Injan Wankel - dyfais ac egwyddor gweithredu'r car RPD

Trwy gydol hanes y diwydiant modurol, bu llawer o atebion datblygedig, mae dyluniadau cydrannau a chynulliadau wedi newid. Mwy na 30 mlynedd yn ôl, dechreuodd ymdrechion gweithredol symud yr injan piston i'r ochr, gan roi'r fantais i injan piston cylchdro Wankel. Fodd bynnag, oherwydd llawer o amgylchiadau, ni dderbyniodd moduron cylchdro eu hawl i fywyd. Darllenwch am hyn i gyd isod.

Egwyddor o weithredu

Mae gan y rotor siâp triongl, ar bob ochr mae ganddo siâp convex sy'n gweithredu fel piston. Mae cilfachau arbennig ar bob ochr i'r rotor sy'n darparu mwy o le i'r gymysgedd aer-tanwydd, a thrwy hynny gynyddu cyflymder gweithredu'r injan. Mae pen y cyrion wedi'i gyfarparu â baffl selio bach sy'n hwyluso gweithredu pob curiad. Ar y ddwy ochr mae gan y rotor gylchoedd selio sy'n ffurfio wal y siambrau. Mae gan ganol y rotor ddannedd, gyda chymorth y mae'r mecanwaith yn cylchdroi.

Mae egwyddor gweithrediad injan Wankel yn hollol wahanol i'r un glasurol, ond maent yn cael eu huno gan un broses sy'n cynnwys 4 strôc (gwacáu strôc-gweithio-cywasgu-gweithio). Mae'r tanwydd yn mynd i mewn i'r siambr ffurfiedig gyntaf, yn cywasgu yn yr ail, yna mae'r rotor yn cylchdroi ac mae'r plwg gwreichionen yn tanio'r gymysgedd gywasgedig, ar ôl i'r gymysgedd weithio gylchdroi'r rotor ac allanfa i'r manwldeb gwacáu. Y brif egwyddor wahaniaethol yw nad yw'r siambr weithio mewn modur piston cylchdro, ond mae'n cael ei ffurfio gan symudiad y rotor.

Dyfais

Cyn deall y ddyfais, dylech wybod prif gydrannau modur piston cylchdro. Mae injan Wankel yn cynnwys:

• tai stator;
• rotor;
• set o gerau;
• siafft ecsentrig;
• plygiau gwreichionen (tanio ac ôl-losgi).

Uned hylosgi mewnol yw modur cylchdro. Yn y modur hwn, mae pob un o'r 4 strôc o waith yn digwydd yn llawn, fodd bynnag, ar gyfer pob cam mae ei siambr ei hun, sy'n cael ei ffurfio gan y rotor trwy gylchdroi symudiad. 

Pan fydd y tanio yn cael ei droi ymlaen, mae'r cychwynwr yn troi'r olwyn flaen ac mae'r injan yn cychwyn. Yn cylchdroi, mae'r rotor, trwy'r goron gêr, yn trosglwyddo'r torque i'r siafft ecsentrig (ar gyfer injan piston, camshaft yw hwn). 

Dylai canlyniad gwaith injan Wankel fod yn ffurfio pwysau'r gymysgedd gweithio, gan orfodi symudiadau cylchdroi'r rotor i ailadrodd dro ar ôl tro, gan drosglwyddo trorym i'r trosglwyddiad. 

Yn y modur hwn, mae silindrau, pistons, crankshaft gyda gwiail cysylltu yn disodli'r stator cyfan gyda rotor. Diolch i hyn, mae cyfaint yr injan yn cael ei leihau'n sylweddol, tra bod y pŵer lawer gwaith yn uwch na modur clasurol gyda mecanwaith crank, gyda'r un cyfaint. Mae gan y dyluniad hwn flwch gêr uchel hefyd oherwydd colledion ffrithiant isel.

Gyda llaw, gall cyflymder gweithredu'r injan fod yn fwy na 7000 rpm, tra bod peiriannau Mazda Wankel (ar gyfer cystadlaethau chwaraeon) yn fwy na 10000 rpm. 

Dylunio

Un o brif fanteision yr uned hon yw ei chrynhoad a'i phwysau ysgafnach o'i gymharu â pheiriannau clasurol o faint cyfartal. Mae'r cynllun yn caniatáu ichi leihau canol disgyrchiant yn sylweddol, ac mae hyn yn effeithio'n ffafriol ar sefydlogrwydd a miniogrwydd rheolaeth. Mae awyrennau bach, ceir chwaraeon a cherbydau modur wedi defnyddio ac yn dal i ddefnyddio'r fantais hon. 

Stori

Bydd hanes tarddiad a lledaeniad injan Wankel yn caniatáu ichi ddeall yn well pam mai hwn oedd yr injan orau yn ei ddydd, a pham y cafodd ei adael heddiw.

Datblygiadau cynnar

Yn 1951, datblygodd y cwmni Almaeneg NSU Motorenwerke ddau injan: y cyntaf - gan Felix Wankel, o dan yr enw DKM, a'r ail - Hans Paschke's KKM (yn seiliedig ar ddatblygiad Wankel). 

Sail gweithrediad uned Wankel oedd cylchdroi'r corff a'r rotor ar wahân, a chyrhaeddodd y chwyldroadau gweithredol 17000 y funud oherwydd hynny. Yr anghyfleustra oedd bod yn rhaid dadosod yr injan i amnewid y plygiau gwreichionen. Ond roedd gan yr injan KKM gorff sefydlog ac roedd ei ddyluniad yn llawer symlach na'r prif brototeip.

Wedi rhoi trwyddedau

Yn 1960, llofnododd NSU Motorenwerke gytundeb gyda'r cwmni gweithgynhyrchu Americanaidd Curtiss-Wright Corporation. Y contract oedd i beirianwyr o’r Almaen ganolbwyntio ar ddatblygu peiriannau piston cylchdro bach ar gyfer cerbydau ysgafn, tra bod yr Americanwr Curtis-Wright yn ymwneud â datblygu peiriannau awyrennau. Cafodd peiriannydd mecanyddol Almaeneg Max Bentele ei gyflogi hefyd fel dylunydd. 

Mae mwyafrif llethol y gwneuthurwyr ceir byd-eang, gan gynnwys Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda a llawer o rai eraill. Ym 1959, cyflwynodd y cwmni Americanaidd fersiwn well o injan Wankel, a blwyddyn yn ddiweddarach dangosodd y British Rolls Royce ei injan piston cylchdro disel dau gam.

Yn y cyfamser, dechreuodd rhai awtomeiddwyr Ewropeaidd geisio rhoi peiriannau newydd i geir, ond ni ddaeth pob un o hyd i'w cais: Gwrthododd GM, roedd Citroen yn benderfynol o ddatblygu injan gyda gwrth-pistonau ar gyfer awyrennau, a gosododd Mercedes-Benz injan piston cylchdro. yn y model arbrofol C 111. 

Yn 1961, yn yr Undeb Sofietaidd, dechreuodd NAMI, ynghyd â sefydliadau ymchwil eraill, ddatblygu injan Wankel. Dyluniwyd llawer o opsiynau, canfu un ohonynt ei gymhwysiad yn y car VAZ-2105 ar gyfer y KGB. Ni wyddys union nifer y moduron sydd wedi'u cydosod, ond nid yw'n fwy na sawl dwsin. 

Gyda llaw, flynyddoedd yn ddiweddarach, dim ond y cwmni modurol Mazda sydd wedi dod o hyd i ddefnydd ar gyfer injan piston cylchdro. Enghraifft drawiadol o hyn yw'r model RX-8.

Datblygiadau beic modur

Ym Mhrydain, mae'r gwneuthurwr beic modur Norton Motorcycles wedi datblygu injan piston cylchdro Sachs wedi'i oeri ag aer ar gyfer cerbydau modur. Gallwch ddysgu mwy am y datblygiad trwy ddarllen am feic modur Hercules W-2000.

Ni wnaeth Suzuki sefyll o’r neilltu, a rhyddhaodd ei feic modur ei hun hefyd. Fodd bynnag, gweithiodd y peirianwyr ddyluniad y modur yn ofalus, defnyddio ferroalloy, a gynyddodd ddibynadwyedd a bywyd gwasanaeth yr uned yn sylweddol.

Datblygiadau ar gyfer ceir

Ar ôl arwyddo cytundeb ymchwil rhwng Mazda ac NSU, dechreuodd y cwmnïau gystadlu am y bencampwriaeth wrth gynhyrchu'r car cyntaf gydag uned Wankel. O ganlyniad, ym 1964, cyflwynodd NSU ei gar cyntaf, yr NSU Spider, mewn ymateb, cyflwynodd Mazda brototeip o beiriannau 2 a 4-rotor. Ar ôl 3 blynedd, rhyddhaodd NSU Motorenwerke y model Ro 80, ond derbyniodd lawer o adolygiadau negyddol oherwydd methiannau niferus yn erbyn cefndir dyluniad amherffaith. Ni ddatryswyd y broblem hon tan 1972 ac amsugnwyd y cwmni ar ôl 7 mlynedd gan Audi, ac roedd peiriannau Wankel eisoes wedi dod yn enwog.

Cyhoeddodd y gwneuthurwr o Japan, Mazda, fod eu peirianwyr wedi datrys y broblem o selio’r brig (er mwyn tynhau rhwng y siambrau), dechreuon nhw ddefnyddio moduron nid yn unig mewn ceir chwaraeon, ond hefyd mewn cerbydau masnachol. Gyda llaw, nododd perchnogion ceir Mazda ag injan gylchdro ymateb llindag uchel ac hydwythedd yr injan.

Yn ddiweddarach, cefnodd Mazda ar gyflwyniad enfawr yr injan ddatblygedig, gan ei osod ar y modelau RX-7 a RX-8 yn unig. Ar gyfer yr RX-8, dyluniwyd yr injan Renesis, sydd wedi'i gwella mewn sawl ffordd, sef:

• fentiau gwacáu wedi'u dadleoli i wella chwythu i lawr, a gynyddodd y pŵer yn sylweddol;
• ychwanegu rhai rhannau cerameg i atal ystumio thermol;
• system rheoli injan electronig wedi'i meddwl yn ofalus;
• presenoldeb dau blyg gwreichionen (prif ac ar gyfer ôl-losgwr);
• ychwanegu siaced ddŵr i gael gwared ar gronni carbon yn yr allfa.

O ganlyniad, cafwyd injan gryno gyda chyfaint o 1.3 litr ac allbwn pŵer o tua 231 hp.

Manteision

Prif fanteision injan piston cylchdro:

1. Ei bwysau a'i ddimensiynau isel, sy'n effeithio'n uniongyrchol ar sail dyluniad y car. Mae'r ffactor hwn yn bwysig wrth ddylunio car chwaraeon gyda chanol disgyrchiant isel.
2. Llai o fanylion. Mae hyn nid yn unig yn caniatáu ichi leihau cost cynnal a chadw'r modur, ond hefyd i leihau colledion pŵer ar gyfer symud neu gylchdroi rhannau cysylltiedig. Dylanwadodd y ffactor hwn yn uniongyrchol ar yr effeithlonrwydd uchel.
3. Gyda'r un cyfaint ag injan piston clasurol, mae pŵer injan piston cylchdro 2-3 gwaith yn uwch.
4. Llyfnder ac hydwythedd gwaith, absenoldeb dirgryniadau diriaethol oherwydd nad oes unrhyw symudiadau cilyddol yn y prif unedau.
5. Gellir pweru'r injan gan gasoline octan isel.
6. Mae'r ystod cyflymder gweithredu eang yn caniatáu defnyddio trosglwyddiad gyda gerau byrrach, sy'n hynod gyfleus ar gyfer amodau trefol.
7. Darperir “silff” y torque ar gyfer ⅔ y cylch, ac nid am chwarter, fel yn injan Otto.
8. Yn ymarferol, nid yw'r olew injan wedi'i halogi, mae'r cyfwng draen lawer gwaith yn ehangach. Yma, nid yw'r olew yn destun hylosgi, fel mewn moduron piston, mae'r broses hon yn digwydd trwy'r cylchoedd.
9. Nid oes tanio.

Gyda llaw, profwyd, hyd yn oed os yw'r modur hwn ar fin adnodd, yn defnyddio llawer o olew, yn gweithredu ar gywasgiad isel, bydd ei bwer yn lleihau ychydig. Y fantais hon a lwgrwobrwyodd fi i osod injan piston cylchdro ar awyrennau.

Ynghyd â manteision trawiadol, mae yna anfanteision hefyd a rwystrodd yr injan piston cylchdro datblygedig rhag cyrraedd y llu.

 Cyfyngiadau

1. Nid yw'r broses hylosgi yn ddigon effeithlon, oherwydd mae'r defnydd o danwydd yn cynyddu a safonau gwenwyndra'n dirywio. Datrysir y broblem yn rhannol gan bresenoldeb ail plwg gwreichionen sy'n llosgi'r gymysgedd weithio.
2. Defnydd uchel o olew. Mae'r anfantais yn ganlyniad i'r ffaith bod peiriannau Wankel wedi'u iro'n ormodol, ac mewn rhai lleoedd, weithiau, gall olew losgi allan. Mae gormodedd o olew yn y parthau hylosgi gan arwain at gronni carbon. Fe wnaethant geisio delio â'r broblem hon trwy osod pibellau "gwres" sy'n gwella trosglwyddiad gwres ac yn cydraddoli'r tymheredd olew trwy'r injan.
3. Anhawster wrth atgyweirio. Nid yw pob arbenigwr yn barod i fynd i'r afael yn broffesiynol ag atgyweirio injan Wankel. Yn strwythurol, nid yw'r uned yn fwy cymhleth na modur clasurol, ond mae yna lawer o naws, a bydd peidio â chadw atynt yn arwain at fethiant cynnar yr injan. At hyn rydym yn ychwanegu cost uchel atgyweiriadau.
4. Adnodd isel. I berchnogion Mazda RX-8, mae milltiroedd o 80 km yn golygu ei bod yn bryd ailwampio’n fawr. Yn anffodus, rhaid talu am grynoder ac effeithlonrwydd uchel o'r fath gydag atgyweiriadau drud a chymhleth bob 000-80 mil cilomedr.

Cwestiynau ac atebion:

Beth yw'r gwahaniaeth rhwng injan cylchdro ac injan piston? Nid oes unrhyw pistonau mewn modur cylchdro, sy'n golygu na ddefnyddir symudiadau cilyddol i gylchdroi siafft yr injan hylosgi mewnol - mae'r rotor yn cylchdroi ynddo ar unwaith.

Beth yw injan cylchdro mewn car? Mae hon yn uned thermol (mae'n gweithio trwy losgi cymysgedd tanwydd-aer), dim ond ei fod yn defnyddio rotor cylchdroi, y mae siafft wedi'i osod arno, gan fynd i'r blwch gêr.

Pam mae injan cylchdro mor ddrwg? Mae prif anfantais modur cylchdro yn adnodd gweithio bach iawn oherwydd traul cyflym y morloi rhwng siambrau hylosgi'r uned (mae'r ongl weithio a newidiadau tymheredd cyson yn newid yn gyson).