Wankel-enjin: toestel, werkingsbeginsel

2024 Outeur: Erin Ralphs | [email protected]. Laas verander: 2024-02-19 11:43

Die binnebrandenjin is 'n briljante uitvinding van die mensdom. Danksy die binnebrandenjin het tegniese vooruitgang aansienlik begin ontwikkel. Daar is verskeie tipes van hierdie instellings. Maar die bekendste is verbindingsstang en suier en roterende suier. Laasgenoemde is deur die Duitse ingenieur Wankel in samewerking met W alter Freude uitgevind. Hierdie krageenheid het 'n ander toestel en beginsel van werking, in vergelyking met die klassieke verbindingsstang-suier binnebrandenjin. Wat is die werkingsbeginsel van die Wankel-enjin en hoekom het hierdie binnebrandenjin nie so gewild geword nie? Ons sal dit alles oorweeg in ons vandag se artikel.

Kenmerk

So, wat is hierdie motor? Dit is 'n binnebrandenjin wat in 1957 deur Felix Wankel ontwikkel is. Die funksie van die suier in hierdie eenheid is uitgevoer deur 'n drie-hoek rotor. Dit het binne 'n spesiaal gevormde holte gedraai.

Ná 'n aantal eksperimentele modelle van motorfietse en motors wat in die 70's van die vorige eeu plaasgevind het, het die vraag na die Wankel-enjin aansienlik afgeneem. Alhoewel vandag 'n aantal maatskappye steeds besig is omverbetering van hierdie enjin. So, jy kan die Wankel-enjin op die Mazda PX-reeks ontmoet. Hierdie eenheid het ook sy toepassing in modellering gevind.

Wankel-enjintoestel

Hierdie krageenheid bestaan uit verskeie komponente:

• Kasse (stators).
• Verbrandingskamers.
• Inlaat- en uitlaatpoorte.
• Stasionêre toerusting.
• Randwiel.
• Rotor.
• Vala.
• Vonkproppe.

Wat is die werkbeginsel van die Wankel-enjin? Ons sal hieronder hierna kyk.

Werkbeginsel

Hierdie ICE werk soos volg. Die rotor, gemonteer op 'n eksentrieke as deur laers, word aangedryf deur die krag van gasdruk, wat gevorm is as gevolg van die verbranding van die lug-brandstofmengsel. Die motorrotor relatief tot die stator deur 'n paar ratte. Een van hulle (groot) is op die binneoppervlak van die rotor geleë. Die tweede (steun) is kleiner en is stewig aan die sydeksel van die enjin geheg. Deur die interaksie van die ratte produseer die rotor eksentrieke sirkelbewegings. Die rande daarvan is dus in kontak met die binneoppervlak van die verbrandingskamer.

Gevolglik word verskeie geïsoleerde kamers met veranderlike volume tussen die motorhuis en die rotor gevorm. Hulle getal is altyd 3. In hierdie kamers vind die proses van saampersing van die mengsel, die verbranding daarvan, uitsetting van gasse (wat daarna druk op die werkoppervlak van die rotor plaas) en hul verwydering plaas. As gevolg daarvanontsteking van die brandstof, die rotor word aangedryf, wat die wringkrag na die eksentrieke as oordra. Laasgenoemde word op laers gemonteer en dra dan krag na die transmissie-eenhede oor. En eers dan gaan die oomblik van kragte van die Wankel-enjin na die wiele volgens die klassieke skema - deur 'n kardanaandrywing en as-asse na die nawe. Verskeie meganiese pare werk dus gelyktydig in 'n roterende motor. Die eerste is verantwoordelik vir die beweging van die rotor en bestaan uit verskeie ratte. Die tweede de sit die beweging van die rotor om in omwentelings van die eksentrieke as.

Die ratverhouding van die stator (behuising) en ratte is altyd stabiel en is 3:2. Die rotor het dus tyd om vir 'n volle omwenteling van die as met 120 grade te draai. Op sy beurt, vir 'n volle omwenteling van die rotor, word 'n vierslag-werkingsiklus van die binnebrandenjin uitgevoer in elk van die drie kamers wat deur die vlakke gevorm word.

Voordele

Wat is die voordele van hierdie binnebrandenjin? Die Wankel-draaisuierenjin het 'n eenvoudiger ontwerp as die suierstangenjin. Dus, die aantal onderdele daarin is 40 persent minder as in 'n suier-vierslag-binnebrandenjin. Maar tog is dit nie moontlik om 'n Wankel-enjin met jou eie hande te skep sonder gesofistikeerde toerusting nie. Die rotor het immers 'n baie komplekse vorm. Diegene wat probeer het om 'n tuisgemaakte Wankel-enjin met hul eie hande te maak, het talle mislukkings gely.

Maar kom ons gaan aan met die voordele. In die ontwerp van die roterende eenheid is daar geen krukas, gasverspreidingsmeganisme nie. Ook is daar geen verbindingstawe ensuiers. Die brandbare mengsel gaan die kamer binne deur die inlaatvenster, wat deur die rand van die rotor oopgemaak word. En die uitlaatgasse aan die einde van die werksiklus word deur die uitlaatpoort uit die liggaam vrygestel. Weereens, die rol van die klep hier word uitgevoer deur die rand van die rotor self. Daar is ook geen nokas in die ontwerp nie (waarvan verskeie nou op dryfstangeenhede gebruik word). Die Wankel-draaisuier-enjin is soortgelyk aan 'n tweeslag een in terme van die werkingsbeginsel van die gasverspreidingsmeganisme.

Afsonderlik is dit die moeite werd om die smeerstelsel te noem. Trouens, dit is afwesig in die Wankel-draaienjin. Maar hoe werk wrywingspare dan? Dit is eenvoudig: olie word by die brandbare mengsel self gevoeg (soos in primitiewe motorfietsenjins). Dus, die smering van vryf dele word uitgevoer deur die lug-brandstofmengsel self. Die ontwerp kort die oliepomp wat aan almal bekend is, wat die smeermiddel uit die opvangbak haal en dit onder spesiale druk spuit.

Nog 'n voordeel van die Wankel-enjin is sy ligte gewig en grootte. Aangesien byna die helfte van die onderdele wat in suierenjins verpligtend is hier ontbreek, is die draaieenheid meer kompak en kan dit in enige enjinkompartement pas. kompakte afmetings laat jou toe om die spasie van die enjinkompartement meer rasioneel te gebruik, asook om 'n meer eenvormige vrag op die voor- en agterasse te bied (na alles, in motors met konvensionele enjins, val meer as 70 persent van die vrag op die voorkant deel). En as gevolg van die lae gewig word hoë stabiliteit behaal. Ja, die enjin hetminimum vibrasievlak, wat 'n positiewe uitwerking op die gemak van die masjien het.

Die volgende pluspunt van hierdie eenheid is die hoë spesifieke krag wat teen hoë asspoed bereik word. Hierdie kenmerk laat jou toe om goeie tegniese eienskappe te bereik. Dit is hoekom die Wankel-enjin in Mazda-sportmotors gebruik word. Die motor draai maklik tot sewe of meer duisend omwentelinge. Terselfdertyd verskaf dit baie meer wringkrag en krag teen 'n klein volume. Dit alles het 'n positiewe uitwerking op die versnellende dinamika van die motor. Byvoorbeeld, jy kan die motor "Mazda RX-8" neem. Met 'n volume van 1,3 liter lewer die motor 210 perdekrag.

Ontwerpfoute

Met inagneming van die toestel en beginsel van werking van die Wankel-draaienjin, is dit die moeite werd om te let op die belangrikste ontwerpfout. Dit is die lae doeltreffendheid van die gapingsseëls tussen die verbrandingskamer en die rotor. Laasgenoemde het 'n taamlik komplekse vorm, wat betroubare verseëling vereis, nie net langs die rande (waarvan daar altesaam vier is nie), maar ook langs die syoppervlak (wat in kontak is met die enjindeksel). Terselfdertyd word hulle gemaak in die vorm van staalveerbelaste stroke met besonder presiese verwerking van beide die punte en van die werkoppervlaktes. Alle toelaes vir uitbreiding tydens verhitting, wat in die ontwerp ingesluit is, verswak hierdie eienskappe. As gevolg hiervan is dit onmoontlik om die deurbraak van gasse in die eindplekke van die seëlplate te vermy. In suierenjins word die labirint-effek toegepas. Dus, die ontwerp gebruik drie seëlringe met gapings in verskillende rigtings.

Maar dit is opmerklik dat die kwaliteit van robbe die afgelope paar jaar toegeneem het. Die ontwerpers het die Wankel-enjin verbeter deur nuwe materiale vir seëls te gebruik. Maar steeds word gasdeurbraak as die swakste punt in 'n roterende binnebrandenjin beskou.

Olieverbruik

Soos ons vroeër gesê het, is daar geen smeerstelsel as sodanig in hierdie enjin nie. As gevolg van die feit dat die olie saam met die brandbare mengsel binnedring, neem die verbruik daarvan aansienlik toe. En as die natuurlike verlies aan smeermiddel op verbindingsstangenjins uitgesluit word of nie meer as 100 gram per duisend kilometer is nie, dan wissel hierdie parameter op roterende enjins van 0,4 tot 1 liter per duisend kilometer. Dit is omdat die komplekse seëlstelsel meer effektiewe smering van die oppervlaktes vereis. Ook, as gevolg van die hoë olieverbruik, kan hierdie motors nie aan moderne omgewingstandaarde voldoen nie. Die uitlaatgasse van motors met 'n Wankel-enjin bevat baie stowwe wat gevaarlik is vir die liggaam en die omgewing.

Boonop kon die roterende enjin net op hoë kwaliteit en duur olies werk. Dit is as gevolg van verskeie faktore:

• Neiging van kontak met dele van die motorkamer en rotor tot hoë slytasie.
• Die neiging van wrywingspare om te oorverhit.

Ander probleme

Onreëlmatige olieveranderings het gedreig om die lewensduur van die binnebrandenjin te verminder, aangesien die deeltjies van die ou smeermiddel as 'n skuurmiddel opgetree het, wat die gapings en die waarskynlikheid van uitlaatgasdeurbraak in die kamer vergroot. Hierdie eenheid wig ook vas wanneer dit oorverhit word. En wanneer jy in koue weer ry,verkoeling was dalk buitensporig.

Die RPD self het 'n hoër werkstemperatuur as enige suierenjin. Die verbrandingskamer word as die mees gelaaide beskou. dit het 'n klein volume. En as gevolg van die uitgebreide vorm is die kamer geneig tot ontploffing. Benewens olie, is die Wankel-enjin veeleisend op die kwaliteit van kerse. Hulle word in pare geïnstalleer en streng volgens die tegniese regulasies verander. Dit is onder andere die moeite werd om te let op die onvoldoende elastisiteit van die roterende motor. So, hierdie binnebrandenjins kan uitstekende spoed- en krageienskappe slegs by hoë rotorsnelhede produseer - van 6 tot 10 of meer duisend per minuut. Hierdie kenmerk dwing ontwerpers om die ontwerp van ratkaste te verfyn, wat hulle meerstadium maak.

Nog 'n nadeel is hoë brandstofverbruik. As jy byvoorbeeld’n 1,3-liter Mazda RX-8-draaisuier-enjin neem, verbruik dit volgens paspoortdata van 14 tot 18 liter brandstof. Boonop word slegs hoë-oktaan petrol aanbeveel vir gebruik.

Oor die toepassing van RPD in die motorbedryf

Hierdie enjin was die gewildste in die laat 60's en vroeë 70's van die vorige eeu. Die Wankel RPD-patent is deur 11 vooraanstaande motorvervaardigers verkry. Dus, in die 67ste jaar het NSU die eerste besigheidsklasmotor met 'n roterende enjin ontwikkel, wat die NSU RO 80 genoem is. Hierdie model is vir 10 jaar in massa vervaardig. In totaal is meer as 37 duisend eksemplare vrygestel. Die motor was gewild, maar die tekortkominge van die roterende enjin het uiteindelik die reputasie van hierdie motor aangetas. Teen die agtergrond van anderNSU-modelle, die NSU RO 80-sedan was die mees onbetroubare. Die kilometers voor die opknapping was slegs 50 duisend met die verklaarde 100.

Die Peugeot-Citroen-onderneming, die Mazda-maatskappy en die VAZ-aanleg het ook met roterende enjins geëksperimenteer (ons sal hieronder afsonderlik oor hierdie geval praat). Die Japannese het die grootste sukses behaal deur 'n passasiersmotor met 'n roterende enjin in die 63ste jaar vry te stel. Op die oomblik is die Japannese steeds besig om RPD's op hul RX-reeks sportmotors toe te rus. Tot vandag toe is hulle vry van baie van die "kindersiektes" wat inherent was aan die RAP van daardie tyd.

Wankel RPD en motorfietsbedryf

In die 70's en 80's van die vorige eeu het sommige motorfietsvervaardigers met roterende enjins geëksperimenteer. Dit is Hercules en Suzuki. Nou is massaproduksie van roterende motorfietse slegs by Norton gevestig. Hierdie handelsmerk vervaardig NRV588-sportfietse toegerus met dubbelrotor-enjins met 'n totale volume van 588 kubieke sentimeter. Die krag van die Norton-fiets is 170 perdekrag. met 'n randsteengewig van 130 kilogram het hierdie motorfiets uitstekende dinamiese werkverrigting. Daarbenewens is hierdie RPD's toegerus met 'n elektroniese brandstofinspuitingstelsel en 'n veranderlike inlaatkanaal.

Interessante feite

Hierdie krageenhede word wyd onder vliegtuigmodelleerders gebruik. Aangesien daar geen vereistes vir doeltreffendheid en betroubaarheid in die model binnebrandenjin is nie, was die vervaardiging van sulke motors goedkoop. In sulke binnebrandenjins is daar glad nie rotorseëls nie, of hulle het die mees primitiewe ontwerp. Die grootste voordeel hiervanvliegtuig model eenheid is dat dit maklik is om te installeer in 'n vlieënde skaal model. Die ICE is lig en kompak.

Nog een feit: Felix Wankel, nadat hy in 1936 'n patent vir RPD ontvang het, het die uitvinder geword van nie net roterende enjins nie, maar ook kompressors, sowel as pompe wat volgens dieselfde skema werk. Sulke eenhede kan in herstelwinkels en in produksie gevind word. Terloops, draagbare elektriese bandopblaaspompe is presies volgens hierdie beginsel ontwerp.

RPD- en VAZ-motors

In die Sowjet-tye was hulle ook besig met die skepping van 'n roterende suierenjin en die installering daarvan op huishoudelike VAZ-motors. Dus, die eerste RPD in die USSR was die VAZ-311-enjin met 'n kapasiteit van 70 perdekrag. Dit is geskep op die basis van die Japannese eenheid 13V. Maar aangesien die skepping van die motor volgens onrealistiese planne uitgevoer is, het die eenheid geblyk onbetroubaar te wees nadat dit in massaproduksie geplaas is. Die eerste motor met hierdie enjin was die VAZ-21018.

Maar die storie van die installering van die Wankel-enjin op die VAZ eindig nie daar nie. Die tweede in 'n ry was die VAZ-415-krageenheid, wat in die 80's in klein groepies op die G8 gebruik is. Hierdie krageenheid het beter tegniese eienskappe gehad. Krag met 'n volume van 1308 kubieke sentimeter het tot 150 perdekrag toegeneem. Danksy dit het die Sowjet VAZ-2108 met 'n roterende enjin in 9 sekondes tot honderde versnel. En die maksimum spoed is beperk tot 190 kilometer per uur. Maar hierdie enjin was nie sonder gebreke nie. Dit is veral 'n klein hulpbron. Hy het skaars 80 duisend bereikkilometers. Ook onder die nadele is dit die moeite werd om te let op die hoë koste om so 'n motor te skep. Olieverbruik was 700 gram vir elke duisend kilometer. Brandstofverbruik is ongeveer 20 liter per honderd. Daarom is die roterende eenheid slegs op spesiale dienste voertuie gebruik, in klein groepies.

Gevolgtrekking

So het ons uitgepluis wat die Wankel-enjin is. Hierdie roterende eenheid word nou net in serie op Mazda-motors gebruik, en slegs op een model. Ten spyte van talle verbeterings en pogings deur Japannese ingenieurs om die ontwerp van die RPD te verbeter, het dit steeds 'n taamlike klein hulpbron en word gekenmerk deur hoë olieverbruik. Ook die nuwe 1,3-liter Mazdas verskil nie in brandstofdoeltreffendheid nie. Al hierdie tekortkominge van die roterende motor maak dit onprakties en onderbenut in die motorbedryf.