Wankel variklis: kaip jis veikia ir kokie jo pranašumai?
Wankel variklis, kartais vadinamas sukamuoju varikliu, yra vidaus degimo variklio tipas su sukamuoju stūmokliu, kuris paverčia slėgį sukamuoju judesiu. Šio tipo varikliai turi daug privalumų.
Skirtingai nuo klasikinio stūmoklinio degimo variklio, visos Wankel variklio dalys sukasi viena kryptimi.
Turinys
Kaip veikia Wankel variklis?
Keturių taktų ciklas (įsiurbimas, suspaudimas, degimas, išmetimas) vyksta tarp ovalo formos vidinio apvalkalo ir besisukančio stūmoklio, kuris yra trikampio formos.
Šį variklį sukūrė vokiečių inžinierius Felixas Wankelis, gavęs šio variklio patentą 1929 m. „Wankel“ varikliai yra tik benzininiai, dyzeliniai varikliai buvo išbandyti tik laboratorinėmis sąlygomis, tačiau nebuvo naudojami jokiuose automobiliuose.
Arklio jėgos: kas tai yra ir kodėl tai svarbu?
Wankel variklis gali išvystyti 1 arklio galią 0,45 kg savo svorio. Tai reiškia, kad 100 kg sveriantis variklis gali išvystyti apie 222 arklio galias, o tai tikrai kelia pasigėrėjimą.
Wankel variklio istorija trumpai:
1951 metais įmonė NSU Motorenwerke AG Vokietijoje pradėjo šio variklio kūrimą, tuo tarpu buvo pagaminti du modeliai. Pirmąjį variklį sukūrė Felixas Wankelis, o antrąjį – Hannas Dieteris Paschke.
Šiuolaikinis Wankel variklis buvo sukurtas Hannso Dieterio Paschke sukurto variklio pagrindu, todėl šį variklį reikėtų vadinti ne Wankel, o Paschke varikliu.
Hanns Dieter Paschke variklis:
1960 metais Vokietijos firma NSU ir amerikiečių firma Curtiss-Wright pasirašė bendrą susitarimą. NSU daugiausia dėmesio skyrė mažos ir vidutinės galios Wankel variklių kūrimui, o Curtiss-Wright sukūrė didelės galios variklius, įskaitant orlaivių variklius.
Daugelis gamintojų pasirašė licencijos sutartis sukurti Wankel variklį, daugiausia dėl jo sklandumo, tylaus veikimo, paprasto dizaino ir didelio našumo. Tarp jų buvo „Alfa Romeo“, „American Motors“, „Ford“, „Citroen“, „General Motors“, „Mazda“, „Mercedes-Benz“, „Nissan“, „Porsche“, „Rolls-Royce“, „Suzuki“ ir „Toyota“.
Curtiss-Wright patobulino pagrindinę šio variklio konstrukciją JAV, o Jungtinėje Karalystėje buvo kuriama dvitaktė Wankel variklio dyzelinė versija, o „Deere & Company“ sukūrė versiją, kurioje būtų galima naudoti skirtingus degalus.
Wankel variklio konstrukcija
Wankel variklyje tarp rotoriaus ir variklio dangčio vidinės pusės vyksta keturi degimo proceso ciklai. Tose vietose, kur besisukantis stūmoklis susikerta su vidiniu variklio dangčio apvalkalu, yra sandariklis, užtikrinantis, kad tarp rotoriaus ir korpuso susidaro trys izoliuoti tarpai.
Stūmokliui besisukant šios erdvės ne tik juda sukimosi kryptimi, bet ir didėja bei mažėja tūris. Kiekvieną Wankel variklio rotorių supa ovalus korpusas. Rotorius yra trikampio formos su užapvalintais kraštais lanko formos.
Variklio stūmokliai: ką jie turi atlaikyti ir kokia jų funkcija?
Stūmokliai sukasi (suka ratu) aplink veleną, kuris yra vadinamas ekscentriniu velenu arba E-velenu ir eina per rotoriaus centrą. Apvalų stūmoklio judėjimą užtikrina didelis krumpliaratis su vidiniais dantimis, kuris yra rotoriaus centre.
Prie veleno standžiai pritvirtinta maža pavara, kuri sujungia rotoriaus pavarą. Oro ir benzino mišinys įtraukiamas per kanalą ir po suspaudimo uždegamas žvakės kibirkštimi. Po išplėtimo ir atliktų darbų išmetamosios dujos išleidžiamos į išmetimo vamzdį. Stūmoklio vidus aušinamas alyva, korpusas ir variklio dangtis – vandeniu.
Visose trijose kamerose nuosekliai vyksta keturtaktis degimo ciklas, būtent:
- Oro ir degalų įsiurbimas
- Suspaudimas ir uždegimas
- Išsiplėtimas ir išmetimas
Trys ekscentrinio veleno apsisukimai yra lygūs vienam rotoriaus apsisukimui. Apsisukimai pateikiami kaip veleno apsisukimai. Todėl Wankel varikliai turi didesnį maksimalų greitį (apie 9000 aps./min.) nei panašaus veikimo stūmokliniai varikliai.
Kompresijos matavimas: kokią informaciją jis randa apie variklio būklę?
Kadangi Wankel variklis naudoja visiškai kitus principus nei klasikinis stūmoklinis degimo variklis, tiesioginis palyginimas neįmanomas. Skiriasi srauto greitis, šilumos nuostoliai, paviršiaus temperatūros charakteristikos.
„Wankel“ variklio pranašumai:
- daug didesnis galios ir svorio santykis nei stūmoklinio variklio
- kompaktiškumas (maždaug trečdalis stūmoklinio variklio dydžio)
- nėra slankiojančių dalių
- gali suktis didesnius apsisukimus per minutę nei stūmoklinis variklis beveik nekelia vibracijos
- variklyje yra mažiau dalių, todėl jo gamyba yra pigesnė
- kai kuriuose Wankel varikliuose variklio alyva lieka neužteršta degimo proceso metu
- varikliai yra daug lengvesni ir paprastesni, nes juose yra mažiau judančių dalių
- vožtuvų darbas atliekamas naudojant paprastus laidus, įkištus į rotoriaus bloko sienelę
Wankel variklis turi pirmiau minėtus privalumus, kurie leido jį naudoti automobiliuose, motocikluose, lenktyniniuose automobiliuose, lėktuvuose, kartinguose, sniego motocikluose ir pan.
Wankel variklio tarnavimo laikas:
Wankel rotoriaus korpusai yra nuolat šildomi iš vienos pusės, o vėsinami iš kitos, todėl vietinė temperatūra yra aukšta ir šiluminis plėtimasis netolygus. Nors tai kelia aukštus reikalavimus naudojamoms medžiagoms, variklių paprastumas palengvina alternatyvių medžiagų, tokių kaip egzotiniai lydiniai ir keramika, naudojimą.
Ankstyvieji varikliai turėjo didelį nuotėkio tarp rotoriaus ir variklio korpuso vidinio korpuso dažnį. Šiuos variklius dažnai tekdavo užplombuoti nuvažiavus 30 000 km. Šiandieninius Mazda Wankel variklius reikia iš naujo užplombuoti nuvažiavus 80 000–140 000 km.
Jei savininkas po tam tikro km važiavimo nepriveržė variklio, sekė kompresijos praradimas, kuris pasireiškė sunkiais šaltais užvedimais ir galiausiai variklio užvesti nepavyko.
„Mazdas“ Wankel variklį pradėjo naudoti dar 1957 m., t. y. prieš 50 metų, tačiau 2012 m. pasibaigus „Mazda RX-8“ gamybai, serijinės gamybos Wankel rotorinis variklis turėjo paskutinę valandą – tai yra dar visai neseniai. kai Mazda paskelbė apie Wankel variklio grąžinimą.