Silnik Wankla: Jak działa i jakie ma zalety?
Silnik Wankla, czasami nazywany silnikiem rotacyjnym, jest rodzajem silnika spalinowego z tłokiem obrotowym, który przekształca ciśnienie w ruch obrotowy. Ten typ silnika niesie ze sobą wiele zalet.
W przeciwieństwie do klasycznego silnika spalinowego, wszystkie części silnika Wankla obracają się w jednym kierunku.
Table des matières
Jak działa silnik Wankla?
Cykl czterosuwowy (wlot, sprężanie, spalanie, wydech) odbywa się między owalnym kształtem obudowy wewnętrznej a obracającym się tłokiem, który ma trójkątny kształt.
Silnik ten został zaprojektowany przez niemieckiego inżyniera Felixa Wankla, który otrzymał patent na ten silnik w 1929 roku. Silniki Wankla to tylko silniki benzynowe. Silniki Diesla tego typu były testowane wyłącznie w warunkach laboratoryjnych.
Koń mechaniczny: Co to jest i dlaczego jest ważne?
Moc wyjściowa silnika Wankla pod względem mocy wynosi jeden kon mechaniczny na 0,45 kg jego masy. Innymi słowy, biorąc pod uwagę, że silnik waży 100 kg, moc wyjściowa wyniosłaby około 222 koni mechanicznych. Te liczby są dość imponujące.
Historia silnika Wankla w pigułce
W 1951 roku firma NSU Motorenwerke AG w Niemczech rozpoczęła prace rozwojowe nad tym silnikiem, podczas gdy powstały dwa modele. Pierwszy silnik został stworzony przez Felixa Wankla, a drugi przez Hannsa Dietera Paschke.
Współczesny silnik Wankla był oparty na silniku stworzonym przez Hannsa Dietera Paschke, więc ten silnik nie powinien być nazywany silnikiem Wankla, ale silnikiem Paschkego.
Silnik Hannsa Dietera Paschkego:
W 1960 roku niemiecka firma NSU i amerykańska firma Curtiss-Wright podpisały wspólną umowę. NSU skoncentrowało się na rozwoju silników Wankla małej i średniej mocy, a Curtiss-Wright opracował silniki dużej mocy, w tym silniki lotnicze.
Wielu producentów podpisało umowy licencyjne na rozwój silnika Wankla, głównie ze względu na jego płynność, cichą pracę, prostą konstrukcję i wysokie osiągi. Były wśród nich Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki i Toyota.
Curtiss-Wright udoskonalił podstawową konstrukcję tego silnika w Stanach Zjednoczonych, podczas gdy w Wielkiej Brytanii opracowywano dwusuwową wersję silnika wysokoprężnego Wankla, a firma Deere & Firma zaprojektowała wersję, która może wykorzystywać różne paliwa.
Budowa silnika Wankla
W silniku Wankla cztery cykle procesu spalania zachodzą w przestrzeni między wirnikiem a wewnętrzną stroną pokrywy silnika. W miejscach styku obracającego się tłoka z wewnętrzną powłoką pokrywy silnika znajduje się uszczelka, która zapewnia utworzenie trzech izolowanych przestrzeni między wirnikiem a powłoką.
Gdy tłok się obraca, przestrzenie te nie tylko poruszają się w kierunku obrotu, ale także zwiększają i zmniejszają swoją objętość. Każdy wirnik silnika Wankla otacza owalna obudowa. Rotor ma kształt trójkąta z zaokrąglonymi krawędziami w kształcie łuku.
Tłoki silnika: Jak działają?
Tłoki obracają się wokół wału, który jest nazywany wałem mimośrodowym lub wałem E i przechodzi przez środek wirnika. Ruch okrężny tłoka zapewnia duże koło zębate z wewnętrznymi zębami, które znajduje się w środku wirnika.
Małe koło zębate, które sprzęga się z kołem zębatym wirnika, jest sztywno przymocowane do wału. Mieszanina powietrza i benzyny jest zasysana przez kanał i po sprężeniu jest zapalana przez iskrę z świecy zapłonowej. Po rozprężeniu i zakończeniu pracy spaliny są odprowadzane do rury wydechowej. Wnętrze tłoka jest chłodzone olejem, obudowa i pokrywa silnika wodą.
We wszystkich trzech komorach sekwencyjnie odbywa się czterosuwowy cykl spalania, a mianowicie:
Wlot powietrza i paliwa
Sprężanie i zapłon
Rozprężanie i wydech
Trzy obroty wału mimośrodowego odpowiadają jednemu obrotowi wirnika. Obroty podano jako obroty wału. Silniki Wankla mają zatem wyższą prędkość maksymalną (ok. 9000 obr./min) niż silniki tłokowe o podobnych osiągach.
Test kompresji silnika: co ujawnia o silniku?
Ponieważ silnik Wankla wykorzystuje zupełnie inną koncepcję niż klasyczny tłokowy silnik spalinowy, bezpośrednie porównanie nie jest możliwe. Natężenie przepływu, straty ciepła, charakterystyka temperatury powierzchni są różne.
Zalety silnika Wankla
Znacznie wyższy stosunek mocy do masy niż silnik tłokowy
Kompaktowość (około jednej trzeciej wielkości silnika tłokowego)
Brak części zwrotnych
Jest zdolny do osiągania wyższych obrotów na minutę niż silnik tłokowy
Tworzy prawie wibracje
Silnik zawiera mniej części, więc jego produkcja jest tańsza
W niektórych silnikach Wankla olej silnikowy pozostaje niezanieczyszczony przez proces spalania
Silnik Wankla jest znacznie lżejszy i prostszy, ponieważ zawiera mniej ruchomych części
praca waves odbywa się za pomocą prostych przewodów osadzonych w ściance bloku wirnika
Silnik Wankla ma wyżej wymienione zalety, które umożliwiły jego stosowanie w samochodach, motocyklach, samochodach wyścigowych, samolotach, gokartach, skuterach śnieżnych i tym podobnych.
Żywotność silnika Wankla
Obudowy wirników Wankla są stale podgrzewane z jednej strony i chłodzone z drugiej, co powoduje miejscowe wysokie temperatury i nierównomierną rozszerzalność cieplną. Chociaż stawia to wysokie wymagania zastosowanym materiałom, prostota silników ułatwia stosowanie alternatywnych materiałów, takich jak egzotyczne stopy i ceramika.
We wczesnych silnikach często dochodziło do wycieków między wirnikiem a wewnętrzną powłoką obudowy silnika. Silniki te często wymagały ponownego uszczelnienia po przejechaniu 30 000 kilometrów. Dzisiejsze silniki Wankla Mazdy wymagają ponownego uszczelniania po przejechaniu od 80 000 do 140 000 kilometrów.
Jeśli właściciel nie uszczelnił silnika po pewnym przebiegu, następowała utrata kompresji, która objawiała się trudnymi zimnymi startami i ostatecznie w ogóle nie można było uruchomić silnika.
Mazdy zaczęły stosować silnik Wankla już w 1957 roku, czyli już 50 lat temu, jednak wraz z zakończeniem produkcji Mazdy RX-8 w 2012 roku silnik rotacyjny Wankla w seryjnej produkcji miał swoją ostatnią godzinę – czyli do niedawna , kiedy Mazda ogłosiła powrót silnika Wankla.