Wankel-motor - enheden og princippet om drift af RPD-bilen

Gennem bilindustriens historie har der været mange avancerede løsninger, design af komponenter og samlinger har ændret sig. For mere end 30 år siden begyndte aktive forsøg på at skifte stempelmotoren til siden, hvilket gav Wankels roterende stempelmotor fordelen. På grund af mange omstændigheder modtog roterende motorer imidlertid ikke deres ret til liv. Læs om alt dette nedenfor.

Virkemåde

Rotoren har en trekantet form, på hver side har den en konveks form, der fungerer som et stempel. Hver side af rotoren har specielle fordybninger, der giver mere plads til blandingen af ​​brændstof-luft og derved øger motorens driftshastighed. Toppen af ​​kanterne er udstyret med en lille forseglingsafskærmning, der letter udførelsen af ​​hvert slag. Rotoren er på begge sider udstyret med tætningsringe, der danner kamervæggen. Midten af ​​rotoren er udstyret med tænder, ved hjælp af hvilken mekanismen roterer.

Wankel-motorens funktionsprincip adskiller sig helt fra den klassiske, men de forenes ved en enkelt proces bestående af 4 slag (indsugning-kompression-arbejder slag-udstødning). Brændstoffet kommer ind i det først dannede kammer, komprimeres i det andet, derefter roterer rotoren, og den komprimerede blanding antændes af tændrøret, efter at arbejdsblandingen roterer rotoren og går ud i udstødningsmanifolden. Det vigtigste kendetegnende princip er, at arbejdskammeret i en roterende stempelmotor ikke er statisk, men er dannet af rotorens bevægelse.

enhed

Før du forstår enheden, skal du kende hovedkomponenterne i en roterende stempelmotor. Wankel-motoren består af:

• statorhus;
• rotor;
• et sæt gear;
• excentrisk aksel;
• tændrør (antændes og efterforbrændes).

En roterende motor er en forbrændingsenhed. I denne motor forekommer alle 4 arbejdsslag fuldt ud, men for hver fase er der sit eget kammer, som er dannet af rotoren ved roterende bevægelse. 

Når tændingen er tændt, drejer starteren svinghjulet, og motoren starter. Rotation, rotoren gennem gearkronen overfører momentet til den excentriske aksel (for en stempelmotor er dette en knastaksel). 

Resultatet af arbejdet med Wankel-motoren skulle være dannelsen af ​​tryk på arbejdsblandingen, hvilket tvinger rotorens rotationsbevægelser til at gentage igen og igen og transmittere drejningsmoment til transmissionen. 

I denne motor erstatter cylindre, stempler, krumtapaksler med forbindelsesstænger hele statorhuset med en rotor. Takket være dette er motorens volumen reduceret betydeligt, mens effekten er mange gange højere end den klassiske motor med en krumtapmekanisme med samme volumen. Dette design har en høj gearkasse også på grund af lave friktionstab.

Forresten kan motorens driftshastighed overstige 7000 omdr./min., Mens Mazda Wankel-motorer (til sportskonkurrencer) overstiger 10000 omdr./min. 

design

En af de vigtigste fordele ved denne enhed er dens kompakthed og lettere vægt sammenlignet med klassiske motorer af samme størrelse. Layoutet giver dig mulighed for at reducere tyngdepunktet markant, og dette påvirker stabiliteten og skarpheden af ​​kontrollen positivt. Små fly, sportsvogne og motorkøretøjer har brugt og bruger stadig denne fordel. 

Story

Historien om Wankel-motorens oprindelse og spredning giver dig mulighed for bedre at forstå, hvorfor den var den bedste motor på sin tid, og hvorfor den blev opgivet i dag.

Tidlig udvikling

I 1951 udviklede det tyske firma NSU Motorenwerke to motorer: den første - af Felix Wankel, under navnet DKM, og den anden - Hans Paschkes KKM (baseret på udviklingen af ​​Wankel). 

Grundlaget for driften af ​​Wankel-enheden var den separate rotation af legemet og rotoren, på grund af hvilken driftsomdrejningerne nåede 17000 pr. Minut. Ulempen var, at motoren skulle skilles ad for at udskifte tændrørene. Men KKM-motoren havde en fast krop, og dens design var meget enklere end hovedprototypen.

Udstedte licenser

I 1960 underskrev NSU Motorenwerke en aftale med det amerikanske produktionsfirma Curtiss-Wright Corporation. Kontrakten skulle tyske ingeniører fokusere på udviklingen af ​​små roterende stempelmotorer til lette køretøjer, mens den amerikanske Curtis-Wright var involveret i udviklingen af ​​flymotorer. Den tyske maskiningeniør Max Bentele blev også ansat som designer. 

Langt de fleste globale bilproducenter, herunder Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda og mange andre. I 1959 introducerede det amerikanske firma en forbedret version af Wankel-motoren, og et år senere viste den britiske Rolls Royce sin totrins dieselmotor med roterende stempel.

I mellemtiden begyndte nogle europæiske bilproducenter at forsøge at udstyre biler med nye motorer, men ikke alle fandt deres ansøgning: GM nægtede, Citroen blev fikseret på at udvikle en motor med modstempler til fly, og Mercedes-Benz installerede en roterende stempelmotor i den eksperimentelle C 111 -model. 

I 1961 begyndte NAMI sammen med andre forskningsinstitutter i Sovjetunionen udviklingen af ​​Wankel-motoren. Mange muligheder blev designet, en af ​​dem fandt anvendelsen i VAZ-2105-bilen til KGB. Det nøjagtige antal samlede motorer er ukendt, men det overstiger ikke flere dusin. 

For øvrigt, år senere, er det kun bilfirmaet Mazda, der virkelig har fundet anvendelse til en roterende stempelmotor. Et slående eksempel på dette er RX-8-modellen.

Motorcykel udvikling

I Storbritannien har motorcykelfabrikanten Norton Motorcycles udviklet den luftkølede roterende stempelmotor Sachs til motorkøretøjer. Du kan lære mere om udviklingen ved at læse om Hercules W-2000 motorcyklen.

Suzuki stod ikke til side, og frigav også sin egen motorcykel. Ingeniørerne udarbejdede imidlertid omhyggeligt motorens design, brugte en ferrolegering, hvilket øgede enhedens pålidelighed og levetid betydeligt.

Udvikling til biler

Efter at have underskrevet en forskningskontrakt mellem Mazda og NSU begyndte virksomhederne at konkurrere om mesterskabet i produktionen af ​​den første bil med en Wankel -enhed. Som et resultat, i 1964, præsenterede NSU sin første bil, NSU Spider, som svar, Mazda præsenterede en prototype af 2- og 4-rotors motorer. Efter 3 år udgav NSU Motorenwerke Ro 80 -modellen, men modtog en masse negative anmeldelser på grund af talrige fejl på baggrund af et uperfekt design. Dette problem blev først løst i 1972, og virksomheden efter 7 år blev absorberet af Audi, og Wankel -motorerne var allerede blevet berygtede.

Den japanske producent Mazda meddelte, at deres ingeniører løste problemet med forsegling af toppen (for tæthed mellem kamrene), de begyndte at bruge motorer ikke kun i sportsvogne, men også i erhvervskøretøjer. Forresten bemærkede ejerne af Mazda-biler med en roterende motor motorens høje gasrespons og elasticitet.

Mazda opgav senere den massive introduktion af den avancerede motor og installerede den kun på RX-7 og RX-8-modellerne. For RX-8 blev Renesis-motoren designet, som er blevet forbedret på mange måder, nemlig:

• fordrevne udstødningsventiler for at forbedre blowdown, hvilket markant øgede kraften;
• tilføjet nogle keramiske dele for at forhindre termisk forvrængning;
• velgennemtænkt elektronisk motorstyringssystem;
• tilstedeværelsen af ​​to tændrør (hoved- og efterbrænder);
• tilføje en vandkappe for at eliminere kulstofophobning ved udløbet.

Som et resultat blev der opnået en kompakt motor med et volumen på 1.3 liter og en effekt på ca. 231 hk.

Fordele

De vigtigste fordele ved en roterende stempelmotor:

1. Dens lave vægt og dimensioner, som direkte påvirker grundlaget for bilens design. Denne faktor er vigtig, når du designer en sportsvogn med et lavt tyngdepunkt.
2. Færre detaljer. Dette giver dig ikke kun mulighed for at reducere omkostningerne ved vedligeholdelse af motoren, men også at reducere effekttab til bevægelse eller rotation af relaterede dele. Denne faktor påvirkede direkte den høje effektivitet.
3. Med samme volumen som en klassisk stempelmotor er effekten af ​​en roterende stempelmotor 2-3 gange højere.
4. Arbejdets glathed og elasticitet, fravær af håndgribelige vibrationer på grund af det faktum, at der ikke er nogen frem- og tilbagegående bevægelser af hovedenhederne.
5. Motoren kan drives af benzin med lav oktan.
6. Det brede driftshastighedsområde tillader brug af en transmission med kortere gear, hvilket er yderst praktisk i byforhold.
7. Drejningsmomentets "hylde" er beregnet til ⅔ af en cyklus, og ikke for en fjerdedel, som i Otto-motoren.
8. Motorolien er praktisk talt ikke forurenet, afløbsintervallet er mange gange bredere. Her er olien ikke udsat for forbrænding, som i stempelmotorer, denne proces sker gennem ringene.
9. Der er ingen detonation.

Forresten er det bevist, at selvom denne motor er på randen af ​​en ressource, bruger meget olie, fungerer ved lav kompression, vil dens effekt falde lidt. Det var denne fordel, der bestikkede mig til installationen af ​​en roterende stempelmotor på fly.

Sammen med de imponerende fordele er der også ulemper, der forhindrede den avancerede roterende stempelmotor i at nå masserne.

 Begrænsninger

1. Forbrændingsprocessen er ikke effektiv nok, hvorfor brændstofforbruget stiger, og toksicitetsstandarderne forringes. Problemet løses delvist ved tilstedeværelsen af ​​et andet tændrør, som brænder arbejdsblandingen ud.
2. Højt olieforbrug. Ulempen skyldes, at Wankel-motorer er for smurt, og at visse steder nogle gange kan olie brænde ud. Der er et overskud af olie i forbrændingszonerne, hvilket resulterer i kulstofophobning. De forsøgte at tackle dette problem ved at installere "varme" rør, der forbedrer varmeoverførslen og udligner olietemperaturen i hele motoren.
3. Vanskeligheder ved reparation. Ikke alle specialister er klar til professionelt at påtage sig reparationen af ​​en Wankel-motor. Strukturelt er enheden ikke mere kompliceret end en klassisk motor, men der er mange nuancer, hvis ikke overholdelse vil føre til en tidlig svigt i motoren. Hertil kommer de høje reparationsomkostninger.
4. Lav ressource. For Mazda RX-8-ejere betyder en kilometertal på 80 km, at det er tid til at foretage en større eftersyn. Desværre skal en sådan kompakthed og høj effektivitet betales med dyre og komplekse reparationer hver 000-80 tusind kilometer.

Spørgsmål og svar:

Hvad er forskellen mellem en roterende motor og en stempelmotor? Der er ingen stempler i en rotationsmotor, hvilket betyder, at der ikke bruges frem- og tilbagegående bevægelser til at rotere forbrændingsmotorakslen - rotoren roterer straks i den.

Hvad er en roterende motor i en bil? Dette er en termisk enhed (den fungerer på grund af forbrændingen af ​​en luft-brændstofblanding), kun den bruger en roterende rotor, hvorpå akslen er fastgjort, som går til gearkassen.

Hvorfor er en roterende motor så dårlig? Den største ulempe ved en roterende motor er en meget lille arbejdsressource på grund af det hurtige slid på tætningerne mellem enhedens forbrændingskamre (driftsvinklen ændrer sig konstant og konstant temperatur falder).