne neuspjehe.

Ali idemo dalje s pogodnostima. U dizajnu rotacijske jedinice nema radilice, mehanizma za distribuciju plina. Također nema klipnjača iklipovi. Zapaljiva smjesa ulazi u komoru kroz ulazni prozor, koji se otvara rubom rotora. A izduvni gasovi na kraju radnog ciklusa se oslobađaju iz tela kroz izduvni otvor. Opet, ulogu ventila ovdje obavlja ivica samog rotora. Također, u dizajnu nema bregastog vratila (od kojih se nekoliko sada koristi na jedinicama klipnjače). Wankel rotacioni klipni motor je sličan dvotaktnom po principu rada mehanizma za distribuciju gasa.

Posebno je vrijedno spomenuti sistem podmazivanja. U stvari, nema ga u Wankel rotacionom motoru. Ali kako onda funkcionišu parovi trenja? Jednostavno je: ulje se dodaje u samu zapaljivu smjesu (kao u primitivnim motorima motocikala). Dakle, podmazivanje dijelova koji se trljaju vrši se samom mješavinom zraka i goriva. Dizajnu nedostaje svima poznata pumpa za ulje, koja uzima mazivo iz korita i prska ga pod posebnim pritiskom.

Još jedna prednost Wankel motora je njegova mala težina i veličina. Budući da ovdje nedostaje gotovo polovina dijelova koji su obavezni u klipnim motorima, rotirajući agregat je kompaktniji i može stati u bilo koji motorni prostor. kompaktne dimenzije omogućuju vam da racionalnije koristite prostor motornog prostora, kao i da osiguravate ravnomjernije opterećenje na prednjoj i stražnjoj osovini (na kraju krajeva, u automobilima s konvencionalnim motorima više od 70 posto opterećenja pada na prednju osovinu dio). A zbog male težine postiže se visoka stabilnost. Da, motor imaminimalni nivo vibracija, što pozitivno utiče na udobnost mašine.

Sljedeći plus ove jedinice je visoka specifična snaga, koja se postiže pri velikim brzinama osovine. Ova karakteristika vam omogućava da postignete dobre tehničke karakteristike. Zbog toga se Wankel motor koristi u Mazdinim sportskim automobilima. Motor se lako okreće do sedam ili više hiljada okretaja. Istovremeno, pruža mnogo više obrtnog momenta i snage pri maloj zapremini. Sve to ima pozitivan učinak na dinamiku ubrzanja automobila. Na primjer, možete uzeti automobil "Mazda RX-8". Sa zapreminom od 1,3 litra, motor proizvodi 210 konjskih snaga.

Nedostaci dizajna

Uzimajući u obzir uređaj i princip rada Wankel rotacionog motora, vrijedi istaći glavni nedostatak dizajna. Ovo je niska efikasnost brtvi zazora između komore za sagorevanje i rotora. Potonji ima prilično složen oblik, koji zahtijeva pouzdano brtvljenje ne samo duž rubova (kojih ima ukupno četiri), već i duž bočne površine (koje su u kontaktu s poklopcem motora). Istovremeno se izrađuju u obliku čeličnih traka sa oprugom sa posebno preciznom obradom kako sa krajeva tako i sa radnih površina. Sva dopuštenja ekspanzije tokom zagrijavanja, koja su ugrađena u dizajn, degradiraju ove karakteristike. Zbog toga je nemoguće izbjeći probijanje plinova na krajnjim mjestima zaptivnih ploča. Kod klipnih motora primenjuje se efekat lavirinta. Dakle, dizajn koristi tri zaptivna prstena sa prazninama u različitim smjerovima.

Ali vrijedi napomenuti da se posljednjih godina kvaliteta pečata povećala. Dizajneri su poboljšali Wankel motor, koristeći nove materijale za brtve. Ali ipak, prodor gasa se smatra najslabijom tačkom u rotacionom motoru sa unutrašnjim sagorevanjem.

Potrošnja ulja

Kao što smo ranije rekli, u ovom motoru ne postoji sistem podmazivanja kao takav. Zbog činjenice da ulje ulazi zajedno sa zapaljivom smjesom, njegova se potrošnja značajno povećava. A ako je kod motora s klipnjačom prirodni gubitak maziva isključen ili nije veći od 100 grama na 1 tisuću kilometara, onda se na rotacijskim motorima ovaj parametar kreće od 0,4 do 1 litra na tisuću kilometara. To je zato što složeni sistem zaptivanja zahteva efikasnije podmazivanje površina. Također, zbog velike potrošnje ulja ovi motori ne mogu zadovoljiti savremene ekološke standarde. Izduvni gasovi automobila sa Wankel motorom sadrže mnoge supstance opasne za telo i okolinu.

Osim toga, rotacioni motor je mogao raditi samo na visokokvalitetnim i skupim uljima. To je zbog nekoliko faktora:

• Sklonost kontaktu delova komore motora i rotora ka velikom habanju.
• Sklonost parova trenja pregrijavanju.

Drugi problemi

Neredovne izmjene ulja prijetile su da skrate vijek trajanja motora s unutrašnjim sagorijevanjem, jer su čestice starog maziva djelovale kao abraziv, povećavajući zazore i vjerovatnoću proboja izduvnih gasova u komoru. Ova jedinica se takođe zaglavljuje kada se pregreje. I kada vozite po hladnom vremenu,hlađenje je možda bilo pretjerano.

Sam RPD ima višu radnu temperaturu od bilo kojeg klipnog motora. Komora za sagorijevanje smatra se najopterećenijom. ima malu zapreminu. A zbog proširenog oblika, komora je sklona detonaciji. Osim ulja, Wankel motor je zahtjevan i za kvalitetu svijeća. Montiraju se u paru i mijenjaju se striktno prema tehničkim propisima. Između ostalog, vrijedi napomenuti nedovoljnu elastičnost rotacionog motora. Dakle, ovi motori sa unutrašnjim sagorevanjem mogu da proizvedu odlične karakteristike brzine i snage samo pri velikim brzinama rotora - od 6 do 10 ili više hiljada u minuti. Ova karakteristika prisiljava dizajnere da usavrše dizajn mjenjača, čineći ih višestepenim.

Još jedan nedostatak je velika potrošnja goriva. Na primjer, ako uzmete 1,3-litarski motor Mazda RX-8 s rotirajućim klipom, prema podacima iz pasoša, on troši od 14 do 18 litara goriva. Štaviše, za upotrebu se preporučuje samo visokooktanski benzin.

O primjeni RPD-a u automobilskoj industriji

Ovaj motor je bio najpopularniji u kasnim 60-im i ranim 70-im godinama prošlog stoljeća. Wankel RPD patent je kupilo 11 vodećih proizvođača automobila. Tako je 67. godine NSU razvio prvi automobil poslovne klase sa rotacionim motorom, koji je nazvan NSU RO 80. Ovaj model se masovno proizvodio 10 godina. Ukupno je objavljeno više od 37 hiljada primjeraka. Automobil je bio popularan, ali nedostaci rotacionog motora na kraju su pokvarili reputaciju ovog automobila. Na pozadini drugihNSU modele, NSU RO 80 limuzina je bila najnepouzdanija. Kilometraža prije remonta bila je samo 50 hiljada sa deklarisanih 100.

Također, koncern Peugeot-Citroen, kompanija Mazda i fabrika VAZ eksperimentisali su sa rotacionim motorima (o ovom slučaju ćemo posebno govoriti u nastavku). Japanci su najveći uspjeh postigli puštanjem putničkog automobila s rotacijskim motorom 63. godine. U ovom trenutku, Japanci još uvijek opremaju RPD-ove na svojim sportskim automobilima serije RX. Do danas su oslobođeni mnogih "dječijih bolesti" koje su bile svojstvene RAP-u tog vremena.

Wankel RPD i industrija motocikala

70-ih i 80-ih godina prošlog stoljeća, neki proizvođači motocikala eksperimentirali su s rotacijskim motorima. Ovo su Herkul i Suzuki. Sada je samo u Nortonu uspostavljena masovna proizvodnja rotacionih motocikala. Ovaj brend proizvodi sportske motocikle NRV588 opremljene motorima s dva rotora ukupne zapremine od 588 kubnih centimetara. Snaga Norton bicikla je 170 konjskih snaga. Sa masom praznog vozila od 130 kilograma, ovaj motocikl ima odlične dinamičke performanse. Dodatno, ovi RPD-ovi su opremljeni elektronskim sistemom ubrizgavanja goriva i promjenjivim usisnim kanalom.

Zanimljive činjenice

Ove pogonske jedinice se široko koriste među modelarima aviona. Budući da u modelu motora s unutrašnjim sagorijevanjem nema zahtjeva za efikasnošću i pouzdanošću, proizvodnja takvih motora pokazala se jeftinom. U takvim motorima s unutarnjim sagorijevanjem uopće nema brtvi rotora ili imaju najprimitivniji dizajn. Glavna prednost ovogaJedinica modela aviona je da se lako ugrađuje u leteći model. ICE je lagan i kompaktan.

Još jedna činjenica: Felix Wankel, koji je dobio patent za RPD 1936. godine, postao je izumitelj ne samo rotacijskih motora, već i kompresora, kao i pumpi koje su radile po istoj shemi. Takve jedinice se mogu naći u radionicama i u proizvodnji. Usput, prijenosne električne pumpe za napuhavanje guma dizajnirane su upravo po ovom principu.

RPD i VAZ automobili

U sovjetskim vremenima bavili su se i stvaranjem rotacionog klipnog motora i njegovom ugradnjom na domaće automobile VAZ. Dakle, prvi RPD u SSSR-u bio je motor VAZ-311 sa kapacitetom od 70 konjskih snaga. Nastao je na bazi japanske jedinice 13V. Ali budući da je stvaranje motora obavljeno prema nerealnim planovima, jedinica se nakon puštanja u masovnu proizvodnju pokazala nepouzdana. Prvi automobil sa ovim motorom bio je VAZ-21018.

Ali priča o ugradnji Wankel motora na VAZ se tu ne završava. Druga po redu bila je pogonska jedinica VAZ-415, koja se u malim serijama koristila na G8 80-ih. Ovaj agregat je imao bolje tehničke karakteristike. Snaga zapremine 1308 kubnih centimetara povećana je na 150 konjskih snaga. Zahvaljujući tome, sovjetski VAZ-2108 s rotirajućim motorom ubrzao je do stotine za 9 sekundi. A maksimalna brzina bila je ograničena na 190 kilometara na sat. Ali ovaj motor nije bio bez mana. Konkretno, to je mali resurs. Jedva je stigao do 80 hiljadakilometara. Također među minusima vrijedi napomenuti visoku cijenu stvaranja takvog automobila. Potrošnja ulja bila je 700 grama na svakih hiljadu kilometara. Potrošnja goriva je oko 20 litara na sto. Stoga se rotacijski uređaj koristio samo na vozilima specijalnih službi, u malim serijama.

Zaključak

Pa smo shvatili šta je Wankel motor. Ova rotirajuća jedinica se sada koristi serijski samo na automobilima marke Mazda i to samo na jednom modelu. Unatoč brojnim poboljšanjima i pokušajima japanskih inženjera da poboljšaju dizajn RPD-a, on i dalje ima prilično mali resurs i karakterizira ga velika potrošnja ulja. Takođe, nove 1,3-litarske Mazde se ne razlikuju ni po efikasnosti goriva. Svi ovi nedostaci rotacionog motora čine ga nepraktičnim i nedovoljno korištenim u automobilskoj industriji.