Motor Wankel: dispositiu, principi de funcionament

2024 Autora: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificació: 2024-02-19 12:51

El motor de combustió interna és una invenció brillant de la humanitat. Gràcies al motor de combustió interna, el progrés tècnic va començar a desenvolupar-se significativament. Hi ha diversos tipus d'aquests paràmetres. Però els més famosos són la biela i el pistó i el pistó rotatiu. Aquest últim va ser inventat per l'enginyer alemany Wankel en col·laboració amb W alter Freude. Aquesta unitat de potència té un dispositiu i un principi de funcionament diferents, en comparació amb el clàssic motor de combustió interna de biela-pistó. Quin és el principi de funcionament del motor Wankel i per què aquest motor de combustió interna no s'ha fet tan popular? Tot això ho tindrem en compte al nostre article d'avui.

Característica

Aleshores, què és aquest motor? Aquest és un motor de combustió interna que va ser desenvolupat per Felix Wankel l'any 1957. La funció del pistó en aquesta unitat es realitzava per un rotor de tres vèrtexs. Va girar dins d'una cavitat amb una forma especial.

Després d'una sèrie de models experimentals de motocicletes i cotxes que es van produir als anys 70 del segle passat, la demanda del motor Wankel ha disminuït significativament. Tot i que avui dia hi ha moltes empreses que continuen treballantmillora d'aquest motor. Per tant, podeu conèixer el motor Wankel de la sèrie Mazda PX. A més, aquesta unitat ha trobat la seva aplicació en el modelatge.

Dispositiu del motor Wankel

Aquesta unitat de potència consta de diversos components:

• Casos (estators).
• Cameres de combustió.
• Ports d'entrada i sortida.
• Marca estacionària.
• Roda dentada.
• Rotor.
• Vala.
• Bujies.

Quin és el principi de funcionament del motor Wankel? Ho veurem a continuació.

Principi de funcionament

Aquest ICE funciona de la següent manera. El rotor, muntat sobre un eix excèntric a través de coixinets, és accionat per la força de la pressió del gas, que es va formar com a resultat de la combustió de la mescla aire-combustible. El rotor del motor en relació a l'estator mitjançant un parell d'engranatges. Un d'ells (gran) es troba a la superfície interior del rotor. El segon (suport) és més petit i està ben unit a la coberta lateral del motor. Mitjançant la interacció dels engranatges, el rotor produeix moviments circulars excèntrics. Així, les seves vores estan en contacte amb la superfície interior de la cambra de combustió.

Com a resultat, es formen diverses cambres aïllades de volum variable entre la carcassa del motor i el rotor. El seu nombre sempre és 3. En aquestes cambres es produeix el procés de compressió de la mescla, la seva combustió, l'expansió dels gasos (que posteriorment exerceixen pressió sobre la superfície de treball del rotor) i la seva eliminació. Com a resultatEncesa del combustible, s'acciona el rotor, transferint el parell a l'eix excèntric. Aquest últim està muntat sobre coixinets i després transfereix potència a les unitats de transmissió. I només aleshores el moment de les forces del motor Wankel passa a les rodes segons l'esquema clàssic: a través d'un cardan i eixos d'eix fins als cubs. Així, diversos parells mecànics funcionen simultàniament en un motor rotatiu. El primer és responsable del moviment del rotor i consta de diversos engranatges. El segon de converteix el moviment del rotor en revolucions de l'eix excèntric.

La relació d'engranatge de l'estator (carcassa) i els engranatges és sempre estable i és de 3:2. Per tant, el rotor té temps per girar durant una revolució completa de l'eix 120 graus. Al seu torn, per a una revolució completa del rotor, es realitza un cicle de funcionament de quatre temps del motor de combustió interna en cadascuna de les tres cambres formades per les cares.

Avantatges

Quins són els avantatges d'aquest motor de combustió interna? El motor de pistons rotatius Wankel té un disseny més senzill que el motor de biela. Per tant, el nombre de peces és un 40 per cent menys que en un motor de combustió interna de quatre temps de pistons. Però tot i així, no és possible crear un motor Wankel amb les vostres pròpies mans sense un equip sofisticat. Després de tot, el rotor té una forma molt complexa. Els que han intentat fer un motor Wankel casolà amb les seves pròpies mans han patit nombrosos errors.

Però continuem amb els avantatges. En el disseny de la unitat rotativa no hi ha cap cigonyal ni mecanisme de distribució de gas. També no hi ha bielles ipistons. La mescla combustible entra a la cambra a través de la finestra d'entrada, que s'obre per la vora del rotor. I els gasos d'escapament al final del cicle de treball s'alliberen del cos a través del port d'escapament. De nou, el paper de la vàlvula aquí el fa la vora del propi rotor. A més, no hi ha cap arbre de lleves en el disseny (dels quals ara s'utilitzen diversos a les unitats de biela). El motor de pistons rotatius Wankel és similar a un de dos temps pel que fa al principi de funcionament del mecanisme de distribució de gas.

A part, val la pena esmentar el sistema de lubricació. De fet, està absent al motor rotatiu Wankel. Però, llavors, com funcionen els parells de fricció? És senzill: s'afegeix oli a la mateixa mescla combustible (com en els motors de motos primitives). Així, la lubricació de les peces de fregament es realitza mitjançant la mateixa barreja aire-combustible. El disseny no té la bomba d'oli coneguda per a tothom, que treu el lubricant del dipòsit i l'aboca sota una pressió especial.

Un altre avantatge del motor Wankel és el seu pes i mida lleugers. Com que aquí f alten gairebé la meitat de les peces obligatòries en els motors de pistons, la unitat rotativa és més compacta i pot cabre en qualsevol compartiment del motor. Les dimensions compactes us permeten utilitzar l'espai del compartiment del motor de manera més racional, així com proporcionar una càrrega més uniforme als eixos davanter i posterior (al cap i a la fi, en cotxes amb motors convencionals, més del 70 per cent de la càrrega cau a la part davantera). part). I a causa del baix pes, s'aconsegueix una gran estabilitat. Sí, el motor ténivell mínim de vibració, que té un efecte positiu en la comoditat de la màquina.

El següent avantatge d'aquesta unitat és l' alta potència específica, que s'aconsegueix a altes velocitats de l'eix. Aquesta característica permet aconseguir bones característiques tècniques. És per això que el motor Wankel s'utilitza als cotxes esportius Mazda. El motor gira fàcilment fins a set mil revolucions o més. Al mateix temps, proporciona molt més parell i potència amb un volum petit. Tot això té un efecte positiu en la dinàmica d'acceleració del cotxe. Per exemple, podeu agafar el cotxe "Mazda RX-8". Amb un volum d'1,3 litres, el motor produeix 210 cavalls de potència.

Defectes de disseny

Tenint en compte el dispositiu i el principi de funcionament del motor rotatiu Wankel, val la pena assenyalar el principal defecte de disseny. Aquesta és la baixa eficiència dels segells entre la cambra de combustió i el rotor. Aquest últim té una forma força complexa, que requereix un segellat fiable no només al llarg de les vores (de les quals n'hi ha quatre en total), sinó també al llarg de la superfície lateral (que estan en contacte amb la coberta del motor). Al mateix temps, es fabriquen en forma de tires d'acer amb molla amb un processament particularment precís tant des dels extrems com des de les superfícies de treball. Totes les concessions d'expansió durant la calefacció, incorporades en el disseny, degraden aquestes característiques. Per això, és impossible evitar la ruptura de gasos als llocs finals de les plaques de segellat. En els motors de pistons, s'aplica l'efecte laberint. Per tant, el disseny utilitza tres anells de tancament amb buits en diferents direccions.

Però val la pena assenyalar que en els últims anys la qualitat dels segells ha augmentat. Els dissenyadors han millorat el motor Wankel, utilitzant nous materials per als segells. Tot i així, l'avenç del gas es considera el punt més feble d'un motor rotatiu de combustió interna.

Consum d'oli

Com hem dit anteriorment, no hi ha cap sistema de lubricació com a tal en aquest motor. A causa del fet que l'oli entra juntament amb la mescla combustible, el seu consum augmenta significativament. I si en els motors de biela s'exclou la pèrdua natural de lubricant o no supera els 100 grams per mil quilòmetres, en els motors rotatius aquest paràmetre oscil·la entre 0,4 i 1 litre per mil quilòmetres. Això es deu al fet que el complex sistema de segellat requereix una lubricació més eficaç de les superfícies. A més, a causa de l'elevat consum d'oli, aquests motors no poden complir els estàndards mediambientals moderns. Els gasos d'escapament dels cotxes amb motor Wankel contenen moltes substàncies perilloses per al cos i el medi ambient.

A més, el motor rotatiu només podia funcionar amb olis cars i d' alta qualitat. Això es deu a diversos factors:

• Tendència a un desgast elevat de les parts en contacte de la cambra del motor i el rotor.
• La tendència dels parells de fricció a sobreescalfar-se.

Altres problemes

Els canvis irregulars d'oli van amenaçar de reduir la vida útil del motor de combustió interna, ja que les partícules del vell lubricant actuaven com a abrasiu, augmentant els buits i la probabilitat de l'aparició de gasos d'escapament a la cambra. Aquesta unitat també s'enganxa quan es sobreescalfa. I quan condueix en temps fred,la refrigeració pot haver estat excessiva.

El propi RPD té una temperatura de funcionament més alta que qualsevol motor de pistó. La cambra de combustió es considera la més carregada. té un petit volum. I a causa de la forma estesa, la cambra és propensa a la detonació. A més del petroli, el motor Wankel exigeix la qualitat de les espelmes. S'instal·len per parelles i es modifiquen estrictament segons les normes tècniques. Entre altres punts, val la pena destacar la insuficient elasticitat del motor rotatiu. Per tant, aquests motors de combustió interna poden produir excel·lents característiques de velocitat i potència només a altes velocitats del rotor, de 6 a 10 o més mil per minut. Aquesta característica obliga els dissenyadors a perfeccionar el disseny de les caixes de canvis, fent-les multietapa.

Un altre desavantatge és l'elevat consum de combustible. Per exemple, si preneu un motor de pistons rotatius Mazda RX-8 d'1,3 litres, segons les dades del passaport, consumeix entre 14 i 18 litres de combustible. A més, només es recomana l'ús de gasolina d' alt octanatge.

Sobre l'aplicació de RPD a la indústria de l'automòbil

Aquest motor va ser més popular a finals dels anys 60 i principis dels 70 del segle passat. La patent de Wankel RPD ha estat adquirida per 11 fabricants d'automòbils líders. Així, l'any 67, NSU va desenvolupar el primer cotxe de classe empresarial amb un motor rotatiu, que es va anomenar NSU RO 80. Aquest model es va produir en massa durant 10 anys. En total, es van publicar més de 37 mil còpies. El cotxe era popular, però les deficiències del motor rotatiu finalment van deslluir la reputació d'aquest cotxe. En el teló de fons dels altresEls models NSU, el sedan NSU RO 80 era el més poc fiable. El quilometratge abans de la revisió era només de 50 mil amb els 100 declarats.

A més, l'empresa Peugeot-Citroën, l'empresa Mazda i la planta VAZ van experimentar amb motors rotatius (a continuació parlarem d'aquest cas per separat). Els japonesos van aconseguir el major èxit al llançar un cotxe de passatgers amb motor rotatiu l'any 63. De moment, els japonesos encara estan equipant RPD als seus cotxes esportius de la sèrie RX. Fins al dia d'avui, estan lliures de moltes de les "mal alties infantils" que eren inherents al RAP d'aquella època.

Wankel RPD i indústria de la motocicleta

Als anys 70 i 80 del segle passat, alguns fabricants de motocicletes van experimentar amb motors rotatius. Aquests són Hèrcules i Suzuki. Ara la producció en massa de motocicletes rotatives només s'ha establert a Norton. Aquesta marca produeix motos esportives NRV588 equipades amb motors de doble rotor amb un volum total de 588 centímetres cúbics. La potència de la bicicleta Norton és de 170 cavalls. amb un pes de 130 quilograms, aquesta motocicleta té un rendiment dinàmic excel·lent. A més, aquests RPD estan equipats amb un sistema electrònic d'injecció de combustible i un tracte d'admissió variable.

Dats interessants

Aquestes unitats de potència s'utilitzen àmpliament entre els modelistes d'avions. Com que no hi ha requisits d'eficiència i fiabilitat en el model de motor de combustió interna, la producció d'aquests motors va resultar ser barata. En aquests motors de combustió interna, no hi ha segells de rotor o tenen el disseny més primitiu. El principal avantatge d'aixòLa unitat de model d'avió és que és fàcil d'instal·lar en una maqueta voladora. L'ICE és lleuger i compacte.

Una dada més: Felix Wankel, després d'haver rebut una patent per a RPD el 1936, es va convertir en l'inventor no només de motors rotatius, sinó també de compressors, així com de bombes que funcionaven segons el mateix esquema. Aquestes unitats es poden trobar en tallers de reparació i en producció. Per cert, les bombes d'inflació de pneumàtics elèctriques portàtils estan dissenyades exactament segons aquest principi.

Cotxes RPD i VAZ

A l'època soviètica, també es van dedicar a la creació d'un motor de pistons rotatius i la seva instal·lació en cotxes VAZ domèstics. Per tant, el primer RPD a l'URSS va ser el motor VAZ-311 amb una capacitat de 70 cavalls de potència. Va ser creat sobre la base de la unitat japonesa 13V. Però com que la creació del motor es va dur a terme d'acord amb plans poc realistes, la unitat va resultar ser poc fiable després de posar-se en producció en massa. El primer cotxe amb aquest motor va ser el VAZ-21018.

Però la història d'instal·lar el motor Wankel al VAZ no acaba aquí. La segona consecutiva va ser la unitat de potència VAZ-415, que es va utilitzar en petits lots al G8 als anys 80. Aquesta unitat de potència tenia millors característiques tècniques. Potència amb un volum de 1308 centímetres cúbics augmentat a 150 cavalls de potència. Gràcies a això, el VAZ-2108 soviètic amb un motor rotatiu va accelerar a centenars en 9 segons. I la velocitat màxima estava limitada a 190 quilòmetres per hora. Però aquest motor no estava exempt de defectes. En particular, és un petit recurs. Amb prou feines va arribar als 80 milquilòmetres. També entre els inconvenients cal destacar l' alt cost de la creació d'aquest cotxe. El consum d'oli era de 700 grams per cada mil quilòmetres. El consum de combustible és d'uns 20 litres per cent. Per tant, la unitat rotativa només es va utilitzar en vehicles de serveis especials, en lots petits.

Conclusió

Així que vam descobrir què és el motor Wankel. Aquesta unitat rotativa ara s'utilitza en sèrie només en cotxes Mazda i només en un model. Malgrat les nombroses millores i els intents dels enginyers japonesos per millorar el disseny de l'RPD, encara té un recurs força reduït i es caracteritza per un alt consum d'oli. A més, els nous Mazda d'1,3 litres no difereixen en eficiència de combustible. Totes aquestes deficiències del motor rotatiu el fan poc pràctic i infrautilitzat a la indústria de l'automòbil.