Wankel dzinējs: kā tas darbojas un kādas ir tā priekšrocības?
Vankela dzinējs, ko dažreiz sauc par rotējošo dzinēju, ir iekšdedzes dzinēja veids ar rotējošu virzuli, kas pārvērš spiedienu rotācijas kustībā. Šāda veida dzinējam ir daudz priekšrocību.
Atšķirībā no klasiskā iekšdedzes dzinēja visas Wankel dzinēja daļas griežas vienā virzienā.
Saturs
Kā darbojas Wankel dzinējs?
Četrtaktu cikls (ieplūde, kompresija, sadegšana, izplūde) notiek starp ovālas formas iekšējo apvalku un rotējošo virzuli, kuram ir trīsstūra forma.
Šo dzinēju izstrādāja vācu inženieris Fēlikss Vankels, kurš saņēma patentu šim dzinējam 1929. gadā. Vankela dzinēji ir tikai benzīna dzinēji. Šāda veida dīzeļdzinēji tika pārbaudīti tikai laboratorijas apstākļos.
Zirgspēki: kas tas ir un kāpēc tas ir svarīgi?
Wankel dzinēja jauda ir viens zirgspēks uz 0,45 kg tā svara. Citiem vārdiem sakot, ņemot vērā, ka dzinējs sver 100 kg, jauda būtu aptuveni 222 zirgspēki. Šie skaitļi ir diezgan iespaidīgi.
Wankel dzinēja vēsture īsumā
1951. gadā kompānija NSU Motorenwerke AG Vācijā uzsāka šī dzinēja izstrādi, savukārt tika uzbūvēti divi modeļi. Pirmo dzinēju radīja Fēlikss Vankels, bet otro dzinēju Hanns Dīters Paške.
Mūsdienu Wankel dzinēja pamatā bija Hanns Dieter Paschke radīts dzinējs, tāpēc šo dzinēju nevajadzētu saukt par Wankel dzinēju, bet gan par Paschke dzinēju.
Hanna Dītera Paškas dzinējs:
1960. gadā vācu firma NSU un amerikāņu firma Curtiss-Wright parakstīja kopīgu vienošanos. NSU koncentrējās uz mazas un vidējas jaudas Wankel dzinēju izstrādi, un Kērtiss-Raits izstrādāja lieljaudas dzinējus, tostarp lidmašīnu dzinējus.
Daudzi ražotāji parakstīja licences līgumus, lai izstrādātu Wankel dzinēju, galvenokārt pateicoties tā gludumam, klusai darbībai, vienkāršai konstrukcijai un augstajai veiktspējai. Starp tiem bija Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki un Toyota.
Kērtiss-Raits uzlaboja šī dzinēja pamatkonstrukciju Amerikas Savienotajās Valstīs. Turpretim Apvienotajā Karalistē tika izstrādāta Wankel dzinēja divtaktu dīzeļa versija, un Deere & Company izstrādāja versiju, kurā varētu izmantot dažādas degvielas.
Vankela dzinēja konstrukcija
Vankela dzinējā telpā starp rotoru un dzinēja pārsega iekšpusi notiek četri sadegšanas procesa cikli. Vietās, kur rotējošais virzulis saskaras ar motora pārsega iekšējo apvalku, blīvējums nodrošina, ka starp rotoru un korpusu tiek izveidotas trīs izolētas atstarpes.
Virzulim griežoties, šīs telpas pārvietojas griešanās virzienā un palielinās un samazinās tilpums. Katru Wankel dzinēja rotoru ieskauj ovāls apvalks. Rotoram ir trīsstūra forma ar noapaļotām malām un loka formu.
Dzinēja virzuļi: kā tie darbojas?
Virzuļi griežas ap vārpstu, ko dēvē par ekscentrisko vārpstu vai E-vārpstu, un iet cauri rotora centram. Liels zobrats nodrošina virzuļa apļveida kustību ar iekšējiem zobiem, kas atrodas rotora centrā.
Neliels zobrats, kas ieslēdz rotora pārnesumu, ir stingri piestiprināts pie vārpstas. Gaisa un benzīna maisījums tiek iesūknēts caur kanālu un pēc saspiešanas tiek aizdedzināts no aizdedzes sveces dzirksteles. Pēc izplešanās un darba dūmgāzes tiek novadītas izplūdes caurulē. Virzuļa iekšpusi dzesē eļļa, bet korpusu un motora vāku dzesē ūdens.
Visās trīs kamerās secīgi notiek četrtaktu sadegšanas cikls, proti:
- Gaisa un degvielas ieplūde
- Kompresija un aizdedze
- Izplešanās un izplūde
Trīs ekscentriskās vārpstas apgriezieni ir vienādi ar vienu rotora apgriezienu. Apgriezieni ir norādīti kā vārpstas apgriezieni. Tāpēc Wankel dzinējiem ir lielāks maksimālais apgriezienu skaits (aptuveni 9000 apgr./min) nekā līdzīgas veiktspējas virzuļdzinējiem.
Dzinēja kompresijas tests: ko tas atklāj par dzinēju?
Tā kā Wankel dzinējs izmanto pilnīgi atšķirīgu koncepciju nekā klasiskais virzuļu iekšdedzes dzinējs, tiešs salīdzinājums nav iespējams. Plūsmas ātrums, siltuma zudumi un virsmas temperatūras raksturlielumi ir atšķirīgi.
Vankela dzinēja priekšrocības
- Daudz lielāka jaudas un svara attiecība nekā virzuļdzinējam
- Kompaktums (apmēram viena trešdaļa no virzuļdzinēja izmēra)
- Nav atgriežamu detaļu
- Tas spēj sasniegt lielākus apgriezienus minūtē nekā virzuļdzinējam
- Tas gandrīz nerada vibrācijas
- Dzinējs satur mazāk detaļu, tāpēc tā ražošana ir lētāka
- Dažos Wankel dzinējos dzinēja eļļa paliek nepiesārņota sadegšanas procesā
- Wankel dzinējs ir daudz vieglāks un vienkāršāks, jo tajā ir mazāk kustīgo daļu
- Vārstu darbs tiek veikts, izmantojot vienkāršus vadus, kas iestrādāti rotora bloka sienā
Wankel dzinējam ir iepriekš minētās priekšrocības, kas ļāva to izmantot automašīnās, motociklos, sacīkšu automašīnās, lidmašīnās, kartingos, sniega motociklos un tamlīdzīgi.
Wankel dzinēja kalpošanas laiks
Wankel rotoru korpusi tiek pastāvīgi uzkarsēti no vienas puses un atdzesēti no otras puses, kā rezultātā rodas augsta vietējā temperatūra un nevienmērīga termiskā izplešanās. Lai gan tas izvirza augstas prasības izmantotajiem materiāliem, dzinēju vienkāršība atvieglo alternatīvu materiālu, piemēram, eksotisku sakausējumu un keramikas izmantošanu.
Agrīniem dzinējiem bija liela noplūde starp rotoru un dzinēja korpusa iekšējo apvalku. Šos dzinējus bieži vajadzēja atkārtoti aizzīmogot pēc 20 000 jūdzēm. Mūsdienu Mazda Wankel dzinēji pēc 50 000 līdz 100 000 jūdzēm ir atkārtoti jānoblīvē.
Ja īpašnieks pēc noteikta nobraukuma dzinēju nenoblīvēja, sekoja kompresijas zudums, kas izpaudās ar sarežģītu aukstu iedarbināšanu. Galu galā dzinēju nemaz nevarēja iedarbināt.
Mazdas Wankel dzinēju sāka lietot jau 1957. gadā, t.i., jau pirms 50 gadiem, bet līdz ar Mazda RX-8 ražošanas beigām 2012. gadā sērijveida ražošanā esošajam Wankel rotējošajam dzinējam pienāca pēdējā stunda - tas ir, līdz plkst. nesen, kad Mazda paziņoja par Vankela dzinēja atgriešanos.