Wankelov motor. Felix Wankelov batni motor

20. 2. 2019

Glavni tipi motorjev z notranjim zgorevanjem in parnih strojev imajo eno skupno pomanjkljivost. Sestoji iz dejstva, da premikanje v nasprotno smer zahteva pretvorbo v rotacijsko gibanje. To povzroča nizko produktivnost in precej visoko obrabo delov mehanizma, ki so vključeni v različne tipe motorjev. Wankelov motor Veliko ljudi je razmišljalo o ustvarjanju takšnega motorja, v katerem bi se gibljivi deli le zavrteli. Vendar je tej težavi uspelo rešiti le ena oseba. Felix Wankel - samouk mehanik - je postal izumitelj rotacijski batni motor. Med svojim življenjem ta človek ni prejel nobene posebnosti ali visokega šolstva. Oglejmo si še Wankelov rotacijski batni motor.

Kratka biografija izumitelja

Felix G. Wankel je bil rojen leta 1902, 13. avgusta, v majhnem mestecu Lahr (Nemčija). V prvem svetu je umrl oče prihodnjega izumitelja. Zaradi tega je moral Wankel opustiti študij na gimnaziji in dobiti službo kot pomočnik prodajalca v knjigarni v založniški hiši. Zaradi tega je bil zasvojen z branjem. Felix je samostojno proučil tehnične značilnosti motorjev, avtomobilske industrije, mehanike. Znanje, ki ga je črpal iz knjig, ki so bile prodane v trgovini. Menijo, da je kasneje izveden Wankelov motor (natančneje, ideja njegovega nastanka) obiskal v sanjah. Ni znano, ali je to res ali ne, vendar je mogoče z gotovostjo reči, da je imel izumitelj neobičajne sposobnosti, breme mehaniki in poseben pogled na veliko stvari.

Prve vrste motorjev

Izumitelj je, ko je razumel, kako je možno opraviti vse štiri cikle konvencionalnega motorja med rotacijo, nadaljeval z načrtovanjem. Leta 1924 je Wankel ustvaril majhno delavnico. Služila je tudi kot laboratorij. Tukaj je Felix Wankel začel študirati sisteme z rotacijskim batom. Leta 1936 je model, ki ga je sestavil izumitelj, zanimal podjetje "BMW". Wankel je prejel denar, dobil je lasten laboratorij v Lindau. rotacijski motor Wankel Tam je moral razviti prototipe letalskih motorjev. Vendar pa do konca druge svetovne vojne ni bil poslan noben Wankelov rotacijski motor v množično proizvodnjo. Razlog za to je verjetno dejstvo, da je trajalo kar nekaj časa, da se je zasnova spremenila v uporabno stanje in vzpostavila množična proizvodnja.

Povojna leta

Po porazu fašizma je bil laboratorij zaprt in vsa oprema, ki je bila tam, je bila poslana v Francijo. Zato je Wankel ostal brez dela. To je bilo posledica njegovega nekdanjega članstva v Nacionalni socialistični stranki. Po kratkem času pa je bil Felix povabljen v podjetje NSU kot projektant. To podjetje je takrat veljalo za najstarejšega proizvajalca avtomobilov in motornih koles. glavne vrste motorjev

Prototip

Leta 1957 je zahvaljujoč podpori Walterja Fredeja (vodilnega inženirja v NSU) prvič na avtomobilu nameščen rotacijski batni motor. Motor je bil nameščen na NSU Prinz. Vendar pa je bil prvotni dizajn zelo daleč od popolnega. Bilo je tako zapleteno, da je bilo celo za zamenjavo vžigalne svečke potrebno razstaviti skoraj ves motor. Poleg tega je bila zasnova zelo nezanesljiva, neekonomična in je imela zelo nizko učinkovitost. Wankelov motor v povezavi s tem ni šel v serijo. Avtomobili so šli na tekoči trak s tradicionalnim motorjem. Kljub temu se je rotacijski batni motor izkazal ne le za pravico do obstoja, temveč tudi za ta čas pokazal izjemen potencial. Obeti za njegovo uporabo so bili tako privlačni, da projektanti niso mogli ničesar ustaviti. Izumitelj je sam razumel, da je potrebno njegovo izboljšanje, da bi zagotovil, da sta delovanje in popravilo motorja povzročila čim manj težav. Od tistega trenutka se je začelo aktivno delo na tem, da je motor dosegel operativno odličnost.

Wankel motor: oblikovanje

Kaj je motor? V sredini rotorja je okrogla luknja. Notranjost je pokrita z zobmi, tako kot na prestavi. V luknjo vstavimo gred z manjšim premerom. Ima tudi zobe. Preprečujejo zdrs gredi. Razmerje premerov se izbere tako, da se gibanje tockov trikotnikov izvede po eni zaprti krivulji. Imenuje se "epitrohoid". Naloga Wankela je bila, da začne razumeti, da je delo takšnega mehanizma mogoče. Potem je moral vse natančno in pravilno izračunati. Rezultat tega je, da je bat, izdelan v obliki Relo trikotnika, izrezal tri komore spremenljivega položaja in prostornine. rotacijski batni motor

Posebne lastnosti

Konstrukcijska značilnost motorja bistveno koristi v primerjavi z običajnimi motorji. Zlasti tesnjenje komor je zagotovljeno s končnimi in radialnimi tesnilnimi ploščami. Pritrjeni so na "valj" s pomočjo tračnih vzmeti, tlaka plina in centrifugalne sile. Posebno pozornost je treba nameniti učinkovitosti motorja v smislu učinkovitosti. V celotnem ciklu gred opravi 3 polne zavoje. Pri običajnem batnem motorju se ta rezultat lahko doseže s šestimi cilindri.

Uvod v industrijo

Po prvi uspešni demonstraciji leta 1957 je Wankelov motor zanimal največje avto velikane tega časa. Torej, prvo podjetje, ki je kupilo licenco, je bilo Curtiss-Wright. Leto kasneje so tako znane družbe, kot sta Mazda, Friedrich Krupp, MAN in Daimler-Benz, začele uporabljati ta izum. Za precej kratko obdobje je licenca pridobila okoli sto podjetij, med njimi tudi svetovno znane: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.

Koristi

Katere so prednosti Wankelovega motorja? Načelo delovanja motorja je, da se izvedba katerega koli cikla štirih ciklov izvaja brez uporabe časovnega mehanizma. To močno poenostavi zasnovo motorja. V tipičnem 4-taktnem batnem motorju, približno tisoč elementov več. Veliko zanimanje največjih avtomobilskih podjetij je bilo posledica potenciala strukture. Nedvomne prednosti so enostavnost proizvodnje, preprosto popravilo motorja, kompaktnost in majhna teža. Vse to pomaga izboljšati obvladljivost stroja, olajša lokacijo prenosa. krog motorja Wankel Kompaktnost motorja vam omogoča, da ustvarite udobno in precej prostorno notranjost. Izboljšani modeli motorjev so sposobni visoke moči z dovolj ekonomično porabo goriva. Na primer, sodoben motor s prostornino 1300 cm 3 ima 220 litrov. c. Če motor Wankel opremite z turbopolnilnikom, lahko dobite moč do 350 litrov. c. Še ena prednost zasnove je zelo nizka raven vibracij in hrupa. Wankelov motor je mehansko uravnotežen. Zmanjšanje hrupa in vibracij se doseže z majhnim številom delov (40% manj kot pri tradicionalnih motorjih). Prav tako je treba omeniti dinamične značilnosti motorja. Pri nizki prestavi brez posebne obremenitve lahko vozilo pospešite do 100 km / h pri visokih vrtljajih. Pri konstrukciji motorja ni mehanizma, ki pretvori izmenično gibanje v rotacijski. Zaradi tega lahko Wankelov motor v primerjavi s tradicionalnimi motorji z notranjim izgorevanjem vzdrži visoko hitrost.

Prenehanje evforije

Leta 1964 je bil izdan NSU Spyder in po njem je bil izdan legendarni model Ro 80. Zdaj pa je na svetu veliko oboževalcev teh avtomobilov. Nato so s proizvodne linije izstopili modeli Corvette XP, Mercedes C-111, Citroen M35. Vendar pa je edina družba, ki je prevzela množično proizvodnjo, postala Mazda. Od leta 1967 je izdelala 2-3 nove avtomobile z RPD. Wankelov motor je bil postavljen na lahka letala, motorne sani, čolne. Leta 1973 je konec evforije. Takrat je bila naftna kriza v polnem teku. V tem obdobju se je pokazala glavna pomanjkljivost DUR - neučinkovitost. Poleg Mazde so vsi proizvajalci omejili programe za proizvodnjo avtomobilov z rotacijskimi motorji. Vendar je samo Mazda še naprej proizvajala takšne avtomobile. Podjetje je bistveno zmanjšalo prodajo v Ameriki.

Slabosti RPD: krhkost in nezanesljivost

Poleg prednosti so rotacijski motorji imeli pomembne pomanjkljivosti. Najprej so bili zelo kratkotrajni. Tako je eden od prvih modelov RPD med testi razvil celoten vir v 2 urah. Bolj uspešen prototip je zdržal 100 ur. Vendar to ni zagotovilo normalnega delovanja stroja. Glavni problem je bila neenakomerna obraba notranje površine komore. Med delom na njem so nastali prečni utori. Prejeli so zelo zgovorno ime: "oznake hudiča." Po pridobitvi licence je Mazda ustanovila poseben oddelek, ki se je ukvarjal z izboljšanjem motorja. Kmalu je postalo jasno, da v procesu vrtenja rotorskih vtičev, ki se nahajajo na njenih vrhovih, začnejo vibrirati. Zaradi tega se pojavijo ti utori. Danes je problem trajnosti in zanesljivosti rešen. Da bi to naredili, proizvodnja uporablja visoko kakovostne premaze, vključno s keramiko. Wankelov princip delovanja motorja

Visoke emisije izpušnih plinov

To je še ena pomanjkljivost RAP. V primerjavi s tradicionalnimi motorji Wankelov motor zaradi nezadostnega izgorevanja goriva oddaja manj dušikovih oksidov, vendar večkrat več ogljikovodikov. Mazdini inženirji so hitro našli učinkovito rešitev problema. Strokovnjaki so ustvarili "termični reaktor". V njej se pojavi "naknadno sežiganje" ogljikovodikov. Mazda R 100 je bil prvi avtomobil, v katerem je bil ta element uporabljen. Leta 1968 je bil izdan še en model s termalnim reaktorjem - Familia Presto Rotary. Ta avto, eden redkih, je takoj opravil dokaj strog okoljski preskus, ki so ga leta 1970 predložile ZDA za uvožena vozila.

Učinkovitost

To je še en problem RPD. Deloma izhaja iz zgoraj navedenega. Poraba goriva v standardnem RPD je bistveno višja kot pri motorju z notranjim zgorevanjem. To težavo so ponovno rešili strokovnjaki Mazde. Z izvajanjem niza ukrepov, vključno z recikliranjem uplinjača in termoreaktorja, dodajanjem izmenjevalnika toplote v izpušni sistem, ustvarjanjem novega vžiga in razvojem katalitskega konvektorja, so inženirji dosegli 40-odstotno zmanjšanje porabe. To je leta 1978 omogočilo izdajo modela RX-7. motor Wankel z rotacijskim batom

Domača proizvodnja

AvtoVAZ je poleg Mazde izdeloval tudi avtomobile z RPD. Leta 1974 je bil v tovarni ustanovljen poseben oblikovalski urad. V Tolyattiju se je začela gradnja delavnic za serijsko proizvodnjo RPD. Glede na to, da se je sprva domnevalo, da bo VAZ preprosto kopiral zahodno tehnologijo, je bilo odločeno, da se reprodukcija Mazdinega motorja prilagodi. Hkrati se niso upoštevali dolgoročni razvoj domačih inštitutov za gradnjo motornih vozil.

Dolgo časa so potekala pogajanja med Wankelom in sovjetskimi uradniki. Nekateri sestanki so potekali neposredno v Moskvi. Vendar denar ni bil dovolj, zato nekatere tehnologije niso bile uporabljene. Leta 1976 je bil izdan prvi enodelni motor VAZ-311. Njena zmogljivost je bila 65 litrov. c. V naslednjih petih letih je bila izvedena strukturna izpopolnitev. Po tem je obrat izdelal 50 eksperimentalnih Wankelovih avtomobilov. Takoj so se razpršili med zaposlene v podjetju. Kmalu je postalo jasno, da je motor v avtomobilih samo zunaj podoben japonskim. Njegov dizajn je bil izjemno nezanesljiv. V šestih mesecih so zamenjali vse motorje in zmanjšali število zaposlenih.

Vendar so tajne službe prihranile domačo proizvodnjo motorja. Niso preveč zaskrbljeni zaradi življenjske dobe in porabe goriva. Več jih je privlačilo dinamično delovanje motorja. V kratkem času je bil sestavljen dvodelni motor iz dveh motorjev VAZ-311. Njena zmogljivost se je skoraj podvojila - do 120 litrov. c. Motor je začel dajati na posebno enoto - VAZ-21019. Ta model je prejel neuradno ime "Arkan".

Preoblikovanje

Posebna naročila so v oblikovanje oblikovala novo življenje. VAZ je začel proizvajati motorje za avtomobilske in vodne športe. Avtomobili so pogosto začeli osvojiti prvo mesto. Športni uradniki so bili prisiljeni prepovedati uporabo RPD. Leta 1987 je Shnyakin zamenjal Pospelova (vodja projektnega biroja). Ni mu bilo všeč za zemeljski prevoz, bolj za letalstvo. SKB je od začetka svojega vodenja prerazporedila svoje dejavnosti na proizvodnjo motorjev za zračne stroje. To je bila napačna strategija, saj je v državi veliko manj letal, kot avtomobilov. Tudi obrat je ustvaril dobiček predvsem od prodaje motornih vozil. specifikacije motorja Naslednja napaka je bila preusmeritev na motorje z nizko porabo. Japonci so postavili RPD na športne avtomobile. In VAZ proizvaja Oka mololitrazhnye modeli, kljub dejstvu, da bi bilo bolj smiselno, da se dinamični motorji na več hitrih avtomobilov. Kakorkoli že, na domačih cestah je več minikarije Oka z RPD. Do leta 1998 je bila dokončana priprava civilne različice dvocilindričnega 1,3-litrskega rotacijskega motorja. Nameščen je bil na modelu VAZ 2107-2109 in 2105.

Za zaključek

Zakaj vodilni svetovni proizvajalci še vedno niso končno prešli na proizvodnjo avtomobilov z RAP? Dejstvo je, da je za izdelavo takšnih motorjev potrebna predvsem zelo natančna tehnologija, ki vključuje veliko različnih odtenkov. Ni vsaka, celo velika družba, lahko gre mimo Mazde. Poleg tega je v primeru opreme. Za proizvodnjo motorja Wankel so potrebni visokoprecizni stroji za brušenje površin z epitrohoidom. Za opremo, ki se danes uporablja v tovarnah, je to delo povsem izvedljivo. Danes se samo Mazda ukvarja z resnimi študijami RPD. Inženirji podjetja nenehno izboljšujejo zasnovo, rešujejo veliko različnih problemov. Motorji rotorjev, izdelani na Japonskem, so v skladu z mednarodno sprejetimi standardi za zanesljivost, porabo goriva in prijaznost do okolja.