Motori Wankel: pajisja, parimi i funksionimit

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-02-19 18:26

Motori me djegie të brendshme është një shpikje e shkëlqyer e njerëzimit. Falë motorit me djegie të brendshme, përparimi teknik filloi të zhvillohet ndjeshëm. Ekzistojnë disa lloje të këtyre cilësimeve. Por më të famshmit janë shufra lidhëse dhe pistoni dhe pistoni rrotullues. Ky i fundit u shpik nga inxhinieri gjerman Wankel në bashkëpunim me W alter Freude. Kjo njësi e fuqisë ka një pajisje dhe parim të ndryshëm funksionimi, në krahasim me motorin klasik me djegie të brendshme me shufër lidhëse-piston. Cili është parimi i funksionimit të motorit Wankel dhe pse ky motor me djegie të brendshme nuk është bërë kaq i popullarizuar? Të gjitha këto do t'i shqyrtojmë në artikullin tonë të sotëm.

Karakteristike

Pra, çfarë është ky motor? Ky është një motor me djegie të brendshme që u zhvillua nga Felix Wankel në 1957. Funksioni i pistonit në këtë njësi kryhej nga një rotor me tre kulme. Ai u rrotullua brenda një zgavër me formë të veçantë.

Pas një sërë modelesh eksperimentale të motoçikletave dhe makinave që ndodhën në vitet '70 të shekullit të kaluar, kërkesa për motorin Wankel është ulur ndjeshëm. Edhe pse sot një numër i kompanive janë ende duke punuar nëpërmirësimin e këtij motori. Pra, mund të takoni motorin Wankel në serinë Mazda PX. Gjithashtu, kjo njësi ka gjetur aplikimin e saj në modelim.

Pajisja e motorit Wankel

Kjo njësi energjie përbëhet nga disa komponentë:

• Rastet (statorët).
• Dhomat e djegies.
• Portet hyrëse dhe dalëse.
• Ingranazhet e palëvizshme.
• Rrota ingranazhi.
• Rotor.
• Vala.
• Këndilat.

Cili është parimi i funksionimit të motorit Wankel? Këtë do ta shikojmë më poshtë.

Parimi i punës

Kjo ICE funksionon si më poshtë. Rotori, i montuar në një bosht të çuditshëm përmes kushinetave, drejtohet nga forca e presionit të gazit, i cili u formua si rezultat i djegies së përzierjes ajër-karburant. Rotori i motorit në lidhje me statorin përmes një palë ingranazhesh. Njëri prej tyre (i madh) ndodhet në sipërfaqen e brendshme të rotorit. E dyta (mbështetja) është më e vogël dhe është e lidhur fort në kapakun anësor të motorit. Nëpërmjet ndërveprimit të ingranazheve, rotori prodhon lëvizje rrethore ekscentrike. Kështu, skajet e saj janë në kontakt me sipërfaqen e brendshme të dhomës së djegies.

Si rezultat, disa dhoma të izoluara me volum të ndryshueshëm formohen midis strehës së motorit dhe rotorit. Numri i tyre është gjithmonë 3. Në këto dhoma bëhet procesi i ngjeshjes së përzierjes, djegia e saj, zgjerimi i gazrave (që më pas bëjnë presion në sipërfaqen e punës të rotorit) dhe heqja e tyre. Si rezultatndezja e karburantit, rotori drejtohet, duke transferuar çift rrotullues në boshtin e çuditshëm. Ky i fundit është montuar në kushineta dhe më pas transferon fuqinë në njësitë e transmetimit. Dhe vetëm atëherë momenti i forcave të motorit Wankel shkon te rrotat sipas skemës klasike - përmes një kardani dhe boshteve të boshtit në shpërndarës. Kështu, disa çifte mekanike punojnë njëkohësisht në një motor rrotullues. E para është përgjegjëse për lëvizjen e rotorit dhe përbëhet nga disa ingranazhe. Detyra e dytë konverton lëvizjen e rotorit në rrotullime të boshtit ekscentrik.

Raporti i marsheve të statorit (strehës) dhe ingranazheve është gjithmonë i qëndrueshëm dhe është 3:2. Kështu, rotori ka kohë të rrotullohet për një rrotullim të plotë të boshtit me 120 gradë. Nga ana tjetër, për një rrotullim të plotë të rotorit, një cikël funksionimi me katër goditje të motorit me djegie të brendshme kryhet në secilën nga tre dhomat e formuara nga fytyrat.

Përfitimet

Cilat janë avantazhet e këtij motori me djegie të brendshme? Motori rrotullues i pistonit Wankel ka një dizajn më të thjeshtë se motori me shufra pistoni. Pra, numri i pjesëve në të është 40 për qind më pak se në një motor me djegie të brendshme me katër goditje me pistoni. Por megjithatë, nuk është e mundur të krijoni një motor Wankel me duart tuaja pa pajisje të sofistikuara. Në fund të fundit, rotori ka një formë shumë komplekse. Ata që janë përpjekur të bëjnë një motor Wankel shtëpiak me duart e tyre kanë pësuar dështime të shumta.

Por le të vazhdojmë me përfitimet. Në hartimin e njësisë rrotulluese nuk ka bosht me gunga, mekanizëm të shpërndarjes së gazit. Gjithashtu nuk ka shufra lidhëse dhepistonët. Përzierja e djegshme hyn në dhomë përmes dritares së hyrjes, e cila hapet nga buza e rotorit. Dhe gazrat e shkarkimit në fund të ciklit të punës lëshohen nga trupi përmes portës së shkarkimit. Përsëri, roli i valvulës këtu kryhet nga buza e vetë rotorit. Gjithashtu, nuk ka bosht me gunga në dizajn (nga të cilat disa tani përdoren në njësitë e shufrave lidhëse). Motori me piston rrotullues Wankel është i ngjashëm me një motor me dy goditje për sa i përket parimit të funksionimit të mekanizmit të shpërndarjes së gazit.

Më vete, vlen të përmendet sistemi i lubrifikimit. Në fakt, ai mungon në motorin rrotullues Wankel. Por si funksionojnë atëherë çiftet e fërkimit? Është e thjeshtë: vaji i shtohet vetë përzierjes së djegshme (si në motorët primitivë të motoçikletave). Kështu, lubrifikimi i pjesëve të fërkimit kryhet nga vetë përzierja ajër-karburant. Dizajnit i mungon pompa e vajit e njohur për të gjithë, e cila e merr lubrifikantin nga gropja dhe e spërkat nën presion të veçantë.

Një tjetër avantazh i motorit Wankel është pesha dhe madhësia e tij e lehtë. Meqenëse pothuajse gjysma e pjesëve që janë të detyrueshme në motorët me pistoni mungojnë këtu, njësia rrotulluese është më kompakte dhe mund të përshtatet në çdo ndarje motori. dimensionet kompakte ju lejojnë të përdorni hapësirën e ndarjes së motorit në mënyrë më racionale, si dhe të siguroni një ngarkesë më uniforme në boshtet e përparme dhe të pasme (në fund të fundit, në makinat me motorë konvencionale, më shumë se 70 përqind e ngarkesës bie në pjesën e përparme pjesë). Dhe për shkak të peshës së ulët, arrihet stabilitet i lartë. Po motori kaniveli minimal i dridhjeve, i cili ka një efekt pozitiv në komoditetin e makinës.

Plusi tjetër i kësaj njësie është fuqia e lartë specifike, e cila arrihet me shpejtësi të lartë boshti. Kjo veçori ju lejon të arrini karakteristika të mira teknike. Kjo është arsyeja pse motori Wankel përdoret në makinat sportive Mazda. Motori rrotullohet lehtësisht deri në shtatë ose më shumë mijë rrotullime. Në të njëjtën kohë, ai siguron shumë më shumë çift rrotullues dhe fuqi në një vëllim të vogël. E gjithë kjo ka një efekt pozitiv në dinamikën e përshpejtimit të makinës. Për shembull, mund të merrni makinën "Mazda RX-8". Me një vëllim prej 1.3 litrash, motori prodhon 210 kuaj fuqi.

Të meta në dizajn

Duke marrë parasysh pajisjen dhe parimin e funksionimit të motorit rrotullues Wankel, vlen të përmendet e meta kryesore e dizajnit. Ky është efikasiteti i ulët i vulave të hendekut midis dhomës së djegies dhe rotorit. Kjo e fundit ka një formë mjaft komplekse, e cila kërkon vulosje të besueshme jo vetëm përgjatë skajeve (nga të cilat janë gjithsej katër), por edhe përgjatë sipërfaqes anësore (të cilat janë në kontakt me kapakun e motorit). Në të njëjtën kohë, ato bëhen në formën e shiritave me susta çeliku me përpunim veçanërisht të saktë si nga skajet ashtu edhe nga sipërfaqet e punës. Të gjitha lejimet për zgjerim gjatë ngrohjes, të përfshira në dizajn, i degradojnë këto karakteristika. Për shkak të kësaj, është e pamundur të shmanget depërtimi i gazrave në vendet fundore të pllakave mbyllëse. Në motorët me pistoni, zbatohet efekti i labirintit. Pra, dizajni përdor tre unaza mbyllëse me boshllëqe në drejtime të ndryshme.

Por vlen të theksohet se vitet e fundit cilësia e vulave është rritur. Projektuesit kanë përmirësuar motorin Wankel, duke përdorur materiale të reja për vula. Por megjithatë, zbulimi i gazit konsiderohet pika më e dobët në një motor rrotullues me djegie të brendshme.

Konsumimi i vajit

Siç thamë më herët, nuk ka asnjë sistem lubrifikimi si i tillë në këtë motor. Për shkak të faktit se vaji hyn së bashku me përzierjen e djegshme, konsumi i tij rritet ndjeshëm. Dhe nëse në motorët me shufra lidhëse humbja natyrale e lubrifikantit përjashtohet ose nuk është më shumë se 100 gram për 1 mijë kilometra, atëherë në motorët rrotullues ky parametër varion nga 0.4 në 1 litër për mijë kilometra. Kjo për shkak se sistemi kompleks i vulosjes kërkon lubrifikimin më efektiv të sipërfaqeve. Gjithashtu, për shkak të konsumit të lartë të vajit, këta motorë nuk mund të përmbushin standardet moderne mjedisore. Gazrat e shkarkimit të makinave me motor Wankel përmbajnë shumë substanca të rrezikshme për trupin dhe mjedisin.

Përveç kësaj, motori rrotullues mund të funksiononte vetëm me vajra me cilësi të lartë dhe të shtrenjtë. Kjo është për shkak të disa faktorëve:

• Tendenca e kontaktit të pjesëve të dhomës së motorit dhe rotorit ndaj konsumit të lartë.
• Tendenca e çifteve të fërkimit për t'u mbinxehur.

Probleme të tjera

Ndryshimet e parregullta të vajit kërcënuan të zvogëlojnë jetëgjatësinë e motorit me djegie të brendshme, pasi grimcat e lubrifikantit të vjetër vepruan si një gërryes, duke rritur boshllëqet dhe mundësinë e depërtimit të gazit të shkarkimit në dhomë. Kjo njësi gjithashtu pykë kur mbinxehet. Dhe kur vozitni në mot të ftohtë,ftohja mund të ketë qenë e tepërt.

RPD në vetvete ka një temperaturë më të lartë funksionimi se çdo motor pistoni. Dhoma e djegies konsiderohet më e ngarkuara. ka volum të vogël. Dhe për shkak të formës së zgjatur, dhoma është e prirur ndaj shpërthimit. Përveç vajit, motori Wankel është kërkues për cilësinë e qirinjve. Ato montohen në çifte dhe ndryshohen në mënyrë rigoroze sipas rregullave teknike. Ndër pikat e tjera, vlen të përmendet elasticiteti i pamjaftueshëm i motorit rrotullues. Pra, këta motorë me djegie të brendshme mund të prodhojnë karakteristika të shkëlqyera të shpejtësisë dhe fuqisë vetëm me shpejtësi të larta të rotorit - nga 6 në 10 ose më shumë mijë në minutë. Kjo veçori i detyron projektuesit të përmirësojnë dizajnin e kutive të shpejtësisë, duke i bërë ato me shumë faza.

Një tjetër disavantazh është konsumi i lartë i karburantit. Për shembull, nëse merrni një motor pistoni rrotullues 1.3 litra Mazda RX-8, sipas të dhënave të pasaportës, ai konsumon nga 14 në 18 litra karburant. Për më tepër, rekomandohet për përdorim vetëm benzinë me oktan të lartë.

Rreth aplikimit të RPD në industrinë e automobilave

Ky motor ishte më i popullarizuari në fund të viteve '60 dhe në fillim të viteve '70 të shekullit të kaluar. Patenta Wankel RPD është fituar nga 11 prodhues të makinave kryesore. Pra, në vitin e 67-të, NSU zhvilloi makinën e parë të klasit të biznesit me një motor rrotullues, i cili u quajt NSU RO 80. Ky model u prodhua në masë për 10 vjet. Në total, u publikuan më shumë se 37 mijë kopje. Makina ishte e njohur, por mangësitë e motorit rrotullues përfundimisht njollosi reputacionin e kësaj makine. Në sfondin e të tjerëveModelet NSU, sedani NSU RO 80 ishte më jo i besueshëm. Kilometrazhi para riparimit ishte vetëm 50 mijë me 100 të deklaruara.

Gjithashtu, shqetësimi Peugeot-Citroen, kompania Mazda dhe uzina VAZ eksperimentuan me motorë rrotullues (për këtë rast do të flasim veçmas më poshtë). Japonezët arritën suksesin më të madh duke lëshuar një makinë pasagjerësh me motor rrotullues në vitin e 63-të. Për momentin, japonezët janë ende duke pajisur RPD në makinat e tyre sportive të serisë RX. Deri më sot, ata janë të lirë nga shumë nga "sëmundjet e fëmijërisë" që ishin të natyrshme në RAP të asaj kohe.

Wankel RPD dhe industria e motoçikletave

Në vitet '70 dhe '80 të shekullit të kaluar, disa prodhues të motoçikletave eksperimentuan me motorë rrotullues. Këta janë Hercules dhe Suzuki. Tani prodhimi masiv i motoçikletave rrotulluese është krijuar vetëm në Norton. Kjo markë prodhon biçikleta sportive NRV588 të pajisura me motorë me dy rotorë me një vëllim total prej 588 centimetra kub. Fuqia e biçikletës Norton është 170 kuaj fuqi. me një peshë frenuese prej 130 kilogramësh, kjo motoçikletë ka performancë të shkëlqyer dinamike. Përveç kësaj, këto RPD janë të pajisura me një sistem elektronik të injektimit të karburantit dhe një trakt të ndryshueshëm marrjeje.

Fakte interesante

Këto njësi fuqie përdoren gjerësisht në mesin e modeluesve të avionëve. Meqenëse nuk ka kërkesa për efikasitet dhe besueshmëri në modelin e motorit me djegie të brendshme, prodhimi i motorëve të tillë doli të ishte i lirë. Në motorë të tillë me djegie të brendshme, nuk ka fare vula të rotorit, ose ata kanë dizajnin më primitiv. Avantazhi kryesor i kësajNjësia e modelit të avionit është se është e lehtë për t'u instaluar në një model në shkallë fluturuese. ICE është i lehtë dhe kompakt.

Një fakt tjetër: Felix Wankel, pasi kishte marrë një patentë për RPD në 1936, u bë shpikësi i jo vetëm motorëve rrotullues, por edhe kompresorëve, si dhe pompave që funksiononin sipas të njëjtës skemë. Njësi të tilla mund të gjenden në dyqane riparimi dhe në prodhim. Meqë ra fjala, pompat elektrike portative të fryrjes së gomave janë projektuar pikërisht sipas këtij parimi.

makina RPD dhe VAZ

Në kohët sovjetike, ata ishin gjithashtu të angazhuar në krijimin e një motori pistoni rrotullues dhe instalimin e tij në makinat shtëpiake VAZ. Pra, RPD e parë në BRSS ishte motori VAZ-311 me një kapacitet 70 kuaj fuqi. Ajo u krijua në bazë të njësisë japoneze 13V. Por meqenëse krijimi i motorit u krye sipas planeve joreale, njësia doli të ishte jo e besueshme pasi u hodh në prodhim masiv. Makina e parë me këtë motor ishte VAZ-21018.

Por historia e instalimit të motorit Wankel në VAZ nuk përfundon këtu. E dyta me radhë ishte njësia e energjisë VAZ-415, e cila u përdor në grupe të vogla në G8 në vitet '80. Kjo njësi energjetike kishte karakteristika më të mira teknike. Fuqia me një vëllim prej 1308 centimetra kub u rrit në 150 kuaj fuqi. Falë kësaj, VAZ-2108 Sovjetik me një motor rrotullues u përshpejtua në qindra në 9 sekonda. Dhe shpejtësia maksimale ishte e kufizuar në 190 kilometra në orë. Por ky motor nuk ishte pa të meta. Në veçanti, është një burim i vogël. Ai mezi arriti në 80 mijëkilometra. Gjithashtu ndër minuset vlen të përmendet kostoja e lartë e krijimit të një makine të tillë. Konsumi i naftës ishte 700 gram për çdo mijë kilometra. Konsumi i karburantit është rreth 20 litra për njëqind. Prandaj, njësia rrotulluese përdorej vetëm në automjete të shërbimeve speciale, në grupe të vogla.

Përfundim

Pra, ne kuptuam se çfarë është motori Wankel. Kjo njësi rrotulluese tani përdoret në seri vetëm në makinat Mazda dhe vetëm në një model. Megjithë përmirësimet dhe përpjekjet e shumta të inxhinierëve japonezë për të përmirësuar dizajnin e RPD, ai ende ka një burim mjaft të vogël dhe karakterizohet nga konsumi i lartë i naftës. Gjithashtu, Mazdat e rinj 1.3 litra nuk ndryshojnë në efikasitetin e karburantit. Të gjitha këto mangësi të motorit rrotullues e bëjnë atë jopraktik dhe të papërdorur në industrinë e automobilave.