Wankel-motor: Hvordan fungerer den, og hva er fordelene?
En wankelmotor, noen ganger kalt en rotasjonsmotor, er en type forbrenningsmotor med et roterende stempel som omdanner trykk til roterende bevegelse. Denne typen motor gir mange fordeler.
I motsetning til en klassisk forbrenningsmotor, roterer alle deler av Wankel-motoren i én retning.
Innhold
Hvordan fungerer en wankelmotor?
Firetaktssyklusen (inntak, kompresjon, forbrenning, eksos) foregår mellom det ovalformede innerhuset og det roterende stempelet, som har en trekantet form.
Denne motoren ble designet av den tyske ingeniøren Felix Wankel, som fikk patent på denne motoren i 1929. Wankel-motorer er kun bensinmotorer. Dieselmotorer av denne typen ble kun testet under laboratorieforhold.
Hestekrefter: Hva er det, og hvorfor er det viktig?
Effekten til Wankel-motoren når det gjelder kraft er én hestekrefter per 0,45 kg av vekten. Med andre ord, gitt at motoren veier 100 kg, vil ytelsen være omtrent 222 hestekrefter. Disse tallene er ganske imponerende.
Historien om Wankel-motoren i et nøtteskall
I 1951 startet selskapet NSU Motorenwerke AG i Tyskland utviklingen av denne motoren, mens to modeller ble bygget. Den første motoren ble skapt av Felix Wankel, og den andre motoren av Hanns Dieter Paschke.
Den moderne Wankel-motoren var basert på en motor laget av Hanns Dieter Paschke, så denne motoren bør ikke kalles en Wankel-motor, men en Paschke-motor.
Hanns Dieter Paschkes motor:
I 1960 signerte det tyske firmaet NSU og det amerikanske firmaet Curtiss-Wright en felles avtale. NSU konsentrerte seg om utviklingen av lav- og mellomkraftige Wankel-motorer og Curtiss-Wright utviklet høyeffektsmotorer, inkludert flymotorer.
Mange produsenter signerte lisensavtaler for å utvikle Wankel-motoren, hovedsakelig på grunn av dens jevnhet, stillegående drift, enkle design og høye ytelse. Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki og Toyota var blant dem.
Curtiss-Wright forbedret den grunnleggende designen til denne motoren i USA. I motsetning til dette, i Storbritannia, ble en totakts dieselversjon av Wankel-motoren utviklet, og Deere & Company designet en versjon som kunne bruke forskjellige drivstoff.
Wankel motorkonstruksjon
I Wankel-motoren foregår fire sykluser av forbrenningsprosessen i rommet mellom rotoren og innsiden av motordekselet. På de stedene hvor det roterende stempelet møter det indre skallet til motordekselet, sørger en tetning for at det dannes tre isolerte rom mellom rotoren og skallet.
Når stempelet roterer, beveger disse mellomrommene seg i rotasjonsretningen og øker og reduseres i volum. Et ovalt hus omgir hver Wankel-motorrotor. Rotoren har form som en trekant med avrundede kanter med form av en bue.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Stemplene roterer rundt akselen, referert til som den eksentriske akselen eller E-akselen, og passerer gjennom midten av rotoren. Et stort tannhjul gir stempelets sirkulære bevegelse med indre tenner plassert i midten av rotoren.
Et lite tannhjul som kobler inn rotorgiret er stivt festet til akselen. En blanding av luft og bensin trekkes inn gjennom en kanal og tennes etter kompresjon av en gnist fra en tennplugg. Etter utvidelsen og arbeidet slippes røykgassen ut i eksosrøret. Innsiden av stempelet kjøles av olje, og huset og motordekselet kjøles av vann.
I alle tre kamrene foregår en firetakts forbrenningssyklus sekvensielt, nemlig:
- Luft- og drivstoffinntak
- Kompresjon og tenning
- Ekspansjon og eksos
Tre omdreininger av den eksentriske akselen er lik en omdreining av rotoren. Omdreiningene er gitt som omdreininger på akselen. Wankelmotorer har derfor et høyere maksimalt turtall (ca. 9000 rpm) enn stempelmotorer med tilsvarende ytelse.
Motorkompresjonstest: Hva avslører den om motoren?
Siden Wankel-motoren bruker et helt annet konsept enn den klassiske stempelforbrenningsmotoren, er en direkte sammenligning ikke mulig. Strømningshastighet, varmetap og overflatetemperaturkarakteristikker er forskjellige.
Fordeler med Wankel-motoren
- Mye høyere effekt-til-vekt-forhold enn en stempelmotor
- Kompakthet (omtrent en tredjedel av størrelsen på en stempelmotor)
- Ingen deler som kan returneres
- Den er i stand til høyere omdreininger per minutt enn en stempelmotor
- Den skaper nesten ingen vibrasjoner
- Motoren inneholder færre deler, så produksjonen er billigere
- I noen Wankel-motorer forblir motoroljen uforurenset av forbrenningsprosessen
- Wankel-motoren er mye lettere og enklere fordi den inneholder færre bevegelige deler
- Arbeidet med ventilene utføres ved hjelp av enkle ledninger innebygd i rotorblokkens vegg
Wankel-motoren har de ovennevnte fordelene som har muliggjort bruk i biler, motorsykler, racerbiler, fly, gokart, snøscootere og lignende.
Wankel-motorens levetid
Wankel-rotorhus oppvarmes konstant på den ene siden og avkjøles på den andre, noe som resulterer i høye lokale temperaturer og ujevn termisk ekspansjon. Selv om dette stiller høye krav til materialene som brukes, letter motorenes enkelhet bruk av alternative materialer som eksotiske legeringer og keramikk.
Tidlige motorer hadde høy forekomst av lekkasje mellom rotoren og det indre skallet til motorhuset. Disse motorene måtte ofte forsegles på nytt etter 20 000 miles. Dagens Wankel-motorer fra Mazda trenger forsegling etter 50 000 til 100 000 miles.
Hvis eieren ikke forseglet motoren etter en viss kjørelengde, fulgte et tap av kompresjon, manifestert av vanskelige kaldstarter. Til slutt kunne ikke motoren startes i det hele tatt.
Mazdas tok i bruk Wankel-motoren allerede i 1957, det vil si allerede for 50 år siden, men med slutten av produksjonen av Mazda RX-8 i 2012 hadde Wankel-rotasjonsmotoren i serieproduksjon sin siste time – det vil si frem til nylig, da Mazda annonserte tilbakekomsten av Wankel-motoren.