Wankelov motor: Ako funguje a aké sú jeho výhody?
Wankelov motor, niekedy nazývaný aj rotačný motor, je typ spaľovacieho motora s rotačným piestom, ktorý premieňa tlak na rotačný pohyb. Tento typ motora prináša mnoho výhod.
Narozdiel od klasického piestového spaľovacieho motora sa všetky diely Wankelovho motora sa otáčajú v jednom smere.
Obsah
Ako funguje Wankelov motor?
Štvortaktný cyklus (nasávanie, kompresia, spaľovanie, výfuk) prebieha medzi vnútorným plášťom oválneho tvaru a rotačným piestom, ktorý má tvar trojuhoľníka.
Tento motor narvhol nemecký inžinier Felix Wankel, ktorý v roku 1929 dostal na tento motor patent. Wankelové motory sú len zážihové, vznetové boli testované len v laboratórnych podmienkach, no neboli použité v žiadnom automobile.
Konská sila: Čo predstavuje a prečo je dôležitá?
Wankelov motor dokáže vyvinúť 1 konskú silu na 0,45 kg svojej hmotnosti. To znamená, že motor, ktorý má 100 kg, dokáže vyvinúť výkon cca 222 koňských síl, čo je naozaj obdivuhodné.
História Wankelovho motora v skratke:
V roku 1951 zahájila spoločnosť NSU Motorenwerke AG v Nemecku vývoj tohoto motora, pričom boli postavené dva modely. Prvý motor vytvoril Felix Wankel a druhý motor Hanns Dieter Paschke.
Na základ moderného Wankelovho motora bol použitý motor, ktorý vytvoril Hanns Dieter Paschke, takže tento motor by sa nemal nazývať Wankelov motora ale Paschkeho motor.
Motor Hannsa Dietera Paschkeho:
V roku 1960 podpísala Nemecká firma NSU a Americká firma Curtiss-Wright, spoločnú dohodu. NSU sa sústredila na vývoj Wankelových motorov s nízkym a stredným výkonom a spoločnosť Curtiss-Wright vyvinula motory s vysokým výkonom, vrátane leteckých motorov.
Mnohí výrobcovia podpísali licenčné zmluvy na vývoj Wankelovho motora, najmä vďaka jeho plynulosti, tichému chodu, jednoduchému dizajnu a vysokému výkonu. Medzi nimi boli Alfa Romeo, American Motors, Ford, Citroen, General Motors, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki a Toyota.
Spoločnosť Curtiss-Wright vylepšovala v Spojených Štátoch základný dizajn tohoto motora, v Spojenom Kráľovstve sa naopak rozvíjala dvojtaktná dieselová verzia Wankelovho motora a spoločnosť Deere & Company navrhla verziu, ktorá bola schopná používať rôzne palivá.
Konštrukcia Wankelovho motora
Vo Wankelovom motore prebiehajú štyry cykly spaľovacieho procesu v priestore medzi rotorom a vnútrom krytu motora. V miestach, kde sa stretáva rotujúci piest s vnútorným plášťom krytu motora sa nachádza tesnenie, ktoré zabezpečuje, že medzi rotorom a plášťom vzniknú tri izolované priestory.
Tieto priestory sa rotáciou piesta nielen posúvajú v smere rotácie, ale zároveň zväčšujú a zmenšujú svoj objem. Každý rotor Wankelovho motora obklopuje oválny plášť. Rotor má tvar trojuhoľníka so zaoblenými okrajmi v tvare luku.
Piesty motora: Čo všetko musia vydržať a aká je ich funkcia?
Piesty rotujú (krúžia) okolo hriadeľa, ktorý je označovaný ako excentrický hriadeľ alebo aj E-hriadeľ a prechádza stredom rotora. Krúživý pohyb piestu zabezpečuje veľké ozubené koleso s vnútorným ozubením, ktoré je umiestnené v strede rotora.
Malé ozubené koleso, o ktoré zaberá ozubené koleso rotora, je pevne pripevnené k hriadeľu. Zmes vzduchu a benzínu sa nasáva kanálom a po stlačení sa zapáli iskrou zapaľovacej sviečky. Po expanzii a vykonaní práce sa spaliny odvádzajú do výfukového potrubia. Vnútro piestu je chladené olejom, skriňa a veko motora sú chladené vodou.
Vo všetkých troch komorách prebieha štvortaktný spaľovací cyklus postupne, a to:
Sanie vzduchu a paliva
Kompresia a zážih
Expanzia a výfuk
Tri otočenia excentrického hriadeľa sa rovnajú jednému otočeniu rotora. Ako otáčky sa udávajú otáčky hriadeľa. Wankelové motory majú preto vyššie maximálne otáčky (cca 9000 ot/min) ako piestové motory podobného výkonu.
Meranie kompresie: Aké informácie zistí o stave motora?
Keďže Wankelov motor využíva úplne iné princípy ako klasický piestový spaľovací motor, nie je možné ich priame porovnanie. Rýchlosť prúdenia, tepelné straty, charakteristiky povrchovej teploty sú odlišné.
Výhody Wankelovho motora:
oveľa vyšší pomer výkonu k hmotnosti ako piestový motor
kompaktnosť (približne jedna tretina veľkosti piestového motora)
žiadne vratné časti
je schopný dosiahnuť vyššie otáčky za minútu ako piestový motor
nevytvára takmer žiadne vibrácie
motor obsahuje menej častí, jeho výroba je teda lacnejšia
v niektorých Wankelových motoroch zostáva motorový olej nekontaminovaný spaľovacím procesom
motory sú oveľa ľahšie a jednoduchšie, pretože obsahujú menej pohyblivých častí
práca ventilov sa vykonáva pomocou jednoduchých zvodov vložených do steny bloku rotora
Wankelov motor má vyššie spomenuté výhody, ktoré umožnili jeho nasadenie v automobiloch, motocykloch, pretekárskych automobiloch, lietadlách, motokárach, snežných skútroch a podobne.
Životnosť Wankelovho motora:
Wankelove rotorové puzdrá sú neustále zahrievané na jednej strane a chladené na druhej, čo vedie k vysokým lokálnym teplotám a nerovnomernej tepelnej rozťažnosti. Aj keď to kladie vysoké nároky na použité materiály, jednoduchosť motorov uľahčuje použitie alternatívnych materiálov, ako exotické zliatiny a keramika.
Prvé motory mali vysoký výskyt strát na tesnosti medzi rotorom a vnútorným plášťom krytu motora. Tieto motory potrebovali pretesniť neraz už po 30 000 km. Dnešné Wankelové motory od Mazdy potrebujú pretesniť po 80 000 km až 140 000 km.
Pokiaľ majiteľ motor po určitom nájazde km nepretesnil, nasledovala strata kompresie, ktorá sa prejavovala ťažkými studenými štartmi a nakoniec sa motor nedal naštartovať vôbec.
Mazdy začali používať Wankelov motor už od roku 1957, teda už pred 50 rokmi, no so skončením výroby Mazdy RX-8 v roku 2012 tak Wankelovmu rotačnému motoru v sériovej výrobe odbila posledná hodina - respektíve až donedávna, nakoľko Mazda oznámila návrat Wankelovho motora.