Informacije

Wankel motor28.07.2005. @ 00:05:29
Galerija slika
Pošaljite komentar


Potpuno je zanimljivo kako je nekada obeƦavajujƦi projekat Wankel-motora kroz istoriju postojanja ipak zavrÅ”io, može se reƦi, popriliĆØno neuspeÅ”no. ZaĆØetak automobilske industrije je zapoĆØelo svoje bivstvovanje finalnom kreacijom motora sa unutraÅ”njim sagorevanjem po principu Otto-vog ciklusa. To je, naravno, bio motor ĆØija je konfiguracija i princip do danaÅ”njeg dana ostao nepromenjen ā€“ samo (znaĆØajno) poboljÅ”an. To je motor o kome je na sajtu Speed! veƦ bilo reĆØi, dakle onaj koji radi na principu klipova, cilindara i osovina. Raznorazni inženjeri su ĆØitav vek (od nastanka automobila 1896. godine pa do danas) pokuÅ”avali da razviju efikasnije reÅ”enje. Bilo je tu raznih patenata i izuma, ali jednostavno nije se moglo naƦi toliko efikasno reÅ”enje da bi se konaĆØno klasiĆØan agregat povukao iz proizvodnje i zamenio novim, boljim. Iz tog razloga mi i dan danas vozimo automobile po principima koje je Otto zamislio i sproveo u delo davne 1876. godine. Ipak, bilo je nekoliko reÅ”enja koje bi mogle zaslužiti Å”ansu. Od tih nekoliko, sasvim se sigurno može izdvojiti Wankel-ov agregat. Felix Wankel (1902-1988) je bio nemaĆØki inženjer, kasnije i profesor, koji je zaslužan za ovu zanimljivu kreaciju. Zapravo, pravi naziv ovog motora jeste ā€“rotirajuƦa maÅ”ina sa unutraÅ”njim sagorevanjem-. Svoju reĆØ na ovu temu su dali brojni nauĆØnici i pre samog Wankela. Najstariji podatak o ovakvom tipu motora seže joÅ” u XVII vek, u Italiji. Rane dizajnerske radove su dali ĆØak James Watt i Ericsson, ali to je joÅ” bilo daleko od finalne verzije. I sam Felix Wankel je popriliĆØno ĆØekao na svoju finalnu verziju, iz prostog razloga Å”to je život u NemaĆØkoj u njegovom periodu rada bio ekstremo težak. Ipak, Wankel 1933. godine prijavljuje patent za DKU rotirajuƦu maÅ”inu (prvi tip Wankel-motora), koji Ʀe zvaniĆØno dobiti 1936. DKU (ā€˜Drehkolben Mashineā€™) je vrlo sliĆØan modernijim Wankel-maÅ”inama, s tim Å”to je gabaritno mnogo veƦi, nepraktiĆØniji (da biste promenili sveƦicu morali biste rasklopiti ceo motor i sl.) ali i snažniji ā€“ u normalnom režimu ide i do 25.000 obrtaja u minuti! Ipak, to je bio samo prototip; trebalo je napraviti neÅ”to Å”to bi bilo moguƦe koristiti u Å”irem dijapazonu pokretnih maÅ”ina. To ā€˜neÅ”toā€™ je bio KKM (ā€˜Kreiskolben Motorā€™) nastao sredinom pedesetih. Presudnu ulogu u životu gosā€™n Wankela je odigralo zapoÅ”ljavanje u kompaniji NSU. Walter Froede, Å”ef motociklistiĆØkog dela u NSU, je video veliku Å”ansu u radovima Felix Wankel-a i odluĆØio je da finansira njegove buduƦe projekte. VeƦ 1958. godine, konstruisan je prvi KKM Wankel-motor od nekih dvadesetak konjskih snaga. Nakon toga, kreƦe usavrÅ”avanje ovog izuma, pa ĆØak i ugradnja Wankel-motora u NSU vozila. Ipak ono Å”to je nama možda bliže i poznatije jeste Mazdin rad. Ova japanska kompanija je takodje videla neke prednosti u eksploataciji motora ove vrste, pa se odlucila za prvu ugradnju u ranim sedamdesetim. I dan danas ne odustaju od te tradicije, pa tako imamo ĆØuvenu Mazdinu seriju RX, koja poĆØev od 1978. godine ne napuÅ”ta Wankel-ove agregate. Ali kako taj motor zapravo radi?


Svim postojeƦim reÅ”enjima koja su obeležila istoriju auto-industrije uzor je bio Otto i njegov ciklus/motor. I Wankel pripada toj grupi. Dakle, Wankel-motor takodje radi po principu unutraÅ”njeg sagorevanja, sa sve standardne cetiri faze rada. Kao Å”to smo veƦ rekli, to su respektivno faza UBRIZGAVANJA, KOMPRESIJE (SABIJANJA), SAGOREVANJA i IZBACIVANJA. Ovaj princip rada i kod rotirajuƦe maÅ”ine u potpunosti prati Otto-ov ciklus. Ipak, sam princip rada, to jest kako ova maÅ”ina sprovodi te cikluse, jeste potpuno drugaĆØiji u odnosu na konvencionalne agregate. Jedna od najveƦih razlika je možda to Å”to se kod klasiĆØnih motora sve ĆØetiri faze odvijaju u istom zapreminskom prostoru, u jednoj `komori` ā€“ cilindru. To se, naravno, postiže uz pomoƦ sinhroniĆØnog rada ventila, klipova, bregaste itd. S druge strane, kod Wankel-ovog motora nemamo klasiĆØne cilindre sa svim prateƦim delovima (klipovi, ventili...) veƦ samo jednu (ili dve) komore u kojima se odvojeno deÅ”avaju faze spomenutog Otto-ciklusa! RotirajuƦi motor takoĆ°e koristi pritisak koji se dobija u fazi sagorevanja i tako pokreƦe sklop. Teorija je dakle ista, ali je praksa dijametralno razliĆØita. Pre nego Å”to krenemo u objaÅ”njavanje naĆØina rada, hajde da se prvo upoznamo sa osnovnim delovima ovog agregata.


Kao i klasiĆØni motori, i ovaj ima standardan blok koji je hlaĆ°en uz pomoc brojnih kanala koji prolaze kroz osnovni materijal i kroz koje prolazi teĆØnost. Unutar tog bloka se nalazi kuƦiste (pandan bloku koji drži cilindre) koji obavija komoru gde se ĆØitava radnja i obavlja. U unutraÅ”njosti te (poveƦe) komore se nalazi osnovni deo rotirajuƦe maÅ”ine ā€“ rotor. Rotor, logiĆØno, rotira i uz pomoƦ osovine koja prolazi kroz sredinu rotora pokreƦe dalje sklopove menjaĆØa/transmisije, koja pokreƦe pogonske toĆØkove. Ostatak podsistema su sliĆØni onima koji se mogu naƦi i kod klasiĆØnih agregata, ukljuĆØujuƦi i sistem dovoda goriva/smeÅ”e, odnosno paljenja iste (sveƦice). Ipak, zadržimo se na najvažnijem delu Wankel-motora, odnosno rotoru. Kao Å”to možete videti na slici, on je trouglastog oblika sa zupĆØanikom i lagerom u sredini. To nam govori da on može slobodno da rotira, sa centrom ose upravo na tom lageru. Dakle, on je uspravno postavljen u spomenutoj komori i rotira UVEK u smeru kazaljke na ĆØasovniku. Sama komora ima oblik razvuĆØenog kruga/epitrohoida i rotor u njoj je postavljen tako da nema slobodnog zapreminskog prostora osim onog izmedju unutraÅ”njeg zida komore i tri stranice rotora. Zapravo, to i nisu klasiĆØne stranice trougla veƦ su one konveksnog oblika (ispupĆØene). Razlog tome jeste perfektno i Å”to lakÅ”e ā€“naslanjanje- konveksnih stranica na unutraÅ”nje zidove komore prilikom rotiranja. Na krajevima tih stranica se nalaze specifiĆØni, ispupĆØeni delovi metala koji su u stalnom kontaktu sa zidovima komore. S obzirom da imamo tri takva ā€“zaptivaĆØa- onda je sasvim logiĆØno da unutar jedne komore rotor u jednom trenutku stvara tri ODVOJENE komore, u kojima se dalje odvija proces Otto-vog ciklusa. Vratimo se za trenutak na oblik same komore. Ona nije klasiĆØan krug, vec razvuĆØeni krug. S druge strane, rotor je jednakostranĆØni trougao koji rotira unutar nje. To nam govori da, iako su sve konveksne stranice rotora jednake, ipak postoje razlike u zapreminama one tri manje komore. Pored toga, treba spomenuti i da na povrsinama tih konveksnih stranica postoje posebna udubljenja koja dozvoljavaju veƦu koliĆØinu smeÅ”e unutar motora u jednom trenutku. TreƦi bitan deo ĆØitavog sistema (pored rotora i komore) jeste osovina koja ide iz sredine rotora, rotira u istom smeru kao i on i predstavlja svojevrsan ā€“autput- celog agregata. Ova osovina, po pravilu, rotira tri puta brže nego sam rotor ā€“ za jednu njegovu revoluciju osovina se okrene tri puta. Sada, kako se odvija sam proces unutraÅ”njeg sagorevanja kod Wankel-a?


PreÅ”li smo neke osnove Wankel-motora. Upoznali smo se, ako niÅ”ta, sa osnovnim delovima ispod samog bloka. Sad ih samo treba spojiti u funkcionalnu celinu. To se, kod rotirajuƦe maÅ”ine, radi popriliĆØno lako! Princip funkcionisanja Otto-vog ciklusa je ovde vrlo jednostavan i logiĆØan da verovatno i sami pretpostavljate kako to ide... Bilo kako bilo, ovde se dalje produbljuju razlike izmedju klasiĆØnog i Wankel-motora. Kao Å”to sam gore i spomenuo, sistem ubrizgavanja smeÅ”e je potpuno isti ā€“ ranije se to ĆØinilo putem karburatora, a danas elektronskim putem. Ipak, velika je razlika u naĆØinu ā€“ulaska- smeÅ”e u sam motor. Naime, nema nikakvih injector-a ili specijalnih pumpi. Na jednom delu komore (sa strane, naspram stranica rotora) se nalazi otvor kroz koji se konstantno ubrizgava smeÅ”a pod pritiskom iz karburatora/pumpe. Sada Ʀemo ispratiti jednu revoluciju rotora u komori, to jest ispratiƦemo jedan Otto ciklus Wankel-motora:


- FAZA UBRIZGAVANJA: Prilikom paljenja motora, rotor se elektriĆØnim putem pokreƦe. On tada ā€“veÅ”taĆØki- rotira (kao i kod klasiĆØnog agregata) i tom prilikom kreƦe ubrizgavanje smeÅ”e goriva i vazduha kroz gorespomenute otvore na zidu komore. Dakle, smeÅ”a ce uƦi u prvu/jednu od one slobodne tri koje unutra formiraju rotor i komora, odnosno njen unutraÅ”nji zid. Ubrizgavanje traje dokle god ga spomenuti zaptivaĆØ ne prekine, jer on zatvara tu jednu manju komoru. SmeÅ”a je sad unutar komore, unutar motora i dalje rotira u smeru kazaljke na ĆØasovniku. Rotor sada dolazi do dela komore gde ona viÅ”e nije luĆØna/okrugla veƦ potpuno ravna. Ta komora je najmanja i pripada drugom delu naÅ”e priĆØe;







- S obzirom da je takva novoformirana komora najmanja, logiĆØno je da je u njoj pritisak najveƦi. Dakle, uÅ”li smo u FAZU KOMPRESIJE. Kada nivo kompresije, koji se ovom prilikom postiže, bude najveƦi, tada na red stupaju klasiĆØne sveƦice koje pale smeÅ”u i prave tipiĆØnu eksploziju. Rotor dalje nastavlja svoju revoluciju i ā€“napuÅ”ta- deo sa sveƦicama. Formira se nova komorica u kojoj se odvija faza sagorevanja;











- FAZA SAGOREVANJA: U ovom trenutku rotor formira komoru u donjem delu (velike) komore. Zapravo, u prvoj revoluciji rotora nakon elektriĆØnog startovanja, ovo je deo kada se ĆØitav agregat zapravo i startuje i poĆØinje da radi bez elektriĆØnog startera. Dakle, eksplozija navodi rotor da se kreƦe dalje i sada Wankel uspostavlja svoj normalan rad. U komori koja nastaje u fazi sagorevanja se izbacuje sav nus-produkt ranije eksplozije. Naime, baÅ” u tom delu velike komore se nalazi otvor koji vodi sav taj gas dalje ka grani auspuha... Taj otvor se nalazi upravo ispod samog otvora koji služi za ubacivanje smeÅ”e u motor. To nam govori da je rotor skoro odradio jednu svoju revoluciju i da je zavrÅ”ena i FAZA IZBACIVANJA! Dalje Ʀe se ponovo formirati komora u koju Ʀe se ubacivati smeÅ”a, pa onda opet sve ide ispoĆØetka...





Ono Å”to je vrlo bitno jeste da ste, ĆØitajuƦi ovaj gore tekst, postavili sebi (i meni) pitanje `Å”ta se deÅ”ava sa ostalim manjim komorama koje se u istom trenutku formiraju dok se rotor okreƦe?` To je odliĆØno pitanje i prvi siguran znak da ste potpuno skapirali kako Wankel-motor radi! A odgovor na pitanje je: i ostale komore simultano rade proces ā€“ jedna za drugom. Dakle, kad u prvoj fazi dodje do ubrizgavanja goriva i kada zaptivaĆØ zatvori tu odreĆ°enu komoru, odmah se (daljim rotiranjem) formira sledeƦe komorica u koju se ubrizgava smeÅ”a i tako dalje. Proces se bezbroj puta ponavlja. Tako dobijamo veliku komoru u kojoj se u istom trenutku mogu odvijati TRI dela Otto procesa! To zasigurno ima svojih prednosti... Bilo kako bilo, to je naĆØin na koji se Wankel okreƦe. Tim okretanjem rotora, pokreƦe se i ona centralna osovina sa kojom je rotor putem zupĆØanika povezan. Takodje, na samoj centralnoj osovini se nalaze posebni brežuljci (poput bregaste kod klasiĆØnih agregata) kojim rotor pospeÅ”uje okretanje osovine. Sam Wankel motor obiĆØno ima dve (li viÅ”e) komore sa rotorima, pa tako i brežuljaka ima koliko i njih. Oni su na osovini postavljeni jedan naspram drugog i time ĆØine da se oba rotora ne okreƦu sinhrono, veƦ simultano ā€“ npr. ako je jedan u fazi ubrizgavanja, onda je drugi u fazi izbacivanja ā€“ dakle, suprotno postavljeni. To doprinosi kultivisanom i elastiĆØnom radu ĆØitavog agregata. Pored toga, Wankel-ov motor ima i niz drugih prednosti. Kao na primer, izdržljivost. Wankel maÅ”ina Ʀe sigurno preƦi viÅ”e kilometara od standardnih motora, iskljuĆØivo zbog manjeg broja delova motora, pa samim tim i manje verovatnoƦe da Ʀe doƦi do nekog kvara. Ovaj agregat se generalno i sporije okreƦe nego obiĆØan, jer kao Å”to smo rekli rotor se kreƦe troduplo sporije nego `autput`, to jest osovina. To doprinosi manjem habanju unutraÅ”njih delova agregata i opet ā€“ trajniji je i izdržljiviji. Naravno, postoje i vrlo dobri razlozi zaÅ”to Wankel-motor nije uspeo da se izbori za `svoje mesto pod suncem`. Prvo, teÅ”ko se pravi ovakav motor koji može da ispoÅ”tuje sve regulative o emisiji Å”tetnih gasova. Wankel maÅ”ina ima mnogo jaĆØu eksploziju u motoru od standardne, pa je zato problem `ubijanja` svih tih Å”tetnih gasova baÅ” veliki posao za inženjere. Drugo, a možda i najbitinije je cena koÅ”tanja visokoprodukcijske izrade ovakvog agregata. Danas u svetu imate veliki broj kompanija koji su dobavljaĆØi velikih svetskih proizvoĆ°aĆØa automobila, i to delova za standardne motore sa unutraÅ”njim sagorevanjem. Samim tim, po zakonu tržiÅ”ta javlja se konkurencija, poveƦava potražnja i pada cena takvim proizvodima/poluproizvodima/sirovinama. S druge strane, nema baÅ” mnogo takvih dobavljaĆØa koji mogu isporuĆØiti po nekoj normalnoj ceni bilo koji od vrlo specifiĆØnih delova rotor-motora. ImajuƦi to u vidu, proizvoĆ°aĆØi koji se odluĆØe za ugradnju ovakvog motora moraju da raĆØunaju na mnogo veƦe troÅ”kove od onih potrebnih za motore sa cilindrima. TreƦe, Wankel-motor troÅ”i mnogo goriva. Niski odnos kompresije i vrlo dugaĆØka eksplozija u motoru doprinose ĆØinjenici da ovakav agregat potroÅ”i viÅ”e benzina. Sve to je viÅ”e nego dovoljno da se proizvoĆ°aĆØi ne upuÅ”taju u `avanture` sa ugradnjom Wankel-a u svoja vozila. Barem ne za sada... možda se za par godina javi neko bolje reÅ”enje i varijacija na ovu temu? Ako niÅ”ta, danas imamo barem jednog svetskog proizvoĆ°aĆØa koji ne dozvoljava iÅ”ĆØezavanje rotirajuƦe maÅ”ine.


Naravno, u pitanju je Mazda, koja je odavno poznata po ĆØestoj primeni Wankel-ove maÅ”ine u svojim automobilima. 1978. godine je izaÅ”la prva Mazda RX-7 sa znaĆØajno poboljÅ”anom verzijom dotadaÅ”njeg rotacionog agregata, a i 25 godina kasnije se ne odustaje od ove tehnologije. Model tipa RENESIS, koji se danas ugradjuje u naslednika serije ā€“ RX-8, je izuzetno svetla taĆØka u daljem razvitku ovakve vrste pogona. Princip rada motora koji je ugradjen u ovu Mazdu je potpuno isti onome Å”to sam ja u dosadaÅ”njem tekstu pojaÅ”njavao. U kombinaciji sa brojnim elektronskim dostignuƦima, pre svega kontrolisanjem rada motora i svih relevantnih jedinica putem kompjutera (ECU), postigao se fenomenalan rezultat sa novom RX-8 i njenim motorom nove generacije! RENESIS je Wankel KKM rotirajuƦa maÅ”ina sa dva rotora postavljenim na jednoj centralnoj osovini, ukupne zapremine od 1308 kubnih centimetara (dve komore po 654 ccm). Naravno, ova zapremina predstavlja sav slobodan prostor koji je u velikoj komori oko rotora. Za RX-8 postoje dve verzije motora ā€“ slabija sa 192 konjske snage i jaĆØa sa 231 KS. Dakle, u pitanju su vrlo snažni motori sa izuzetnim ubrzanjima, ali ogromnom potroÅ”njom goriva! Ipak, neki bi sve dali samo da stalno sluÅ”aju sjajan, duboki zvuk ove Wankel-naÅ”ine. Ali, barem Ʀe registracija ovakvog automobila biti znaĆØajno jeftinija, s obzirom na kubikažu od samo 1,3 litre! Nadajmo se da Ʀe joÅ” neko u bliskoj buduƦnosti pružiti Å”ansu ovom blago reĆØeno zanimljivom pogonskom agregatu, iako on i nije baÅ” ideal motora buduƦnosti. To kažem pre svega zbog sve rigoroznijih uslova i normi o izduvnim gasovima koje države i zajednice propisuju u poslednje vreme..



KategorijaOcena (5 - 10)
UKUPNO0.00