Wankel motoru - RPD arabasının cihazı ve çalışma prensibi

Otomotiv endüstrisinin tarihi boyunca, birçok gelişmiş çözüm oldu, bileşenlerin ve montajların tasarımları değişti. 30 yıldan daha uzun bir süre önce, aktif girişimler pistonlu motoru yana kaydırmaya başladı ve Wankel döner pistonlu motora avantaj sağladı. Ancak birçok durum nedeniyle döner motorlar yaşam hakkını alamadı. Aşağıda tüm bunları okuyun.

Çalışma prensibi

Rotor, her iki tarafında bir piston görevi gören dışbükey bir şekle sahip üçgen bir şekle sahiptir. Rotorun her iki tarafında, yakıt-hava karışımı için daha fazla alan sağlayan ve böylece motorun çalışma hızını artıran özel girintiler vardır. Kenarların tepesi, her vuruşun uygulanmasını kolaylaştıran küçük bir sızdırmazlık bölmesi ile donatılmıştır. Rotor, odacıkların duvarını oluşturan her iki tarafta sızdırmazlık halkaları ile donatılmıştır. Rotorun ortası, mekanizmanın döndüğü dişlerle donatılmıştır.

Wankel motorunun çalışma prensibi klasik olandan tamamen farklıdır, ancak 4 vuruştan (giriş-sıkıştırma-çalışma stroku-egzoz) oluşan tek bir işlemle birleştirilirler. Yakıt ilk oluşturulan bölmeye girer, ikinciye sıkıştırılır, ardından rotor döner ve sıkıştırılmış karışım buji tarafından ateşlenir, ardından çalışma karışımı rotoru döndürür ve egzoz manifolduna çıkar. Ana ayırt edici ilke, döner pistonlu bir motorda çalışma odasının statik olmaması, rotorun hareketiyle oluşmasıdır.

Cihaz

Cihazı anlamadan önce, bir döner pistonlu motorun ana bileşenlerini bilmelisiniz. Wankel motoru şunlardan oluşur:

• stator muhafazası;
• rotor;
• bir dizi dişli;
• Eksantrik şaft;
• bujiler (ateşleme ve yanma sonrası).

Döner motor, içten yanmalı bir birimdir. Bu motorda 4 vuruşun tamamı tam olarak gerçekleşir, ancak her faz için rotorun dönme hareketi ile oluşturduğu kendi odası vardır. 

Kontak açıldığında, marş motoru volanı döndürür ve motor çalışır. Dönen rotor, dişli tacı boyunca torku eksantrik miline iletir (bir pistonlu motor için bu bir eksantrik milidir). 

Wankel motorunun çalışmasının sonucu, çalışma karışımının basıncının oluşması, rotorun dönme hareketlerini tekrar tekrar tekrar etmeye zorlayarak torku şanzımana iletmesi olmalıdır. 

Bu motorda, silindirler, pistonlar, bağlantı çubuklu krank mili, tüm stator muhafazasını bir rotorla değiştirir. Bu sayede, motorun hacmi önemli ölçüde azalırken, güç, aynı hacme sahip bir krank mekanizmasına sahip klasik bir motordan birçok kat daha yüksektir. Bu tasarım, aynı zamanda düşük sürtünme kayıpları nedeniyle yüksek bir dişli kutusuna sahiptir.

Bu arada, motor çalışma hızı 7000 d / d'yi aşabilirken, Mazda Wankel motorları (spor etkinlikleri için) 10000 d / d'yi aşan devirlere sahiptir. 

Dizayn

Bu ünitenin ana avantajlarından biri, kompakt olması ve aynı boyuttaki klasik motorlara kıyasla daha hafif olmasıdır. Düzen, ağırlık merkezini önemli ölçüde azaltmanıza olanak tanır ve bu, kontrolün kararlılığını ve keskinliğini olumlu yönde etkiler. Küçük uçaklar, spor arabalar ve motorlu taşıtlar bu avantajı kullandı ve kullanmaya devam ediyor. 

Öykü

Wankel motorunun kökeni ve yayılma tarihi, neden o dönemin en iyi motoru olduğunu ve bugün neden terk edildiğini daha iyi anlamanızı sağlayacaktır.

Erken gelişmeler

1951'de Alman NSU Motorenwerke şirketi iki motor geliştirdi: birincisi - DKM adı altında Felix Wankel tarafından ve ikincisi - Hans Paschke'nin KKM'si (Wankel'in geliştirilmesine dayalı). 

Wankel ünitesinin çalışmasının temeli, çalışma devirlerinin dakikada 17000'e ulaşması nedeniyle gövdenin ve rotorun ayrı ayrı dönmesiydi. Rahatsızlık, bujileri değiştirmek için motorun sökülmesi gerektiğiydi. Ancak KKM motorunun sabit bir gövdesi vardı ve tasarımı ana prototipe göre çok daha basitti.

Verilen lisanslar

1960 yılında NSU Motorenwerke, Amerikan imalat şirketi Curtiss-Wright Corporation ile bir anlaşma imzaladı. Sözleşme, Alman mühendisler için hafif araçlar için küçük döner pistonlu motorların geliştirilmesine odaklanırken, Amerikan Curtis-Wright uçak motorlarının geliştirilmesiyle ilgileniyordu. Alman makine mühendisi Max Bentele de tasarımcı olarak işe alındı. 

Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda ve diğerleri dahil olmak üzere küresel otomobil üreticilerinin büyük çoğunluğu. 1959'da Amerikan şirketi, Wankel motorunun geliştirilmiş bir versiyonunu tanıttı ve bir yıl sonra İngiliz Rolls Royce, iki aşamalı dizel döner pistonlu motorunu gösterdi.

Bu arada, bazı Avrupalı ​​otomobil üreticileri arabaları yeni motorlarla donatmaya çalıştılar, ancak hepsi uygulamalarını bulamadı: GM reddetti, Citroen uçaklar için karşı pistonlu bir motor geliştirmeye odaklandı ve Mercedes-Benz bir döner pistonlu motor kurdu. deneysel C 111 modelinde. 

1961'de Sovyetler Birliği'nde NAMI, diğer araştırma enstitüleriyle birlikte Wankel motorunu geliştirmeye başladı. Birçok seçenek tasarlandı, bunlardan biri KGB için VAZ-2105 arabasında uygulamasını buldu. Birleştirilmiş motorların tam sayısı bilinmemektedir, ancak birkaç düzineyi geçmemektedir. 

Bu arada, yıllar sonra, yalnızca otomotiv şirketi Mazda, döner pistonlu bir motor için gerçekten bir kullanım alanı buldu. Bunun çarpıcı bir örneği RX-8 modelidir.

Motosiklet geliştirmeleri

İngiltere'de motosiklet üreticisi Norton Motorcycles, motorlu araçlar için Sachs hava soğutmalı döner pistonlu motoru geliştirdi. Hercules W-2000 motosikleti hakkında okuyarak geliştirme hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Suzuki bir kenara çekilmedi ve kendi motosikletini de piyasaya sürdü. Bununla birlikte, mühendisler motorun tasarımını dikkatlice çalıştılar, ünitenin güvenilirliğini ve hizmet ömrünü önemli ölçüde artıran bir ferroalyaj kullandılar.

Arabalar için gelişmeler

Mazda ve NSU arasında bir araştırma sözleşmesi imzalayan şirketler, Wankel ünitesine sahip ilk otomobilin üretiminde şampiyonluk için yarışmaya başladılar. Sonuç olarak, 1964'te NSU ilk otomobili NSU Spider'ı sundu, buna karşılık Mazda 2 ve 4 rotorlu motorların bir prototipini sundu. 3 yıl sonra, NSU Motorenwerke, Ro 80 modelini piyasaya sürdü, ancak kusurlu bir tasarımın arka planına karşı sayısız başarısızlık nedeniyle çok sayıda olumsuz eleştiri aldı. Bu sorun 1972'ye kadar çözülmedi ve şirket 7 yıl sonra Audi tarafından emildi ve Wankel motorları zaten kötü bir üne kavuşmuştu.

Japon üretici Mazda, mühendislerinin üst kısmı sızdırmaz hale getirme sorununu çözdüklerini (odalar arasındaki sızdırmazlığı), motorları sadece spor otomobillerde değil ticari araçlarda da kullanmaya başladıklarını açıkladı. Bu arada, döner motorlu Mazda otomobillerinin sahipleri, yüksek gaz kelebeği tepkisine ve motorun esnekliğine dikkat çekti.

Mazda daha sonra, yalnızca RX-7 ve RX-8 modellerini kurarak, gelişmiş motorun büyük tanıtımını bıraktı. RX-8 için, birçok yönden geliştirilmiş Renesis motoru tasarlandı:

• gücü önemli ölçüde artıran blöfü iyileştirmek için yer değiştirmiş egzoz delikleri;
• termal bozulmayı önlemek için bazı seramik parçalar eklendi;
• iyi düşünülmüş elektronik motor yönetim sistemi;
• iki bujinin varlığı (ana ve art yakıcı için);
• çıkışta karbon birikintilerini ortadan kaldırmak için bir su ceketi eklemek.

Sonuç olarak, 1.3 litre hacimli ve yaklaşık 231 hp güç çıkışına sahip kompakt bir motor elde edildi.

Avantajları

Döner pistonlu bir motorun temel avantajları:

1. Otomobil tasarımının temelini doğrudan etkileyen hafifliği ve boyutları. Düşük ağırlık merkezine sahip bir spor otomobil tasarlarken bu faktör önemlidir.
2. Daha az ayrıntı. Bu, yalnızca motoru bakım maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda ilgili parçaların hareketi veya dönüşü için güç kayıplarını da azaltır. Bu faktör, yüksek verimliliği doğrudan etkiledi.
3. Klasik bir pistonlu motorla aynı hacme sahip bir döner pistonlu motorun gücü 2-3 kat daha fazladır.
4. İşin düzgünlüğü ve esnekliği, ana ünitelerin karşılıklı hareketlerinin olmaması nedeniyle somut titreşimlerin olmaması.
5. Motor, düşük oktanlı benzinle çalıştırılabilir.
6. Geniş çalışma hızı aralığı, şehir koşulları için son derece uygun olan daha kısa vitesli bir şanzımanın kullanımına izin verir.
7. Otto motorunda olduğu gibi bir çeyrek için değil, döngünün'ü için tork “rafı” sağlanmıştır.
8. Motor yağı pratik olarak kirlenmez, boşaltma aralığı birçok kez daha geniştir. Burada yağ, pistonlu motorlarda olduğu gibi yanmaya maruz kalmaz, bu işlem segmanlar vasıtasıyla gerçekleşir.
9. Patlama yok.

Bu arada, bu motor bir kaynağın eşiğinde olsa, çok yağ tüketse, düşük sıkıştırmada çalışsa bile gücünün biraz azalacağı kanıtlanmıştır. Bana bir döner pistonlu motorun uçağa monte edilmesine rüşvet veren bu avantajdı.

Etkileyici avantajlarının yanı sıra, gelişmiş döner pistonlu motorun kitlelere ulaşmasını engelleyen dezavantajları da vardır.

 Dezavantajları:

1. Yakıt tüketiminin artması ve toksisite standartlarının bozulması nedeniyle yanma süreci yeterince verimli değildir. Sorun, çalışma karışımını yakan ikinci bir bujinin varlığıyla kısmen çözülür.
2. Yüksek yağ tüketimi. Dezavantaj, Wankel motorlarının aşırı derecede yağlanması ve bazı yerlerde bazen yağın yanabilmesidir. Yanma bölgelerinde karbon oluşumuna yol açan aşırı yağ vardır. Bu sorunu, motor boyunca ısı transferini iyileştiren ve yağ sıcaklığını eşitleyen "ısı" boruları kurarak çözmeye çalıştılar.
3. Onarım zorluğu. Tüm uzmanlar bir Wankel motorunun onarımını profesyonelce yapmaya hazır değildir. Yapısal olarak, ünite klasik bir motordan daha karmaşık değildir, ancak gözlemlenmemesi motorun erken arızalanmasına yol açacak birçok nüans vardır. Buna yüksek onarım maliyetlerini ekliyoruz.
4. Düşük kaynak. Mazda RX-8 sahipleri için 80 km'lik bir kilometre, büyük bir revizyon yapma zamanının geldiği anlamına gelir. Ne yazık ki, bu tür kompaktlık ve yüksek verimlilik, her 000-80 bin kilometrede bir pahalı ve karmaşık onarımlarla ödenmelidir.

Sorular ve Cevaplar:

Döner motor ile pistonlu motor arasındaki fark nedir? Döner motorda piston yoktur, bu da içten yanmalı motor şaftını döndürmek için karşılıklı hareketlerin kullanılmadığı anlamına gelir - rotor hemen içinde döner.

Arabadaki döner motor nedir? Bu bir termal ünitedir (bir hava-yakıt karışımının yanması nedeniyle çalışır), sadece şaftın sabitlendiği ve dişli kutusuna giden dönen bir rotor kullanır.

Döner motor neden bu kadar kötü? Döner motorun ana dezavantajı, ünitenin yanma odaları arasındaki contaların hızlı aşınması nedeniyle çok küçük bir çalışma kaynağıdır (çalışma açısı sürekli değişir ve sabit sıcaklık düşer).