Wankelmotor - enheten och principen för driften av RPD-bilen

Genom bilindustrins historia har det funnits många avancerade lösningar, konstruktioner av komponenter och enheter har förändrats. För mer än 30 år sedan började aktiva försök att flytta kolvmotorn åt sidan, vilket gav Wankels roterande kolvmotor fördelen. Men på grund av många omständigheter fick roterande motorer inte sin rätt till liv. Läs om allt detta nedan.

Funktionsprincip

Rotorn har en triangulär form, på varje sida har den en konvex form som fungerar som en kolv. Varje sida av rotorn har speciella urtag som ger mer utrymme för bränsle-luftblandningen, vilket ökar motorns arbetshastighet. Kanten på toppen är försedd med en liten tätningsbaffel som underlättar utförandet av varje slag. På båda sidor är rotorn försedd med tätningsringar som bildar kamrarnas vägg. Mitten av rotorn är utrustad med tänder, med hjälp av vilka mekanismen roterar.

Funktionen för Wankel-motorn är helt annorlunda än den klassiska, men de förenas genom en enda process som består av 4 slag (intag-kompression-arbetande slag-avgas). Bränslet kommer in i den första formade kammaren, komprimeras i den andra, sedan roterar rotorn och den komprimerade blandningen antänds av tändstiftet, efter att arbetsblandningen roterar rotorn och går ut till avgasgrenröret. Den huvudsakliga särskiljningsprincipen är att i en roterande kolvmotor är arbetskammaren inte statisk utan bildas av rotorns rörelse.

anordning

Innan du förstår enheten bör du känna till huvudkomponenterna i en roterande kolvmotor. Wankel-motorn består av:

• statorhus;
• rotor;
• en uppsättning växlar;
• excentrisk axel;
• tändstift (antändning och efterbränning).

En roterande motor är en förbränningsenhet. I denna motor inträffar alla 4 arbetsslag i sin helhet, men för varje fas finns det en egen kammare som bildas av rotorn genom roterande rörelse. 

När tändningen slås på vrider startaren svänghjulet och motorn startar. Rotering, rotorn, genom växelkronan, överför vridmomentet till den excentriska axeln (för en kolvmotor är detta en kamaxel). 

Resultatet av Wankel-motorns arbete bör vara att tryckblandningen bildas, vilket tvingar rotorns rotationsrörelser att upprepas om och om igen och överför vridmoment till växellådan. 

I denna motor ersätter cylindrar, kolvar, vevaxel med vevstänger hela statorhuset med en rotor. Tack vare detta minskas motorns volym avsevärt, medan effekten är många gånger högre än för en klassisk motor med vevmekanism, med samma volym. Denna design har en hög växellåda också på grund av låga friktionsförluster.

Förresten, motorns varvtal kan överstiga 7000 rpm, medan Mazda Wankel-motorer (för sporttävlingar) överstiger 10000 rpm. 

Design

En av de största fördelarna med denna enhet är dess kompakthet och lägre vikt jämfört med klassiska motorer av samma storlek. Layouten gör att du kan minska tyngdpunkten avsevärt, och detta påverkar stabiliteten och skärpan i kontrollen positivt. Små flygplan, sportbilar och motorfordon har använt och använder fortfarande denna fördel. 

Story

Historien om Wankel-motorns ursprung och spridning gör att du bättre kan förstå varför den var den bästa motorn på sin tid och varför den övergavs idag.

Tidig utveckling

1951 utvecklade det tyska företaget NSU Motorenwerke två motorer: den första - av Felix Wankel, under namnet DKM, och den andra - Hans Paschkes KKM (baserad på utvecklingen av Wankel). 

Grunden för driften av Wankel-enheten var den separata rotationen av kroppen och rotorn, på grund av vilken arbetsvarvningarna nådde 17000 per minut. Besväret var att motorn måste demonteras för att byta tändstift. Men KKM-motorn hade en fast kaross och dess design var mycket enklare än huvudprototypen.

Utfärdade licenser

År 1960 undertecknade NSU Motorenwerke ett avtal med det amerikanska tillverkningsföretaget Curtiss-Wright Corporation. Avtalet var att tyska ingenjörer skulle fokusera på utvecklingen av små roterande kolvmotorer för lätta fordon, medan amerikanska Curtis-Wright var engagerad i utvecklingen av flygmotorer. Den tyska maskinteknikern Max Bentele anställdes också som designer. 

De allra flesta globala biltillverkare, inklusive Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda och många andra. År 1959 introducerade det amerikanska företaget en förbättrad version av Wankelmotorn, och ett år senare visade brittiska Rolls Royce sin tvåstegs dieseldrivna kolvmotor.

Under tiden började några europeiska biltillverkare försöka utrusta bilar med nya motorer, men inte alla hittade sin ansökan: GM tackade nej, Citroen var fixerad på att utveckla en motor med motkolvar för flygplan och Mercedes-Benz installerade en roterande kolvmotor i den experimentella C 111 -modellen. 

1961, i Sovjetunionen, började NAMI tillsammans med andra forskningsinstitut utveckla Wankelmotorn. Många alternativ designades, en av dem hittade sin applikation i VAZ-2105-bilen för KGB. Det exakta antalet monterade motorer är okänt, men det överstiger inte flera dussin. 

Förresten, år senare är det bara bilföretaget Mazda som verkligen har funnit användning för en roterande kolvmotor. Ett slående exempel på detta är RX-8-modellen.

Motorcykelutveckling

I Storbritannien har motorcykeltillverkaren Norton Motorcycles utvecklat den Sachs luftkylda roterande kolvmotorn för motorfordon. Du kan lära dig mer om utvecklingen genom att läsa om Hercules W-2000-motorcykeln.

Suzuki stod inte åt sidan, och släppte också sin egen motorcykel. Ingenjörerna utarbetade emellertid noggrant motorns konstruktion, använde en järnlegering, vilket avsevärt ökade enhetens tillförlitlighet och livslängd.

Utveckling för bilar

Efter att ha tecknat ett forskningskontrakt mellan Mazda och NSU började företagen tävla om mästerskapet i produktionen av den första bilen med en Wankel -enhet. Som ett resultat, 1964, presenterade NSU sin första bil, NSU Spider, som svar presenterade Mazda en prototyp av 2- och 4-rotors motorer. Efter tre år släppte NSU Motorenwerke Ro 3 -modellen, men fick många negativa recensioner på grund av många misslyckanden mot bakgrund av en ofullkomlig design. Detta problem löstes inte förrän 80 och företaget efter 1972 år absorberades av Audi, och Wankelmotorerna hade redan fått ett dåligt namn.

Den japanska tillverkaren Mazda meddelade att deras ingenjörer hade löst problemet med att täta toppen (för täthet mellan kamrarna), de började använda motorer inte bara i sportbilar utan också i kommersiella fordon. Förresten noterade ägarna till Mazda-bilar med en roterande motor motorns höga gasrespons och elasticitet.

Mazda övergav senare den massiva introduktionen av den avancerade motorn och installerade den bara på modellerna RX-7 och RX-8. För RX-8 designades Renesis-motorn, som har förbättrats på många sätt, nämligen:

• förskjutna avgasventiler för att förbättra nedblåsningen, vilket avsevärt ökade kraften;
• lagt till några keramiska delar för att förhindra termisk distorsion;
• väl genomtänkt elektroniskt motorhanteringssystem;
• närvaron av två tändstift (huvud- och efterbrännare);
• lägga till en vattenmantel för att eliminera koldioxidansamling vid utloppet.

Som ett resultat erhölls en kompakt motor med en volym på 1.3 liter och en effekt på cirka 231 hk.

Fördelar

De största fördelarna med en roterande kolvmotor:

1. Dess låga vikt och dimensioner, som direkt påverkar grunden för bildesignen. Denna faktor är viktig när du utformar en sportbil med lågt tyngdpunkt.
2. Färre detaljer. Detta gör att du inte bara kan minska underhållskostnaden för motorn utan också minska energiförlusterna för rörelse eller rotation av relaterade delar. Denna faktor påverkade direkt den höga effektiviteten.
3. Med samma volym som en klassisk kolvmotor är effekten hos en roterande kolvmotor 2-3 gånger högre.
4. Arbets jämnhet och elasticitet, avsaknad av påtagliga vibrationer på grund av att det inte finns några fram- och återgående rörelser hos huvudenheterna.
5. Motorn kan drivas av bensin med låg oktan.
6. Det breda arbetshastighetsområdet tillåter användning av växellådan med kortare växlar, vilket är extremt bekvämt för stadsförhållanden.
7. Vridmomentet "hylla" tillhandahålls för ⅔ av cykeln, och inte för en fjärdedel, som i Otto-motorn.
8. Motoroljan är praktiskt taget inte förorenad, dräneringsintervallet är många gånger bredare. Här utsätts oljan inte för förbränning, som i kolvmotorer, sker denna process genom ringarna.
9. Det finns ingen detonation.

Förresten har det bevisats att även om den här motorn är på väg mot en resurs, förbrukar mycket olja, arbetar med låg kompression, kommer dess effekt att minska något. Det var denna fördel som mutade mig till installationen av en roterande kolvmotor på flygplan.

Tillsammans med imponerande fördelar finns det också nackdelar som hindrade den avancerade roterande kolvmotorn från att nå massorna.

 Begränsningar

1. Förbränningsprocessen är inte tillräckligt effektiv, på grund av vilken bränsleförbrukning ökar och toxicitetsstandarderna försämras. Problemet löses delvis genom närvaron av en andra tändstift som bränner ut arbetsblandningen.
2. Hög oljeförbrukning. Nackdelen beror på det faktum att Wankel-motorer är alltför smorda och på vissa ställen kan ibland olja brinna ut. Det finns ett överskott av olja i förbränningszonerna vilket resulterar i koldioxidutbyggnad. De försökte hantera detta problem genom att installera "värmerör" som förbättrar värmeöverföringen och utjämnar oljetemperaturen i hela motorn.
3. Svårigheter att reparera. Inte alla specialister är redo att professionellt ta itu med reparationen av en Wankel-motor. Strukturellt är enheten inte mer komplicerad än en klassisk motor, men det finns många nyanser, som inte följs kommer att leda till ett tidigt fel i motorn. Lägg till den höga kostnaden för reparationer.
4. Låg resurs. För Mazda RX-8-ägare innebär en körsträcka på 80 000 km att det är dags att göra en större översyn. Tyvärr måste sådan kompakthet och hög effektivitet betalas med dyra och komplexa reparationer var 80-100 tusen kilometer.

Frågor och svar:

Vad är skillnaden mellan en roterande motor och en kolvmotor? Det finns inga kolvar i en roterande motor, vilket innebär att fram- och återgående rörelser inte används för att rotera förbränningsmotorns axel - rotorn roterar omedelbart i den.

Vad är en roterande motor i en bil? Detta är en termisk enhet (den fungerar på grund av förbränning av en luft-bränsleblandning), bara den använder en roterande rotor, på vilken axeln är fixerad, som går till växellådan.

Varför är en roterande motor så dålig? Den största nackdelen med en roterande motor är en mycket liten arbetsresurs på grund av det snabba slitaget av tätningarna mellan enhetens förbränningskammare (driftsvinkeln förändras ständigt och konstant temperatur sjunker).