Wankeli mootor: kuidas see töötab ja millised on selle eelised?
Wankeli mootor, mida mõnikord nimetatakse ka pöörlevaks mootoriks, on sisepõlemismootori tüüp, millel on pöörlev kolb, mis muudab rõhu pöörlevaks liikumiseks. Seda tüüpi mootoritel on palju eeliseid.
Erinevalt klassikalisest sisepõlemismootorist pöörlevad Wankeli mootori kõik osad ühes suunas.
Sisu
Kuidas Wankeli mootor töötab?
Neljataktiline tsükkel (sisselaske-, surve-, põlemis-, väljalaske-) toimub ovaalse kujuga sisekorpuse ja kolmnurkse kujuga pöörleva kolvi vahel.
Selle mootori projekteeris Saksa insener Felix Wankel, kes sai sellele mootorile patendi 1929. aastal. Wankeli mootorid on ainult bensiinimootorid. Seda tüüpi diiselmootoreid testiti ainult laboritingimustes.
Hobujõud: mis see on ja miks see oluline on?
Wankeli mootori võimsus on üks hobujõud 0,45 kg selle massi kohta. Ehk arvestades, et mootor kaalub 100 kg, oleks võimsuseks umbes 222 hobujõudu. Need numbrid on üsna muljetavaldavad.
Wankeli mootori ajalugu lühidalt
1951. aastal alustas Saksamaa ettevõte NSU Motorenwerke AG selle mootori väljatöötamist, samal ajal ehitati kaks mudelit. Esimese mootori lõi Felix Wankel ja teise mootori Hanns Dieter Paschke.
Kaasaegne Wankeli mootor põhines Hanns Dieter Paschke loodud mootoril, seega ei tohiks seda mootorit nimetada Wankeli mootoriks, vaid Paschke mootoriks.
Hanns Dieter Paschke mootor:
1960. aastal sõlmisid Saksa firma NSU ja Ameerika firma Curtiss-Wright ühise lepingu. NSU keskendus väikese ja keskmise võimsusega Wankeli mootorite arendamisele ning Curtiss-Wright arendas suure võimsusega mootoreid, sealhulgas lennukimootoreid.
Paljud tootjad sõlmisid Wankeli mootori arendamiseks litsentsilepingud peamiselt selle sujuvuse, vaikse töö, lihtsa disaini ja suure jõudluse tõttu. Nende hulka kuulusid Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki ja Toyota.
Curtiss-Wright täiustas USA-s selle mootori põhikonstruktsiooni. Seevastu Ühendkuningriigis töötati välja Wankeli mootori kahetaktiline diiselversioon ning Deere & Company kavandas versiooni, mis võiks kasutada erinevaid kütuseid.
Wankel mootori ehitus
Wankeli mootoris toimub rootori ja mootorikatte sisemuse vahelises ruumis neli põlemisprotsessi tsüklit. Kohtades, kus pöörlev kolb puutub kokku mootorikatte sisemise kestaga, tagab tihend selle, et rootori ja kesta vahele tekib kolm eraldatud ruumi.
Kolvi pöörlemisel liiguvad need ruumid pöörlemissuunas ning nende maht suureneb ja väheneb. Iga Wankeli mootori rootorit ümbritseb ovaalne korpus. Rootoril on ümarate servadega kolmnurga kuju ja vööri kuju.
Mootori kolvid: kuidas need töötavad?
Kolvid pöörlevad ümber võlli, mida nimetatakse ekstsentriliseks võlliks või E-võlliks, ja läbivad rootori keskosa. Suur hammasratas tagab kolvi ringikujulise liikumise rootori keskel asuvate sisemiste hammastega.
Väike hammasratas, mis ühendab rootori hammasratta, on jäigalt kinnitatud võlli külge. Õhu ja bensiini segu tõmmatakse kanali kaudu sisse ja pärast kokkusurumist süüdatakse see süüteküünlast tuleva sädemega. Peale paisutamist ja tööd juhitakse suitsugaasid väljalasketorusse. Kolvi sisemust jahutatakse õliga ning korpust ja mootorikatet jahutatakse veega.
Kõigis kolmes kambris toimub neljataktiline põlemistsükkel järjestikku, nimelt:
- Õhu ja kütuse sisselaskeava
- Kompressioon ja süüde
- Paisumine ja väljalasketoru
Ekstsentrivõlli kolm pööret võrdub rootori ühe pöördega. Pöörete arv on antud võlli pöördetena. Seetõttu on Wankeli mootoritel suurem maksimaalne kiirus (umbes 9000 p/min) kui sarnase jõudlusega kolbmootoritel.
Mootori survekatse: mida see mootori kohta näitab?
Kuna Wankeli mootor kasutab täiesti teistsugust kontseptsiooni kui klassikaline kolbpõlemismootor, pole otsene võrdlus võimalik. Voolukiirus, soojuskadu ja pinnatemperatuuri omadused on erinevad.
Wankeli mootori eelised
- Palju suurem võimsuse ja kaalu suhe kui kolbmootoril
- Kompaktsus (umbes kolmandik kolbmootori suurusest)
- Tagastatavaid osi pole
- See on võimeline tegema suuremaid pöördeid minutis kui kolbmootor
- See ei tekita peaaegu mingit vibratsiooni
- Mootor sisaldab vähem osi, mistõttu on selle tootmine odavam
- Mõnes Wankeli mootoris jääb mootoriõli põlemisprotsessist saastamata
- Wankeli mootor on palju kergem ja lihtsam, sest see sisaldab vähem liikuvaid osi
- Ventiilide töö toimub rootoriploki seina sisseehitatud lihtsate juhtmete abil
Wankeli mootoril on ülalnimetatud eelised, mis on võimaldanud seda kasutada autodes, mootorratastes, võidusõiduautodes, lennukites, kardisõitudes, mootorsaanides jms.
Wankeli mootori eluiga
Wankeli rootorite korpuseid kuumutatakse pidevalt ühelt poolt ja jahutatakse teiselt poolt, mille tulemuseks on kõrged kohalikud temperatuurid ja ebaühtlane soojuspaisumine. Kuigi see seab kasutatud materjalidele kõrged nõudmised, hõlbustab mootorite lihtsus alternatiivsete materjalide, nagu eksootilised sulamid ja keraamika, kasutamist.
Varasematel mootoritel esines sageli lekkeid rootori ja mootorikorpuse sisemise kesta vahel. Need mootorid tuli sageli pärast 20 000 miili uuesti sulgemist. Tänased Mazda Wankeli mootorid vajavad pärast 50 000–100 000 miili uuesti sulgemist.
Kui omanik pärast teatud läbisõitu mootorit uuesti ei tihendanud, järgnes kompressiooni kadu, mis väljendus rasketes külmkäivitustes. Lõpuks ei õnnestunud mootorit üldse käivitada.
Mazdades hakati Wankeli mootorit kasutama juba 1957. aastal, s.o juba 50 aastat tagasi, kuid Mazda RX-8 tootmise lõppedes 2012. aastal sai seeriatootmises Wankeli rootormootori viimane tund – ehk kuni hiljuti, kui Mazda teatas Wankeli mootori tagastamisest.