Wankel 엔진 - RPD 자동차의 작동 원리 및 장치
자동차 산업의 역사를 통틀어 많은 고급 솔루션이 있었고 구성 요소 및 어셈블리의 설계가 변경되었습니다. 30여 년 전부터 피스톤 엔진을 측면으로 이동시키기위한 적극적인 시도가 시작되어 Wankel 로터리 피스톤 엔진에 이점을 제공했습니다. 그러나 많은 상황으로 인해 회전 모터는 생명권을 얻지 못했습니다. 이 모든 것에 대해 아래에서 읽으십시오.
운영 원칙
로터는 삼각형 모양이며 양쪽에 피스톤 역할을하는 볼록한 모양이 있습니다. 로터의 각 측면에는 연료-공기 혼합물을위한 더 많은 공간을 제공하는 특수 홈이있어 엔진 작동 속도를 높입니다. 가장자리의 상단에는 각 비트의 실행을 용이하게하는 작은 밀봉 배플이 장착되어 있습니다. 로터는 양쪽에 챔버 벽을 형성하는 밀봉 링이 장착되어 있습니다. 로터의 중앙에는 톱니가 장착되어 있으며 메커니즘이 회전합니다.
Wankel 엔진의 작동 원리는 기존 엔진과 완전히 다르지만 4 행정 (흡기-압축-작동 행정-배기)으로 구성된 단일 프로세스로 통합됩니다. 연료는 첫 번째 형성된 챔버로 들어가고, 두 번째 챔버에서 압축 된 다음, 로터가 회전하고 압축 된 혼합물은 작동 혼합물이 로터를 회전하고 배기 매니 폴드로 나간 후 점화 플러그에 의해 점화됩니다. 주요 구별 원리는 로터리 피스톤 모터에서 작동 챔버가 정적이 아니라 로터의 움직임에 의해 형성된다는 것입니다.
장치
장치를 이해하기 전에 로터리 피스톤 모터의 주요 구성 요소를 알아야합니다. Wankel 엔진은 다음으로 구성됩니다.
- 고정자 하우징;
- 축차;
- 기어 세트;
- 편심 샤프트;
- 점화 플러그 (점화 및 연소 후).
회전 모터는 내연 기관입니다. 이 모터에서는 4 스트로크의 작업이 모두 발생하지만 각 단계마다 자체 챔버가 있으며 회전 운동에 의해 로터에 의해 형성됩니다.
점화가 켜지면 스타터가 플라이휠을 돌리고 엔진이 시동됩니다. 회전하는 로터는 기어 크라운을 통해 토크를 편심 샤프트 (피스톤 엔진의 경우 캠 샤프트)로 전달합니다.
Wankel 엔진의 작업 결과는 작동 혼합물의 압력이 형성되어 로터의 회전 운동이 반복적으로 반복되어 변속기에 토크를 전달해야합니다.
이 모터에서 실린더, 피스톤, 커넥팅로드가있는 크랭크 샤프트는 전체 고정자 하우징을 로터로 대체합니다. 덕분에 엔진의 볼륨이 크게 감소한 반면 출력은 동일한 볼륨의 크랭크 메커니즘이있는 클래식 모터보다 몇 배나 높습니다. 이 디자인은 마찰 손실이 적기 때문에 기어 박스가 높습니다.
그건 그렇고, 엔진 작동 속도는 7000rpm을 초과 할 수있는 반면 Mazda Wankel 엔진 (스포츠 경기 용)은 10000rpm을 초과하는 회전 수를 가지고 있습니다.
디자인
이 장치의 주요 장점 중 하나는 동일한 크기의 클래식 엔진에 비해 소형화 및 경량화입니다. 레이아웃을 사용하면 무게 중심을 크게 줄일 수 있으며 이는 제어의 안정성과 선명도에 유리하게 영향을 미칩니다. 소형 항공기, 스포츠카 및 자동차는 이러한 이점을 사용했으며 여전히 사용하고 있습니다.
이야기
Wankel 엔진의 기원과 보급의 역사를 통해 그 당시 최고의 엔진이었던 이유와 오늘날 폐기 된 이유를 더 잘 이해할 수 있습니다.
초기 개발
1951년 독일 회사인 NSU Motorenwerke는 DKM이라는 이름으로 Felix Wankel이 제작한 첫 번째 엔진과 Wankel 개발을 기반으로 한 Hans Paschke의 KKM의 두 가지 엔진을 개발했습니다.
Wankel 장치의 작동의 기초는 몸체와 로터의 별도 회전이었으며, 이로 인해 작동 회전 수가 분당 17000에 도달했습니다. 불편한 점은 점화 플러그를 교체하기 위해 엔진을 분해해야한다는 것입니다. 그러나 KKM 엔진은 본체가 고정되어 있었고 디자인은 메인 프로토 타입보다 훨씬 간단했습니다.
발급 된 라이선스
1960 년 NSU Motorenwerke는 미국 제조 회사 인 Curtiss-Wright Corporation과 계약을 체결했습니다. 계약은 독일 엔지니어가 경 자동차 용 소형 로터리 피스톤 엔진 개발에 집중하는 것이었고 American Curtis-Wright는 항공기 엔진 개발에 참여했습니다. 독일의 기계 엔지니어 Max Bentele도 디자이너로 고용되었습니다.
시트로엥, 포르쉐, 포드, 닛산, GM, 마쓰다 등을 포함한 대다수의 글로벌 자동차 제조업체. 1959년에 미국 회사는 개선된 버전의 Wankel 엔진을 출시했으며 XNUMX년 후 영국 롤스 로이스는 XNUMX단 디젤 로터리 피스톤 엔진을 선보였습니다.
그 동안 일부 유럽 자동차 제조업체는 자동차에 새 엔진을 장착하려고 시도했지만 모든 응용 프로그램을 찾지 못했습니다. GM은 거부했고 시트로엥은 항공기용 카운터 피스톤이 있는 엔진 개발에 집착했으며 Mercedes-Benz는 로터리 피스톤 엔진을 설치했습니다. 실험적인 C 111 모델에서.
1961 년 소련에서 NAMI는 다른 연구 기관과 함께 Wankel 엔진 개발을 시작했습니다. 많은 옵션이 설계되었으며 그중 하나는 KGB 용 VAZ-2105 자동차에서 적용되었습니다. 조립 된 모터의 정확한 수는 알 수 없지만 수십 개를 초과하지 않습니다.
그건 그렇고, 몇 년 후 자동차 회사 Mazda만이 로터리 피스톤 엔진의 진정한 용도를 찾았습니다. 이것의 놀라운 예는 RX-8 모델입니다.
오토바이 개발
영국에서 오토바이 제조업체 인 Norton Motorcycles는 자동차 용 Sachs 공랭식 로터리 피스톤 엔진을 개발했습니다. Hercules W-2000 모터 사이클에 대해 읽어 보면 개발에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.
스즈키는 옆으로 서지 않고 자체 오토바이도 출시했습니다. 그러나 엔지니어는 철 합금을 사용하여 모터 설계를 신중하게 설계하여 장치의 신뢰성과 서비스 수명을 크게 늘렸습니다.
자동차 개발
Mazda와 NSU 사이에 연구 계약을 체결한 회사는 Wankel 유닛으로 첫 번째 자동차 생산에서 챔피언십 경쟁을 시작했습니다. 그 결과 1964년 NSU는 첫 번째 자동차인 NSU Spider를 선보였으며 이에 대한 응답으로 Mazda는 2-로터 및 4-로터 엔진의 프로토타입을 선보였습니다. 3년 후 NSU Motorenwerke는 Ro 80 모델을 출시했지만 불완전한 디자인을 배경으로 수많은 실패로 인해 많은 부정적인 평가를 받았습니다. 이 문제는 1972년까지 해결되지 않았고, 회사는 7년 후 아우디에 흡수되었고, 방켈 엔진은 이미 악명이 높았다.
일본 제조업체 Mazda는 엔지니어가 상단을 밀봉하는 문제를 해결했다고 발표했으며 (챔버 사이의 단단함을 위해) 스포츠카뿐만 아니라 상업용 차량에서도 모터를 사용하기 시작했습니다. 그건 그렇고, 회전식 엔진이 장착 된 Mazda 자동차 소유자는 엔진의 높은 스로틀 응답과 탄성에 주목했습니다.
Mazda는 나중에 고급 엔진의 대규모 도입을 포기하고 RX-7 및 RX-8 모델에만 설치했습니다. RX-8의 경우 Renesis 엔진이 설계되었으며 다음과 같이 여러면에서 개선되었습니다.
- 블로우 다운을 개선하기 위해 배기 벤트를 대체하여 전력을 크게 증가 시켰습니다.
- 열 왜곡을 방지하기 위해 일부 세라믹 부품을 추가했습니다.
- 잘 고안된 전자 엔진 관리 시스템;
- 두 개의 점화 플러그의 존재 (메인 및 애프터 버너 용);
- 배출구에서 탄소 침전물을 제거하기 위해 워터 재킷을 추가합니다.
결과적으로 1.3 리터의 부피와 약 231 마력의 출력을 가진 콤팩트 한 엔진이 얻어졌습니다.
장점
로터리 피스톤 엔진의 주요 장점 :
- 차량 설계의 기초에 직접적인 영향을 미치는 낮은 무게와 치수. 이 요소는 무게 중심이 낮은 스포츠카를 설계 할 때 중요합니다.
- 더 적은 세부 사항. 이를 통해 모터 유지 보수 비용을 절감 할 수있을뿐만 아니라 관련 부품의 이동 또는 회전으로 인한 전력 손실을 줄일 수 있습니다. 이 요소는 고효율에 직접적인 영향을 미쳤습니다.
- 클래식 피스톤 엔진과 동일한 볼륨으로 회전식 피스톤 엔진의 출력이 2 ~ 3 배 더 높습니다.
- 작업의 부드러움과 탄력성, 본체의 왕복 운동이 없기 때문에 가시적 인 진동이 없습니다.
- 엔진은 낮은 옥탄가 가솔린으로 구동 될 수 있습니다.
- 작동 속도 범위가 넓어 기어가 짧은 변속기를 사용할 수있어 도시 조건에 매우 편리합니다.
- 토크의 "선반"은 오토 엔진에서와 같이 XNUMX/XNUMX주기가 아닌 ⅔ 주기로 제공됩니다.
- 엔진 오일은 실제로 오염되지 않았으며 배수 간격이 몇 배 더 넓습니다. 여기서 오일은 피스톤 모터와 같이 연소되지 않으며 링을 통해 발생합니다.
- 폭발이 없습니다.
그건 그렇고,이 모터가 자원의 위기에 있고 많은 오일을 소비하고 낮은 압축으로 작동하더라도 그 힘이 약간 감소한다는 것이 입증되었습니다. 항공기에 로터리 피스톤 엔진을 설치하게 된 것은 이러한 존엄성이었습니다.
인상적인 장점과 함께 고급 로터리 피스톤 엔진이 질량에 도달하지 못하게하는 단점도 있습니다.
제한
- 연소 과정이 충분히 효율적이지 않아 연료 소비가 증가하고 독성 기준이 악화됩니다. 문제는 작동 혼합물을 태우는 두 번째 점화 플러그의 존재로 부분적으로 해결됩니다.
- 높은 오일 소비. 단점은 Wankel 엔진이 과도하게 윤활되어 특정 장소에서 때로는 오일이 타 버릴 수 있다는 사실로 설명됩니다. 연소 구역에 과도한 오일이있어 탄소 축적이 발생합니다. 그들은 열 전달을 개선하고 엔진 전체의 오일 온도를 균등화하는 "열"파이프를 설치하여이 문제를 해결하려고했습니다.
- 수리가 어려움. 모든 전문가가 Wankel 엔진 수리를 전문적으로 처리 할 준비가되어있는 것은 아닙니다. 구조적으로 장치는 고전적인 모터보다 복잡하지는 않지만 많은 뉘앙스가 있으며 준수하지 않으면 엔진의 조기 고장으로 이어집니다. 여기에 높은 수리 비용이 추가됩니다.
- 자원 부족. Mazda RX-8 소유자의 경우 마일리지가 80km라는 것은 대대적 인 점검이 필요함을 의미합니다. 불행히도 이러한 소형화와 고효율은 000-80km마다 비싸고 복잡한 수리로 지불해야합니다.
질의 응답 :
로터리 엔진과 피스톤 엔진의 차이점은 무엇입니까? 로터리 모터에는 피스톤이 없으므로 왕복 운동이 내연 기관 샤프트를 회전시키는 데 사용되지 않습니다. 로터는 즉시 회전합니다.
자동차의 로터리 엔진이란 무엇입니까? 이것은 열 장치 (공기 - 연료 혼합물의 연소로 인해 작동)이며 샤프트가 고정되어 기어 박스로 이동하는 회전 로터를 사용합니다.
로터리 엔진이 왜 나쁜가요? 회전식 모터의 주요 단점은 장치의 연소실 사이의 씰이 빠르게 마모되기 때문에 작업 자원이 매우 작다는 것입니다(작업 각도는 지속적으로 변하고 온도는 일정하게 떨어짐).
