מנוע וואנקל - המכשיר ועיקרון הפעולה של מכונית ה-RPD
תוכן
לאורך ההיסטוריה של תעשיית הרכב היו פתרונות מתקדמים רבים, עיצובים של רכיבים ומכלולים השתנו. לפני יותר מ -30 שנה החלו ניסיונות פעילים להעביר את מנוע הבוכנה הצידה והעניקו את היתרון למנוע הבוכנה הסיבובי של ונקל. עם זאת, בשל נסיבות רבות, מנועים סיבוביים לא קיבלו את זכותם לחיים. קרא על כל זה בהמשך.
עיקרון הפעולה
לרוטור צורה משולשת, מכל צד יש לו צורה קמורה הפועלת כבוכנה. לכל צד של הרוטור חריצים מיוחדים המספקים מקום רב יותר לתערובת הדלק-אוויר, ובכך להגדיל את מהירות פעולת המנוע. החלק העליון של הקצוות מצויד במבלבל איטום קטן המאפשר ביצוע כל פעימה. הרוטור מצויד משני הצדדים בטבעות איטום היוצרות את דופן החדרים. אמצע הרוטור מצויד בשיניים, בעזרתן מסתובב המנגנון.
עקרון הפעולה של מנוע הוונקל שונה בתכלית מזה הקלאסי, אולם הם מאוחדים על ידי תהליך יחיד המורכב מ -4 פעימות (פליטה-פעולת שבץ-פליטה). הדלק נכנס לתא שנוצר לראשונה, נדחס בשני, ואז הרוטור מסתובב והתקע הדחוס נדלק על ידי המצת, לאחר שתערובת העבודה מסובבת את הרוטור ויוצאת לסעפת הפליטה. עיקרון ההבחנה העיקרי הוא שבמנוע בוכנה סיבובית, חדר העבודה אינו סטטי, אלא נוצר על ידי תנועת הרוטור.
התקן
לפני שתבין את המכשיר, עליך לדעת את המרכיבים העיקריים של מנוע בוכנה סיבובית. מנוע וואנקל מורכב מ:
- דיור סטטורים;
- רוטור;
- סט הילוכים;
- פיר אקסצנטרי;
- מצתים (הצתה ושריפה לאחר).
מנוע סיבובי הוא יחידת בעירה פנימית. במנוע זה כל 4 פעימות העבודה מתרחשות במלואן, אולם לכל שלב יש תא משלו, שנוצר על ידי הרוטור על ידי תנועה מסתובבת.
כאשר ההצתה מופעלת, המתנע מסובב את גלגל התנופה והמנוע מתניע. סיבוב, הרוטור, דרך כתר ההילוכים, מעביר את המומנט לפיר האקסצנטרי (עבור מנוע בוכנה, זהו גל זיזים).
התוצאה של העבודה של מנוע הוואנקל צריכה להיות יצירת לחץ של תערובת העבודה, מה שמאלץ את תנועות הסיבוב של הרוטור לחזור שוב ושוב, ולהעביר מומנט לתמסורת.
במנוע זה, צילינדרים, בוכנות, גל ארכובה עם מוטות חיבור מחליפים את כל בית הסטטור ברוטור. הודות לכך נפח המנוע הצטמצם משמעותית, בעוד שהספק גבוה פי כמה מזה של המנוע הקלאסי עם מנגנון ארכובה, עם אותו נפח. לעיצוב זה תיבת הילוכים גבוהה גם בגלל הפסדי חיכוך נמוכים.
אגב, מהירות הפעלת המנוע יכולה לעלות על 7000 סל"ד ואילו מנועי מאזדה וואנקל (לתחרויות ספורט) עולים על 10000 סל"ד.
תכנית
אחד היתרונות העיקריים של יחידה זו הוא הקומפקטיות שלה ומשקל הקל יותר בהשוואה למנועים קלאסיים בגודל שווה. הפריסה מאפשרת לך להפחית משמעותית את מרכז הכובד, וזה משפיע לטובה על היציבות וחדות השליטה. מטוסים קטנים, מכוניות ספורט וכלי רכב מנועיים השתמשו ועדיין משתמשים ביתרון זה.
כתבה
ההיסטוריה של מקורו והתפשטותו של מנוע וואנקל תאפשר לכם להבין טוב יותר מדוע הוא היה המנוע הטוב ביותר בימיו, ומדוע הוא ננטש כיום.
התפתחויות מוקדמות
בשנת 1951 פיתחה חברת NSU Motorenwerke הגרמנית שני מנועים: הראשון - של פליקס וואנקל, תחת השם DKM, והשני - KKM של הנס פאשקה (המבוסס על הפיתוח של וואנקל).
בסיס הפעולה של יחידת ונקל היה סיבוב נפרד של הגוף והרוטור, שבגללו הגיעו סיבובי ההפעלה ל -17000 לדקה. אי הנוחות הייתה שצריך לפרק את המנוע כדי להחליף את המצתים. אך למנוע KKM היה מרכב קבוע ועיצובו היה הרבה יותר פשוט מהאב-טיפוס הראשי.
רישיונות שהונפקו
בשנת 1960 חתמה NSU Motorenwerke על הסכם עם חברת הייצור האמריקאית קרטיס-רייט. החוזה אמור היה כי מהנדסים גרמנים יתמקדו בפיתוח מנועי בוכנה סיבוביים קטנים לכלי רכב קלים, בעוד קרטיס-רייט האמריקאי עסק בפיתוח מנועי מטוסים. מהנדס המכונות הגרמני מקס בנטלה נשכר גם כמעצב.
הרוב המכריע של יצרניות הרכב העולמיות, כולל סיטרואן, פורשה, פורד, ניסאן, GM, מאזדה ורבות אחרות. בשנת 1959 הציגה החברה האמריקאית גרסה משופרת של מנוע וואנקל, ושנה לאחר מכן הציגה הרולס רויס הבריטית את מנוע הבוכנה הסיבובית הדו-שלבית שלה.
בינתיים, כמה יצרניות רכב אירופאיות החלו לנסות לצייד מכוניות במנועים חדשים, אך לא כולן מצאו את פניהן: GM סירבה, סיטרואן הייתה מקובעת על פיתוח מנוע עם בוכנות נגד למטוסים, ומרצדס בנץ התקינה מנוע בוכנה סיבובית. במודל C 111 הניסיוני.
בשנת 1961, בברית המועצות, NAMI, יחד עם מכוני מחקר אחרים, החלו בפיתוח מנוע Wankel. תוכננו אפשרויות רבות, אחת מהן מצאה את יישומה במכונית ה- VAZ-2105 עבור ה- KGB. המספר המדויק של המנועים המורכבים אינו ידוע, אך הוא אינו עולה על כמה עשרות.
אגב, שנים לאחר מכן, רק חברת הרכב מאזדה מצאה באמת שימוש למנוע בוכנה סיבובית. דוגמה בולטת לכך היא דגם ה-RX-8.
פיתוחים לאופנועים
בבריטניה, יצרנית האופנועים נורטון אופנועים פיתחה את מנוע הבוכנה הסיבובית מקורר האוויר סאקס לרכב מנועי. תוכלו ללמוד עוד על ההתפתחות על ידי קריאה על אופנוע הרקולס W-2000.
סוזוקי לא עמדה בצד, וגם הוציאה אופנוע משלה. עם זאת, המהנדסים עיבדו בקפידה את עיצוב המנוע, השתמשו בסגסוגת ברזל, מה שהגדיל משמעותית את האמינות ואת חיי השירות של היחידה.
פיתוחים למכוניות
לאחר שחתמו על חוזה מחקר בין מאזדה ל- NSU, החלו החברות להתחרות על האליפות בייצור המכונית הראשונה עם יחידת וואנקל. כתוצאה מכך, בשנת 1964 הציגה NSU את מכוניתה הראשונה, NSU Spider, בתגובה, מאזדה הציגה אב טיפוס של מנועי 2 ו -4 רוטורים. לאחר 3 שנים, NSU Motorenwerke הוציאה את דגם ה- Ro 80, אך קיבלה ביקורות שליליות רבות בשל כשלים רבים על רקע עיצוב לא מושלם. בעיה זו לא נפתרה עד 1972, והחברה נקלטה באאודי 7 שנים מאוחר יותר, ומנועי וואנקל כבר הפכו לשמצה.
היצרנית היפנית מאזדה הודיעה כי המהנדסים שלהם פתרו את בעיית איטום החלק העליון (לצורך אטימות בין התאים), הם החלו להשתמש במנועים לא רק במכוניות ספורט, אלא גם ברכבים מסחריים. אגב, בעלי מכוניות מאזדה עם מנוע סיבובי הבחינו בתגובת המצערת הגבוהה ובאלסטיות המנוע.
מאוחר יותר מאזדה נטשה את ההצגה המסיבית של המנוע המתקדם, והתקינה אותו רק בדגמי RX-7 ו- RX-8. עבור ה- RX-8 תוכנן מנוע Renesis, אשר שופר במובנים רבים, כלומר:
- פתחי פליטה עקורים לשיפור נפיצות, שהגדילו משמעותית את הכוח;
- הוסיף כמה חלקי קרמיקה למניעת עיוות תרמי;
- מערכת ניהול מנוע אלקטרונית מחושבת היטב;
- נוכחותם של שני מצתים (עיקריים ועבור כוויה);
- הוספת מעיל מים כדי למנוע הצטברות פחמן בשקע.
כתוצאה מכך הושג מנוע קומפקטי בנפח 1.3 ליטר והספק של כ- 231 כ"ס.
יתרונות
היתרונות העיקריים של מנוע בוכנה סיבובית:
- משקלו ומידותיו הנמוכות, המשפיעות ישירות על בסיס עיצוב הרכב. גורם זה חשוב בעת תכנון מכונית ספורט עם מרכז כובד נמוך.
- פחות פרטים. זה לא רק מאפשר לך להפחית את עלות האחזקה של המנוע, אלא גם להפחית את הפסדי הכוח לתנועה או לסיבוב של חלקים קשורים. גורם זה השפיע ישירות על היעילות הגבוהה.
- בנפח זהה לזה של מנוע בוכנה קלאסי, כוחו של מנוע בוכנה סיבובי גבוה פי 2-3.
- חלקות וגמישות בעבודה, היעדר תנודות מוחשיות בשל העובדה שאין תנועות הדדיות של היחידות העיקריות.
- המנוע יכול להיות מופעל על ידי בנזין באוקטן נמוך.
- טווח מהירות ההפעלה הרחב מאפשר שימוש בתיבת הילוכים עם הילוכים קצרים יותר, דבר הנוח ביותר לתנאים עירוניים.
- "מדף" המומנט מסופק עבור ⅔ של מחזור, ולא לרבע, כמו במנוע אוטו.
- שמן המנוע כמעט ולא מזוהם, מרווח הניקוז גדול פי כמה. כאן, השמן אינו נתון לבעירה, כמו במנועי בוכנה, תהליך זה מתרחש דרך הטבעות.
- אין שום פיצוץ.
אגב, הוכח שגם אם מנוע זה נמצא על סף משאב, צורך הרבה נפט, פועל בדחיסה נמוכה, כוחו יקטן מעט. היתרון הזה שיחד אותי להתקנת מנוע בוכנה סיבובית על מטוסים.
לצד יתרונות מרשימים, ישנם גם חסרונות שמנעו מנוע הבוכנה הסיבובית המתקדמת להגיע להמונים.
מגבלות
- תהליך הבעירה אינו יעיל דיו, ובשל כך גדלה צריכת הדלק ומתדרדרת תקני הרעילות. הבעיה נפתרת חלקית על ידי נוכחות של מצת שני שורף את תערובת העבודה.
- צריכת שמן גבוהה. החיסרון נובע מכך שמנועי Wankel משומנים יתר על המידה, ובמקומות מסוימים, לפעמים, שמן יכול להישרף. באזורי הבעירה יש עודף נפט וכתוצאה מכך הצטברות פחמן. הם ניסו להתמודד עם בעיה זו באמצעות התקנת צינורות "חום" המשפרים את העברת החום ומשווים את טמפרטורת השמן בכל המנוע.
- קושי בתיקון. לא כל המומחים מוכנים להתמודד באופן מקצועי עם תיקון מנוע וואנקל. מבחינה מבנית, היחידה אינה מסובכת יותר ממנוע קלאסי, אך ישנם הרבה ניואנסים, אי שמירה עליהם תוביל לכשל מוקדם במנוע. לכך אנו מוסיפים את עלות התיקונים הגבוהה.
- משאב נמוך. עבור בעלי מאזדה RX-8, קילומטראז 'של 80 ק"מ פירושו שהגיע הזמן לבצע שיפוץ משמעותי. למרבה הצער, יש לשלם דחיסות כזו ויעילות גבוהה עם תיקונים יקרים ומורכבים כל 000-80 אלף קילומטרים.
שאלות ותשובות:
מה ההבדל בין מנוע סיבובי למנוע בוכנה? אין בוכנות במנוע סיבובי, מה שאומר שלא נעשה שימוש בתנועות הדדיות לסיבוב ציר מנוע הבעירה הפנימית – הרוטור מסתובב בו מיד.
מהו מנוע סיבובי במכונית? זוהי יחידה תרמית (היא פועלת עקב בעירה של תערובת דלק אוויר), רק שהיא משתמשת ברוטור מסתובב, שעליו קבוע הציר, שהולך לתיבת ההילוכים.
למה מנוע סיבובי כל כך גרוע? החיסרון העיקרי של מנוע סיבובי הוא משאב עבודה קטן מאוד בגלל הבלאי המהיר של החותמות בין תאי הבעירה של היחידה (זווית הפעולה משתנה כל הזמן והטמפרטורה יורדת קבועה).
