Wankelmotor: Funktionsprinzip, Funktionen

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-19 13:33

Der Motor ist die Grundlage eines jeden Fahrzeugs. Ohne sie ist die Bewegung des Autos unmöglich. Am gebräuchlichsten sind derzeit Kolben-Verbrennungsmotoren. Wenn wir über die meisten Geländewagen sprechen, handelt es sich um Reihen-Vierzylinder-Verbrennungsmotoren. Allerdings gibt es Autos mit solchen Motoren, bei denen der klassische Kolben prinzipiell fehlt. Diese Motoren haben ein völlig anderes Gerät und Funktionsprinzip. Sie werden rotierende Verbrennungsmotoren genannt. Was sind diese Einheiten, was sind ihre Funktionen, Vor- und Nachteile? Betrachten Sie in unserem heutigen Artikel.

Eigenschaft

Ein Wankelmotor ist eine der Arten von thermischen Verbrennungsmotoren. Zum ersten Mal wurde ein solcher Motor bereits im fernen 19. Jahrhundert entwickelt. Heute wird im Mazda RX-8 und einigen anderen Sportwagen ein Wankelmotor verwendet. Ein solcher Motor hat ein Schlüsselmerkmal - er hat keine hin- und hergehenden Bewegungen wie bei einem herkömmlichen Verbrennungsmotor.

Hier wird gedrehtspezieller dreieckiger Rotor. Er ist in einem speziellen Gebäude. Ein ähnliches Schema wurde bereits in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts von der deutschen Firma NSU praktiziert. Der Autor eines solchen Verbrennungsmotors war Felix Wankel. Nach seinem Schema werden alle modernen Wankelmotoren hergestellt (der Mazda RX ist da keine Ausnahme).

Gerät

Das Design des Netzteils beinh altet:

• Fall.
• Abtriebswelle.
• Rotor.

Der Koffer selbst ist die Hauptarbeitskammer. Bei einem Wankelmotor hat es eine ovale Form. Ein solch ungewöhnliches Design der Brennkammer ist auf die Verwendung eines dreiflächigen Rotors zurückzuführen. So bilden sich beim Kontakt mit den Wänden vereinzelt geschlossene Konturen. In ihnen werden die Arbeitszyklen des Verbrennungsmotors durchgeführt. Das ist:

• Einlass.
• Kompression.
• Zündung und Arbeitshub.
• Freigabe.

Unter den Merkmalen eines Rotationsverbrennungsmotors ist das Fehlen klassischer Einlass- und Auslassventile erwähnenswert. Stattdessen werden spezielle Löcher verwendet. Sie befinden sich an den Seiten der Brennkammer. Diese Löcher sind direkt mit der Abgasanlage und dem Stromsystem verbunden.

Rotor

Die Grundlage für die Konstruktion eines Kraftwerks dieses Typs ist der Rotor. Es übernimmt in diesem Motor die Funktion von Kolben. Der Rotor ist jedoch in einer einzigen Kopie, während die Kolben von drei bis zwölf oder mehr sein können. Die Form dieses Elements ähnelt einem Dreieck mit abgerundeten Kanten.

Solche Kanten werden benötigtfür einen luftdichteren und hochwertigeren Abschluss der Brennkammer. Dies gewährleistet eine ordnungsgemäße Verbrennung des Kraftstoffgemisches. Im oberen Teil des Gesichts und an den Seiten befinden sich spezielle Platten. Sie wirken als Kompressionsringe. Der Rotor enthält auch Zähne. Sie dienen zum Drehen des Antriebs, der auch die Abtriebswelle antreibt. Über die Ernennung des letzteren werden wir weiter unten sprechen.

Val

Als solches gibt es in einem Rotationskolbenmotor keine Kurbelwelle. Stattdessen wird ein Ausgangselement verwendet. Relativ zu seiner Mitte gibt es spezielle Vorsprünge (Nocken). Sie sind asymmetrisch angeordnet. Das Drehmoment vom Rotor, das auf die Nocke übertragen wird, bewirkt, dass sich die Welle um ihre Achse dreht. Dadurch entsteht die Energie, die benötigt wird, um die Antriebe und Räder im Auto zu bewegen.

Beats

Was ist das Arbeitsprinzip eines Wankelmotors? Der Aktionsalgorithmus ist trotz ähnlicher Zyklen mit einem Kolbenmotor anders. Der Beginn des Zyklus tritt also auf, wenn eines der Enden des Rotors den Einlasskanal des Verbrennungsmotorgehäuses passiert. Im Moment wird unter Einwirkung von Vakuum ein brennbares Gemisch in die Kammer gesaugt. Bei weiterer Drehung des Rotors erfolgt der Kompressionshub des Gemisches. Dies geschieht, wenn das andere Ende den Einlass passiert. Der Druck der Mischung steigt allmählich an. Es entzündet sich schließlich. Aber es entzündet sich nicht durch die Kompressionskraft, sondern durch den Funken einer Zündkerze. Danach beginnt der Arbeitszyklus des Rotorhubs.

Da der Brennraum in einem solchen Motor eine ovale Form hat, ist es ratsam, zwei Kerzen in der Konstruktion zu verwenden. Dadurch können Sie die Mischung schnell entzünden. Dadurch breitet sich die Flammenfront gleichmäßiger aus. Zwei Kerzen pro Brennraum können übrigens auch in einem herkömmlichen Kolben-Verbrennungsmotor verwendet werden (diese Bauart ist extrem selten). Für einen Wankelmotor ist dies jedoch ein Muss.

Nach der Zündung entsteht in der Kammer ein hoher Gasdruck. Die Kraft ist so groß, dass sie den Rotor auf dem Exzenter drehen lässt. Dies trägt zur Drehmomenterzeugung an der Abtriebswelle bei. Wenn sich die Oberseite des Rotors dem Auslass nähert, werden die Kraft und der Druck der Energie der Gase reduziert. Sie stürzen sich spontan in den Auslasskanal. Nachdem die Kamera vollständig davon befreit ist, beginnt ein neuer Prozess. Der Wankelmotor startet wieder mit Ansaugtakt, Verdichtung, Zündung und dann Arbeitstakt.

Über das Schmiersystem und die Ernährung

Dieses Gerät hat keine Unterschiede in der Kraftstoffversorgung. Es verwendet auch eine Tauchpumpe, die Benzin unter Druck aus dem Tank fördert. Aber das Schmiersystem hat seine eigenen Eigenschaften. So wird das Öl für die reibenden Teile des Motors direkt in den Brennraum geleitet. Zur Schmierung ist eine spezielle Bohrung vorgesehen. Aber es stellt sich die Frage: Wohin geht das Öl dann, wenn es in den Brennraum gelangt? Hier ist das Funktionsprinzip ähnlich wie bei einem Zweitaktmotor. Fett gelangt in die Kammer und verbrennt mit Benzin. Dieses Betriebsschema wird bei jedem Drehschiebermotor, einschließlich Kolbenmotoren, verwendet. Aufgrund der speziellen Konstruktion des Schmiersystems können solche Motoren modernen Anforderungen nicht gerecht werdenUmweltvorschriften. Dies ist einer von mehreren Gründen, warum Rotationsmotoren bei VAZ und anderen Automodellen nicht kommerziell eingesetzt werden. Zunächst stellen wir jedoch die Vorteile von RPD fest.

Vorteile

Dieser Motortyp hat viele Vorteile. Erstens hat dieser Motor ein geringes Gewicht und eine geringe Größe. Dadurch können Sie Platz im Motorraum sparen und den Verbrennungsmotor in jedem Auto unterbringen. Außerdem trägt ein geringes Gewicht zu einer korrekteren Gewichtsverteilung des Autos bei. Schließlich konzentriert sich bei Autos mit klassischen Verbrennungsmotoren die meiste Masse im vorderen Bereich der Karosserie.

Zweitens hat der Kreiskolbenmotor eine hohe Leistungsdichte. Im Vergleich zu klassischen Motoren ist dieser Wert eineinhalb bis zwei Mal höher. Außerdem hat der Wankelmotor ein breiteres Drehmomentregal. Es ist fast aus dem Leerlauf verfügbar, während herkömmliche Verbrennungsmotoren auf vier- bis fünftausend hochgedreht werden müssen. Übrigens ist es viel einfacher, mit einem Rotationsmotor eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Dies ist ein weiterer Pluspunkt.

Drittens hat ein solcher Motor ein einfacheres Design. Es gibt keine Ventile, keine Federn, keinen Kurbelmechanismus als Ganzes. Gleichzeitig gibt es kein übliches Gasverteilungssystem mit Riemen und Nockenwelle. Es ist das Fehlen von KShM, das zu einem leichteren Satz von Umdrehungen durch einen rotierenden Verbrennungsmotor beiträgt. Ein solcher Motor dreht in Sekundenbruchteilen auf acht- bis zehntausend hoch. Nun, ein weiterer Pluspunkt ist die geringere Detonationsneigung.

Nachteile

Lassen Sie uns nun über die Nachteile sprechen, aufgrund derer die Verwendung von RotaryMotoren wurden begrenzt. Das erste Minus sind die hohen Anforderungen an die Qualität des Öls. Obwohl der Motor wie ein Zweitakter arbeitet, kann man hier kein billiges „Mineralwasser“einfüllen. Die Teile und Mechanismen des Aggregats sind erheblichen Belastungen ausgesetzt, daher ist zur Schonung der Ressource ein dichter Ölfilm zwischen den Reibpaaren erforderlich. Übrigens, der Ölwechselplan beträgt sechstausend Kilometer.

Der nächste Nachteil betrifft den schnellen Verschleiß der Dichtelemente des Rotors. Das liegt an der kleinen Kontaktfläche. Durch den Verschleiß der Dichtelemente entsteht ein hoher Differenzdruck. Dies wirkt sich negativ auf die Leistung des Wankelmotors und den Ölverbrauch (und folglich auf die Umweltleistung) aus.

Bei der Auflistung der Mängel ist der Spritverbrauch erwähnenswert. Im Vergleich zu einem Zylinder-Kolben-Motor hat ein Wankelmotor keine Kraftstoffeffizienz, insbesondere bei mittleren und niedrigen Drehzahlen. Ein markantes Beispiel dafür ist der Mazda RX-8. Mit einem Volumen von 1,3 Litern verbraucht dieser Motor mindestens 15 Liter Benzin pro Hundert. Bemerkenswerterweise wird bei hohen Rotordrehzahlen die größte Kraftstoffeffizienz erreicht.

Außerdem neigen Wankelmotoren zur Überhitzung. Das liegt an der speziellen Linsenform der Brennkammer. Es leitet die Wärme im Vergleich zu einem kugelförmigen (wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren) nicht gut ab, daher müssen Sie während des Betriebs den Temperatursensor immer überwachen. Bei Überhitzung verformt sich der Rotor. Beim Arbeiten bildet es erhebliche Schrammen. Dadurch nähert sich die motorische Ressource dem Ende.

Trotz des einfachen Aufbaus und des fehlenden Kurbeltriebs ist dieser Motor schwer zu reparieren. Solche Motoren sind sehr selten und nur wenige der Handwerker haben Erfahrung damit. Daher weigern sich viele Autodienste, solche Motoren zu "kapitalisieren". Und diejenigen, die sich mit Rotoren beschäftigen, verlangen dafür sagenhafte Summen. Sie müssen bezahlen oder einen neuen Motor einbauen. Dies ist jedoch keine Garantie für eine hohe Ressource. Solche Motoren sorgen für maximal 100.000 Kilometer (selbst bei mäßigem Betrieb und rechtzeitiger Wartung). Und die Mazda RX-8-Motoren waren da keine Ausnahme.

VAZ Wankelmotor

Jeder weiß, dass der japanische Hersteller Mazda in seinen Jahren solche Motoren verwendet hat. Nur wenige wissen jedoch, dass das RPD auch in der Sowjetunion auf dem VAZ Classic eingesetzt wurde. Ein solcher Motor wurde im Auftrag des Ministeriums für besondere Dienste entwickelt. Der mit einem solchen Motor ausgestattete VAZ-21079 war ein Analogon des berühmten schwarzen "Wolga-Catch-up" mit einem Achtzylindermotor.

Die Entwicklung eines Rotationskolbenmotors für den VAZ begann Mitte der 70er Jahre. Die Aufgabe war nicht einfach - einen Wankelmotor zu schaffen, der den traditionellen Kolbenverbrennungsmotor in jeder Hinsicht übertrifft. Die Entwicklung eines neuen Triebwerks wurde von Spezialisten der Luftfahrtunternehmen Samara durchgeführt. Leiter des Montage- und Konstruktionsbüros war Boris Sidorovich Pospelov.

Die Entwicklung von Antriebseinheiten verlief gleichzeitig mit dem Studium von Rotationsmotoren ausländischer Modelle. Die ersten Exemplare unterschieden sich nicht in der Leistung und gingen nicht in die Serie. Einige Jahre später wurden mehrere Varianten des RPD für den klassischen VAZ erstellt. Der VAZ-311-Motor wurde als der beste von ihnen anerkannt. Dieser Motor hatte die gleichen geometrischen Parameter wie der japanische 1ZV-Motor. Die maximale Leistung des Geräts betrug 70 PS. Trotz der Unvollkommenheit des Designs beschloss das Management, die erste industrielle Charge von RPDs herauszubringen, die in offiziellen VAZ-2101-Fahrzeugen installiert wurden. Allerdings wurden bald viele Mängel entdeckt: Der Motor löste eine Beschwerdewelle aus, ein Skandal brach aus und die Zahl der Mitarbeiter des Konstruktionsbüros wurde erheblich reduziert. Aufgrund häufiger Ausfälle wurde der erste Wankelmotor VAZ-311 eingestellt.

Aber die Geschichte der sowjetischen RPD endete damit nicht. In den 80er Jahren gelang es den Ingenieuren noch, einen Wankelmotor zu schaffen, der die Eigenschaften eines Kolbenverbrennungsmotors deutlich übertraf. Es war also ein VAZ-4132-Rotationsmotor. Das Gerät entwickelte eine Leistung von 120 PS. Dies verlieh dem VAZ-2105 eine hervorragende dynamische Leistung. Mit diesem Motor beschleunigte das Auto in 9 Sekunden auf Hunderte. Und die Höchstgeschwindigkeit der "Aufholjagd" betrug 180 Kilometer pro Stunde. Zu den Hauptvorteilen gehören das hohe Drehmoment des Motors, das über den gesamten Drehzahlbereich verfügbar ist, und die hohe Literleistung, die ohne Boost erreicht wurde.

In den 90er Jahren begann AvtoVAZ mit der Entwicklung eines neuen Wankelmotors, der auf der "Neun" installiert werden sollte. Also 1994m Jahr wurde ein neues Triebwerk VAZ-415 geboren. Der Motor hatte ein Arbeitsvolumen von 1300 Kubikzentimetern und zwei Brennkammern. Das Verdichtungsverhältnis betrug jeweils 9,4. Dieses Kraftwerk kann bis zu zehntausend Umdrehungen drehen. Gleichzeitig zeichnete sich der Motor durch einen niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Im Durchschnitt verbrauchte das Gerät im kombinierten Zyklus 13-14 Liter pro Hundert (dies ist nach heutigen Maßstäben ein guter Indikator für einen alten Kreiskolben-Verbrennungsmotor). Gleichzeitig zeichnete sich der Motor durch ein niedriges Leergewicht aus. Ohne Zubehör wog er nur 113 Kilogramm.

Der Ölverbrauch des VAZ-415-Motors beträgt 0,6 Prozent des spezifischen Kraftstoffverbrauchs. Die Ressource des Verbrennungsmotors vor der Überholung beträgt 125.000 Kilometer. Der auf der "Neun" installierte Motor zeigte gute dynamische Eigenschaften. Die Beschleunigung auf Hunderte dauerte also nur neun Sekunden. Und die Höchstgeschwindigkeit beträgt 190 Kilometer pro Stunde. Es gab auch experimentelle Muster des VAZ-2108 mit Rotationsmotor. Dank ihres geringeren Gewichts beschleunigte die rotierende "Acht" in nur acht Sekunden auf Hunderte. Und die Höchstgeschwindigkeit während der Tests betrug 200 Kilometer pro Stunde. Diese Motoren gingen jedoch nie in die Serie ein. Auf dem Sekundärmarkt und bei Demontagen sind sie auch nicht zu finden.

Zusammenfassen

Also haben wir herausgefunden, was ein Wankelmotor ist. Wie Sie sehen können, ist dies eine sehr interessante Entwicklung, die darauf abzielt, maximale Effizienz und Leistung zu erzielen. Konstruktionsbedingt nutzten sich die Rotormechanismen jedoch schnell ab. Dies wirkte sich auf die Ressource des Motors aus. EbenJapanisches RPD es ist nicht mehr als hunderttausend Kilometer. Außerdem haben diese Motoren hohe Anforderungen an Schmiermittel und können moderne Umweltstandards nicht erfüllen. Kreiskolben-Verbrennungsmotoren haben sich daher in der Automobilindustrie nicht besonders durchgesetzt.