MR. WANKEL

mazda-rotary-engine-wankel-2_38_26Ο λόγος για τον κινητήρα Wankel (Βάνκελ), ο οποίος παρουσιάζει μια εντελώς διαφορετική αρχιτεκτονική σε σχέση με τους κινητήρες Otto και Diesel που έχουμε δει μέχρι τώρα. Όλο και κάποιον καμένο φίλο σας θα έχετε ακούσει να εκθειάζει αυτόν τον ξεχωριστό κινητήρα την ώρα που ένα Μazda RX8 περνάει από μπροστά σας. Τι το ιδιαίτερο έχει όμως αυτός ο κινητήρας για να ασχοληθεί κανείς μαζί του; Σε αυτό το άρθρο θα ασχοληθούμε με την αρχή λειτουργίας, αλλά και με τις ιδιαιτερότητες του κινητήρα Wankel.

Η – για ακόμη μια φορά – γερμανική εφεύρεση (Felix Wankel), μπορεί να μοιράζεται την ίδια αρχή λειτουργίας και τον ίδιο θερμοδυναμικό κύκλο με τον κινητήρα Otto (εισαγωγή, συμπίεση, εκτόνωση, εξαγωγή), αλλά τον υλοποιεί με έναν τελείως διαφορετικό τρόπο. Έτσι, ενώ μέχρι τώρα βλέπαμε το έμβολο να εκτελεί παλινδρομική κίνηση μέσα στον κύλινδρο, στον Wankel, υπάρχει ένας μηχανισμός, ο οποίος εκτελεί περιστροφική κίνηση. Αυτή η ιδιότητα του χάρισε και τον χαρακτηρισμό περιστροφικός κινητήρας. Ας γίνουμε όμως πιο συγκεκριμένοι:

 

Δομικά στοιχεία περιστροφικού κινητήρα

Ρότορας: Πρόκειται για το στοιχείο, το οποίο αντικαθιστά το έμβολο, προκειμένου να υλοποιηθεί ο θερμοδυναμικός κύκλος. Το στοιχείο αυτό ουσιαστικά είναι ένα ισόπλευρο τρίγωνο με καμπυλωμένες τις πλευρές και τις κορυφές του. Επίσης, σε κάθε πλευρά υπάρχουν κοιλώματα, ώστε να υπάρχει περισσότερος χώρος για το μείγμα αέρα-καυσίμου. Οι κορυφές αυτού του τριγώνου είναι καλυμμένες με μεταλλικές λεπίδες, των οποίων ο ρόλος είναι να απομονώνουν πλήρως το θάλαμο καύσης, ώστε να μην υπάρχουν διαρροές μείγματος αέρα-καυσίμου. Ο ρότορας περιστρέφεται μέσα στο στάτορα με τρόπο που θα δούμε παρακάτω.

 

Στάτορας (Housing): Πρόκειται για το χώρο, μέσα στον οποίο περιστρέφεται ο ρότορας και όπου πραγματοποιούνται οι τέσσερις χρόνοι του κινητήρα. Το σχήμα του είναι τέτοιο, ώστε οι τρεις κορυφές του ρότορα να μένουν συνεχώς σε επαφή με τα τοιχώματά του. Έτσι, δημιουργούνται χώροι, μέσα στους οποίους πραγματοποιούνται η εισαγωγή, η συμπίεση, η ανάφλεξη και η εξαγωγή. Ο στάτορας, έχει σε κατάλληλα σημεία αυλούς εισαγωγής και εξαγωγής, καθώς και σπινθηριστές για την ανάφλεξη του καυσίμου.

 

Έκκεντρο: Πρόκειται για ένα λοβό, όπως αυτοί του εκκεντροφόρου άξονα, πάνω στον οποίο πατάει ο ρότορας. Ο λοβός αυτός δε βρίσκεται στο κέντρο περιστροφής του ρότορα, εξ’ου και ο χαρακτηρισμός του ως έκκεντρο. Με αυτόν τον τρόπο, όταν το έκκεντρο περιστρέφεται, ο ρότορας μπορεί να περιστρέφεται και να σχηματίζει χώρους διαφορετικού όγκου με το στάτορα, ώστε να πραγματοποιούνται οι επιθυμητές φάσεις. Για παράδειγμα, στη φάση της συμπίεσης θέλουμε μικρό όγκο, ενώ στη φάση της εξαγωγής μεγαλύτερο. Επίσης, ο ρότορας φέρει γρανάζι στο εσωτερικό του, το οποίο ακουμπάει σε σταθερό γρανάζι του κινητήρα.

 

Εκκεντροφόρος άξονας: Ο άξονας, ο οποίος φέρει τα έκκεντρα. Προφανώς, τα έκκεντρα είναι όσα και οι ρότορες. Ο άξονας αυτός είναι ταυτόχρονα και στροφαλοφόρος άξονας, δηλαδή είναι υπεύθυνος για τη μετάδοση της κίνησης στο σύστημα μετάδοσης και από εκεί στους τροχούς. Εδώ, αξίζει να σημειωθεί, ότι εκκεντροφόρος άξονας για τις βαλβίδες δεν υπάρχει, γιατί πολύ απλά δεν υπάρχουν βαλβίδες. Ο κινητήρας συνδέεται απευθείας  με το σύστημα εισαγωγής και εξαγωγής.

Αυτό συμβαίνει, γιατί οι τέσσερις φάσεις πρακτικά πραγματοποιούνται σε διαφορετικούς χώρους, οι οποίοι ορίζονται από το στάτορα και τις κορυφές του ρότορα. Έτσι, δεν υπάρχει ανάγκη ελέγχου της εισόδου και της εξόδου του καυσίμου.

 

Πλεονεκτήματα

Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα του περιστροφικού κινητήρα είναι η απευθείας παραγωγή περιστροφικής κίνησης. Επομένως, δεν υπάρχει η ανάγκη μετατροπής της κίνησης από παλινδρομική σε περιστροφική μέσω συστήματος διωστήρα, όπως σε άλλους κινητήρες. Άμεσο επακόλουθο, είναι ο μειωμένος αριθμός κινούμενων μελών, με αποτέλεσμα τη μείωση των απωλειών. Ένα άλλο πολύ σημαντικό πλεονέκτημα, είναι ο πολύ μικρός του όγκος, ο οποίος επιτρέπει μεγαλύτερη ευελιξία σε θέματα χωροταξίας μέσα στο μηχανοστάσιο του αυτοκινήτου. Επίσης, παρουσιάζει μια πολύ πιο ομαλή λειτουργία, καθώς τα κινούμενα μέρη του περιστρέφονται προς μια κατεύθυνση και δεν αλλάζουν συνεχώς διεύθυνση κίνησης, γεγονός που τον καθιστά και πιο αξιόπιστο. Τέλος, ο ρότορας βρίσκεται διαρκώς σε κίνηση, δηλαδή δεν υπάρχουν νεκρά σημεία, πράγμα που σημαίνει ότι ο κινητήρας δεν καλείται να υπερνικήσει αδρανειακά φορτία που οφείλονται στις μάζες των εμβόλων.

Στα αρνητικά αυτού του κινητήρα, συγκαταλέγονται η αυξημένη κατανάλωση, καθώς και η μειωμένη θερμοδυναμική απόδοση σε σχέση με έναν κινητήρα Otto. Η αυξημένη κατανάλωση αποτελεί και το λόγο, για τον οποίο οι κινητήρες αυτοί δεν έχουν επικρατήσει έναντι των παλινδρομικών.

 

Απλά απολαύστε τον!

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s