Ванкелов мотор
Ванкелов мотор (енгл. Wankel engine, нем. Wankelmotor) представља тип мотора са унутрашњим сагоревањем специфичне конструкције (са обртним клиповима) - ротациони клипни СУС мотор, који трансформише притисак у ротационо кретање. Сва четири такта карактеристична за (клипне) моторе са унутрашњим сагоревањем (убризгавање, сабијање и паљење горива и накнадно избацивање гасова) се врше у кућишту овалног облика у чијем „центру“ се налази ротор у облику релоовог троугла. Оваква конструкција чини овај мотор компактним, дакле мањим и значајно лакшим у односу на стандардне моторе са унутрашњим сагоревањем при чему уравнотежено испоручује снагу и то при великом броју обртаја. Често се овај мотор поистовећује са ротационим мотором иако се име ротациони мотор односи на више врста мотора од којих неки имају значајно другачију конструкцију од Ванкеловог мотора.
| Погон летелица | |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| Врсте | |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
Овај мотор је осмислио немачки инжењер Феликс Ванкел. Развој овог мотора је започет почетком 1950-тих и прототип је завршен 1957.
Захваљујући свом компактном дизајну мотор се користи за покретање разних возила и машина као што су аутомобили (укључујући и тркачке аутомобиле), авионе, водене скутере, моторне тестере.Од аутомобилских компанија Мазда се истиче по честој употреби овог мотора у својим возилима.
Историја уреди
Немачки инжењер Феликс Ванкел је започео развој мотора у једној фабрици аутомобила која сада припада фирми Фолксваген где је 1954 завршио развој концепта овог ротационог мотора.Ханс Дитер Пашке је конструисао мотор ККМ 57 без знања Ванкела који је касније критиковао Пашкеа говорећи :”Од мог тркачког коња си направио стоку за вучу”.Први потпуно функционални мотор ове врсте, ДКМ 54, је направљен 1.2.1957.
Много труда је уложено у развој овог мотора нарочито 1960-тих и 1970-тих.Интересовање за овај мотор потицало је од чињенице да је изузетно тих.Осим тога, мотор је много поузданији од конвенционалних мотора услед тога што има мање покретних делова (најчешће има само три покретна дела док мотори са клиповима имају преко 40).
У САД-у 1959 компанија за производњу авиона ’Цуртис-Wригхт‘ је направила неке измене на основном моделу чиме су побољшане перформансе мотора.У Великој Британији 1960-тих, Ролс Ројс је произвео прву дизел верзију. У Великој Британији је произвођач мотоцикала ’Нортон’ развио верзију мотора погодну за мотоцикле.Сузуки је такође произвео мотоцикала са овим мотором -РЕ 5.’Деер &цомпанy’ је користила овај мотор за производњу својих возила која се крећу по снегу. Америчка војска је користила овај мотор у неким својим возилима крајем 1980-тих.
Интересовање за овај тип мотора показале су разне велике компаније попут Ситроена, Мерцедес-Бенза и ‘Генерал моторса’.Међутим, једино је Мазда наставила да користи Ванкелов мотор-највероватније због нешто тога што је производња овог мотора нешто скупља од стандардних мотора. Осим тога мотор који је ‘Генерал моторс’ произвео није испуњавао прописе о емисији гасова, па никад и није ушао у масовну производњу.
Након година развоја, први Маздин аутомобил са Ванкеловим мотором био је ‘Цосмо’. Следила је производња аутобуса и камионета са овим мотором. Купци Маздиних модела са овим мотором нарочито су хвалили низак ниво буке који су аутомобили производили. Мазда је касније престала да користи овај мотор у свим моделима осим у моделу РX 7. Компанија је користила Ванкелов мотор са два ротора све до модела ‘Еунос Цосмо’ 1991 који је користио мотор са 3 ротора и 2 турбопуњача. Мотор ‘Ренесис’ је представљен 2003 у моделу РX 8.У њему су портови за издувне гасове I убризгавање горива померени са периферије кућишта ротора на стране, чиме је омогућена употреба већих портова, бољи проток ваздуха и испоручивање веће снаге. ’Ренесис’ може да произведе 238 коњских снага (177 kW), при чему је смањена потрошња и емисија штетних гасова (који су код ранијих модела били проблем) и додатно је повећана поузданост. Радна запремина овог мотора је 1,3 литара.
Конструкција уреди
У Ванкеловом мотору, типичан четворотактни циклус (Отов циклус) се одвија у простору између тространог, симетричног ротора и унутрашњости кућишта.У основном моделу Ванкеловог мотора са једним ротором, овално кућиште окружује ротор који је облика сличног облику релоовог троугла.Овакав облик ротора је резултат тежње да се смањи радна запремина мотора и да се повећа однос између максималне и минималне запремине сваке од три коморе у току једног циклуса.Одатле, симетричне странице ( које спајају врхове ротора ) имају највеће могуће ”испупчење” а да притом ниједна страна ротора ни у једном тренутку не дотиче унутрашњост кућишта.
Како овај мотор функционише најјасније се види са анимације. Четворотактни мотори са клиповима изврше једно сагоревање горива по цилиндру на сваке две ротације коленастог вратила док свака комора за сагоревање (комора одговара једном клипу) у Ванкеловом мотору изврши једно сагоревање на једну ротацију ротора (ротор одговара коленастом вратилу).Дакле, код Ванкеловог мотора док ротор изврши једну ротацију изврше се три сагоревања.Ово за последицу има да Ванкелов мотора испоручује већу снагу од мотора са клиповима сличне редне запремине.
Ванкелови мотори могу да раде на већем броју обртаја од одговарајућих мотора са клиповима услед тога што они немају делове који раде у таквим режимима да долази до замора материјала односно делове који су под великим оптерећењем као што је то случај код стандардних мотора (коленасто вратило, везе између вратила и клипова).Ванкелови мотори који се користе у тркачким моторима раде и на брзинама од 10000 обртаја у минути.
Инжењерство уреди
Најтежи проблем који је требало да инжењери реше, како би направили поуздан Ванкелов мотор, био је проблем који се односи на чињеницу да се код Ванкеловог мотора сваки од четири циклуса одвијају у засебним коморама. Резултат тога је да се различити делови мотора неједнако загревају.
Овај проблем се донекле превазилази воденим хлађењем тако што вода циркулише кроз коморе које окружују сам део мотора у којем се одвија четворотактни циклус.Ово за резултат има преношење топлоте са топлијих на хладније делове мотора чиме се спречава неједнако загревање а самим тим и неравномерна експанзија појединих делова услед повишене температуре.Код мотора са клиповима читав Отов циклус се одвија у једном клипу па они немају овај проблем.
Материјали уреди
За разлику од мотора са клиповима, где се након сагоревања и избацивања гасова цилиндар хлади самим убризгавањем смеше горива и гасова (наравно ово није једини облик хлађења) , кућиште Ванкеловог мотора је стално више загрејано са једне стране, што води високим температурама на страни где се врши паљење смеше и неједнакој термалној експанзији.Да би мотор био поуздан, осим система воденог хлађења, проблем се решава I коришћењем егзотичних легура и керамике.Употреба оваквих материјала је могућа управо захваљујући једноставној конструкцији Ванкеловог мотора.
Предности уреди
Ванкелови мотори су знатно мањи, лакши, и имају мање покретних делова него еквивалентан мотор са клиповима. На пример, услед тога што се ротор налази директно на осовини више нема потребе за употребом делова који су били под великим напрезањима (који су самим тим били кратког века) што ове моторе чини поузданијим.
Величина и облик Ванкеловог мотора омогућавају већу слободу при конструисању шасије аутомобила, односно облик мотора дозвољава израду аеродинамичније шасије.
Конструкција ових мотора обезбеђује испоручивање извесне количине снаге чак и када дође до тешког квара, док би мотор са клиповима готово сигурно одмах престао са радом.Ова особина је веома битна код примене у авио-индустрији.
Мане уреди
Основни недостатак Ванкелових мотора је повећана потрошња горива. Међутим, у најновијем моделу ове врсте мотора ‘Ренесис’ овај проблем је решен низом конструкцијских унапређења. Сада мотор при раду троши извесне количине уља па корисници ових мотора морају периодично да додају мале количине уља у мотор. Али и поред овог додатног издатка Ванкелови мотори су сада знатно економичнији.
Види још уреди
