Wankel motoru - Wankel engine

Rotoru ve dişli çıkış mili olan bir Wankel motoru.

Mazda RX-8 spor araba bir Wankel motor ile güçlendirilmiş olacak son üretim otomobil.

Norton Classic hava soğutmalı çift rotorlu motosiklet

Wankel motor türüdür , içten yanmalı motorun bir ile eksantrik döner tasarım dönme hareketi içine dönüştürmek basınca.

Pistonlu pistonlu motorla karşılaştırıldığında, Wankel motoru daha düzgün torka sahiptir; daha az titreşim; ve belirli bir güç için daha kompakttır ve daha hafiftir.

Dönme hareketini yaratan rotor, kenarların daha az eğriliğe sahip olması dışında şekil olarak bir Reuleaux üçgenine benzer . Wankel motorları, Otto çevrimini kullanarak rotorun devri başına üç güç darbesi sağlar . Bununla birlikte, çıkış mili, devir başına bir güç darbesi vererek üç kat daha hızlı dönmek için dişli dişli kullanır. Bu, aşağıdaki animasyonda görülebilir. Bir devirde, rotor, güç darbelerini deneyimler ve aynı anda gazı boşaltırken, Otto döngüsünün dört aşaması ayrı zamanlarda gerçekleşir. Karşılaştırma için, iki zamanlı pistonlu bir motorda her krank mili devri için (Wankel motor çıkış milinde olduğu gibi) bir güç darbesi ve dört zamanlı bir pistonlu motorda her iki devir için bir güç darbesi vardır.

Dört aşamalı Otto emme, sıkıştırma, ateşleme ve egzoz çevrimi, rotorun her devrinde, oval benzeri epitrokoidal mahfaza içinde hareket eden üç rotor yüzünün her birinde gerçekleşir ve rotor devri başına üç güç darbesi sağlar.

Her çıkış mili devri için yalnızca bir yüz çalıştığından, yer değiştirme tanımı rotorun yalnızca bir yüzü için geçerlidir.

Motor yaygın olarak ifade edilir , döner motorun bu isim, her iki dahil olmak üzere diğer tamamen farklı tasarımlarına tatbik edilmekle beraber, pistonlu olanlar ve pistonsuz döner motor .

konsept

Tasarım Alman mühendis Felix Wankel tarafından tasarlandı . Wankel motor için ilk patentini 1929'da aldı. 1950'lerin başında NSU'da geliştirmeye başladı ve 1957'de çalışan bir prototipi tamamladı. NSU daha sonra tasarımın lisansını dünya çapında sürekli olarak iyileştirmeler yapan şirketlere verdi.

Tasarım

Wankel KKM motosikleti: "A", rotorun üç tepesinden birini işaret ediyor. "B" eksantrik mili işaretler ve beyaz kısım eksantrik milin lobudur. "A" ve "B" arasındaki mesafe sabit kalır. Mil, rotorun lob etrafındaki her dönüşü için üç kez ve eksantrik mil etrafındaki her yörünge dönüşü için bir kez döner .

Wankel'in şeması:

1. alım
2. Egzoz
3. stator muhafazası
4. Odalar
5. pinyon
6. Rotor
7. taç dişli
8. Eksantrik şaft
9. Buji.

Wankel motoru, pistonlu pistonlar kullanan daha yaygın içten yanmalı motora göre kompakt tasarım ve düşük ağırlık avantajlarına sahiptir . Bu avantajlar, otomobiller , motosikletler , yarış arabaları , uçaklar , go-kartlar , jet skiler , kar motosikletleri , motorlu testereler ve yardımcı güç üniteleri dahil olmak üzere çeşitli araç ve cihazlarda döner motor uygulamaları sağlar . Bazı Wankel motorları, pound başına bir beygir gücü üzerinde bir güç-ağırlık oranına sahiptir. Tasarımın çoğu motorları kıvılcım ateşlemelidir , sıkıştırma ateşlemeli motorlar yalnızca araştırma projelerinde yapılmıştır.

Wankel motorunda, bir Otto çevriminin dört vuruşu, üç taraflı simetrik rotorun her yüzü ile bir mahfazanın içi arasındaki boşlukta meydana gelir. Oval benzeri epitrokoid biçimli muhafaza, görünüşte bir Reuleaux üçgenine benzeyen yay biçimli yüzlere sahip üçgen bir rotoru çevreler . Rotorun sabit tepeler arasındaki teorik şekli , sırasıyla geometrik yanma odasının hacmini en aza indirmenin ve sıkıştırma oranını en üst düzeye çıkarmanın sonucudur . Simetrik iki rasgele bağlantı eğrisi dorukları rotorun bu (bir dönme herhangi bir açıda muhafazaya değil kısıtlaması ile iç mahfaza şeklinde yönünde maksimize edilir yay bu bir çözüm değildir optimizasyon problemi ).

"Eksantrik mil" veya "E-şaft" olarak adlandırılan merkezi tahrik mili, sabit yataklarla desteklenen rotorun merkezinden geçer. Rotorlar , eksantrik miline (krank miline benzer) entegre eksantrikler (pistonlu motorlardaki krank pimlerine benzer) üzerinde hareket eder. Rotorlar hem eksantriklerin etrafında dönerler hem de eksantrik mil etrafında yörüngesel dönüşler yaparlar . Rotorun uçlarındaki contalar, mahfazanın çevresine karşı sızdırmazlığı sağlayarak, onu üç hareketli yanma odasına böler . Her rotorun kendi ekseni üzerindeki dönüşü, bir çift senkronize dişli tarafından sağlanır ve kontrol edilir. Rotor mahfazasının bir tarafına monte edilmiş sabit bir dişli, rotora bağlı bir halka dişliye geçer ve rotorun her biri için tam olarak üçte bir tur hareket etmesini sağlar. eksantrik milin dönüşü. Motorun güç çıkışı, senkron dişliler aracılığıyla iletilmez. Rotor, dış oda tarafından yönlendirilmeden, dişliler ve eksantrik mil tarafından yönlendirilen dönme hareketinde hareket eder; rotor, dış motor gövdesine sürtünmemelidir. Genişletilmiş gaz basıncının rotor üzerindeki kuvveti, çıkış milinin eksantrik kısmının merkezine basınç uygular.

Motorun hareketini animasyonda görselleştirmenin en kolay yolu, rotorun kendisine değil, rotor ile mahfaza arasında oluşturulan boşluğa bakmaktır. Wankel motoru aslında değişken hacimli ilerleyen boşluklu bir sistemdir. Böylece, yuva başına üç boşluk aynı döngüyü tekrar eder. Rotor üzerindeki A ve B noktaları ve E-şaftı farklı hızlarda döner - B noktası A noktasından üç kat daha sık daire çizer, böylece rotorun bir tam yörüngesi E-şaftının üç dönüşüne eşittir.

Rotor yörüngesel olarak dönerken, rotorun her bir tarafı, pistonlu bir pistonlu motordaki bir pistonun vuruşları gibi yanma odasını sıkıştırarak ve genişleterek, mahfazanın duvarına yakınlaştırılır ve sonra uzaklaştırılır . Yanma aşamasının güç vektörü, ofset lobunun merkezinden geçer.

Bir da dört zamanlı pistonlu motor krank milinin her iki dönüşünde silindir başına bir yanma vuruşunu tamamlarken (silindir krank mili dönme başına, bir yarı güç inme olduğu), Wankel her yanma odası tahrik dönüşü başına bir yanma inme oluşturur, yani rotor yörünge devri başına bir güç darbesi ve rotor dönüşü başına üç güç darbesi. Bu nedenle, bir Wankel motorunun güç çıkışı genellikle benzer bir ayar durumunda benzer motor hacmine sahip dört zamanlı bir pistonlu motorunkinden daha yüksektir ; ve benzer fiziksel boyutlara ve ağırlığa sahip dört zamanlı bir pistonlu motorunkinden daha yüksektir.

Wankel motorları ideal olarak benzer güç çıkışına sahip pistonlu motorlardan çok daha yüksek motor devirlerine ulaşabilir . Bunun nedeni kısmen dairesel hareketindeki doğal pürüzsüzlük, pistonlu popet valfler kullanan mekanik bir valf mekanizmasının olmaması ve rotorun çıkış milinin hızının üçte birinde dönmesidir. Eksantrik miller, krank millerinin strese bağlı konturlarına sahip değildir. Döner bir motorun maksimum devirleri, senkronizasyon dişlilerindeki diş yükü ile sınırlıdır. Sertleştirilmiş çelik dişliler, 7000 veya 8000 rpm'nin üzerinde uzun süreli çalışma için kullanılır. Pratikte, üretim otomobillerindeki Wankel motorları, benzer çıkış gücüne sahip pistonlu pistonlu motorlardan çok daha yüksek ana mil hızlarında çalıştırılmaz ve çevrim hızları (Wankel ana mil hızının üçte biri ve dört zamanlı krank mili hızının yarısı) benzerdir. geleneksel motorlar; örneğin, 1970 RX-2'deki "12A" döner motor, 7.000 RPM'de (saniyede 39 motor devri ) tepe gücü üretirken , aynı model ailesinin ( Capella ) aynı yıldaki pistonlu pistonlu motoru 6.000'de tepe gücü üretti. RPM (saniyede 50 motor devri). Otomobil yarışlarındaki Mazda Wankel motorları 10.000 rpm'nin üzerinde çalıştırılır, ancak silindir başına nispeten küçük hacimli dört zamanlı pistonlu pistonlu motorlar da öyle. Uçakta, 6500 veya 7500 rpm'ye kadar muhafazakar bir şekilde kullanılırlar, ancak gaz basıncı conta verimliliğine katıldığından, bir Wankel motorunu yüksüz koşullarda yüksek devirlerde yarışmak motora zarar verebilir.

Otomobil yarışlarında yer değiştirme ve düzenleyici kurumlara göre otomobilleri vergilendiren ulusal kurumlar , Wankel motorunu, rotor başına üç lob bulunmasına rağmen (çünkü rotor, çıkış milinin bir dönüşü başına yalnızca üçte bir dönüşü tamamlıyor, bu nedenle çıkış devri başına çalışma başına yalnızca bir güç darbesi meydana geliyor, diğer iki lob, katkıda bulunmak yerine aynı anda kullanılmış bir yükü dışarı atıyor ve yeni bir tane alıyor. bu devrimin güç çıkışı). Bazı yarış serileri, geleneksel pistonlu pistonlu, dört zamanlı tasarımın diğer tüm alternatifleriyle birlikte Wankel'i tamamen yasakladı.

Tarih

Erken gelişmeler

Felix Wankel tarafından tasarlanan ilk DKM Wankel motoru , DKM 54 ( Drehkolbenmotor ) , Almanya , Bonn'daki Deutsches Museum'da : rotor ve mahfaza dönüşü

Hanns Dieter Paschke tarafından tasarlanan ilk KKM Wankel Motoru, NSU KKM 57P ( Kreiskolbenmotor ), Autovision und Forum, Almanya'da: rotor muhafazası statiktir.

1951 yılında NSU Motorenwerke AG de Almanya'da iki model inşa ediliyor ile motorun geliştirilmesi başladı. İlki, DKM motoru, Felix Wankel tarafından geliştirildi. İkincisi, Hanns Dieter Paschke tarafından geliştirilen KKM motoru, modern Wankel motorunun temeli olarak kabul edildi.

DKM tipi motorun temeli, hem rotorun hem de mahfazanın ayrı eksenlerde dönmesiydi. DKM motoru dakikada daha yüksek devirlere (17.000 rpm'ye kadar) ulaştı ve daha doğal bir şekilde dengelendi. Ancak, bujileri değiştirmek için motorun soyulması gerekiyordu ve daha fazla parça içeriyordu. KKM motoru daha basitti, sabit bir gövdeye sahipti.

İlk çalışan prototip DKM 54, 21 hp (16 kW) üretti ve 1 Şubat 1957'de NSU araştırma ve geliştirme departmanı Versuchsabteilung TX'de çalıştı .

KKM 57 (Wankel döner motor, Kreiskolbenmotor ), 1957'de NSU mühendisi Hanns Dieter Paschke tarafından Felix Wankel'in bilgisi olmadan inşa edildi ve daha sonra "yarış atımı saban kısrağı haline getirdiniz" dedi.

Verilen lisanslar

1960 yılında, iki mucidi istihdam eden firma olan NSU ve ABD firması Curtiss-Wright , ortak bir anlaşma imzaladı. NSU, ​​düşük ve orta güçlü Wankel motor geliştirmeye odaklanacaktı ve Curtiss-Wright, Curtiss-Wright'ın onlarca yıllık tasarım ve üretim tecrübesine sahip olduğu uçak motorları da dahil olmak üzere yüksek güçlü motorlar geliştirecekti. Curtiss-Wright , tasarım ekibine başkanlık etmesi için Max Bentele'yi işe aldı .

Karmaşık olmayan tasarımdan kaynaklanan pürüzsüzlük, sessiz çalışma ve güvenilirlikten etkilenen birçok üretici, geliştirme için lisans anlaşmaları imzaladı. Bunların arasında Alfa Romeo , American Motors , Citroën , Ford , General Motors , Mazda , Mercedes-Benz , Nissan , Porsche , Rolls-Royce , Suzuki ve Toyota vardı . 1959'da Amerika Birleşik Devletleri'nde, NSU lisansı altında Curtiss-Wright, temel motor tasarımında iyileştirmelere öncülük etti. Britanya'da, 1960'larda, Rolls Royce'un Motorlu Araç Bölümü , Wankel motorunun iki aşamalı dizel versiyonuna öncülük etti .

Citroën çok araştırma yaptı ve Citroën ve NSU'nun ortak girişimi olan Comotor tarafından üretilen motorları kullanarak M35 , GS Birotor ve RE-2  [ fr ] helikopterini üretti . General Motors, Wankel motorunu üretmenin eşdeğer bir pistonlu motordan biraz daha pahalı olduğu sonucuna varmış gibi görünüyordu. General Motors, yakıt ekonomisi sorununu çözdüğünü iddia etti, ancak kabul edilebilir egzoz emisyonlarına eşlik eden bir şekilde elde edemedi. Mercedes-Benz, C111 konsept otomobiline bir Wankel motoru taktı .

Deere & Company , çeşitli yakıtları kullanabilen bir versiyon tasarladı. Tasarım, 1980'lerin sonlarında Birleşik Devletler Deniz Piyadeleri savaş araçları ve diğer teçhizat için güç kaynağı olarak önerildi .

1961'de NATI, NAMI ve VNIImotoprom'un Sovyet araştırma kuruluşu, farklı teknolojilere sahip deneysel motorlar oluşturarak geliştirmeye başladı. Sovyet otomobil üreticisi AvtoVAZ ayrıca lisanssız Wankel motor tasarımını denedi ve bazı otomobillerde sınırlı sayıda motor tanıttı.

1967 Eylül ayının ortalarına gelindiğinde , Wankel model motorlar bile Alman Graupner aeromodeling ürünleri firması aracılığıyla kullanıma sunuldu ve onlar için OS Engines of Japan tarafından yapıldı.

Dünya çapındaki birçok araştırma ve geliştirmeye rağmen, yalnızca Mazda büyük miktarlarda Wankel motorları üretmiştir.

Motosikletler için gelişmeler

İngiltere'de Norton Motorcycles , DKW/Hercules W-2000 motosikletine güç sağlayan Sachs hava soğutmalı rotor Wankel'e dayalı olarak motosikletler için bir Wankel döner motor geliştirdi . Bu iki rotorlu motor, Commander ve F1'e dahil edildi . Norton, Sachs'ın hava soğutmasını geliştirerek bir plenum odası getirdi. Suzuki ayrıca , motorun ömrünü uzatmak için başarılı bir girişimde ferro TiC alaşımlı apeks contaları ve bir NSU rotoru kullanan bir Wankel motoru olan RE-5 ile çalışan bir üretim motosikleti yaptı .

Arabalar için gelişmeler

Mazda ve NSU, 1961'de Wankel motorunu geliştirmek için bir çalışma sözleşmesi imzaladılar ve ilk Wankel motorlu otomobili piyasaya sürmek için rekabet ettiler. Mazda o yıl deneysel bir Wankel üretmiş olsa da , NSU ilk olarak 1964'te bir Wankel otomobili satmıştı , sportif NSU Spider ; Mazda, o yılki Tokyo Motor Show'da iki ve dört rotorlu Wankel motorlarını sergileyerek karşılık verdi . 1967'de NSU, Wankel motorlu lüks bir otomobil olan Ro 80'in üretimine başladı . NSU, ​​Mazda ve Curtiss-Wright'ın aksine rotor üzerinde güvenilir apeks contaları üretmemişti. NSU'nun apeks keçelerinin aşınması, zayıf şaft yağlaması ve zayıf yakıt ekonomisi gibi sorunları vardı, bu da sık sık motor arızalarına yol açtı, 1972'ye kadar çözülmedi, bu da büyük garanti maliyetlerinin NSU Wankel motor geliştirmesini daha da azaltmasına yol açtı. Yeni Wankel motorunun bu erken piyasaya sürülmesi, tüm markalar için kötü bir itibara neden oldu ve 70'lerin ikinci yarısında NSU tarafından üretilen son motorlarda bu sorunlar çözüldüğünde bile satışlar düzelmedi. Audi , NSU'nun devralınmasından sonra, 1979'da yandan giriş portlu, 750 cc hazneli, 6.500  rpm'de 170 hp (130 kW) ve  3.500  rpm'de 220 Nm'lik yeni bir KKM 871 motor üretti . Motor, "Audi 200" adlı bir Audi 100 gövdesine yerleştirildi, ancak seri üretilmedi.

Mazda'nın ilk Wankel motoru, 10A'nın öncüsü , Japonya , Hiroşima'daki Mazda Müzesi'nde

Mercedes-Benz C111 , dört rotorlu bir Wankel motoruyla donatıldı

Ancak Mazda, test motorlarını 300 saat boyunca hatasız bir şekilde yüksek hızda çalıştırarak apeks conta sorununu çözdüğünü iddia etti. Yıllarca süren geliştirmeden sonra Mazda'nın ilk Wankel motorlu arabası 1967 Cosmo 110S idi . Şirket, bir otobüs ve bir kamyonet de dahil olmak üzere bir dizi Wankel (şirketin terminolojisinde "döner") araçları izledi . Müşteriler genellikle arabaların sorunsuz çalışmasını gösterdi. Ancak Mazda, hidrokarbon emisyon standartlarına uymak için, üretimi daha ucuz olmasına rağmen yakıt tüketimini artıran bir yöntem seçti . Maalesef Mazda için bu, akaryakıt fiyatlarındaki keskin artıştan hemen önce tanıtıldı. Curtiss-Wright, performans ve yakıt tüketimi açısından bir V8 motoruna benzeyen RC2-60 motorunu üretti. NSU'dan farklı olarak Curtiss-Wright, rotor sızdırmazlık sorununu 1966 yılına kadar 100.000 mil (160.000 km) süren contalarla çözmüştü.

Mazda daha sonra otomobil tasarımlarının çoğunda Wankel'i terk etti ve motoru yalnızca spor otomobil serisinde kullanmaya devam etti ve Ağustos 2002'ye kadar RX-7'yi üretti . Şirket normalde iki rotorlu tasarımlar kullandı. 1991 Eunos Cosmo spor otomobiline daha gelişmiş bir çift turbo üç rotorlu motor takıldı . 2003 yılında Mazda , RX-8'e takılan Renesis motorunu tanıttı . Renesis motoru, egzoz için portları döner mahfazanın çevresinden yanlara kaydırarak daha büyük toplam portlara, daha iyi hava akışına ve daha fazla güç kazanımına izin verdi. Bazı erken Wankel motorlarında ayrıca yan egzoz portları vardı, limanlarda ve rotorun kenarlarında karbon birikmesi nedeniyle konsept terk edildi. Renesis motoru, bir kilit taşı sıyırıcı yan conta kullanarak sorunu çözdü ve seramikten yapılmış bazı parçalar ekleyerek termal bozulma zorluklarına yaklaştı. Renesis, tümü nominal 1,3 L deplasmana sahip önceki Mazda döner motorlarından daha iyi yakıt ekonomisi, güvenilirlik ve daha düşük emisyon ile 238 hp (177 kW) kapasiteye sahiptir, ancak bu, daha katı emisyon standartlarını karşılamak için yeterli değildi. Mazda, motorun daha sıkı Euro 5 emisyon standartlarını karşılayamaması ve Wankel ile çalışan bir araç satan hiçbir otomotiv şirketi bırakmamasının ardından 2012 yılında Wankel motorunun üretimini sonlandırdı . Şirket, yeni nesil Wankel motorları SkyActiv-R'yi geliştirmeye devam ediyor. Mazda, SkyActiv-R'nin önceki döner motorlarla ilgili üç temel sorunu çözdüğünü belirtiyor: yakıt ekonomisi, emisyonlar ve güvenilirlik. Mazda ve Toyota, araçlar için menzili genişleten bir döner motor üretmek üzere birleştiklerini duyurdular.

Bu 1972 GM döner motor kesiti ikiz rotorları gösterir.

ABD'nin en küçük otomobil üreticisi olan American Motors Corporation (AMC), "... döner motorun geleceğin otomobilleri ve kamyonları için bir güç santrali olarak önemli bir rol oynayacağına ..." o kadar ikna olmuştu ki, başkan Roy D. Chapin Jr Wankel binek otomobiller ve her ikisi için de motorları yapmanın, bir yıl müzakerelere sonra Şubat 1973 yılında bir anlaşma imzaladı cipler , hem de diğer şirketlere üretilen herhangi döner motorları satış hakkı. AMC'nin başkanı William Luneburg, 1980'e kadar dramatik bir gelişme beklemiyordu, ancak AMC'nin mühendislik ürün grubu başkan yardımcısı Gerald C. Meyers , AMC'nin kendi Wankel motorlarını geliştirmeden önce motorları Curtiss-Wright'tan satın almasını önerdi ve öngördü. 1984 yılına kadar döner güce toplam geçiş. Planlar motorun AMC Pacer'da kullanılmasını gerektiriyordu , ancak geliştirme ertelendi . American Motors, benzersiz Pacer'ı motorun etrafında tasarladı . 1974'te AMC, kendi bünyesinde bir motor inşa etmek yerine General Motors (GM) Wankel'i satın almaya karar vermişti . Hem GM hem de AMC, yeni motorun pazarlanmasında ilişkinin faydalı olacağını doğruladı ve AMC, GM Wankel'in iyi bir yakıt ekonomisine ulaştığını iddia etti. Ancak, Pacer piyasaya sürüldüğünde GM'nin motorları üretime geçmemişti. 1973 petrol krizi Wankel motorunun kullanılmasını engelleyerek rol oynamıştır. Artan yakıt fiyatları ve önerilen ABD emisyon standartları mevzuatı hakkındaki konuşmalar da endişelere eklendi.

1974 yılına gelindiğinde, GM Ar-Ge, hem emisyon gerekliliklerini hem de iyi yakıt ekonomisini karşılayan bir Wankel motoru üretmeyi başaramamıştı ve bu da şirketin projeyi iptal etme kararına yol açtı. Bu karar nedeniyle, Ar-Ge ekibi, yakıt ekonomisi sorununu çözdüğünü iddia eden ve aynı zamanda 530.000 milin (850.000 km) üzerinde bir ömre sahip güvenilir motorlar ürettiğini iddia eden en son araştırmasının sonuçlarını yalnızca kısmen yayınladı. İptal kararı verilirken bu bulgular dikkate alınmadı. GM'nin Wankel projesinin sona ermesi, AMC'nin Pacer'ı arka tekerlekleri süren saygıdeğer AMC sıralı 6 motorunu barındıracak şekilde yeniden yapılandırmasını gerektirdi .

1974'te Sovyetler Birliği , 1978'de bir VAZ-2101 arabasına takılan VAZ-311 olarak adlandırılan bir motor tasarlayan özel bir motor tasarım bürosu kurdu . 1980 yılında şirket, VAZ-2106 ve Lada otomobillerinde VAZ-411 çift rotorlu Wankel motorunun teslimatına başladı ve yaklaşık 200 adet üretildi. Üretimin çoğu güvenlik hizmetlerine gitti. Sonraki modeller VAZ-4132 ve VAZ-415 idi. Samara'nın döner bir versiyonu 1997'den itibaren Rus halkına satıldı. Sovyet uçak motoru tasarım bürosu olan Aviadvigatel'in sabit kanatlı uçaklar ve helikopterler için elektronik enjeksiyonlu Wankel motorları ürettiği biliniyor, ancak çok az spesifik bilgi ortaya çıktı.

Ford, Wankel motorları üzerinde araştırma yaptı ve bunun sonucunda şu patentler verildi: GB 1460229  , 1974, mahfaza üretme yöntemi; US 3833321  1974, yan plaka kaplaması; US 3890069  , 1975, gövde kaplaması; CA 1030743  , 1978: Muhafaza hizalaması; CA 1045553  , 1979, kamış valf tertibatı. 1972'de Henry Ford II, dönerin muhtemelen "hayatım boyunca" pistonun yerini almayacağını belirtti.

Mühendislik

Apex contaları, sol NSU Ro 80 Serie ve Research ve sağ Mazda 12A ve 13B

Felix Wankel, teorik epitrokoid ile karşılaştırıldığında, radyal değeri en aza indirmek için rotor mahfaza formunun "aşırı boyut" miktarına eşit bir uç yarıçapına sahip kanatlı contalarla bir konfigürasyon geliştirerek önceki döner motorların başarısız olmasına neden olan sorunların çoğunun üstesinden gelmeyi başardı. apeks conta hareketi artı her rotor tepesindeki üç düzlemin etrafını sızdırmaz hale getirmek için tüm sızdırmazlık elemanlarına dayanan silindirik gaz yüklü bir apeks pimi sunar.

İlk günlerde, farklı gövde boyut düzenlemeleri için özel, özel üretim makinelerinin yapılması gerekiyordu. Bununla birlikte, "Wankel Motor Silindir Üretme Makinesi" için ABD Patenti 3,824,746 , G.J. Watt, 1974, ABD Patenti 3,916,738 , " Trokoidal yüzeylerin işlenmesi ve/veya işlenmesi için aparat" ve ABD Patenti 3,964,367 , "İşleme için cihaz" gibi patentli tasarımlar trokoidal iç duvarlar" ve diğerleri sorunu çözdü.

Döner motorlar, pistonlu dört zamanlı motorlarda bulunmayan bir probleme sahiptir, çünkü blok mahfaza, mahfaza çevresinde sabit konumlarda meydana gelen emme, sıkıştırma, yanma ve egzoza sahiptir. Tersine, pistonlu motorlar bu dört stroku bir bölmede gerçekleştirir, böylece aşırı "donma" alımı ve "alevli" egzozun ortalaması alınır ve bir sınır tabakası tarafından aşırı ısınan çalışan parçalardan korunur. Hava soğutmalı bir Wankel'de ısı borularının kullanılması, Florida Üniversitesi tarafından blok muhafazanın bu eşit olmayan ısınmasının üstesinden gelmek için önerildi. Belirli mahfaza bölümlerinin egzoz gazı ile önceden ısıtılması performansı ve yakıt ekonomisini iyileştirir, ayrıca aşınmayı ve emisyonları azaltır.

Sınır tabaka kalkanları ve yağ filmi, ısıl yalıtım görevi görerek yağlama filminin düşük bir sıcaklığına yol açar (su soğutmalı bir Wankel motorunda yaklaşık maksimum 200 °C veya 392 °F. Bu, daha sabit bir yüzey sıcaklığı sağlar. Sıcaklık bujinin etrafındaki sıcaklık, pistonlu bir motorun yanma odasındaki sıcaklıkla yaklaşık olarak aynıdır.Çevresel veya eksenel akışlı soğutma ile, sıcaklık farkı tolere edilebilir kalır.

1950'lerde ve 1960'larda araştırmalar sırasında sorunlar ortaya çıktı. Bir süre mühendisler iç epitrokoid yüzeyinde "gevezelik izleri" ve "şeytanın tırmalaması" olarak adlandırdıkları şeyle karşı karşıya kaldılar. Sebebin, apeks contalarının rezonans titreşimine ulaşması olduğunu keşfettiler ve sorun, apeks contalarının kalınlığını ve ağırlığını azaltarak çözüldü. Contalar ve gövde kaplamaları için daha uyumlu malzemelerin piyasaya sürülmesinden sonra çizikler ortadan kalktı. Bir başka erken sorun, bujilerin doğrudan blok muhafazaya vidalanması yerine, bujilerin muhafazadaki ayrı bir metal ek/bakır manşona takılmasıyla ortadan kaldırılan, buji deliği yakınında stator yüzeyinde çatlakların oluşmasıydı. Toyota, önde gelen site bujisi yerine bir kızdırma bujisinin kullanılmasının düşük devir, kısmi yük, özgül yakıt tüketimini %7 ve ayrıca emisyonları ve rölantiyi iyileştirdiğini buldu. Buji göbeği soğutmasına daha sonraki bir alternatif çözüm, su soğutmalı döner çarklar için değişken bir soğutucu hız şeması ile sağlandı, yaygın kullanıma sahip, patenti Curtiss-Wright tarafından alındı ​​ve daha iyi hava soğutmalı motor buji göbeği için son listede yer aldı. soğutma. Bu yaklaşımlar, yüksek iletkenliğe sahip bir bakır ek gerektirmedi, ancak kullanımını engellemedi. Ford, gövde çalışma yüzeyindeki olağan yerleştirme yerine tapaların yan plakalara yerleştirildiği bir döner motoru test etti ( CA 1036073  , 1978).

Son gelişmeler

Temel bir tasarıma daha fazla rotor ekleyerek bir döner motorun yer değiştirmesini ve gücünü artırmak basittir, ancak rotor sayısında bir sınır olabilir, çünkü güç çıkışı tüm motorun tüm stresleriyle birlikte son rotor şaftından kanalize edilir. o noktada mevcut. İkiden fazla rotorlu motorlar için , iki rotor seti arasında dişli bir bağlantı (bir Hirth eklemi gibi ) ile iki çift rotorlu setin birleştirilmesi başarıyla test edilmiştir.

Birleşik Krallık'ta SPARCS (Kendinden Basınçlı Hava Rotorlu Soğutma Sistemi) projesi kapsamında yapılan araştırma, cebri hava soğutmalı bir rotorda çok rotorlu bir motorda yalnızca bir rotora tutuşabilir bir karışım sağlayarak rölanti stabilitesinin ve ekonomisinin elde edildiğini buldu. , Norton hava soğutmalı tasarımlara benzer.

Wankel motorunun ortam sıcaklıklarında yetersiz yağlama ve soğutma, kısa motor ömrü, yüksek emisyonlar ve düşük yakıt verimliliği gibi dezavantajları, 2016 yılında üç patentli sistem geliştiren Norton döner motor uzmanı David Garside tarafından ele alındı .

• SPARKLAR
• Kompakt-SPARCS
• CREEV (Elektrikli Araçlar için Bileşik Döner Motor)

SPARCS ve Compact-SPARCS, yağlamayı optimize etmek için üstün ısı reddi ve verimli termal dengeleme sağlar. Döner motorlarla ilgili bir sorun, motor muhafazasının çalışırken sürekli olarak soğuk ve sıcak yüzeylere sahip olmasıdır. Ayrıca motorun içinde yağlama yağını hızla parçalayan aşırı ısı üretir. SPARCS sistemi, motor gövdesinin metalindeki ısı sıcaklıklarındaki bu geniş farkı azaltır ve ayrıca rotoru motor gövdesinin içinden soğutur. Bu, motor ömrünü uzatan azaltılmış motor aşınması ile sonuçlanır. İnsansız Sistemler Teknolojisi Dergisi'nde açıklandığı gibi, "SPARCS, sirkülasyonlu bir santrifüj fan ve ısıyı atmak için bir ısı eşanjöründen oluşan sızdırmaz bir rotor soğutma devresi kullanır. çalışma odaları." CREEV, içinde bir Wankel rotorundan farklı bir şekle sahip bir şaft ve rotor içeren bir 'egzoz reaktörüdür'. Motorun yanma odasının dışındaki egzoz akımında bulunan reaktör, yanmış gazları egzoz borusuna yönlendirmeden önce ikinci bir ateşleme sistemi kullanmadan yanmamış egzoz ürünlerini tüketir. Reaktör şaftına beygir gücü verilir. Daha düşük emisyonlar ve geliştirilmiş yakıt verimliliği elde edilir. Her üç patent de şu anda İngiltere merkezli mühendisler olan AIE (UK) Ltd'ye lisanslanmıştır.

Malzemeler

Silindirin yanma işlemiyle ısıtıldığı ve ardından gelen şarjla soğutulduğu bir pistonlu motorun aksine, Wankel rotor yuvaları bir tarafta sürekli olarak ısıtılır ve diğer tarafta soğutulur, bu da yüksek yerel sıcaklıklara ve eşit olmayan termal genleşmeye yol açar . Bu, kullanılan malzemelere büyük talepler getirirken, Wankel'in sadeliği, egzotik alaşımlar ve seramikler gibi alternatif malzemelerin kullanımını kolaylaştırır . Radyal veya eksenel akış yönünde su soğutması ve sıcak yaydan gelen sıcak suyun soğuk yayı ısıtmasıyla, termal genleşme tolere edilebilir kalır. Soğutma aracı olarak mahfaza çevresinde ve yan plakalarda ısı boruları kullanılarak motor parçaları arasındaki maksimum sıcaklık farkı 18 °C (32 °F) olacak şekilde en yüksek motor sıcaklığı 129 °C'ye (264 °F) düşürülmüştür. .

Wankel mahfaza kullanımı için belirtilen alaşımlar arasında A-132, Inconel 625 ve T6 sertliğine tabi tutulmuş 356 bulunmaktadır. Gövde çalışma yüzeyini kaplamak için birkaç malzeme kullanılmıştır, bunlardan biri Nikasil'dir . Citroën, Mercedes-Benz, Ford, AP Grazen ve diğerleri bu alanda patent başvurusunda bulundu. Apex contalar için, malzeme seçimi, karbon alaşımlarından çelik, ferrotik ve diğer malzemelere kadar kazanılan deneyimlerle birlikte gelişmiştir. Hem conta hem de gövde kapağı için en iyi süreyi elde etmek için gövde kaplaması ile apeks ve yan conta malzemeleri arasındaki kombinasyon deneysel olarak belirlendi. Şaft için yükte az deformasyona sahip çelik alaşımlar tercih edilir, bunun için Maraging çeliği kullanılması önerilmiştir.

Wankel motorunun geliştirilmesinin ilk yıllarında kurşunlu benzin yakıtı mevcut olan baskın tipti. Kurşun katı bir yağlayıcıdır ve kurşunlu benzin , conta ve muhafazaların aşınmasını azaltmak için tasarlanmıştır. İlk motorlar, benzinin yağlama nitelikleri dikkate alınarak hesaplanan yağ beslemesine sahipti. Kurşunlu benzin kullanımdan kaldırılırken, Wankel motorları, kritik motor parçalarına yağlama sağlamak için benzinde daha fazla yağ karışımına ihtiyaç duyuyordu. Deneyimli kullanıcılar, elektronik yakıt enjeksiyonlu motorlarda bile, yanma odası ile ilgili parçalara yağ sağlayan pompanın arızalanması veya hava emilmesi durumunda güvenlik önlemi olarak en az %1 oranında doğrudan benzine yağ eklenmesini tavsiye eder. David Garside tarafından hazırlanan bir SAE makalesi , Norton'un malzeme ve soğutma kanatçıkları seçimlerini kapsamlı bir şekilde açıkladı.

Katı yağlayıcıları içeren çeşitli yaklaşımlar test edildi ve hatta litre yakıt başına 1 cc (1 mL) oranında LiquiMoly (MoS ₂ içeren ) eklenmesi tavsiye edildi. Birçok mühendis, eski iki zamanlı motorlarda olduğu gibi benzine yağ eklenmesinin, emme sistemine veya doğrudan yağlama gerektiren parçalara yağ pompası enjeksiyonundan daha güvenli bir motor güvenilirliği yaklaşımı olduğu konusunda hemfikirdir. Kombine yakıt içinde yağ artı yağ ölçüm pompası her zaman mümkündür.

Sızdırmazlık

Erken motor tasarımlarında, hem rotor ile mahfaza arasında hem de mahfazayı oluşturan çeşitli parçalar arasında yüksek oranda sızdırmazlık kaybı vardı. Ayrıca, daha önceki model Wankel motorlarında, karbon parçacıkları conta ve gövde arasında sıkışıp motoru sıkıştırabilir ve kısmi bir yeniden inşa gerektirebilir. Çok erken Mazda motorlarının 50.000 mil (80.000 km) sonra yeniden inşa edilmesini gerektirmesi yaygındı. Muhafazalar içindeki düzensiz termal dağılımdan kaynaklanan, bozulmaya ve sızdırmazlık ve sıkıştırma kaybına neden olan başka sızdırmazlık sorunları da ortaya çıktı. Bu termal bozulma, aynı zamanda, daha yüksek kilometreli motorlarda belirgin olan, apeks contası ile rotor muhafazası arasında eşit olmayan aşınmaya neden oldu. Motor, çalışma sıcaklığına ulaşmadan önce gerildiğinde sorun daha da kötüleşiyordu . Ancak Mazda döner motorları bu ilk sorunları çözdü. Mevcut motorlarda yaklaşık 100 conta ile ilgili parça bulunur.

Soğutucu emme lobu alanlarındaki eksenel olarak daha yakın yan mahfazalar arasından geçen sıcak rotor tepe noktaları için boşluk sorunu, yağ keçelerinin radyal olarak içinde bir eksenel rotor pilotu ve ayrıca rotor iç kısmında iyileştirilmiş atalet yağı soğutması kullanılarak ele alındı ​​(CW US 3261542  , C. Jones, 5/8/63, US 3176915  , M. Bentele, C. Jones. AH Raye. 7/2/62) ve hafifçe "taçlanmış" apeks contaları (merkezde ve uçlarda farklı yükseklik fok).

Yakıt ekonomisi ve emisyonlar

Wankel motorunda benzin yakarken yakıt verimliliği ve emisyonlarda sorunlar var. Benzin karışımlarının tutuşması yavaştır, yavaş alev yayılma hızına sahiptir ve sıkıştırma döngüsünde  hidrojenin 0,6 mm'sine kıyasla 2 mm'lik daha yüksek bir söndürme mesafesine sahiptir  . Kombine olarak, bu faktörler güç yaratacak yakıtı boşa harcar ve verimliliği düşürür. Rotor ve motor gövdesi arasındaki boşluk, sıkıştırma çevriminde benzin için çok dar, ancak hidrojen için yeterince geniş. Sıkıştırma oluşturmak için dar boşluk gereklidir. Motor benzin kullandığında, arta kalan benzin egzoz yoluyla atmosfere atılır. Yanma odasındaki tüm yakıt karışımı yakıldığından, neredeyse hiç emisyon vermeyen ve yakıt verimliliğini %23 artıran hidrojen yakıtı kullanırken bu sorun olmaz.

Wankel yanma odasının şekli, benzer bir pistonlu motordan daha düşük oktanlı benzinle çalışan ön ateşlemeye karşı daha dirençlidir . Yanma odası şekli, benzin yakıtı kullanan hava-yakıt yükünün eksik yanmasına da yol açabilir. Bu, egzoza salınan daha büyük miktarda yanmamış hidrokarbonla sonuçlanacaktır. Ancak egzoz, NOx emisyonlarında nispeten düşüktür , çünkü yanma sıcaklıkları diğer motorlardan daha düşüktür ve ayrıca erken motorlardaki egzoz gazı devridaimi (EGR) nedeniyle. Sir Harry Ricardo 1920'lerde kabul karışımındaki egzoz gazı oranındaki her %1'lik artış için alev sıcaklığında 7 °C'lik bir azalma olduğunu gösterdi. Bu, Mazda'nın , egzoz manifoldunda büyütülmüş bir oda olan basit ve ucuz bir "termal reaktör" ile 1973'teki Amerika Birleşik Devletleri Temiz Hava Yasası'nı karşılamasını sağladı . Hava-yakıt oranını azaltarak , egzozdaki yanmamış hidrokarbonlar (HC), termal reaktörde yanmayı destekleyecektir. Piston motorlu arabalar , hem yanmamış hidrokarbonlar hem de NOx emisyonları ile başa çıkmak için pahalı katalitik konvertörler gerektiriyordu .  

Bu ucuz çözüm yakıt tüketimini artırdı. Döner motorlu arabaların satışları, 1973 petrol krizi nedeniyle benzin fiyatını yükselterek satışların düşmesine neden oldu. Toyota, egzoz portu bölgesine hava enjeksiyonunun yakıt ekonomisini iyileştirdiğini ve emisyonları azalttığını keşfetti. En iyi sonuçlar yan plakalardaki deliklerle elde edilmiştir; egzoz kanalında yapmanın belirgin bir etkisi yoktu. İki zamanlı pistonlu motorlarda olduğu gibi, ortasında hava sağlanan üç aşamalı katalizörlerin kullanımı da emisyon düzenlemelerini karşılamada faydalı olduğunu kanıtladı.

Mazda , 1978'de piyasaya sürülen RX-7 ile termal reaktör sisteminin yakıt verimliliğini %40 artırmıştı. Ancak, Mazda sonunda katalitik konvertör sistemine geçti. Curtiss-Wright araştırmasına göre, egzozdaki yanmamış hidrokarbon miktarını kontrol eden faktör rotor yüzey sıcaklığıdır ve daha yüksek sıcaklıklar daha az hidrokarbon üretir. Curtiss-Wright ayrıca rotorun genişletilebileceğini, motorun geri kalan mimarisinin değişmediğini, böylece sürtünme kayıplarını azalttığını ve yer değiştirmeyi ve güç çıkışını artırdığını gösterdi. Bu genişleme için sınırlayıcı faktör mekanikti, özellikle yüksek dönüş hızlarında şaft sapması. Su verme, yüksek hızlarda baskın hidrokarbon kaynağıdır ve düşük hızlarda sızıntıdır.

Otomobil Wankel döner motorları, yüksek hızda çalışma yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte, emme portunun erken açılmasının, daha uzun emme kanallarının ve daha büyük bir rotor eksantrikliğinin daha düşük devirde torku artırabileceği gösterilmiştir. Yanma odasının çoğunu oluşturan rotordaki girintinin şekli ve konumu, emisyonları ve yakıt ekonomisini etkiler. Yakıt ekonomisi ve egzoz emisyonları açısından sonuçlar, her bir motorun odası başına bujilerin yerleştirilmesiyle belirlenen yanma girintisinin şekline bağlı olarak değişir.

Mazda'nın RX-8 ile araba Renesis motoru buluştu Kaliforniya Kaliforniya'nın düşük emisyon araç (LEV) standartlar dahil olmak üzere Devlet yakıt ekonomisi gereklilikleri,. Bu, bir dizi yenilikle sağlandı. Daha önceki Mazda döner modellerinde rotor mahfazalarına yerleştirilmiş olan egzoz portları, yanma odasının kenarlarına taşındı. Bu, motorda daha önceki kül birikimi problemini ve yan emme ve egzoz portlarının termal bozulma problemlerini çözdü. Rotor yanlarına sıyırıcı conta eklenmiş ve motorda bazı seramik parçalar kullanılmıştır. Bu yaklaşım Mazda'nın emme ve egzoz deliği açıklıkları arasındaki örtüşmeyi ortadan kaldırırken aynı zamanda egzoz deliği alanını da artırmasını sağladı. Yan port yanmamış yakıtı haznede hapsetti, yağ tüketimini azalttı ve düşük hız ve hafif yük aralığında yanma stabilitesini iyileştirdi. Yan egzoz portu Wankel motorundan gelen HC emisyonları, neredeyse sıfır emme ve egzoz portu açıklığı örtüşmesi nedeniyle çevresel egzoz portu Wankel motorundan gelenlerden %35-50 daha azdır. Çevresel portlu döner motorlar , özellikle yüksek devirde ve dikdörtgen şekilli giriş portu ile daha iyi ortalama etkili basınca sahiptir . Ancak, RX-8, Euro 5 emisyon düzenlemelerini karşılayacak şekilde geliştirilmedi ve 2012'de durduruldu.

Mazda hala yeni nesil Wankel motorlarının geliştirilmesine devam ediyor. Şirket, geleneksel bujileri, doğrudan yakıt enjeksiyonunu , kıvılcımsız HCCI ateşlemesini ve SPCCI ateşlemesini ortadan kaldıran motor lazer ateşlemesini araştırıyor . Bunlar daha fazla rotor eksantrikliğine (pistonlu bir motorda daha uzun bir stroğa eşittir) yol açar, geliştirilmiş esneklik ve düşük devir/dakika tork ile. T. Kohno tarafından yapılan araştırma, yanma odasına bir kızdırma bujisinin takılmasının, kısmi yükü ve dakika başına düşük devirlerde yakıt ekonomisini %7 oranında iyileştirdiğini kanıtladı. Bu yenilikler, yakıt tüketimini ve emisyonları iyileştirmeyi vaat ediyor.

Yakıt verimliliğini daha da artırmak için Mazda, Wankel'i seri hibrit otomobillerde menzil genişletici olarak kullanmayı düşünüyor ve Kasım 2013'te basın değerlendirmesi için Mazda2 EV prototipini duyuruyor. Bu konfigürasyon yakıt verimliliğini ve emisyonları iyileştirir. Bir başka avantaj olarak, bir Wankel motorunu sabit bir hızda çalıştırmak, daha uzun motor ömrü sağlar. Neredeyse sabit veya dar bir devir bandında kalmak, Wankel motorunun birçok dezavantajını ortadan kaldırır veya büyük ölçüde azaltır.

2015 yılında , Norton döner motor yaratıcısı David Garside'ın patentlerini kullanmak için bir lisans anlaşmasının ardından İngiltere merkezli mühendisler AIE (UK) Ltd tarafından Wankel Engines ile emisyonları azaltmak ve yakıt verimliliğini artırmak için yeni bir sistem geliştirildi . CREEV sistemi genişletme böylece, aksi halde olacaktır telafi edilebilmiştir egzoz enerjisi ile genel emisyon ve yakıt maliyetlerini azaltarak, ikinci rotor aşamasında oluşur, ancak (Elektrikli araçlar için bileşik bir döner motor) yanmamış egzoz ürünleri alıcı egzoz çıkarmak enerji ikinci bir rotor kullanır kayıp. Garside, egzoz gazını atmosfer basıncına yakın bir seviyeye çıkararak motor egzozunun daha soğuk ve sessiz kalmasını da sağladı. AIE (UK) Ltd şimdi bu patenti otomobiller ve insansız hava araçları için hibrit güç üniteleri geliştirmek için kullanıyor.

lazer ateşleme

Rotorun tepesinin geçmesini sağlamak için geleneksel bujilerin yanma odasının duvarlarına girintili olması gerekir. Rotorun apeks contaları buji deliğinden geçerken, şarj odasından egzoz odasına az miktarda sıkıştırılmış yük kaybolabilir, bu da egzozda yakıta neden olarak verimliliği düşürür ve daha yüksek emisyonlara neden olur. Bu noktalar lazer ateşleme kullanılarak, geleneksel bujiler ortadan kaldırılarak ve motor gövdesindeki dar yarık kaldırılarak aşılmıştır, böylece rotor apeks contaları, bitişik bölmelerden hiçbir sıkıştırma kaybı olmadan tamamen süpürülebilir. Bu kavramın, Toyota tarafından kullanılan kızdırma bujisinde (SAE kağıdı 790435) ve D. Hixon ve diğerleri tarafından 'JDTI Tabakalı Şarjlı Döner Motorda Katalitik Kızdırma Bujileri' konulu SAE belgesi 930680'de bir emsali vardır . Lazer fişi dar yarıktan ateşlenebilir. Lazer fişleri ayrıca birden fazla lazer kullanarak yanma odasının derinliklerine ateş edebilir. Bu nedenle, daha yüksek bir sıkıştırma oranına izin verilir. Wankel motorunun uygun olduğu doğrudan yakıt enjeksiyonu , tekli veya çoklu lazer fişlerinde lazer ateşleme ile birleştiğinde, motoru iyileştirdiği ve dezavantajları daha da azalttığı gösterilmiştir.

Homojen şarj sıkıştırmalı ateşleme (HCCI)

Homojen şarj sıkıştırmalı ateşleme (HCCI), önceden karıştırılmış zayıf hava-yakıt karışımının otomatik ateşleme noktasına kadar sıkıştırılmasını içerir, bu nedenle elektronik kıvılcım ateşlemesi ortadan kalkar. Benzinli motorlar, homojen şarjı (HC), HCSI olarak kısaltılan kıvılcım ateşlemesi (SI) ile birleştirir. Dizel motorlar, SCCI olarak kısaltılan, tabakalı şarjı (SC) sıkıştırma ateşlemesi (CI) ile birleştirir. HCCI motorlar elde benzinli motor gibi sıkıştırma ile ateşlemeli motor gibi verim ve azot oksit emisyonu düşük seviyelerde (NO ile emisyon _X ) katalizatörsüz. Bununla birlikte, yanmamış hidrokarbon ve karbon monoksit emisyonları, otomotiv emisyon düzenlemelerine uymak için hala arıtma gerektirir.

Mazda, SkyActiv-R döner motor projesi için HCCI ateşlemesi üzerine SkyActiv 2. Nesil programındaki araştırmaları kullanarak araştırma yapmıştır . Döner motorların bir kısıtlaması, rotorun geçmesini sağlamak için bujiyi yanma odasının dışına yerleştirme ihtiyacıdır. Mazda, sorunun SkyActiv-R projesinde çözüldüğünü doğruladı. Dönerler genellikle yüksek sıkıştırma oranlarına sahiptir, bu da onları özellikle HCCI kullanımı için uygun hale getirir.

Kıvılcım Kontrollü Sıkıştırma Ateşleme (SPCCI)

Mazda, yeni tanıtılan döner motorların SPCCI'yi içereceğini belirterek, döner motorlarda Buji Kontrollü Sıkıştırma Ateşleme ( SPCCI ) ateşlemesi konusunda başarılı bir araştırma yürütmüştür. SPCCI, çevre, güç, hızlanma ve yakıt tüketimi hedeflerine ulaşmak için benzinli ve dizel motorların avantajlarını birleştiren kıvılcım ve sıkıştırma ateşlemesini içerir. Yanma işleminde her zaman bir kıvılcım kullanılır. Yüke bağlı olarak, yalnızca kıvılcım ateşlemesi, diğer zamanlarda SPCCI olabilir. Yanmanın tam olarak ne zaman gerçekleştiğini kontrol etmek için her zaman bir kıvılcım kullanılır.

SPCCI'nin sıkıştırmalı ateşleme özelliği, motor verimliliğini %20-30'a kadar artıran süper zayıf bir yanmayı mümkün kılar. SPCCI, çok çeşitli devirlerde ve motor yüklerinde yüksek verimlilik sağlar. SPCCI, rotary motora geleneksel bir benzinli motorun ideal, stokiyometrik, 14,7:1 hava-yakıt karışımından 29,4:1'in üzerindeki zayıf yanma karışımına geçme yeteneği verir.

Motor, çalışma süresinin yaklaşık %80'inde zayıf yanma modundadır. Bujiler, yanma odasına enjekte edilen küçük bir yağsız karışım darbesini ateşler. Ateşlendiğinde, hava pistonu gibi hareket eden ve yanma odasındaki basıncı ve sıcaklığı artıran bir ateş topu oluşur. Çok zayıf karışımın sıkıştırma ateşlemesi, daha güçlü bir döngüye yol açan hızlı ve eşit ve tam bir yanma ile gerçekleşir. Yanma zamanlaması bujiden çıkan alev tarafından kontrol edilir. Bu, SPCCI'nin hem benzinli hem de dizel motorların avantajlarını birleştirmesini sağlar.

Bir süper şarj cihazı ile birlikte sıkıştırma ateşlemesi, %20-30'luk bir tork artışı sağlar.

Sıkıştırma ateşlemeli döner

Rolls Royce R6 iki aşamalı döner sıkıştırma ateşlemeli motor

Rolls-Royce R1C sıkıştırma ateşleme prototipi.

Döner sıkıştırma ateşlemeli motorlar ve dizel ağır yakıtın kıvılcım ateşlemesi kullanılarak yakılması üzerine araştırmalar yapılmıştır. Wankel motorunun temel tasarım parametreleri, pratik bir motorda 15:1 veya 17:1'den daha yüksek bir sıkıştırma oranı elde edilmesini engeller, ancak bir sıkıştırma ateşlemeli Wankel üretmek için sürekli olarak girişimlerde bulunulmaktadır. Rolls-Royce ve Yanmar sıkıştırmalı ateşleme yaklaşımı, bir rotorun kompresör görevi görürken diğerinde yanmanın gerçekleştiği iki aşamalı bir ünite kullanmaktı. Standart bir 294 cc odacıklı kıvılcım ateşleme ünitesinin ağır yakıt kullanmak üzere dönüştürülmesi, L. Louthan tarafından SAE belgesi 930682'de anlatılmıştır. D. Eiermann tarafından hazırlanan SAE belgesi 930683, Wankel SuperTec sıkıştırma ateşlemeli döner motor serisiyle sonuçlandı.

Sıkıştırma ateşlemeli motor araştırması, DARPA tarafından "Transformer" adı verilen bir prototip VTOL uçan arabada kullanılmak üzere bir sıkıştırma ateşlemeli Wankel motoru geliştirmek üzere görevlendirilen Pratt & Whitney Rocketdyne tarafından yürütülmektedir . Motor, bir Wankel dizeliyle çalışan "Endurocore" adlı insansız bir hava aracını içeren daha önceki bir konsepte dayanıyor. verimliliği artırmak için ortak bir eksantrik şaft üzerinde değişen boyutlarda Wankel rotorları kullanmayı planlıyor. Motorun "tam sıkıştırmalı, tam genleşmeli, sıkıştırmalı ateşleme çevrimli bir motor" olduğu iddia ediliyor. Pratt & Whitney Rocketdyne'nin 28 Ekim 2010 tarihli bir patenti, Rolls-Royce'un önceki prototipine yüzeysel olarak benzeyen bir Wankel motorunu tanımlamaktadır ve bu, sıkıştırmalı ateşleme çevrimli yanma için yeterince yüksek sıkıştırma elde etmek için harici bir hava kompresörü gerektirir. Tasarım, Rolls-Royce'un sıkıştırma ateşlemeli döner motorundan farklıdır, temel olarak hem yanma rotoru hem de genleşme rotoru aşamaları arasındaki egzoz geçişinde bir enjektör ve 'art yakma' için genleşme rotorunun genleşme odasında bir enjektör önermesiyle farklıdır.

Wankel motorlarının insansız hava aracı (İHA) uygulamalarında uzmanlaşmış İngiliz şirketi Rotron, NATO amaçları için ağır yakıtla çalışacak bir birim tasarladı ve inşa etti . Motorlar kıvılcım ateşleme kullanır. Ana yenilik, alevin tüm yanma odası boyunca sorunsuz bir şekilde yanmasını sağlayan alev yayılımıdır. Yakıt, yanma odasına enjekte edilmeden önce 98 santigrat dereceye kadar ısıtılır. İki çift halinde hizalanmış dört buji kullanılır. İki buji, gövdenin yanma bölümüne doğru hareket ederken rotorun önündeki yakıt yükünü ateşler. Rotor yakıt yükünü hareket ettirirken, ikinci ikisi, yakıt yükünün arkasındaki rotorun arkasına yakın bir yerde ateşleyerek, ilk çift tapaların arkasından saniyenin bir kesri kadarını ateşler. Tahrik mili, rotorun iç kısımları üzerinde de soğutma etkisi olan su soğutmalıdır. Soğutma suyu ayrıca muhafazadaki bir boşluktan motorun dışından da akar, böylece motorun ısısını dışarıdan ve içeriden azaltır ve sıcak noktaları ortadan kaldırır.

Hidrojen yakıtı

Mazda RX-8 Hydrogen RE hidrojen yakıtlı döner motorlu araba

Wankel motorlarında hidrojen yakıtı kullanmak, neredeyse sıfır emisyonlu benzinli yakıta göre verimliliği %23 artırdı. Dört zamanlı pistonlu pistonlu Otto çevrimli motorlar, hidrojen yakıtına dönüşüm için pek uygun değildir . Hidrojen/hava yakıt karışımı, egzoz valfi ve bujiler gibi motorun sıcak kısımlarında tekleme yapabilir, çünkü dört zamanlı işlemlerin tümü aynı haznede gerçekleşir.

Bir hidrojen/hava yakıt karışımı benzine göre daha hızlı tutuşma hızına sahip olduğundan, içten yanmalı hidrojen motorlarının önemli bir konusu ön ateşlemeyi ve geri tepmeyi önlemektir. Döner bir motorda, Otto çevriminin her darbesi farklı bölmelerde gerçekleşir. Dönerde, sıcak kalabilen ve pistonlu pistonlu motorlarda meydana gelen geri tepmeye neden olabilecek egzoz valfleri yoktur. Daha da önemlisi, emme odası yanma odasından ayrılarak hava/yakıt karışımı yerel sıcak noktalardan uzak tutulur. Döner motorun bu yapısal özellikleri, hidrojenin ön ateşleme ve geri tepme olmadan kullanılmasını sağlar.

Bir Wankel motoru, daha güçlü hava-yakıt karışımı akışlarına ve pistonlu bir pistonlu motora göre daha uzun bir çalışma döngüsüne sahiptir, bu da hidrojen ve havanın tam bir karışımını sağlar. Sonuç, motorda hidrojen yanması için çok önemli olan sıcak noktalar olmayan homojen bir karışımdır. Hidrojen/hava yakıt karışımlarının tutuşması, yüksek yanma hızına sahip benzin karışımlarından daha hızlıdır ve bunun sonucunda, döner motorlarda benzin yakıtının kullanılması durumunda olduğu gibi, egzoz akımına yanmamış yakıt atılmadan tüm yakıtın yanması sağlanır. Apex contalarının yağla yağlanmasında bile emisyonlar sıfıra yakındır.

Diğer bir problem, pistonlu motorlarda yağlama filmine hidrojenat saldırısı ile ilgilidir. Bir Wankel motorunda, seramik apeks contaları kullanılarak hidrojenat saldırısı sorunu ortadan kaldırılır.

Tüm bu noktalar, Wankel motorunu hidrojen yakıtı yakmak için ideal kılar. Mazda, döner motorun hidrojen yakıtına uygunluğundan yararlanan bir araç yaptı ve sattı , benzinden hidrojene ve geriye anında geçiş yapabilen çift ​​yakıtlı bir Mazda RX-8 Hydrogen RE .

Avantajlar

NSU Wankel Spider , rotor Wankel motoruyla satılan ilk otomobil serisi

Mazda Cosmo , ilk seri iki rotorlu Wankel motorlu spor otomobil

Wankel motorunun başlıca avantajları şunlardır:

• Bir pistonlu motordan çok daha yüksek bir güç-ağırlık oranı
• Eşdeğer güç çıkışına sahip bir pistonlu motorun boyutunun yaklaşık üçte biri
• Eşdeğer bir pistonlu motordan daha küçük motor alanlarında paketlemek daha kolaydır
• Hareketli parça yok
• Bir pistonlu motora göre dakikada daha yüksek devirlere ulaşabilir
• Neredeyse hiç titreşimsiz çalışma
• Motor çarpmasına eğilimli değil
• Motor daha az parça içerdiğinden seri üretim daha ucuz
• Üstün nefes alma, yanma yükünü bir pistonlu motorda 180 derece yerine 270 derece ana mil dönüşünde doldurma
• Pistonlu bir motor için dörtte biri yerine yanma döngüsünün yaklaşık üçte ikisi için tork sağlamak
• Daha fazla uyarlanabilirlik sağlayan daha geniş hız aralığı
• Daha geniş oktan dereceli yakıtları kullanabilir
• Boyutunu sınırlamak için "ölçek etkisinden" etkilenmez.
• Hidrojen yakıtı kullanmak için kolayca uyarlanır ve son derece uygundur.
• Bazı Wankel motorlarında, karter yağı yanma işlemiyle kirlenmeden kalır, bu nedenle yağ değişimi gerekmez. Ana mildeki yağ, yanma işleminden tamamen yalıtılmıştır. Apex keçeleri ve karter yağlaması için yağ ayrıdır. Pistonlu motorlarda, karter yağı, piston segmanlarından yanma üflemesiyle kirlenir.

Wankel motorları, eşdeğer güç çıkışına sahip pistonlu motorlardan çok daha az hareketli parça içeren, önemli ölçüde daha hafif ve basittir. Valfler veya karmaşık valf dizileri , rotor muhafazasının duvarlarına açılan basit portlar kullanılarak ortadan kaldırılır. Rotor, çıkış milindeki büyük bir yatak üzerinde doğrudan hareket ettiğinden, bağlantı çubukları ve krank mili yoktur . Pistonlu motorların ileri geri hareket eden kütlesinin ve en yüksek gerilimli ve arızaya eğilimli parçalarının ortadan kaldırılması , Wankel motoruna yüksek güvenilirlik, daha yumuşak bir güç akışı ve yüksek bir güç-ağırlık oranı sağlar .

Hareketli yanma odasındaki yüzey-hacim oranı o kadar karmaşıktır ki, pistonlu pistonlu bir motor ile bir Wankel motoru arasında doğrudan bir karşılaştırma yapılamaz. Akış hızı ve ısı kayıpları oldukça farklıdır. Yüzey sıcaklığı özellikleri tamamen farklıdır; Wankel motorundaki yağ filmi yalıtım görevi görür. Daha yüksek sıkıştırma oranına sahip motorlar, daha kötü bir yüzey-hacim oranına sahiptir. Pistonlu pistonlu dizel motorun yüzey-hacim oranı, pistonlu pistonlu benzinli motordan çok daha zayıftır, ancak dizel motorların verimlilik faktörü daha yüksektir. Bu nedenle, güç çıktılarını karşılaştırmak gerçekçi bir ölçümdür. Wankel'e eşit güce sahip pistonlu bir pistonlu motor, yer değiştirmenin yaklaşık iki katı olacaktır. Güç-ağırlık oranı, fiziksel boyut veya fiziksel ağırlık, benzer bir güç çıkışlı pistonlu motorla karşılaştırıldığında, Wankel üstündür.

Dört zamanlı bir silindir, üç strok pompalama kayıpları olmak üzere, krank milinin yalnızca her dönüşünde bir güç stroku üretir. Bu, dört zamanlı pistonlu pistonlu motor için gerçek yüzey-hacim oranını iki katına çıkarır ve yer değiştirme artar. Wankel, bu nedenle, daha yüksek hacimsel verime ve boğulma valflerinin olmaması nedeniyle daha düşük pompalama kayıplarına sahiptir. Motorun düzgünlüğüne ve pistonlu bir motorda dört zamanlı çevrimden kaçınılmasına neden olan güç stroklarının yarı örtüşmesi nedeniyle, Wankel motoru, güç artışlarına çok hızlı tepki vererek, gücün hızlı bir şekilde iletilmesini sağlar. talep ortaya çıktığında, özellikle daha yüksek RPM'lerde. Bu fark, dört silindirli pistonlu motorlara kıyasla daha belirgin ve daha yüksek silindir sayılarına kıyasla daha az belirgindir.

Tipik olarak bir pistonlu motorda bulunan karşılıklı hareket eden iç parçaların tamamen çıkarılmasıyla dahili karşılıklı gerilimlerin ortadan kaldırılmasına ek olarak, Wankel motoru, daha büyük bir termal genleşme katsayısına sahip olan alüminyumdan yapılmış bir mahfaza içinde bir demir rotor ile inşa edilmiştir . Bu, aşırı ısınmış bir pistonlu motorda meydana gelmesi muhtemel olduğu gibi, aşırı derecede ısınmış bir Wankel motorunun bile tutukluk yapmamasını sağlar. Bu, uçakta kullanıldığında önemli bir güvenlik avantajıdır. Ayrıca valflerin ve valf dizilerinin olmaması güvenliği artırır. GM, daha düşük spesifik yakıt tüketimi ile daha yüksek sıcaklıklarda çalışan prototip Wankel motorlarında bir demir rotor ve demir muhafazayı test etti.

Uçakta kullanım için Wankel motorunun bir başka avantajı, genellikle eşdeğer güce sahip bir pistonlu motordan daha küçük bir ön alana sahip olması ve motorun etrafında daha aerodinamik bir burun tasarlanmasına izin vermesidir . Basamaklı bir avantaj, Wankel motorunun daha küçük boyutu ve daha düşük ağırlığının, benzer güce sahip pistonlu motorlara kıyasla gövde yapım maliyetlerinde tasarruf sağlamasıdır.

Orijinal tasarım parametreleri dahilinde çalışan Wankel motorları, felaketle sonuçlanan arızalara karşı neredeyse bağışıktır. Sıkıştırmayı veya soğutmayı veya yağ basıncını kaybeden bir Wankel motoru, büyük miktarda güç kaybeder ve kısa bir süre içinde arızalanır. Bununla birlikte, bu süre zarfında genellikle bir miktar güç üretmeye devam edecek ve uçakta kullanıldığında daha güvenli bir iniş sağlayacaktır. Aynı koşullar altındaki pistonlu motorlar, neredeyse kesinlikle motorun feci bir şekilde arızalanmasına ve tüm gücün anında kaybolmasına neden olacak parçaların tutulmasına veya kırılmasına eğilimlidir. Bu nedenle, Wankel motorları, kullanıcıları genellikle bir arızanın donma veya ölümle sonuçlanabileceği uzak yerlere götüren kar motosikletleri ve ani arızanın muhtemelen bir çarpışmaya veya zorunlu inişe yol açabileceği uçaklarda çok uygundur. uzak yer.

Yanma odası şekli ve özelliklerinden, Wankel motorlarının yakıt oktan gereksinimleri pistonlu pistonlu motorlardan daha düşüktür. Maksimum yol oktan sayısı gereksinimleri, bir çevresel giriş portlu wankel motoru için 82 idi ve bir yan giriş portlu motor için 70'den azdı. Petrol rafinerileri açısından bu, yakıt üretim maliyetlerinde bir avantaj olabilir.

Pistonlu dört zamanlı bir motora göre %50 daha uzun strok süresi nedeniyle, yanmayı tamamlamak için daha fazla zaman vardır. Bu, doğrudan yakıt enjeksiyonu ve tabakalı şarj işlemi için daha fazla uygunluk sağlar.

Dezavantajları

Dezavantajların birçoğu devam eden araştırmaların konusu olsa da, Wankel motorunun üretimdeki mevcut dezavantajları şunlardır:

rotor sızdırmazlığı

Motor mahfazasının her bir ayrı bölme bölümünde çok farklı sıcaklıklara sahip olması nedeniyle bu hala küçük bir sorundur. Malzemelerin farklı genleşme katsayıları, kusurlu sızdırmazlığa yol açar. Ek olarak, contaların her iki tarafı da yakıta maruz kalmaktadır ve tasarım, rotorların yağlanmasını doğru ve hassas bir şekilde kontrol etmeye izin vermemektedir. Döner motorlar, tüm motor hızlarında ve yüklerinde aşırı yağlanma eğilimindedir ve nispeten yüksek yağ tüketimine ve motorun yanma alanlarındaki aşırı yağdan kaynaklanan karbon oluşumu ve yanan yağdan kaynaklanan aşırı emisyonlar gibi diğer sorunlara sahiptir. Karşılaştırıldığında, bir pistonlu motor, piston segmanlarının etki etmesi için daha kararlı bir sıcaklık sağlayan aynı bölmede bir çevrimin tüm işlevlerine sahiptir. Ek olarak, (dört zamanlı) bir pistonlu motorda pistonun yalnızca bir tarafı yakıta maruz kalır ve yağın diğer taraftan silindirleri yağlamasına izin verir. Pistonlu motor bileşenleri, silindir basınçları ve güç seviyeleri arttıkça segman sızdırmazlığını ve yağ kontrolünü artırmak için de tasarlanabilir. Bir Wankel motorunda, mahfazanın ve yan ve ara plakaların farklı bölgeleri arasındaki sıcaklık farklarının ve buna bağlı termal genleşme eşitsizliklerinin problemlerinin üstesinden gelmek için, ısıyı motorun sıcaktan soğuk kısımlarına taşımak için bir ısı borusu kullanılmıştır. "Isı boruları", sıcak egzoz gazını motorun daha soğuk kısımlarına etkili bir şekilde yönlendirerek verimlilik ve performansta düşüşler sağlar. Küçük deplasmanlı, şarj soğutmalı rotorlu, hava soğutmalı gövdeli Wankel motorlarında, maksimum motor sıcaklığını 231 °C'den 129 °C'ye ve motorun daha sıcak ve daha soğuk bölgeleri arasındaki maksimum farkı 159 °C'den düşürdüğü gösterilmiştir. C ila 18 °C.

Apex mühür kaldırma

Merkezkaç kuvveti, apeks contasını gövde yüzeyine doğru iterek sağlam bir conta oluşturur. Hafif yük işletiminde merkezkaç kuvveti ve gaz basıncında dengesizlikler meydana geldiğinde apeks contası ile troikoid muhafaza arasında boşluklar oluşabilir. Düşük motor devri aralıklarında veya düşük yük koşullarında, yanma odasındaki gaz basıncı, contanın yüzeyden kalkmasına neden olarak yanma gazının bir sonraki odaya sızmasına neden olabilir. Mazda, troichoid mahfazanın şeklini değiştirerek, contaların mahfaza ile aynı hizada kalması anlamına gelen bir çözüm geliştirdi. Wankel motorunu sürekli daha yüksek devirlerde kullanmak, apeks contasının kalkmasını ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve onu elektrik üretimi gibi uygulamalarda çok uygun hale getirir. Motorlu araçlarda motor, seri-hibrit uygulamalara uygun olacaktır.

Yavaş yanma

Benzin yakıtı kullanıldığında yakıtın yanması yavaştır, çünkü yanma odası uzun, ince ve hareketlidir. Alev hareketi neredeyse tamamen rotor hareketi yönünde meydana gelir ve yüksek devirde yanmamış hidrokarbonların ana kaynağı olan 2 mm'lik bir benzin/hava karışımının zayıf söndürülmesine katkıda bulunur. Yanma odasının arka tarafı, doğal olarak, bir benzin/hava karışımının zayıf söndürülmesiyle birlikte alevin odanın arka kenarına ulaşmasını önleyen bir "sıkma akımı" üretir. Söndürme 0,6 mm olduğundan hidrojen yakıtı kullanıldığında bu sorun oluşmaz. Yakıtın yanma odasının ön kenarına doğru püskürtüldüğü yakıt enjeksiyonu, egzozdaki yanmamış yakıt miktarını en aza indirebilir. Pistonlu motorların, oksitlendiği için yanan yakıt için genişleyen bir yanma odasına sahip olduğu ve güç stroku sırasında piston silindirin dibine doğru hareket ederken azalan basıncı, bu yolculuğun ilk yarısında krank mili üzerindeki pistonun ilave kaldıracı ile dengelenir. , yanma sırasında ana mil üzerinde bir rotorun ek bir "kaldırı" yoktur ve ana mil, rotora döngüsünün emme, sıkıştırma ve egzoz aşamaları boyunca güç sağlamak için arttırılmış bir kaldıraca sahip değildir.

Benzinli yakıt kullanarak kötü yakıt ekonomisi

Bunun nedeni, zayıf yanma davranışına ve kısmi yükte ve düşük devirde ortalama etkili basınca neden olan hareketli yanma odasının şeklidir. Bu, yanmamış yakıtın egzoz akışına girmesine neden olur; boşa harcanan yakıt, güç yaratmak için kullanılmaz. Emisyon yönetmelikleri gerekliliklerinin karşılanması, bazen iyi yakıt ekonomisine yardımcı olmayan benzin yakıtı kullanan bir yakıt-hava oranını zorunlu kılar. Ortalama sürüş koşullarında hızlanma ve yavaşlama da yakıt ekonomisini etkiler. Ancak motorun sabit devirde ve yükte çalıştırılması fazla yakıt tüketimini ortadan kaldırır. Küçük Hava Soğutmalı Muhafaza, Şarj Soğutmalı Rotor Wankel motorları, Avrupa'da satılan E5 ve E10 gibi Benzinli Alkol karışımlarına özel olarak iyi uyarlanmıştır. 'Alkol Karışımlarının Hava Soğutmalı Döner Trokoidal Motorun Performansı Üzerindeki Etkisi', SAE Teknik Belgesi 840237, Marcel Gutman, Izu Iuster.

Yüksek emisyonlar

Benzin kullanırken yanmamış yakıt egzoz akışında olduğundan, emisyon gereksinimlerinin karşılanması zordur. Bu sorun, yanma odasına doğrudan yakıt enjeksiyonu uygulanarak aşılabilir. Henüz üretimde olmayan Freedom Motors Rotapower Wankel motoru, ultra düşük California emisyon standartlarını karşıladı. Hem emme hem de egzoz yan portlarına sahip Mazda Renesis motoru, daha önce port örtüşmesinin neden olduğu yanmamış karışımın egzoza kaybını bastırdı.

İki boyutta bir Wankel'in conta sistemi, karşılık gelen çok silindirli bir pistonlu motorunkinden daha basit görünse de, üç boyutta bunun tersi doğrudur. Kavramsal diyagramda açıkça görülen rotor apeks contalarının yanı sıra, rotor ayrıca hazne uçlarına karşı da sızdırmazlık sağlamalıdır.

Pistonlu motorlardaki piston segmanları mükemmel contalar değildir; her birinin genişlemeye izin verecek bir boşluğu vardır. Wankel rotorunun uç noktalarındaki sızdırmazlık daha az kritiktir, çünkü sızıntı, ana mil kasasından ziyade döngünün bitişik stroklarındaki bitişik bölmeler arasındadır. Sızdırmazlık yıllar içinde iyileşmiş olsa da, çoğunlukla yağlama eksikliğinden kaynaklanan Wankel'in etkili olmayan sızdırmazlığı, verimliliğini azaltan bir faktör olmaya devam ediyor.

Bir Wankel motorunda, ardışık emme döngüleri olduğu için yakıt-hava karışımı önceden depolanamaz. Motor, pistonlu pistonlu motora göre %50 daha uzun strok süresine sahiptir. Dört Otto çevrimi, bir Wankel motoru için 1080° (çıkış milinin üç devri) ve dört zamanlı pistonlu bir motor için 720° sürer, ancak dört strok hala toplamın aynı oranıdır.

Bir Wankel'in motor hacmini hesaplamanın çeşitli yöntemleri vardır. Motor değerleri için yer değiştirmeleri hesaplamaya yönelik Japon yönetmelikleri yalnızca bir rotor yüzünün hacim yer değiştirmesini kullanır ve otomobil endüstrisi genellikle bu yöntemi bir dönerin yer değiştirmesini hesaplamak için standart olarak kabul eder. Bununla birlikte, spesifik çıktı ile karşılaştırıldığında, sözleşme Wankel motoru lehine büyük dengesizliklerle sonuçlandı. Erken gözden geçirilmiş bir yaklaşım, her rotorun yer değiştirmesini odanın iki katı olarak değerlendirmekti.

Wankel döner motor ve pistonlu motor yer değiştirmesi ve buna karşılık gelen güç, çıktı, eksantrik milin devri başına yer değiştirme ile daha doğru bir şekilde karşılaştırılabilir. Bu formun bir hesaplaması, yüz başına 654 cc yer değiştiren iki rotorlu bir Wankel'in eksantrik milin her dönüşü başına 1,3 litre yer değiştirmeye sahip olacağını belirtir (sadece iki toplam yüz, rotor başına bir yüz tam güç strokundan geçer) ve 2,6 iki devirden sonra litre (dört toplam yüz, rotor başına tam güç strokundan geçen iki yüz). Sonuçlar, geleneksel ateşleme düzeninde çift sayıda silindire sahip 2,6 litrelik bir pistonlu motorla doğrudan karşılaştırılabilir; bu, aynı şekilde ana milin bir devrinden sonra güç stroku boyunca 1,3 litre ve iki kez güç stroku ile 2,6 litre yer değiştirir. ana milin devrimleri. Wankel döner motor hala dört zamanlı bir motordur ve güç dışı stroklardan kaynaklanan pompalama kayıpları hala geçerlidir, ancak kısma valflerinin olmaması ve %50 daha uzun strok süresi, dört zamanlı pistonlu motora kıyasla önemli ölçüde daha düşük pompalama kaybı sağlar. pistonlu motor. Bir Wankel döner motorunu bu şekilde ölçmek, özgül çıktısını daha doğru bir şekilde açıklar, çünkü devir başına tam bir güç strokundan geçen hava yakıt karışımının hacmi, torktan ve dolayısıyla üretilen güçten doğrudan sorumludur.

Döner motorun yanma odasının arka tarafı, alev cephesini geri iten bir sıkıştırma akımı geliştirir. Konvansiyonel bir veya iki buji sistemi ve homojen karışım ile bu sıkma akımı, alevin orta ve yüksek motor devir aralıklarında yanma odasının arka tarafına yayılmasını engeller. Kawasaki bu sorunu ABD patenti US 3848574'te ele almıştır  ; Toyota, önde gelen siteye bir kızdırma bujisi yerleştirerek ve emme kanallarında Reed-Valf kullanarak %7'lik bir ekonomi iyileştirmesi elde etti. 2 zamanlı motorlarda, metal kamışlar yaklaşık 1'000 km, karbon fiber ise yaklaşık 8.000 km'dir. Haznenin arka tarafındaki bu zayıf yanma, bir Wankel'in egzoz akışında daha fazla karbon monoksit ve yanmamış hidrokarbon bulunmasının nedenlerinden biridir. Mazda Renesis'te kullanılan bir yan port egzozu, bunun nedenlerinden biri olan port üst üste binmesini önler, çünkü yanmamış karışım kaçamaz. Mazda 26B üç bujili ateşleme sisteminin kullanılması yoluyla bu sorun giderilebilir. ( 1991'deki 24 Saatlik Le Mans dayanıklılık yarışında, 26B, rakip pistonlu pistonlu motorlardan önemli ölçüde daha düşük yakıt tüketimine sahipti. Le Mans'ın sınırlı yakıt miktarı kuralı nedeniyle tüm yarışmacılar aynı miktarda yakıta sahipti.)

Çevresel bir giriş portu, en yüksek ortalama etkili basıncı verir ; bununla birlikte, yandan giriş ağzı daha sabit bir rölanti sağlar, çünkü yanmış gazların, karışımın tutuşup tutuşmadığı alternatif döngülerin neden olduğu "yanlış ateşlemelere" neden olan giriş kanallarına geri üflenmesini önlemeye yardımcı olur. Çevresel geçiş (PP), devir aralığı boyunca en iyi ortalama etkili basıncı verir, ancak PP aynı zamanda daha kötü rölanti stabilitesi ve kısmi yük performansı ile bağlantılıydı. Toyota'nın ilk çalışmaları egzoz portuna taze hava beslemesi eklenmesine yol açtı ve ayrıca emme portu veya kanallarındaki bir Reed-valfin geri üflemeyi önleyerek Wankel motorlarının düşük devir ve kısmi yük performansını iyileştirdiğini kanıtladı. egzoz gazını emme portuna ve kanallara gönderir ve üst devirde küçük bir güç kaybı pahasına teklemeye neden olan yüksek EGR'yi azaltır. Norton döner motorunun geliştiricisi David W. Garside, emme portunun üst ölü merkezden (TDC) önce daha erken açılmasının ve daha uzun emme kanallarının Wankel motorlarının düşük rpm torkunu ve esnekliğini iyileştirdiğini öne sürdü. Bu, Kenichi Yamamoto'nun kitaplarında da anlatılıyor . Esneklik, pistonlu bir motordaki daha uzun bir stroğa benzer şekilde, daha büyük bir rotor eksantrikliği ile de iyileştirilir. Wankel motorları, düşük basınçlı egzoz sistemiyle daha iyi çalışır. Daha yüksek egzoz geri basıncı, çevresel emme portu motorlarında daha ciddi şekilde ortalama efektif basıncı azaltır. Mazda RX-8 Renesis motoru, önceki tasarımlara kıyasla egzoz portu alanını iki katına çıkararak performansı iyileştirdi ve emme ve egzoz borusu konfigürasyonunun Wankel motorlarının performansı üzerindeki etkisine dair özel bir çalışma yapıldı.

RX-8'de bulunan Renesis de dahil olmak üzere tüm Mazda yapımı Wankel döner motorları, tasarım gereği az miktarda yağ yakar ve apeks contalarını korumak için yanma odasına ölçülü olarak girer. Sahipler periyodik olarak az miktarda yağ eklemeli ve böylece işletme maliyetlerini artırmalıdır. Rotaryeng.net gibi bazı kaynaklar, yağ ölçüm pompası yerine yakıt içinde yağ karışımının kullanılmasıyla daha iyi sonuçların geldiğini iddia ediyor. Sıvı soğutmalı motorlar, soğuk çalıştırma için mineral çok dereceli yağ gerektirir ve Wankel motorları, pistonlu motorlarda olduğu gibi tam yükte çalışmadan önce bir ısınma süresine ihtiyaç duyar. Tüm motorlar yağ kaybı gösterir, ancak döner motor, onları yağlamak için silindirin duvarlarına sıçrayan bir yağ filmi, dolayısıyla bir yağ "kontrol" halkası olan bir pistonlu motorun aksine, sızdırmaz bir motorla tasarlanmıştır. Yağ kaybı olmayan motorlar, yağlama probleminin çoğunu ortadan kaldırarak geliştirilmiştir.

Uygulamalar

otomobil yarışı

Mazda 787B

Yarış dünyasında Mazda , iki rotorlu, üç rotorlu ve dört rotorlu otomobillerde önemli başarılar elde etti. Özel yarışçılar da stok ve modifiye Mazda Wankel motorlu arabalarla önemli başarılar elde etti.

Mazda 12A motoruyla güçlendirilen Sigma MC74 , 1974'te 24 Saatlik Le Mans yarışının 24 saatini tamamlayan ilk motor ve Batı Avrupa veya Amerika Birleşik Devletleri dışından tek takımdı . Yojiro Terada , MC74'ün sürücüsüydü. . Mazda, Batı Avrupa veya Amerika Birleşik Devletleri dışından Le Mans'ı doğrudan kazanan ilk takımdı. Aynı zamanda, şirketin 1991 yılında dört rotorlu 787B (2,622 L veya 160 cu inç - fiili deplasman, FIA formülüne göre 4.708 L veya 287 cu inç olarak derecelendirilen) ile başardığı Le Mans'ı kazanan tek pistonsuz motorlu otomobildi. . Ancak, etkinlikte herhangi bir rakibin en kötü yakıt ekonomisine sahip olduğu bildirildi.

Formula Mazda Racing , çeşitli rekabet seviyelerinde hem oval pistlere hem de yol parkurlarına uyarlanabilen Mazda Wankel motorlu açık tekerlekli yarış arabalarına sahiptir . 1991'den beri profesyonel olarak organize edilen Star Mazda Serisi , sponsorlar, seyirciler ve yukarı yönlü sürücüler için en popüler format olmuştur. Motorların tümü tek bir motor üreticisi tarafından yapılmıştır, öngörülen gücü ürettiği onaylanmıştır ve kurcalamayı önlemek için mühürlenmiştir. Nispeten yumuşak bir yarış ayarı durumundadırlar, bu nedenle son derece güvenilirdirler ve motorun yeniden yapılanması arasında yıllar geçebilir.

Malibu Grand Prix ticari eğlence kavramına benzer zincir, kart yarış pisti parçaları, bir müşteri çok benzer bir araçta bir parça etrafında birkaç tur satın alabilirsiniz ABD'de çeşitli mekanları faaliyet açık tekerlek yarış araçlar, ama küçük powered by Curtiss -Wright döner motor.

İkiden fazla rotora sahip motorlarda veya yüksek devirde kullanıma yönelik iki rotor yarış motorlarında, rotorlar arasında ilave yataklara izin veren çok parçalı bir eksantrik mil kullanılabilir. Bu yaklaşım eksantrik şaft tasarımının karmaşıklığını artırırken, Mazda'nın üretim üç rotorlu 20B-REW motorunda ve birçok düşük hacimli üretim yarış motorunda başarıyla kullanılmıştır . KE Serie 70, Tip DB M950 KE409 için C-111-2 4 Rotor Mercedes-Benz eksantrik mili tek parça olarak yapılmıştır. Mercedes-Benz, ayrık yataklar kullandı.

Motosiklet motorları

Norton Interpol2 prototipi

Wankel motorunun küçük boyutu ve çekici güç-ağırlık oranı, motosiklet üreticilerinin ilgisini çekti. İlk Wankel motorlu motosiklet, NSU lisanslı Alman motosiklet üreticisi MZ tarafından üretilen 1960 'IFA/MZ KKM 175W' idi .

1972'de Yamaha , Wankel motorlu, 220 kg ağırlığında ve çift rotorlu 660 cc'lik bir motordan 60 hp (45 kW) üreten bir prototip olan Tokyo Motor Show'da RZ201'i tanıttı (ABD patenti N3964448). 1972'de Kawasaki, iki rotorlu Kawasaki X99 döner motor prototipini sundu (ABD patentleri N 3848574 & 3991722). Hem Yamaha hem de Kawasaki, Wankel'lerin başlarında zayıf yakıt ekonomisi, yüksek egzoz emisyonları ve zayıf motor ömrü sorunlarını çözdüğünü iddia etti, ancak hiçbir prototip üretime ulaşmadı.

1974'te Hercules, W-2000 Wankel motosikletleri üretti , ancak düşük üretim sayıları projenin kârsız olduğu anlamına geliyordu ve üretim 1977'de sona erdi.

1975'ten 1976'ya kadar Suzuki , RE5 tek rotorlu Wankel motosikletini üretti . Bu hem karmaşık bir tasarım olduğu sıvı soğutma ve bir yağ soğutma ve birden çok yağlama ve karbüratör sistemleri. İyi çalıştı ve pürüzsüzdü, ancak oldukça ağırdı ve 62 hp (46 kW) mütevazı bir güç çıkışına sahip olduğu için iyi satmadı.

Hollandalı motosiklet ithalatçısı ve üreticisi Van Veen , 1978 ve 1980 yılları arasında fazla Comotor motorlarını kullanarak küçük miktarlarda çift rotorlu Wankel motorlu OCR-1000 motosiklet üretti . OCR 1000'in motoru, orijinal olarak Citroën GS otomobili için tasarlanmış, yeniden tasarlanmış bir motor kullandı.

1980'lerin başında, daha erken çalışma kullanarak BSA , Norton hava soğutmalı çift rotor üretilen klasik sıvı soğutmalı, ardından Kumanda ve Interpol2 (polis versiyonu). Sonraki Norton Wankel bisikletleri Norton F1 , F1 Sports, RC588, Norton RCW588 ve NRS588'i içeriyordu. Norton, "NRV588" adı verilen 588 cc'lik çift rotorlu yeni bir model ve "NRV700" adı verilen 700 cc'lik bir sürüm önerdi. Norton'da eski bir tamirci olan Brian Crighton, birkaç Avustralya yarışını kazanan "Roton" adlı kendi döner motorlu motosiklet serisini geliştirmeye başladı.

Yarışlardaki başarılara rağmen, 1992'den beri yol kullanımı için halka satılmak üzere Wankel motorlarıyla çalışan hiçbir motosiklet üretilmedi.

Suzuki ve BSA tarafından alınan iki farklı tasarım yaklaşımı faydalı bir şekilde karşılaştırılabilir. Suzuki, RE5'i üretmeden önce bile, Birmingham BSA'nın araştırma mühendisi David Garside'da çift ​​rotorlu bir Wankel motosikleti geliştiriyordu. BSA'nın çöküşü geliştirmeyi durdurdu, ancak Garside'ın makinesi sonunda Norton Classic olarak üretime geçti .

Wankel motorları, motorun trokoid odasının ateşleme ve egzoz tarafında çok sıcak çalışırken, emme ve sıkıştırma parçaları daha soğuktur. Suzuki, Garside'ın gücün 80 hp'yi (60 kW) geçmemesi koşuluyla hava soğutmanın yeterli olacağı düşüncesiyle karmaşık bir yağ soğutma ve su soğutma sistemi seçti. Garside, rotorların içini filtrelenmiş ram-air ile soğutdu . Bu çok sıcak hava, yarı monokok çerçeve içinde bulunan bir plenumda soğutuldu ve daha sonra yakıtla karıştırıldıktan sonra motora verildi. Bu hava, rotorların içinden geçtikten sonra oldukça yağlıydı ve bu nedenle rotor uçlarını yağlamak için kullanıldı. Suzuki'nin kanatlı egzoz manifoldu, soğutma ızgaralı çift cidarlı egzoz boruları, ısıya dayanıklı boru sargıları ve ısı kalkanlı susturucular tercih etmesiyle egzoz boruları çok ısınır. Garside, boruları, aracın ileri hareketinin esintisinde ısının dağılacağı motorun altına zarar vermeyecek şekilde sıkıştırdı. Suzuki karmaşık çok kademeli karbürasyonu tercih ederken, Garside basit karbüratörleri seçti. Suzuki'nin üç yağlama sistemi vardı, Garside ise hem ana yataklara hem de emme manifoldlarına beslenen tek bir toplam kayıplı yağ enjeksiyon sistemine sahipti. Suzuki, oldukça düzgün olan, ancak 4.000 rpm'de pürüzlü yamalar olan tek bir rotor seçti; Garside, türbin-pürüzsüz çift rotorlu bir motor tercih etti. Suzuki devasa rotoru çerçeveye yükseğe monte etti, ancak Garside motosikletin ağırlık merkezini düşürmek için rotorlarını mümkün olduğunca alçaldı.

İyi idare ettiği söylense de, sonuç Suzuki'nin ağır, aşırı karmaşık, üretimi pahalı ve (62 bhp'de) gücünde biraz kısa olmasıydı. Garside'ın tasarımı daha basit, daha yumuşak, daha hafif ve 80 hp (60 kW) ile önemli ölçüde daha güçlüydü.

Uçak motorları

Wankel RC2-60 Havacılık Döner Motoru

İngiliz MidWest AE110 çift ​​rotorlu Wankel motorlu ARV Super2

Diamond Engines Wankel ile Diamond DA20

UEL AR801 Wankel motoruyla çalışan Sikorsky Cypher İnsansız hava aracı (İHA)

Prensipte Wankel motorları, hafif, kompakt, neredeyse titreşimsiz ve yüksek güç-ağırlık oranıyla hafif uçaklar için idealdir. Wankel motorunun diğer havacılık faydaları şunları içerir:

1. Rotor mahfazaları rotorlardan daha fazla genişlediğinden, rotorlar tutulamaz;
2. Motor, uçuşun ortasında bir uçağın pistonlu motorlarını tahrip edebilen "motor vuruntusu" olarak bilinen ciddi duruma daha az eğilimlidir.
3. Motor, iniş sırasında "şok soğutmaya" duyarlı değildir;
4. Motor, yüksek güçte soğutma için zenginleştirilmiş bir karışım gerektirmez;
5. Pistonlu parçalar bulunmadığından, motor tasarlanan maksimumdan daha yüksek bir hızda döndüğünde hasara karşı daha az güvenlik açığı vardır. Devirlerin sınırı, ana yatakların gücüdür.

Arabalardan ve motosikletlerden farklı olarak, bir Wankel aero-motoru, uçuş öncesi kontroller için geçen süre nedeniyle tam güç istenmeden önce yeterince ısınacaktır. Ayrıca, piste yolculuk minimum soğutmaya sahiptir, bu da motorun kalkışta tam güç için çalışma sıcaklığına ulaşmasına izin verir. Bir Wankel aero-motoru, çalışma süresinin çoğunu, çok az rölanti ile yüksek güç çıkışlarında geçirir. Bu, çevresel bağlantı noktalarının kullanımını ideal hale getirir. Bir avantaj, ikiden fazla rotorlu modüler motorların ön alanı arttırmadan uygulanabilir olmasıdır. Herhangi bir giriş yolunun buzlanması bir sorun olduğunda, buzlanmayı önlemek için bol miktarda atık motor ısısı mevcuttur.

İlk Wankel döner motorlu uçak, 1960'ların sonunda , Birleşik Devletler Ordusu'nun keşif uçağı QT-2'nin deneysel Lockheed Q-Star sivil versiyonuydu , esasen güçlendirilmiş bir Schweizer planördü . Uçak, 185 hp (138 kW) Curtiss-Wright RC2-60 Wankel döner motorla güçlendirildi. Aynı motor modeli Cessna Cardinal'de ve helikopterde ve diğer uçaklarda da kullanıldı. 1970'lerin ortalarında Almanya'da, değiştirilmiş bir NSU çok rotorlu Wankel motoruyla çalışan itici kanallı bir fan uçak, hem sivil hem de askeri versiyonlarda, Fanliner ve Fantrainer'da geliştirildi.

Wankel motorlarıyla çalışan tam ölçekli uçaklarla yapılan ilk deneylerle aşağı yukarı aynı zamanda, model uçak boyutlu versiyonlara, tanınmış Japon OS Engines firması ve o zamanlar var olan Alman Graupner aeromodeling ürünleri firmasının bir kombinasyonu tarafından öncülük edildi. NSU/Auto-Union'dan lisans. 1968 yılında, ilk örnek hava soğutmalı, tek rotorlu kızdırma bujisi -ignition, 4.9 cm metanol yakıtlı ³ , yer değiştirme, OS / Graupner modeli Wankel motor çalışırken, ve günümüze kadar 1970, en az iki farklı alternatifler üretildi Graupner'ın 2012'deki vefatından sonra yalnızca işletim sistemi firması tarafından.

Uçak Wankel motorları, özellikle dronlar ve insansız hava araçlarında , kompakt boyutun, yüksek güç-ağırlık oranının ve sessiz çalışmanın önemli olduğu rollerde giderek daha fazla yer buluyor . Birçok şirket ve hobi sahibi, otomobillerden alınan Mazda döner motorlarını uçak kullanımına uyarlar. Wankel GmbH'nin kendisi de dahil olmak üzere diğerleri, bu amaca adanmış Wankel döner motorları üretmektedir. Böyle bir kullanım, Moller Skycar M400'deki "Rotapower" motorlarıdır . Amaca yönelik uçak rotatiflerinin bir başka örneği, Austro Engine'in 55 hp (41 kW) AE50R (sertifikalı) ve 75 hp (56 kW) AE75R (geliştirme aşamasında) her ikisi de yakl. 2 beygir/kg.

Wankel motorları , birkaç tanesi İngiliz MidWest aero-motoru tarafından desteklenen ARV Super2 gibi ev yapımı deneysel uçaklara yerleştirildi . Çoğu, havacılık kullanımına dönüştürülmüş Mazda 12A ve 13B otomobil motorlarıdır. Bu, sertifikalı uçak motorlarına göre çok uygun maliyetli bir alternatiftir ve geleneksel pistonlu motorların maliyetinin çok altında 100 ila 300 beygir gücü (220 kW) arasında değişen motorlar sağlar. Bu dönüşümler başlangıçta 1970'lerin başındaydı. Bu motorların bir kısmı uçağa monte edildiğinde, 10 Aralık 2006 itibariyle Ulusal Ulaştırma Güvenliği Kurulu , Mazda motorlu uçaklarla ilgili yalnızca yedi olay raporuna sahiptir ve bunların hiçbiri tasarım veya üretim kusurlarından kaynaklanan bir arıza değildir.

Flying dergisine katkıda bulunan editör Peter Garrison, "bence ... havacılık kullanımı için en umut verici motor Mazda rotary motordur" dedi. Mazda döner çarkları, ev yapımı uçaklarda kullanılmak üzere dönüştürüldüğünde iyi çalıştı. Bununla birlikte, havacılıktaki asıl zorluk, çoğu küçük genel havacılık uçağına güç sağlayan standart pistonlu motorlara FAA sertifikalı alternatifler üretmektir. Merkezi İsviçre'de bulunan Mistral Engines, sertifikalı üretim uçaklarında fabrika ve güçlendirme kurulumları için amaca yönelik rotalar geliştirdi. G-190 ve G-230-TS döner motorlar zaten deneysel pazarda uçuyordu ve Mistral Engines , 2011 yılına kadar FAA ve JAA sertifikasyonu almayı umuyordu . Haziran 2010 itibariyle, G-300 döner motor geliştirmesi, şirketin nakit gerekçesi ile durduruldu. akış problemleri.

Mistral, en azından motorların benzer deplasmanlı pistonlu motorların birkaç noktasında belirli yakıt tüketimi gösterdiği ölçüde, döner motorun doğasında bulunan yakıt tüketimi zorluklarının üstesinden geldiğini iddia ediyor. Yakıt yanması hala geleneksel motorlardan marjinal olarak daha yüksek olsa da, diğer faydalı faktörlerden daha ağır basmaktadır.

Yüksek basınçlı dizel tip enjeksiyon sistemi için artan komplikasyon pahasına, Curtiss-Wright'ın katmanlı şarjlı çok yakıtlı motorları ile Wankel döner avantajları korunurken, küçük ön odalı otomotiv ve endüstriyel dizellerle aynı aralıkta yakıt tüketimi gösterilmiştir. bir pistonlu ve üstten supaplı motor, daha yüksek devirde yüzebilen ve performans kaybına neden olan supaplar yoktur. Wankel, pistonlu parçalar, çok daha az hareketli parça ve silindir kapağı olmadan yüksek devirlerde daha etkili bir tasarımdır.

Fransız şirketi Citroën , 1970'lerde Wankel motorlu RE-2  [ fr ] helikopteri geliştirmişti .

Wankel motorları , 6.000 rpm çıkış milinde nispeten yüksek bir dönme hızında çalıştığından  , Rotor sadece 2.000 dönüş yapar. Nispeten düşük torkla, pervaneli uçak, pervaneleri tasarlanan hız aralığında tutmak için bir pervane hızı düşürme ünitesi kullanmalıdır. Wankel motorlu deneysel uçaklar, pervane hızı düşürme üniteleri kullanır, örneğin MidWest çift ​​rotorlu motorda 2.95:1 redüksiyon dişli kutusu bulunur. Dönel şaft hızı bir Wankel motorunun yüksek pistonlu tasarımlar pistonlu karşılaştırılır. Sadece eksantrik şaft hızlı dönerken, rotorlar şaft hızının tam üçte biri ile döner. Şaft 7.500  rpm'de dönüyorsa , rotorlar 2.500  rpm'de çok daha yavaş dönüyor .

Pratt & Whitney Rocketdyne , DARPA tarafından "Transformer" adı verilen bir prototip VTOL uçan arabada kullanılmak üzere bir dizel Wankel motoru geliştirmek üzere görevlendirildi . Motor, "Endurocore" adlı daha önceki bir insansız hava aracı Wankel dizel konseptine dayanıyor.

Sailplane üreticisi Schleicher kendiliğinden başlatılması modellerinde bir Avusturya Motorları AE50R Wankel kullandığı ASK-21, Mi , ASH-26E , ASH-25 M / Mi , ASH-30, Mi , ASH-31, Mi , ASW-22 BLE ve ASG- 32 Mil .

2013 yılında, Cambridge , Birleşik Krallık merkezli e-Go uçakları, yeni Birleşik Krallık tek koltuklu kuralsızlaştırılmış kategoriyi karşılamak için bir tasarım yarışmasının galibi olan yeni tek kişilik canard uçağının bir Wankel motoruyla güçlendirileceğini duyurdu. Rotron Power, insansız havacılık aracı (İHA) uygulamaları için gelişmiş döner motorların uzman üreticisi. İlk satış 2016'ydı. Uçağın 30 hp (22 kW) Wankel motordan 100 knot (190 km/sa; 120 mph) seyir hızı _sağlaması ve 75 mpg _‑imp (3,8 L/100) yakıt ekonomisi _{sağlaması bekleniyor.} km; 62 mpg _‑US ) standart motor benzini (MOGAS) kullanarak, 22 kW (30 hp) geliştiriyor.

Siemens , Diamond Aircraft ve EADS tarafından tasarlanan bir uçak olan DA36 E-Star, pervanesi Siemens 70 kW (94 hp) elektrik motoru tarafından döndürülen bir seri hibrit güç aktarma organı kullanıyor . Amaç, yakıt tüketimini ve emisyonları %25'e kadar azaltmaktır. Yerleşik 40 hp (30 kW) Austro Engines Wankel döner motor ve jeneratör elektriği sağlar. Pervane hızı düşürme birimi ortadan kaldırılmıştır. Elektrik motoru, jeneratör motoru kapalıyken, kalkış ve tırmanma için akülerde depolanan elektriği kullanır ve ses emisyonlarını azaltır. Wankel motorunu kullanan seri hibrit güç aktarma sistemi, önceki modele kıyasla uçağın ağırlığını 100 kg azaltıyor. DA36 E-Star ilk olarak Haziran 2013'te uçtu ve bu, seri hibrit güç aktarma organlarının ilk uçuşu oldu. Diamond Aircraft, Wankel motorlarını kullanan teknolojinin 100 koltuklu bir uçağa ölçeklenebilir olduğunu belirtiyor.

Araç menzil genişletici

Seri hibrit bir aracın yapısı. Gri kare bir diferansiyel dişlisini temsil eder. Alternatif bir düzenleme (gösterilmemiştir), iki veya dört tekerlekli elektrik motorlarına sahip olmaktır.

Mazda2 EV prototipi

Wankel motorunun kompakt boyutu ve yüksek güç/ağırlık oranı nedeniyle, elektrikli araçlar için , elektrikli pil seviyeleri düşük olduğunda ek güç sağlamak için menzil genişleticiler olarak önerilmiştir . Bir dizi hibrit güç aktarma organı düzenlemesini içeren bir dizi konsept otomobil var . Sadece jeneratör olarak kullanılan bir Wankel motoru, bir araçta kullanıldığında, iç yolcu ve bagaj alanını en üst düzeye çıkararak paketleme, gürültü, titreşim ve ağırlık dağılımı avantajlarına sahiptir. Motor/jeneratör, aracın bir ucunda elektrikli tahrik motorları diğer ucunda ise sadece ince kablolarla bağlı olabilir. Mazda'nın küresel güç aktarma organı başkanı Mitsueo Hitomi, "Düşük titreşim üretirken kompakt ve güçlü olduğu için döner motor menzil genişletici olarak idealdir" dedi.

2010 yılında Audi , 5.000 rpm'de çalışan, otomobilin akülerini gerektiği gibi şarj eden ve doğrudan elektrikli sürüşe elektrik sağlayan 250 cc'lik küçük bir Wankel motorunu içeren A1 e-tron serisi hibrit elektrikli otomobil prototipini tanıttı. motor. 2010 yılında FEV Inc , Fiat 500'ün prototip elektrikli versiyonunda menzil genişletici olarak bir Wankel motorunun kullanılacağını söyledi. 2013'te Finlandiya'dan Valmet Otomotiv , Alman Wankel SuperTec şirketi tarafından üretilen bir motoru kullanan, Wankel ile güçlendirilmiş bir seri hibrit güç aktarma aracı içeren EVA adlı bir prototip otomobil ortaya çıkardı. İngiliz şirketi Aixro Radial Engines, 294cc odacıklı go-kart motoruna dayalı bir menzil genişletici sunuyor .

Japon Mazda, 2012 yılında model yelpazesindeki doğrudan tahrikli Wankel motorlarının üretimini durdurdu ve dünya çapında motor endüstrisini motoru kullanan hiçbir üretim otomobili olmadan bıraktı. Şirket, Wankel motorlarının yeni nesli SkyActiv-R'yi geliştirmeye devam ediyor. Mazda, SkyActiv-R'nin önceki döner motorlarla ilgili üç temel sorunu çözdüğünü belirtiyor: yakıt ekonomisi, emisyonlar ve güvenilirlik. Mazda'nın global CEO'su Takashi Yamanouchi şunları söyledi: "Döner motor çok iyi bir dinamik performansa sahip, ancak hızlandığınızda ve yavaşladığınızda ekonomi açısından o kadar iyi değil. Ancak, bir menzil genişletici ile sabit 2.000 dev/dak'da bir döner motor kullanabilirsiniz. , en verimli haliyle. Aynı zamanda kompakt." Bu düzenlemedeki hiçbir Wankel motoru henüz üretim araçlarında veya uçaklarda kullanılmamıştır. Bununla birlikte, Kasım 2013'te Mazda otomobil basınına , menzil genişletici olarak bir Wankel motorunu kullanan bir seri hibrit prototip otomobil olan Mazda2 EV'yi duyurdu . Arka bagaj tabanının altında bulunan jeneratör motoru, 4.500  rpm'de 30 hp (22 kW) üreten ve 20 kW'lık sürekli bir elektrik çıkışını koruyan küçük, neredeyse duyulmaz, tek rotorlu 330 cc'lik bir ünitedir . Ekim 2017'de Mazda, hedeflenen tanıtım tarihleri ​​olan 2019/20 ile birlikte rotary motorun hibrit bir otomobilde kullanılacağını duyurdu.

Mazda, döner motorlarda Kıvılcım Kontrollü Sıkıştırmalı Ateşleme ( SPCCI ) ateşlemesi üzerine bir araştırma yürütmüş ve herhangi bir yeni döner motorun SPCCI'yi içereceğini belirtmiştir. SPCCi, çevre, güç ve yakıt tüketimi hedeflerine ulaşmak için benzinli ve dizel motorların avantajlarını birleştiren kıvılcım ve sıkıştırma ateşlemesini içerir.

Mazda, bir döner donanımlı menzilli genişletilmiş otomobilin 2020'de bir yıl geç piyasaya sürüleceğini doğruladı. Motor/elektrik motoru mimarisi, tam motor çekişine veya tam elektrikli motor çekişine veya ikisinin bir arada herhangi bir yüzdesine sahip Toyota Prius Synergy Drive'a benzer olacaktır. arasında. Pil şarjı çok düşük olduğunda, motor bir menzil genişletici ve pil şarj cihazının ikili işlevlerini yerine getirirken, şebekeden pil şarjı ile tam EV çalışması sağlamak için daha büyük bir pil bankası seçeneği olabilir. Motor üzerinde çalışırken, elektrik motoru hızlanmaya ve hareketsiz konumdan kalkışa yardımcı olmak için kullanılır.

Diğer kullanımlar

Bir UAV için UEL UAV-741 Wankel motoru

Küçük Wankel motorları, go-kartlar , kişisel su araçları ve uçaklar için yardımcı güç üniteleri gibi diğer uygulamalarda giderek daha fazla kullanılıyor . Kawasaki patentli karışım soğutmalı döner motor (ABD patenti 3991722). Japon dizel motor üreticisi Yanmar ve Almanya'dan Dolmar-Sachs , döner motorlu bir zincir testereye (SAE kağıdı 760642) ve dıştan takma tekne motorlarına sahipti ve Fransız Outils Wolf, Wankel döner motorla çalışan çim biçme makinesi (Rotondor) yaptı. Üretim maliyetlerinden tasarruf etmek için rotor yatay konumdaydı ve aşağı tarafta conta yoktu. Graupner / OS 49-PI, bir 1.27 hp (950 W) 5-a Wankel motoru model uçak (Hatta büyük susturucu ile 1970 yılından beri temelde değişmeden üretimde olan kullanım, tüm paket sadece 380 gram ağırlığında 13 oz).

Wankel motorunun sadeliği onu mini, mikro ve mikro mini motor tasarımları için çok uygun hale getirir. Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) Rotary Motor Lab Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley , daha önce az 0.1 cc den değiştirmeler ile, çapı 1 mm aşağı Wankel motorlarının geliştirilmesi yönünde araştırmalar üstlenmiştir. Malzemeler silikon içerir ve hareket gücü basınçlı havayı içerir. Bu tür araştırmaların amacı, sonunda 100 miliwatt elektrik gücü sağlama yeteneğine sahip bir içten yanmalı motor geliştirmekti; motor ile kendisinin rotor olarak görev jeneratör ile, mıknatıslar motor rotor içine inşa. Minyatür Wankel motorunun geliştirilmesi, DARPA sözleşmesinin sonunda UC Berkeley'de durduruldu. Minyatür Wankel motorları, büyük ölçekli versiyonlarda gözlenen sorunlara benzer şekilde, sızdırmazlık sorunları nedeniyle sıkıştırmayı sürdürmekte zorlanıyordu. Ek olarak, minyatür motorlar, aşırı ısı kayıplarına neden olan olumsuz bir yüzey-hacim oranından muzdariptir; yanma odası duvarlarının nispeten geniş yüzey alanı, küçük yanma hacminde üretilen az miktarda ısıyı uzaklaştırarak söndürme ve düşük verim ile sonuçlanır.

Ingersoll-Rand , 1975 ve 1985 yılları arasında mevcut olan ve 1.100 hp (820 kW) üreten iki rotorlu, şimdiye kadarki en büyük Wankel motorunu üretti. 550 hp (410 kW) üreten tek rotorlu bir versiyon mevcuttu. Rotor başına yer değiştirme, her rotorun çapı yaklaşık bir metre olmak üzere 41 litre idi. Motor, tüm içten yanmalı motorlarda iyi bilinen bir sorun nedeniyle başarısız olan önceki, başarısız Curtiss-Wright tasarımından türetilmiştir : alev cephesinin hareket ettiği sabit hız, yanmanın ateşleme noktasından kat edebileceği mesafeyi sınırlar. belirli bir süre, böylece kullanılabilecek silindir veya rotor odasının maksimum boyutunu sınırlar. Bu sorun, motor devrinin sadece 1200 rpm ile sınırlandırılması ve yakıt olarak doğal gazın kullanılmasıyla çözüldü . Bu özellikle iyi seçilmişti, çünkü motorun ana kullanımlarından biri kompresörleri doğal gaz boru hatlarında çalıştırmaktı .

Japon Yanmar , motorlu testereler ve dıştan takma motorlar için bazı küçük, şarj soğutmalı rotorlu motorlar üretti. Ürünlerinden biri, daha iyi egzoz emisyon profillerine sahip LDR (yanma odasının ön kenarındaki rotor girintisi) motoru ve kısmi yük ve düşük devir performansını iyileştiren reed-valf kontrollü giriş portlarıdır.

1971 ve 1972'de Arctic Cat , Almanya'da üretilen Sachs KM 914 303-cc ve KC-24 294-cc Wankel motorlarıyla çalışan kar motosikletleri üretti.

1970'lerin başında, Outboard Marine Corporation , Johnson ve diğer markalar altında 35 veya 45 hp (26 veya 34 kW) OMC motorları ile çalışan kar motosikletleri sattı.

Alman Aixro, 294 cc odacıklı şarj soğutmalı rotorlu ve sıvı soğutmalı gövdeli bir go-kart motoru üretiyor ve satıyor. Diğer üreticiler: Wankel AG, Cubewano, Rotron ve Precision Technology USA.

Amerikan M1A3 Abrams tankı, TARDEC ABD Ordusu laboratuvarı tarafından geliştirilen döner bir Dizel APU kullanacak. Standart askeri JP-8 jet yakıtı gibi çeşitli yakıtlarla çalışacak şekilde modifiye edilmiş, yüksek güç yoğunluklu 330 cc'lik bir döner motora sahiptir .

İçten yanmalı olmayan

Ogura Wankel Klima sistemi kompresörü

İçten yanmalı motor olarak kullanıma ek olarak, temel Wankel tasarımı gaz kompresörleri ve içten yanmalı motorlar için süper şarj cihazları için de kullanılmıştır , ancak bu durumlarda tasarım hala güvenilirlik açısından avantajlar sunsa da, Wankel'in temel avantajları dört zamanlı içten yanmalı motor üzerinde boyut ve ağırlık önemsizdir. Wankel motorunda bir Wankel süper şarj cihazı kullanan bir tasarımda, süper şarj cihazı motorun iki katı büyüklüğündedir.

Wankel tasarımı, bazı Mercedes-Benz ve Volkswagen otomobillerinde emniyet kemeri ön gergi sisteminde kullanılmaktadır . Ne zaman yavaşlama sensörler potansiyel çökmesi tespit küçük patlayıcı kartuşları elektrikle tetiklenen ve edilmektedir a önce koltukta sıkıca sürücü ve yolcu ankraj emniyet kemeri sistemlerinde gevşekliğin alınması döndürmek minik Wankel motorları, içine çıkan basınçlı gaz beslemeleri çarpışma.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

• Yamaguchi, Jack K (2003). Mazda RX-8: Dünyanın İlk 4 kapılı, 4 koltuklu Spor Arabası Plus, Mazda Rotary Motor geliştirme ve Dünya Çapında Rotary Yarış Tarihlerini Tamamladı . Mazda Motoru. ISBN'si 4-947659-02-5.
• Yamaguchi, Jack K (1985). Yeni Mazda RX-7 ve Mazda Döner Motorlu Spor Arabalar . New York: St. Martin's Press. ISBN'si 0-312-69456-3.
• Norbye, Jan P. (1973). "Mazda'ya dikkat edin!". Otomobil Üç Aylık . XI.1 : 50–61.
• Biermann, Arnold E.; Ellerbrock Jr., Herman H. (1941). "Rapor No. 726 Hava soğutmalı silindirler için kanat tasarımı" (PDF) . NACA. Arşivlenmiş orijinal (PDF) 2020-12-04 tarihinde . 2018-05-05 alındı .
• Yamamoto, Kenichi (1981). Döner Motor . Toyo Kogyo.
• Grazen, Alfred EP, Patentler CA 602098 ve CA 651826 (Suzuki RE-5'te çalışma yüzeyi için kaplama)
• Societé Anonyme Automobiles Citroën (1969), bir sürtünme yüzeyini kaplamak için prosedürlerdeki iyileştirmeler hakkında İspanyol patentleri 0374366 ve 0375053 (Nikasil).
• F Feller ve MI Mech: "2 Aşamalı Döner Motor—Dizel Gücünde Yeni Bir Konsept", Rolls-Royce, Makine Mühendisleri Enstitüsü, Bildiriler 1970–71, Cilt. 185, s. 139–158, D55-D66. Londra
• Ansdale, RF (1968). Wankel RC Motor, Tasarım ve Performans . Iliffe. ISBN'si 0-592-00625-5.
• Frank Jardine (Alcoa): "Otomotiv motor tasarımında termal genleşme", SAE Journal , Eylül 1930, s. 311–319 ve ayrıca SAE paper 300010.
• PV Lamarque, "The Design of Cooling Fins for Motor-Cycle Engines", The Institution of Automobile Engineers Magazine , Londra, Mart 1943 sayısında ve ayrıca "Institution of Automobile Engineers Proceedings", XXXVII, Session 1942–1943, s. 99-134 ve 309-312.
• WM Holaday ve John Happel (Socony-Vacuum Oil Co): 'Bir Rafinerinin Motor Yakıt Kalitesine Bakış Açısı', SAE belgesi 430113
• Walter G Froede: 'NSU-Wankel Döner Yanmalı Motor', SAE Teknik belge 610017
• MR Hayes & DP Bottrill: 'NSU Spider -Vehicle Analysis', Mira (Motor Industry Research Association, Birleşik Krallık), 1965.
• C Jones (Curtiss-Wright), "Döner Yanmalı Motor, Uçak Türbini Kadar Düzgün ve Trimlidir", SAE Journal, Mayıs 1968, Cilt 76, nº 5: 67–69. Ayrıca SAE belgesi 670194'te.
• Jan P Norbye: "Wankel'e Rakipler", Popular Science, Ocak 1967; 'Wankel Motoru. Tasarım, geliştirme, uygulamalar'; Chilton, 1972. ISBN  0-8019-5591-2
• TW Rogers ve ark. (Mobil),"Döner Motorların Yağlanması", Otomotiv Mühendisliği (SAE) Mayıs 1972, Cilt 80, nº 5: 23–35.
• K Yamamoto et al. (Mazda): "Döner Motorların Yanma ve Emisyon Özellikleri", Otomotiv Mühendisliği (SAE), Temmuz 1972: 26–29. Ayrıca SAE kağıdı 720357'de.
• LW Manley (Mobil): "Düşük Oktanlı Yakıt, Döner Motorlar için uygundur", Otomotiv Mühendisliği (SAE), Ağustos 1972, Cilt 80, nº 8: 28–29.
• WD Bensinger (Daimler-Benz), "Rotationskolben-Verbrennungsmotoren", Springer-Verlag 1973; ISBN  978-3-642-52173-7
• Reiner Nikulski: "Norton rotoru Hercules W-2000 cihazımda dönüyor", "Katalizör konvertörlü Sachs KC-27 motoru" ve diğer makaleler: "Wankel News" (Almanca, Hercules Wankel IG'den)
• "Dünya Çapında Döner Güncelleme", Otomotiv Mühendisliği (SAE), Şubat 1978, Cilt 86, nº 2: 31–42.
• B Lawton: 'Turboşarjlı Dizel Wankel Motoru', C68/78, of: 'Makine Mühendisleri Enstitüsü Konferans Yayınları. 1978–2, Turboşarj ve Turboşarjlar, ISBN  0 85298 395 6 , s. 151–160.
• T Kohno ve ark. (Toyota): "Döner Motorun Hafif Yükte Yanması İyileştirildi", Otomotiv Mühendisliği (SAE), Ağustos 1979: 33–38. Ayrıca SAE belgesi 790435'te.
• Kris Perkins: Norton Rotaries , 1991 Osprey Automotive, Londra. ISBN  1855321 81 5
• Karl Ludvigsen: Wankel Motorları A'dan Z'ye , New York 1973. ISBN  0-913646-01-6
• Len Louthan (AAI corp.): 'Hafif Ağır Yakıtlı Döner Motorun Geliştirilmesi', SAE kağıdı 930682
• G Bickle ve ark. (ICT co), R Domesle ve ark. (Degussa AG), "İki Zamanlı Motor Emisyonlarının Kontrolü", Automotive Engineering International (SAE), Şubat 2000, s. 27–32.
• BOSCH, "Otomotiv El Kitabı", 2005, Akışkanlar Mekaniği, Tablo: 'Yüksek Basınçlı Yataklardan Deşarj'.
• Anish Gokhale ve diğerleri: "Konjuge ısı transferi simülasyonu ve kanatların analizi yoluyla Motor Soğutmasının Optimizasyonu"; SAE belgesi 2012-32-0054.
• Patentler: US 3848574  , 1974 -Kawasaki; GB 1460229  , 1974 -Ford; US 3833321  , 1974; US 3981688  , 1976. -Ford; CA 1030743  , 1978; CA 1045553  , 1979, -Ford.
• Dun-Zen Jeng ve diğerleri: 'Kaçak, Farklı Yakıtlar ve Girinti Boyutları ile Döner Motorun Performansı Üzerine Sayısal Araştırma', SAE makalesi 2013-32-9160 ve aynı yazar: 'Döner Motorda Emme ve Egzoz Borusu Etkisi Performans', SAE belgesi 2013-32-9161
• Wei Wu ve diğerleri: 'Geliştirilmiş Dayanıklılık, Güç ve Verimlilik için Isı Borusu Destekli Hava Soğutmalı Döner Wankel Motoru', SAE belgesi 2014-01-2160
• Mikael Bergman et al. (Husqvarna): '70 cc Yüksek Performanslı Testere'ye uygulanan Gelişmiş Düşük Sürtünmeli Motor Kaplaması', SAE belgesi 2014-32-0115
• Alberto Boretti: 'UAV için Wankel Motorlarının CAD/CFD/CAE Modellemesi', SAE Teknik Belgesi 2015-01-2466

Dış bağlantılar

• ABD Patenti 2,988,008
• Wankel Motorları Nasıl Çalışır , Şeyler Nasıl Çalışır , alındı 2012-08-14
• Wankel Motoru , Hareketli Motorlar, Keveney
• Bir motorun nasıl ve neden sorunsuz bir şekilde devrilmesi gerekir , İngiltere: Citroën Net , alındı 2012-08-14
• Aaron Cake'in Wankel motorundaki sayfası , CA
• JI Martin-Artajo SI Döner motor maketi , ES
• JC Lefeuvre'nin bir motosiklete monte edilen Moto-Türbin-Radiale döner motoru, FR
• Scott, David (Mart 1960). "Pistonsuz Otomatik Motor" . Popüler Bilim : 82.
• Norbye, Jan P. (Ocak 1967). "Wankel'in Rakipleri: Döner Motorların Bir Özeti" . Popular Science : 80. Kauertz, Tschudi, Virmel, Mercer, Selwood, Jernaes örnekleri.CS1 bakımı: postscript ( bağlantı )
• Norton Döner ; Norton Wankel motor serisinin gelişiminin özeti, David Garside