Wankel Engine: Hogyan működik, és mik az előnyei?
A Wankel-motor, amelyet néha forgómotornak is neveznek, egy olyan belső égésű motor, amelynek forgódugattyúja a nyomást forgó mozgássá alakítja. Ez a típusú motor számos előnnyel jár.
A klasszikus belsőégésű motorokkal ellentétben a Wankel motor minden része egy irányba forog.
Tartalomjegyzék
Hogyan működik a Wankel motor?
A négyütemű ciklus (szívás, kompresszió, égés, kipufogó) az ovális alakú belső ház és a forgódugattyú között zajlik, amely háromszög alakú.
Ezt a motort Felix Wankel német mérnök tervezte, aki 1929-ben szabadalmat kapott erre a motorra. A Wankel motorok csak benzinmotorok. Az ilyen típusú dízelmotorokat csak laboratóriumi körülmények között tesztelték.
Lóerő: Mi ez, és miért fontos?
A Wankel-motor teljesítménye egy lóerő 0,45 kg tömegére számítva. Más szóval, tekintettel arra, hogy a motor tömege 100 kg, a teljesítmény körülbelül 222 lóerő lenne. Ezek a számok egészen lenyűgözőek.
A Wankel motor története dióhéjban
1951-ben a németországi NSU Motorenwerke AG cég kezdte meg ennek a motornak a fejlesztését, miközben két modellt gyártottak. Az első motort Felix Wankel, a másodikat Hanns Dieter Paschke készítette.
A modern Wankel-motor egy Hanns Dieter Paschke által megalkotott motoron alapult, ezért ezt a motort nem Wankel-motornak, hanem Paschke-motornak kell nevezni.
Hanns Dieter Paschke motorja:
1960-ban a német NSU cég és az amerikai Curtiss-Wright cég közös megállapodást írt alá. Az NSU az alacsony és közepes teljesítményű Wankel-hajtóművek fejlesztésére összpontosított, Curtiss-Wright pedig nagy teljesítményű hajtóműveket fejlesztett ki, beleértve a repülőgép-hajtóműveket is.
Számos gyártó kötött licencszerződést a Wankel-motor fejlesztésére, főként annak simasága, csendes működése, egyszerű kialakítása és nagy teljesítménye miatt. Az Alfa Romeo, az American Motors, a Ford, a Citroen, a General Motors, a Mazda, a Mercedes-Benz, a Nissan, a Porsche, a Rolls-Royce, a Suzuki és a Toyota volt köztük.
Curtiss-Wright javította ennek a motornak az alapkialakítását az Egyesült Államokban. Ezzel szemben az Egyesült Királyságban a Wankel-motor kétütemű dízelváltozatát fejlesztették ki, a Deere & Company pedig olyan változatot tervezett, amely különböző üzemanyagokat is képes használni.
Wankel motor felépítése
A Wankel-motorban az égési folyamat négy ciklusa megy végbe a forgórész és a motorburkolat belseje közötti térben. Azokon a helyeken, ahol a forgó dugattyú találkozik a motorfedél belső héjával, egy tömítés biztosítja, hogy a rotor és a héj között három elszigetelt tér jöjjön létre.
Ahogy a dugattyú forog, ezek a terek a forgásirányba mozognak, és térfogatuk nő és csökken. Minden Wankel motor rotort ovális burkolat vesz körül. A rotor háromszög alakú, lekerekített élekkel és íj alakú.
Motordugattyúk: hogyan működnek?
A dugattyúk a tengely körül forognak, amelyet excentrikus tengelynek vagy E-tengelynek neveznek, és áthaladnak a rotor közepén. Egy nagy fogaskerék biztosítja a dugattyú körkörös mozgását a rotor közepén található belső fogakkal.
Egy kis fogaskerék, amely a rotor fogaskerekébe kapcsol, mereven van a tengelyhez rögzítve. Levegő és benzin keveréke egy csatornán keresztül szívódik be, majd összenyomás után egy gyújtógyertya szikrája meggyújtja. A tágulás és a munka után a füstgázok a kipufogócsőbe kerülnek. A dugattyú belsejét olaj, a házat és a motorburkolatot pedig víz hűti.
Mindhárom kamrában egymás után négyütemű égési ciklus megy végbe, nevezetesen:
- Levegő- és üzemanyag-beszívás
- Kompresszió és gyújtás
- Tágulás és kipufogó
Az excentertengely három fordulata megegyezik a forgórész egy fordulatával. A fordulatszámok a tengely fordulatszámaként vannak megadva. A Wankel motorok ezért nagyobb maximális fordulatszámmal rendelkeznek (kb. 9000 ford./perc), mint a hasonló teljesítményű dugattyús motorok.
Motor kompressziós teszt: mit árul el a motorról?
Mivel a Wankel-motor teljesen más koncepciót alkalmaz, mint a klasszikus dugattyús belsőégésű motor, közvetlen összehasonlítás nem lehetséges. Az áramlási sebesség, a hőveszteség és a felületi hőmérséklet jellemzői eltérőek.
A Wankel motor előnyei
- Sokkal nagyobb teljesítmény/tömeg arány, mint egy dugattyús motornál
- Kompaktság (kb. a dugattyús motor méretének egyharmada)
- Nincs visszafordítható alkatrész
- Percenként nagyobb fordulatszámra képes, mint egy dugattyús motor
- Szinte semmilyen rezgést nem kelt
- A motor kevesebb alkatrészt tartalmaz, így olcsóbb a gyártása
- Egyes Wankel-motorokban a motorolaj az égési folyamattól szennyezetlen marad
- A Wankel motor sokkal könnyebb, ill. egyszerűbb, mert kevesebb mozgó alkatrészt tartalmaz
- A szelepek munkája a rotorblokk falába ágyazott egyszerű vezetékekkel történik
A Wankel-motor rendelkezik a fent említett előnyökkel, amelyek lehetővé tették gépjárművekben, motorkerékpárokban, versenyautókban, repülőgépekben, gokartokban, motoros szánokban és hasonlókban való használatát.
Wankel motor élettartama
A Wankel rotorházak egyik oldaláról folyamatosan fűtöttek, a másikon pedig hűtve vannak, ami magas helyi hőmérsékletet és egyenetlen hőtágulást eredményez. Bár ez magas követelményeket támaszt a felhasznált anyagokkal szemben, a motorok egyszerűsége lehetővé teszi az alternatív anyagok, például egzotikus ötvözetek és kerámiák használatát.
A korai motoroknál nagy volt a szivárgás a forgórész és a motorház belső héja között. Ezeket a motorokat gyakran 20 000 mérföld után újra le kellett zárni. A Mazda mai Wankel-motorjait 50 000–100 000 mérföld után újra kell tömíteni.
Ha a tulajdonos egy bizonyos futásteljesítmény után nem zárta vissza a motort, akkor kompresszióvesztés következett, ami nehéz hidegindításokban nyilvánult meg. Végül a motort egyáltalán nem lehetett beindítani.
A Mazdák már 1957-ben, azaz már 50 éve elkezdték használni a Wankel-motort, de a Mazda RX-8 gyártásának 2012-es befejezésével a sorozatgyártásban lévő Wankel forgómotoros motornak az utolsó órája volt - vagyis egészen addig. nemrég, amikor a Mazda bejelentette a Wankel-motor visszatérését.