Wankel motoru: cihaz, çalışma prensibi

2024 Yazar: Erin Ralphs | [email protected]. Son düzenleme: 2024-02-19 19:43

İçten yanmalı motor, insanlığın mükemmel bir buluşudur. İçten yanmalı motor sayesinde teknik ilerleme önemli ölçüde gelişmeye başladı. Bu ayarların birkaç türü vardır. Ancak en ünlüsü biyel ve piston ve döner pistondur. İkincisi, Alman mühendis Wankel tarafından W alter Freude ile işbirliği içinde icat edildi. Bu güç ünitesi, klasik biyel-pistonlu içten yanmalı motorla karşılaştırıldığında farklı bir cihaza ve çalışma prensibine sahiptir. Wankel motorunun çalışma prensibi nedir ve bu içten yanmalı motor neden bu kadar popüler hale gelmedi? Bütün bunları bugünkü yazımızda ele alacağız.

Karakteristik

Peki, bu motor nedir? Bu, 1957'de Felix Wankel tarafından geliştirilen içten yanmalı bir motordur. Bu ünitedeki pistonun işlevi, üç köşeli bir rotor tarafından gerçekleştirildi. Özel olarak şekillendirilmiş bir boşluğun içinde döndü.

Geçen yüzyılın 70'lerinde meydana gelen bir dizi deneysel motosiklet ve araba modelinden sonra, Wankel motoruna olan talep önemli ölçüde azaldı. Bugün bir dizi şirket hala üzerinde çalışıyor olsa daBu motorun iyileştirilmesi. Böylece Mazda PX serisinde Wankel motoruyla tanışabilirsiniz. Ayrıca, bu ünite modellemede uygulamasını buldu.

Wankel motor cihazı

Bu güç ünitesi birkaç bileşenden oluşur:

• Vakalar (statorlar).
• Yanma odaları.
• Giriş ve çıkış portları.
• Sabit dişli.
• Dişli çarkı.
• Rotor.
• Vala.
• Bujiler.

Wankel motorunun çalışma prensibi nedir? Buna aşağıda bakacağız.

Çalışma prensibi

Bu ICE aşağıdaki gibi çalışır. Yataklar vasıtasıyla eksantrik bir mil üzerine monte edilen rotor, hava-yakıt karışımının yanması sonucu oluşan gaz basıncının kuvveti ile tahrik edilir. Motor rotoru, bir çift dişli aracılığıyla statora göre. Bunlardan biri (büyük) rotorun iç yüzeyinde bulunur. İkincisi (destek) daha küçüktür ve motorun yan kapağına sıkıca tutturulmuştur. Dişlilerin etkileşimi sayesinde rotor, eksantrik dairesel hareketler üretir. Böylece kenarları yanma odasının iç yüzeyi ile temas halindedir.

Sonuç olarak, motor gövdesi ve rotor arasında değişken hacimli birkaç izole oda oluşturulur. Sayıları her zaman 3'tür. Bu odalarda, karışımın sıkıştırılması, yanması, gazların genleşmesi (daha sonra rotorun çalışma yüzeyine baskı uygular) ve bunların çıkarılması işlemi gerçekleşir. Sonuç olarakyakıtın ateşlenmesiyle, rotor tahrik edilir ve tork eksantrik miline aktarılır. İkincisi, yataklara monte edilir ve ardından gücü aktarma birimlerine aktarır. Ve ancak o zaman Wankel motorunun kuvvetlerinin momenti, klasik şemaya göre tekerleklere gider - bir kardan tahriki ve aks milleri aracılığıyla göbeklere. Böylece, bir döner motorda birkaç mekanik çift aynı anda çalışır. Birincisi rotorun hareketinden sorumludur ve birkaç dişliden oluşur. İkinci de, rotorun hareketini eksantrik milin dönüşlerine dönüştürür.

Statorun (gövde) ve dişlilerin dişli oranı her zaman sabittir ve 3:2'dir. Böylece rotor, milin 120 derece tam dönüşü için dönme süresine sahiptir. Buna karşılık, rotorun tam bir devri için, yüzler tarafından oluşturulan üç bölmenin her birinde içten yanmalı motorun dört zamanlı bir çalışma döngüsü gerçekleştirilir.

Faydalar

Bu içten yanmalı motorun avantajları nelerdir? Wankel döner pistonlu motor, piston kollu motordan daha basit bir tasarıma sahiptir. Bu nedenle, içindeki parça sayısı, pistonlu dört zamanlı içten yanmalı bir motordan yüzde 40 daha azdır. Ancak yine de, gelişmiş ekipman olmadan kendi ellerinizle bir Wankel motoru oluşturmak mümkün değildir. Sonuçta, rotor çok karmaşık bir şekle sahiptir. Kendi elleriyle ev yapımı bir Wankel motoru yapmaya çalışanlar sayısız başarısızlık yaşadı.

Ama faydalarına geçelim. Döner ünitenin tasarımında krank mili, gaz dağıtım mekanizması yoktur. Ayrıca bağlantı çubukları yoktur vepistonlar. Yanıcı karışım, rotorun kenarı tarafından açılan giriş penceresinden odaya girer. Ve çalışma döngüsünün sonunda egzoz gazları egzoz portu aracılığıyla vücuttan salınır. Yine burada valfin rolü, rotorun kendisinin kenarı tarafından gerçekleştirilir. Ayrıca, tasarımda eksantrik mili yoktur (bunlardan birkaçı artık biyel birimlerinde kullanılmaktadır). Wankel döner pistonlu motor, gaz dağıtım mekanizmasının çalışma prensibi açısından iki zamanlı bir motora benzer.

Ayrı olarak, yağlama sisteminden bahsetmeye değer. Aslında, Wankel döner motorunda yoktur. Ama o zaman sürtünme çiftleri nasıl çalışır? Çok basit: yanıcı karışımın kendisine yağ eklenir (ilkel motosiklet motorlarında olduğu gibi). Böylece, sürtünme parçalarının yağlanması, hava-yakıt karışımının kendisi tarafından gerçekleştirilir. Tasarım, yağlayıcıyı karterden alan ve özel basınç altında püskürten, herkesin aşina olduğu yağ pompasından yoksundur.

Wankel motorunun bir başka avantajı da hafifliği ve boyutudur. Pistonlu motorlarda zorunlu olan parçaların neredeyse yarısı burada eksik olduğu için döner ünite daha kompakttır ve herhangi bir motor bölmesine sığabilir. kompakt boyutlar, motor bölmesinin alanını daha rasyonel kullanmanıza ve ön ve arka akslarda daha düzgün bir yük sağlamanıza olanak tanır (sonuçta, geleneksel motorlu araçlarda, yükün yüzde 70'inden fazlası ön tarafa düşer) Bölüm). Ve düşük ağırlık nedeniyle yüksek stabilite elde edilir. evet motor varmakinenin konforu üzerinde olumlu etkisi olan minimum titreşim seviyesi.

Bu ünitenin bir sonraki artısı, yüksek şaft hızlarında elde edilen yüksek özgül güçtür. Bu özellik, iyi teknik özellikler elde etmenizi sağlar. Wankel motorunun Mazda spor arabalarında kullanılmasının nedeni budur. Motor kolayca yedi veya daha fazla bin devire kadar döner. Aynı zamanda küçük bir hacimde çok daha fazla tork ve güç sağlar. Bütün bunların otomobilin hızlanan dinamikleri üzerinde olumlu bir etkisi var. Örneğin, "Mazda RX-8" arabasını alabilirsiniz. 1,3 litre hacme sahip motor 210 beygir güç üretiyor.

Tasarım kusurları

Wankel döner motorunun cihazı ve çalışma prensibi göz önüne alındığında, ana tasarım kusurunu belirtmekte fayda var. Bu, yanma odası ile rotor arasındaki boşluk contalarının düşük verimliliğidir. İkincisi, yalnızca kenarlar boyunca (toplamda dört tane olan) değil, aynı zamanda (motor kapağı ile temas halinde olan) yan yüzey boyunca da güvenilir sızdırmazlık gerektiren oldukça karmaşık bir şekle sahiptir. Aynı zamanda, hem uçlardan hem de çalışma yüzeylerinden özellikle hassas işleme ile çelik yaylı şeritler şeklinde yapılırlar. Tasarıma dahil edilen ısıtma sırasındaki tüm genleşme payları bu özellikleri bozar. Bu nedenle, sızdırmazlık plakalarının uç yerlerinde gazların kırılmasını önlemek mümkün değildir. Pistonlu motorlarda labirent etkisi uygulanır. Bu nedenle tasarım, farklı yönlerde boşluklara sahip üç sızdırmazlık halkası kullanır.

Ancak son yıllarda contaların kalitesinin arttığını belirtmekte fayda var. Tasarımcılar, contalar için yeni malzemeler kullanarak Wankel motorunu geliştirdiler. Ancak yine de gaz çıkışı, döner içten yanmalı bir motordaki en zayıf nokta olarak kabul edilir.

Yağ tüketimi

Daha önce de söylediğimiz gibi bu motorda böyle bir yağlama sistemi yok. Yağın yanıcı karışımla birlikte girmesi nedeniyle tüketimi önemli ölçüde artar. Ve biyel kolu motorlarında doğal yağ kaybı hariç tutulursa veya 1 bin kilometrede 100 gramdan fazla değilse, döner motorlarda bu parametre bin kilometrede 0,4 ila 1 litre arasında değişir. Bunun nedeni, karmaşık sızdırmazlık sisteminin yüzeylerin daha etkili bir şekilde yağlanmasını gerektirmesidir. Ayrıca, yüksek yağ tüketimi nedeniyle bu motorlar modern çevre standartlarını karşılayamaz. Wankel motorlu arabaların egzoz gazları, vücuda ve çevreye zararlı birçok madde içerir.

Ayrıca, döner motor yalnızca yüksek kaliteli ve pahalı yağlarla çalışabilir. Bunun nedeni birkaç faktördür:

• Motor odasının ve rotorun parçalarının yüksek aşınmaya temas etme eğilimi.
• Sürtünme çiftlerinin aşırı ısınma eğilimi.

Diğer sorunlar

Düzensiz yağ değişiklikleri içten yanmalı motorun ömrünü az altmakla tehdit etti, çünkü eski yağlayıcının parçacıkları aşındırıcı gibi davranarak boşlukları ve haznede egzoz gazı patlaması olasılığını artırdı. Bu ünite ayrıca aşırı ısındığında sıkışır. Ve soğuk havalarda araba kullanırken,soğutma aşırı olmuş olabilir.

RPD'nin kendisi, herhangi bir pistonlu motordan daha yüksek bir çalışma sıcaklığına sahiptir. Yanma odası en yüklü olarak kabul edilir. küçük bir hacmi var. Ve uzatılmış şekli nedeniyle, oda patlamaya eğilimlidir. Yağa ek olarak, Wankel motoru mumların kalitesini talep ediyor. Çiftler halinde kurulurlar ve kesinlikle teknik düzenlemelere göre değiştirilirler. Diğer noktaların yanı sıra, döner motorun yetersiz esnekliğine dikkat etmek önemlidir. Bu nedenle, bu içten yanmalı motorlar, yalnızca yüksek rotor hızlarında - dakikada 6 ila 10 veya daha fazla bin arasında mükemmel hız ve güç özellikleri üretebilir. Bu özellik, tasarımcıları dişli kutularının tasarımını iyileştirmeye zorlayarak onları çok aşamalı hale getirir.

Diğer bir dezavantajı ise yüksek yakıt tüketimidir. Örneğin 1.3 litrelik bir Mazda RX-8 döner pistonlu motor alırsanız pasaport verilerine göre 14 ila 18 litre yakıt tüketir. Ayrıca, yalnızca yüksek oktanlı benzin kullanılması önerilir.

Otomotiv endüstrisinde RPD uygulaması hakkında

Bu motor, geçen yüzyılın 60'larının sonlarında ve 70'lerin başlarında en popülerdi. Wankel RPD patenti, önde gelen 11 otomobil üreticisi tarafından satın alındı. Böylece, 67. yılda NSU, NSU RO 80 olarak adlandırılan döner motorlu ilk business class arabayı geliştirdi. Bu model 10 yıl boyunca seri üretildi. Toplamda 37 binden fazla kopya çıktı. Araba popülerdi, ancak döner motorun eksiklikleri sonunda bu arabanın itibarını zedeledi. Başkalarının arka planına karşıNSU modelleri, NSU RO 80 sedan en güvenilmezdi. Revizyondan önceki kilometre, beyan edilen 100 ile sadece 50 bin oldu.

Ayrıca Peugeot-Citroen endişesi, Mazda şirketi ve VAZ tesisi döner motorlarla deneyler yaptı (bu vaka hakkında aşağıda ayrıca konuşacağız). Japonlar, 63. yılda döner motorlu bir binek otomobili piyasaya sürerek en büyük başarıyı elde etti. Şu anda, Japonlar hala RX serisi spor arabalarında RPD'ler kullanıyorlar. Bugüne kadar, o zamanın YYEP'sinin doğasında bulunan "çocukluk hastalıklarının" çoğundan kurtulmuş durumdalar.

Wankel RPD ve motosiklet endüstrisi

Geçen yüzyılın 70'li ve 80'li yıllarında, bazı motosiklet üreticileri döner motorlarla deneyler yaptı. Bunlar Herkül ve Suzuki. Artık döner motosikletlerin seri üretimi yalnızca Norton'da kurulmuştur. Bu marka, toplam hacmi 588 santimetreküp olan çift rotorlu motorlarla donatılmış NRV588 spor motosikletleri üretiyor. Norton bisikletinin gücü 170 beygir gücüdür. 130 kilogram boş ağırlığı olan bu motosiklet, mükemmel dinamik performansa sahiptir. Ek olarak, bu RPD'ler bir elektronik yakıt enjeksiyon sistemi ve değişken bir giriş yolu ile donatılmıştır.

İlginç gerçekler

Bu güç üniteleri, uçak modelleyicileri arasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Model içten yanmalı motorda verimlilik ve güvenilirlik şartı bulunmadığından, bu tür motorların üretiminin ucuz olduğu ortaya çıktı. Bu tür içten yanmalı motorlarda hiç rotor contası yoktur veya en ilkel tasarıma sahiptirler. Bunun ana avantajıuçak modeli birimi, uçan ölçekli bir modele kurulumunun kolay olmasıdır. ICE hafif ve kompakttır.

Bir gerçek daha: 1936'da RPD için bir patent alan Felix Wankel, sadece döner motorların değil, kompresörlerin ve aynı şemaya göre çalışan pompaların da mucidi oldu. Bu tür birimler tamir atölyelerinde ve üretimde bulunabilir. Bu arada portatif elektrikli lastik şişirme pompaları da tam olarak bu prensibe göre tasarlanmıştır.

RPD ve VAZ arabaları

Sovyet zamanlarında, aynı zamanda döner pistonlu bir motorun yaratılması ve yerli VAZ arabalarına montajı ile uğraşıyorlardı. Böylece, SSCB'deki ilk RPD, 70 beygir gücündeki VAZ-311 motoruydu. Japon birimi 13V temelinde oluşturuldu. Ancak motorun oluşturulması gerçekçi olmayan planlara göre yapıldığından, ünite seri üretime geçtikten sonra güvenilmez çıktı. Bu motora sahip ilk araba VAZ-21018'di.

Ancak Wankel motorunu VAZ'a kurma hikayesi burada bitmiyor. Arka arkaya ikincisi, 80'lerde G8'de küçük partiler halinde kullanılan VAZ-415 güç ünitesiydi. Bu güç ünitesi daha iyi teknik özelliklere sahipti. 1308 santimetreküp hacimli güç 150 beygir gücüne yükseldi. Bu sayede, döner motorlu Sovyet VAZ-2108, 9 saniyede yüzlerce hıza ulaştı. Ve maksimum hız saatte 190 kilometre ile sınırlıydı. Ancak bu motor kusursuz değildi. Özellikle, küçük bir kaynaktır. 80 bine zar zor ulaştıkilometre. Ayrıca eksiler arasında, böyle bir araba yaratmanın yüksek maliyetini belirtmekte fayda var. Yağ tüketimi her bin kilometrede 700 gramdı. Yakıt tüketimi yüz başına yaklaşık 20 litredir. Bu nedenle, döner ünite yalnızca özel hizmet araçlarında küçük partiler halinde kullanıldı.

Sonuç

Böylece Wankel motorunun ne olduğunu bulduk. Bu döner ünite artık yalnızca Mazda otomobillerinde seri olarak ve yalnızca bir modelde kullanılmaktadır. Japon mühendislerin RPD'nin tasarımını iyileştirmeye yönelik sayısız iyileştirme ve girişimine rağmen, hala oldukça küçük bir kaynağa sahiptir ve yüksek yağ tüketimi ile karakterizedir. Ayrıca, yeni 1.3 litrelik Mazda'lar yakıt verimliliğinde farklılık göstermiyor. Döner motorun tüm bu eksiklikleri, onu otomotiv endüstrisinde pratik ve yetersiz kılıyor.