Wankelmotor: Hvordan fungerer det, og hvad er dets fordele?
En Wankelmotor, undertiden kaldet en roterende motor, er en type forbrændingsmotor med et roterende stempel, der omdanner tryk til roterende bevægelse. Denne type motor bringer mange fordele.
I modsætning til en klassisk forbrændingsmotor roterer alle dele af Wankel-motoren i én retning.
Inhoudsopgave
Hvordan fungerer en wankelmotor?
Firetaktscyklussen (indtag, kompression, forbrænding, udstødning) foregår mellem det ovale indvendige hus og det roterende stempel, som har en trekantet form.
Denne motor er designet af den tyske ingeniør Felix Wankel, som fik patent på denne motor i 1929. Wankel-motorer er kun benzinmotorer. Dieselmotorer af denne type blev kun testet under laboratorieforhold.
Hestekræfter: Hvad er det, og hvorfor er det vigtigt?
Wankel-motorens effekt er en hestekræfter pr. 0,45 kg af dens vægt. Med andre ord, givet at motoren vejer 100 kg, ville ydelsen være omkring 222 hestekræfter. Disse tal er ret imponerende.
Historien om Wankel-motoren i en nøddeskal
I 1951 startede firmaet NSU Motorenwerke AG i Tyskland udviklingen af denne motor, mens to modeller blev bygget. Den første motor blev skabt af Felix Wankel, og den anden motor af Hanns Dieter Paschke.
Den moderne Wankelmotor var baseret på en motor skabt af Hanns Dieter Paschke, så denne motor bør ikke kaldes en Wankelmotor, men en Paschke-motor.
Hanns Dieter Paschkes motor:
I 1960 underskrev det tyske firma NSU og det amerikanske firma Curtiss-Wright en fælles aftale. NSU koncentrerede sig om udviklingen af lav- og mellemeffekt Wankel-motorer, og Curtiss-Wright udviklede højeffektmotorer, herunder flymotorer.
Mange producenter underskrev licensaftaler for at udvikle Wankel-motoren, primært på grund af dens glathed, støjsvage drift, enkle design og høje ydeevne. Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki og Toyota var blandt dem.
Curtiss-Wright forbedrede det grundlæggende design af denne motor i USA. I modsætning hertil blev der i Storbritannien udviklet en totakts dieselversion af Wankel-motoren, og Deere & Virksomheden designede en version, der kunne bruge forskellige brændstoffer.
Wankel motorkonstruktion
I Wankel-motoren finder fire cyklusser af forbrændingsprocessen sted i mellemrummet mellem rotoren og indersiden af motordækslet. På de steder, hvor det roterende stempel møder den indvendige skal af motordækslet, sørger en tætning for, at der skabes tre isolerede mellemrum mellem rotoren og kappen.
Når stemplet roterer, bevæger disse rum sig i rotationsretningen og øges og falder i volumen. Et ovalt hus omgiver hver Wankel-motorrotor. Rotoren har form som en trekant med afrundede kanter med form som en bue.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Stemplerne roterer rundt om akslen, kaldet den excentriske aksel eller E-aksel, og passerer gennem midten af rotoren. Et stort tandhjul giver stemplets cirkulære bevægelse med indvendige tænder placeret i midten af rotoren.
Et lille gear, der går i indgreb med rotorgearet, er stift fastgjort til akslen. En blanding af luft og benzin suges ind gennem en kanal og antændes efter kompression af en gnist fra et tændrør. Efter udvidelsen og arbejdet ledes røggasserne ud i udstødningsrøret. Stemplets inderside afkøles med olie, og huset og motordækslet afkøles med vand.
I alle tre kamre finder en firetaktsforbrændingscyklus sted sekventielt, nemlig:
Luft- og brændstofindtag
Kompression og tænding
Ekspansion og udstødning
Tre omdrejninger af den excentriske aksel er lig med en omdrejning af rotoren. Omdrejningerne er angivet som omdrejninger af akslen. Wankelmotorer har derfor en højere maksimal hastighed (ca. 9000 rpm) end stempelmotorer med tilsvarende ydeevne.
Motorkompressionstest: Hvad afslører det om motoren?
Da Wankel-motoren bruger et helt andet koncept end den klassiske stempelforbrændingsmotor, er en direkte sammenligning ikke mulig. Flowhastighed, varmetab og overfladetemperaturkarakteristika er forskellige.
Fordele ved Wankel-motoren
Meget højere effekt-til-vægt-forhold end en stempelmotor
Kompakthed (ca. en tredjedel af størrelsen af en stempelmotor)
Ingen returdele
Den er i stand til højere omdrejninger i minuttet end en stempelmotor
It skaber næsten ingen vibrationer
Motoren indeholder færre dele, så dens produktion er billigere
I nogle Wankel-motorer forbliver motorolien uforurenet af forbrændingsprocessen
Wankel-motoren er meget lettere og mere enkel, fordi den indeholder få bevægelige dele
Arbejdet med ventilerne udføres ved hjælp af simple ledninger embesat ind i rotorblokkens væg
Wankel-motoren har de ovennævnte fordele, der har muliggjort dens brug i biler, motorcykler, racerbiler, flyvemaskiner, gokarts, snescootere og lignende.
Wankel motorens levetid
Wankel-rotorhuse opvarmes konstant på den ene side og afkøles på den anden, hvilket resulterer i høje lokale temperaturer og ujævn termisk udvidelse. Selvom dette stiller høje krav til de anvendte materialer, letter motorernes enkelhed brugen af alternative materialer som eksotiske legeringer og keramik.
Tidlige motorer havde en høj forekomst af lækage mellem rotoren og den indvendige skal af motorhuset. Disse motorer skulle ofte genlukkes efter 30.000 kilometer. Nutidens Wankel-motorer fra Mazda skal genforsegles efter 80.000 til 140.000 kilometer.
Hvis ejeren ikke forseglede motoren efter et vist kilometertal, fulgte et kompressionstab, manifesteret ved vanskelige koldstart. Til sidst kunne motoren slet ikke startes.
Mazdas begyndte at bruge Wankel-motoren allerede i 1957, altså allerede for 50 år siden, men med ophøret af produktionen af Mazda RX-8 i 2012 havde Wankel-rotationsmotoren i serieproduktion sin sidste time – det vil sige indtil for nylig, da Mazda annoncerede tilbagekomsten af Wankel-motoren.