Enjin Wankel: peranti, prinsip operasi

2024 Pengarang: Erin Ralphs | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-02-19 17:58

Enjin pembakaran dalaman ialah ciptaan cemerlang manusia. Terima kasih kepada enjin pembakaran dalaman, kemajuan teknikal mula berkembang dengan ketara. Terdapat beberapa jenis tetapan ini. Tetapi yang paling terkenal ialah rod penyambung dan omboh dan omboh putar. Yang terakhir ini dicipta oleh jurutera Jerman Wankel dengan kerjasama W alter Freude. Unit kuasa ini mempunyai peranti dan prinsip operasi yang berbeza, jika dibandingkan dengan enjin pembakaran dalaman rod-omboh penyambung klasik. Apakah prinsip operasi enjin Wankel dan mengapa enjin pembakaran dalaman ini tidak begitu popular? Kami akan mempertimbangkan semua ini dalam artikel hari ini.

Ciri

Jadi, motor apakah ini? Ini adalah enjin pembakaran dalaman yang dibangunkan oleh Felix Wankel pada tahun 1957. Fungsi omboh dalam unit ini dilakukan oleh pemutar tiga bucu. Ia berputar di dalam rongga berbentuk khas.

Selepas beberapa model eksperimen motosikal dan kereta yang berlaku pada tahun 70-an abad yang lalu, permintaan untuk enjin Wankel telah menurun dengan ketara. Walaupun hari ini beberapa syarikat masih bekerjapenambahbaikan enjin ini. Jadi, anda boleh bertemu dengan enjin Wankel pada siri Mazda PX. Selain itu, unit ini telah menemui aplikasinya dalam pemodelan.

Peranti enjin Wankel

Unit kuasa ini terdiri daripada beberapa komponen:

• Kes (pemegun).
• Kebuk pembakaran.
• Port masuk dan keluar.
• Peralatan pegun.
• Gearwheel.
• Rotor.
• Vala.
• Palam pencucuh.

Apakah prinsip kerja enjin Wankel? Kami akan melihat perkara ini di bawah.

Prinsip kerja

ICE ini beroperasi seperti berikut. Rotor, dipasang pada aci sipi melalui galas, didorong oleh daya tekanan gas, yang terbentuk akibat pembakaran campuran udara-bahan api. Pemutar motor relatif kepada stator melalui sepasang gear. Salah satunya (besar) terletak di permukaan dalaman rotor. Yang kedua (sokongan) lebih kecil dan dilekatkan rapat pada penutup sisi enjin. Melalui interaksi gear, pemutar menghasilkan gerakan bulat sipi. Oleh itu, tepinya bersentuhan dengan permukaan dalam kebuk pembakaran.

Akibatnya, beberapa ruang terpencil volum berubah-ubah terbentuk antara perumah motor dan rotor. Nombor mereka sentiasa 3. Dalam ruang ini, proses pemampatan campuran, pembakarannya, pengembangan gas (yang kemudiannya memberi tekanan pada permukaan kerja pemutar) dan penyingkirannya berlaku. Akibatnyapenyalaan bahan api, pemutar didorong, memindahkan tork ke aci sipi. Yang terakhir dipasang pada galas dan kemudian memindahkan kuasa ke unit penghantaran. Dan hanya kemudian momen daya enjin Wankel pergi ke roda mengikut skema klasik - melalui pemacu kardan dan aci gandar ke hab. Oleh itu, beberapa pasangan mekanikal berfungsi serentak dalam motor berputar. Yang pertama bertanggungjawab untuk pergerakan rotor dan terdiri daripada beberapa gear. De kedua menukarkan pergerakan rotor kepada pusingan aci sipi.

Nisbah gear stator (perumah) dan gear sentiasa stabil dan ialah 3:2. Oleh itu, pemutar mempunyai masa untuk berputar untuk pusingan penuh aci sebanyak 120 darjah. Sebaliknya, untuk pusingan penuh rotor, kitaran empat lejang operasi enjin pembakaran dalaman dilakukan dalam setiap tiga ruang yang dibentuk oleh muka.

Faedah

Apakah kelebihan enjin pembakaran dalaman ini? Enjin omboh berputar Wankel mempunyai reka bentuk yang lebih ringkas daripada enjin rod omboh. Jadi, bilangan bahagian di dalamnya adalah 40 peratus kurang daripada enjin pembakaran dalaman empat lejang omboh. Tetapi masih, tidak mungkin untuk mencipta enjin Wankel dengan tangan anda sendiri tanpa peralatan yang canggih. Lagipun, rotor mempunyai bentuk yang sangat kompleks. Mereka yang telah mencuba membuat enjin Wankel buatan sendiri dengan tangan mereka sendiri telah mengalami banyak kegagalan.

Tetapi mari kita teruskan dengan faedahnya. Dalam reka bentuk unit berputar tidak ada aci engkol, mekanisme pengedaran gas. Juga tiada rod penyambung danomboh. Campuran mudah terbakar memasuki ruang melalui tingkap masuk, yang dibuka oleh tepi pemutar. Dan gas ekzos pada penghujung kitaran kerja dilepaskan dari badan melalui port ekzos. Sekali lagi, peranan injap di sini dilakukan oleh pinggir rotor itu sendiri. Juga, tiada aci sesondol dalam reka bentuk (yang beberapa daripadanya kini digunakan pada unit rod penyambung). Enjin omboh berputar Wankel adalah serupa dengan dua lejang dari segi prinsip operasi mekanisme pengagihan gas.

Secara berasingan, perlu disebutkan sistem pelinciran. Malah, ia tiada dalam enjin putar Wankel. Tetapi bagaimanakah pasangan geseran berfungsi? Ia mudah: minyak ditambah kepada campuran mudah terbakar itu sendiri (seperti dalam enjin motosikal primitif). Oleh itu, pelinciran bahagian menggosok dijalankan oleh campuran udara-bahan api itu sendiri. Reka bentuk tidak mempunyai pam minyak yang biasa digunakan oleh semua orang, yang mengambil pelincir dari bah dan menyemburnya di bawah tekanan khas.

Satu lagi kelebihan enjin Wankel ialah berat dan saiznya yang ringan. Memandangkan hampir separuh bahagian yang wajib dalam enjin omboh hilang di sini, unit berputar lebih padat dan boleh dimuatkan dalam mana-mana petak enjin. dimensi padat membolehkan anda menggunakan ruang petak enjin dengan lebih rasional, serta memberikan beban yang lebih seragam pada gandar depan dan belakang (lagipun, dalam kereta dengan enjin konvensional, lebih daripada 70 peratus beban jatuh di hadapan bahagian). Dan kerana berat badan yang rendah, kestabilan yang tinggi dicapai. Ya, enjin adatahap getaran minimum, yang memberi kesan positif pada keselesaan mesin.

Tambahan seterusnya bagi unit ini ialah kuasa khusus yang tinggi, yang dicapai pada kelajuan aci yang tinggi. Ciri ini membolehkan anda mencapai ciri teknikal yang baik. Inilah sebabnya mengapa enjin Wankel digunakan dalam kereta sport Mazda. Motor mudah berputar sehingga tujuh atau lebih ribu pusingan. Pada masa yang sama, ia memberikan lebih tork dan kuasa pada volum yang kecil. Semua ini mempunyai kesan positif terhadap dinamika pecutan kereta. Sebagai contoh, anda boleh mengambil kereta "Mazda RX-8". Dengan isipadu 1.3 liter, motor itu menghasilkan 210 kuasa kuda.

Kecacatan reka bentuk

Memandangkan peranti dan prinsip operasi enjin putar Wankel, adalah wajar diperhatikan kecacatan reka bentuk utama. Ini adalah kecekapan rendah pengedap jurang antara kebuk pembakaran dan pemutar. Yang terakhir mempunyai bentuk yang agak kompleks, yang memerlukan pengedap yang boleh dipercayai bukan sahaja di sepanjang tepi (yang jumlahnya ada empat), tetapi juga di sepanjang permukaan sisi (yang bersentuhan dengan penutup enjin). Pada masa yang sama, ia dibuat dalam bentuk jalur pegas keluli dengan pemprosesan yang sangat tepat dari kedua-dua hujung dan dari permukaan kerja. Semua elaun untuk pengembangan semasa pemanasan, yang digabungkan dalam reka bentuk, merendahkan ciri-ciri ini. Oleh kerana itu, adalah mustahil untuk mengelakkan terobosan gas di tempat akhir plat pengedap. Dalam enjin omboh, kesan labirin digunakan. Jadi, reka bentuk menggunakan tiga cincin pengedap dengan celah dalam arah yang berbeza.

Tetapi perlu diperhatikan bahawa dalam beberapa tahun kebelakangan ini kualiti pengedap telah meningkat. Pereka bentuk telah menambah baik enjin Wankel, menggunakan bahan baharu untuk pengedap. Namun begitu, penembusan gas dianggap sebagai titik paling lemah dalam enjin pembakaran dalaman berputar.

Penggunaan minyak

Seperti yang kami katakan sebelum ini, tiada sistem pelinciran seperti itu dalam enjin ini. Disebabkan fakta bahawa minyak masuk bersama-sama dengan campuran mudah terbakar, penggunaannya meningkat dengan ketara. Dan jika pada enjin rod penyambung kehilangan semula jadi pelincir dikecualikan atau tidak lebih daripada 100 gram setiap 1 ribu kilometer, maka pada enjin berputar parameter ini berkisar antara 0.4 hingga 1 liter setiap seribu kilometer. Ini kerana sistem pengedap yang kompleks memerlukan pelinciran permukaan yang lebih berkesan. Selain itu, disebabkan penggunaan minyak yang tinggi, motor ini tidak dapat memenuhi piawaian alam sekitar moden. Gas ekzos kereta dengan enjin Wankel mengandungi banyak bahan berbahaya kepada badan dan alam sekitar.

Selain itu, enjin berputar hanya boleh berjalan pada minyak berkualiti tinggi dan mahal. Ini disebabkan oleh beberapa faktor:

• Kecenderungan menyentuh bahagian ruang motor dan rotor kepada haus tinggi.
• Kecenderungan pasangan geseran menjadi terlalu panas.

Masalah lain

Penukaran minyak yang tidak teratur mengancam untuk mengurangkan hayat enjin pembakaran dalaman, kerana zarah pelincir lama bertindak sebagai pelelas, meningkatkan jurang dan kemungkinan penembusan gas ekzos dalam ruang. Unit ini juga terbelah apabila terlalu panas. Dan apabila memandu dalam cuaca sejuk,penyejukan mungkin berlebihan.

RPD itu sendiri mempunyai suhu operasi yang lebih tinggi daripada mana-mana enjin omboh. Kebuk pembakaran dianggap paling banyak dimuatkan. ia mempunyai isipadu yang kecil. Dan kerana bentuk yang dilanjutkan, ruang itu terdedah kepada letupan. Selain minyak, enjin Wankel menuntut kualiti lilin. Ia dipasang secara berpasangan dan ditukar dengan ketat mengikut peraturan teknikal. Antara perkara lain, perlu diperhatikan keanjalan motor berputar yang tidak mencukupi. Jadi, enjin pembakaran dalaman ini boleh menghasilkan kelajuan yang sangat baik dan ciri kuasa hanya pada kelajuan pemutar tinggi - dari 6 hingga 10 atau lebih ribu seminit. Ciri ini memaksa pereka bentuk untuk memperhalusi reka bentuk kotak gear, menjadikannya berbilang peringkat.

Satu lagi kelemahan ialah penggunaan bahan api yang tinggi. Sebagai contoh, jika anda menggunakan enjin omboh berputar Mazda RX-8 1.3 liter, mengikut data pasport, ia menggunakan 14 hingga 18 liter bahan api. Selain itu, hanya petrol oktana tinggi disyorkan untuk digunakan.

Mengenai penggunaan RPD dalam industri automotif

Enjin ini paling popular pada akhir 60-an dan awal 70-an abad yang lalu. Paten RPD Wankel telah diperoleh oleh 11 pembuat kereta terkemuka. Jadi, pada tahun ke-67, NSU membangunkan kereta kelas perniagaan pertama dengan enjin berputar, yang dipanggil NSU RO 80. Model ini dihasilkan secara besar-besaran selama 10 tahun. Secara keseluruhan, lebih daripada 37 ribu salinan dikeluarkan. Kereta itu popular, tetapi kekurangan enjin berputar akhirnya mencemarkan reputasi kereta ini. Berlatarbelakangkan orang lainModel NSU, sedan NSU RO 80 adalah yang paling tidak boleh dipercayai. Perbatuan sebelum baik pulih hanya 50 ribu dengan 100 yang diisytiharkan.

Selain itu, kebimbangan Peugeot-Citroen, syarikat Mazda dan kilang VAZ bereksperimen dengan enjin berputar (kita akan membincangkan kes ini secara berasingan di bawah). Jepun mencapai kejayaan terbesar dengan melepaskan kereta penumpang dengan enjin berputar pada tahun ke-63. Pada masa ini, Jepun masih melengkapkan RPD pada kereta sukan siri RX mereka. Sehingga hari ini, mereka bebas daripada banyak "penyakit zaman kanak-kanak" yang wujud dalam RAP pada masa itu.

RPD Wankel dan industri motosikal

Pada tahun 70-an dan 80-an abad yang lalu, beberapa pengeluar motosikal bereksperimen dengan enjin berputar. Ini adalah Hercules dan Suzuki. Kini pengeluaran besar-besaran motosikal berputar telah ditubuhkan hanya di Norton. Jenama ini mengeluarkan motosikal sport NRV588 yang dilengkapi dengan enjin pemutar berkembar dengan jumlah isipadu 588 sentimeter padu. Kuasa basikal Norton ialah 170 kuasa kuda. dengan berat kerb 130 kilogram, motosikal ini mempunyai prestasi dinamik yang sangat baik. Selain itu, RPD ini dilengkapi dengan sistem suntikan bahan api elektronik dan saluran pengambilan berubah-ubah.

Fakta menarik

Unit kuasa ini digunakan secara meluas dalam kalangan pemodel pesawat. Oleh kerana tiada keperluan untuk kecekapan dan kebolehpercayaan dalam model enjin pembakaran dalaman, pengeluaran motor sedemikian ternyata murah. Dalam enjin pembakaran dalaman sedemikian, tiada pengedap rotor sama sekali, atau mereka mempunyai reka bentuk yang paling primitif. Kelebihan utama iniunit model pesawat adalah bahawa ia mudah dipasang dalam model skala terbang. ICE ringan dan padat.

Satu lagi fakta: Felix Wankel, setelah menerima paten untuk RPD pada tahun 1936, menjadi pencipta bukan sahaja enjin berputar, tetapi juga pemampat, serta pam yang beroperasi mengikut skema yang sama. Unit sedemikian boleh didapati di kedai pembaikan dan dalam pengeluaran. Ngomong-ngomong, pam inflasi tayar elektrik mudah alih direka dengan tepat mengikut prinsip ini.

Kereta RPD dan VAZ

Pada zaman Soviet, mereka juga terlibat dalam penciptaan enjin omboh berputar dan pemasangannya pada kereta VAZ domestik. Jadi, RPD pertama di USSR ialah enjin VAZ-311 dengan kapasiti 70 kuasa kuda. Ia dicipta berdasarkan unit Jepun 13V. Tetapi sejak penciptaan motor itu dilakukan mengikut rancangan yang tidak realistik, unit itu ternyata tidak boleh dipercayai selepas dimasukkan ke dalam pengeluaran besar-besaran. Kereta pertama dengan enjin ini ialah VAZ-21018.

Tetapi kisah memasang enjin Wankel pada VAZ tidak berakhir di situ. Yang kedua berturut-turut ialah unit kuasa VAZ-415, yang digunakan dalam kelompok kecil pada G8 pada tahun 80-an. Unit kuasa ini mempunyai ciri teknikal yang lebih baik. Kuasa dengan isipadu 1308 sentimeter padu meningkat kepada 150 kuasa kuda. Terima kasih kepada ini, Soviet VAZ-2108 dengan enjin berputar dipercepatkan kepada ratusan dalam 9 saat. Dan kelajuan maksimum dihadkan kepada 190 kilometer sejam. Tetapi enjin ini bukan tanpa cacat. Khususnya, ia adalah sumber yang kecil. Dia hampir tidak mencapai 80 ribukilometer. Juga antara minus perlu diperhatikan kos yang tinggi untuk mencipta kereta sedemikian. Penggunaan minyak adalah 700 gram untuk setiap seribu kilometer. Penggunaan bahan api adalah kira-kira 20 liter setiap seratus. Oleh itu, unit berputar hanya digunakan pada kenderaan perkhidmatan khas, dalam kelompok kecil.

Kesimpulan

Jadi kami mengetahui apakah itu enjin Wankel. Unit berputar ini kini digunakan secara bersiri hanya pada kereta Mazda, dan hanya pada satu model. Walaupun banyak penambahbaikan dan percubaan oleh jurutera Jepun untuk menambah baik reka bentuk RPD, ia masih mempunyai sumber yang agak kecil dan dicirikan oleh penggunaan minyak yang tinggi. Selain itu, Mazdas 1.3 liter baharu tidak berbeza dalam kecekapan bahan api. Semua kelemahan motor berputar ini menjadikannya tidak praktikal dan kurang digunakan dalam industri automotif.