Wankelmotor: Hur fungerar det och vilka är dess fördelar?
En wankelmotor, ibland kallad rotationsmotor, är en typ av förbränningsmotor med en roterande kolv som omvandlar tryck till roterande rörelse. Denna typ av motor ger många fördelar.
Till skillnad från en klassisk förbränningsmotor roterar alla delar av Wankelmotorn i en riktning.
Innehållsförteckning
Hur fungerar en wankelmotor?
Fyrtaktscykeln (intag, kompression, förbränning, avgas) sker mellan det ovala innerhöljet och den roterande kolven, som har en triangulär form.
Denna motor designades av den tyske ingenjören Felix Wankel, som fick patent på denna motor 1929. Wankelmotorer är bara bensinmotorer. Dieselmotorer av denna typ testades endast i laboratorieförhållanden.
Hästkrafter: Vad är det och varför är det viktigt?
Wankelmotorns effekt är en hästkraft per 0,45 kg av dess vikt. Med andra ord, givet att motorn väger 100 kg, skulle effekten bli cirka 222 hästkrafter. Dessa siffror är ganska imponerande.
Historien om Wankel-motorn i ett nötskal
1951 startade företaget NSU Motorenwerke AG i Tyskland utvecklingen av denna motor, medan två modeller byggdes. Den första motorn skapades av Felix Wankel, och den andra motorn av Hanns Dieter Paschke.
Den moderna Wankelmotorn baserades på en motor skapad av Hanns Dieter Paschke, så denna motor ska inte kallas en Wankelmotor utan en Paschkemotor.
Hanns Dieter Paschkes motor:
1960 undertecknade det tyska företaget NSU och det amerikanska företaget Curtiss-Wright ett gemensamt avtal. NSU koncentrerade sig på utvecklingen av låg- och medelkraftiga Wankel-motorer och Curtiss-Wright utvecklade högeffektsmotorer, inklusive flygplansmotorer.
Många tillverkare tecknade licensavtal för att utveckla Wankel-motorn, främst på grund av dess smidighet, tysta drift, enkla design och höga prestanda. Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki och Toyota var bland dem.
Curtiss-Wright förbättrade den grundläggande designen av denna motor i USA. Däremot i Storbritannien utvecklades en tvåtakts dieselversion av Wankelmotorn, och Deere & Företaget designade en version som kunde använda olika bränslen.
Wankel motorkonstruktion
I Wankelmotorn äger fyra cykler av förbränningsprocessen rum i utrymmet mellan rotorn och insidan av motorkåpan. På de ställen där den roterande kolven möter det inre skalet på motorkåpan, ser en tätning till att tre isolerade utrymmen skapas mellan rotorn och skalet.
När kolven roterar rör sig dessa utrymmen i rotationsriktningen och ökar och minskar i volym. Ett ovalt hölje omger varje Wankel-motorrotor. Rotorn har formen av en triangel med rundade kanter med formen av en båge.
Motorkolvar: Hur fungerar de?
Kolvarna roterar runt axeln, kallad den excentriska axeln eller E-axeln, och passerar genom rotorns centrum. Ett stort kugghjul ger kolvens cirkulära rörelse med inre tänder placerade i mitten av rotorn.
Ett litet kugghjul som kopplar in rotordrevet är stelt fäst vid axeln. En blandning av luft och bensin sugs in genom en kanal och antänds efter kompression av en gnista från ett tändstift. Efter expansionen och arbetet släpps rökgaserna ut i avgasröret. Kolvens insida kyls av olja, och huset och motorkåpan kyls av vatten.
I alla tre kamrarna sker en fyrtaktsförbränningscykel sekventiellt, nämligen:
- Luft- och bränsleintag
- Kompression och tändning
- Expansion och avgas
Tre varv på den excentriska axeln är lika med ett varv på rotorn. Varven anges som axelns varv. Wankelmotorer har därför ett högre maxvarvtal (ca 9000 rpm) än kolvmotorer med liknande prestanda.
Motorkompressionstest: Vad avslöjar det om motorn?
Eftersom Wankelmotorn använder ett helt annat koncept än den klassiska kolvförbränningsmotorn är en direkt jämförelse inte möjlig. Flödeshastighet, värmeförlust och yttemperaturegenskaper är olika.
Fördelar med Wankelmotorn
- Mycket högre effekt-till-vikt-förhållande än en kolvmotor
- Kompakthet (ungefär en tredjedel av storleken på en kolvmotor)
- Inga återvinningsbara delar
- Den klarar högre varv per minut än en kolvmotor
- Den skapar nästan inga vibrationer
- Motorn innehåller färre delar, så tillverkningen är billigare
- I vissa Wankelmotorer förblir motoroljan oförorenad av förbränningsprocessen
- Wankelmotorn är mycket lättare och enklare eftersom den innehåller färre rörliga delar
- Ventilernas arbete utförs med enkla ledningar inbäddade i rotorblockets vägg
Wankelmotorn har de ovan nämnda fördelarna som har möjliggjort dess användning i bilar, motorcyklar, racerbilar, flygplan, gokart, snöskotrar och liknande.
Wankel motorns livslängd
Wankels rotorhus värms konstant på ena sidan och kyls på den andra, vilket resulterar i höga lokala temperaturer och ojämn termisk expansion. Även om detta ställer höga krav på de material som används, underlättar motorernas enkelhet användningen av alternativa material som exotiska legeringar och keramik.
Tidiga motorer hade en hög förekomst av läckage mellan rotorn och det inre skalet på motorhuset. Dessa motorer behövde ofta återförslutas efter 20 000 miles. Dagens Wankel-motorer från Mazda behöver återförslutas efter 50 000 till 100 000 miles.
Om ägaren inte återförseglade motorn efter en viss körsträcka, följde en kompressionsförlust, som manifesterades av svåra kallstarter. Så småningom kunde motorn inte startas alls.
Mazdas började använda Wankelmotorn redan 1957, d.v.s. redan för 50 år sedan, men i och med att produktionen av Mazda RX-8 avslutades 2012 hade Wankel-rotationsmotorn i serietillverkning sin sista timme – det vill säga fram till nyligen, när Mazda tillkännagav återkomsten av Wankel-motorn.