वांकेल इंजिन - आरपीडी कारच्या ऑपरेशनचे साधन आणि तत्त्व

ऑटोमोटिव्ह उद्योगाच्या संपूर्ण इतिहासात, अनेक प्रगत समाधाने आहेत, घटक आणि असेंब्लीचे डिझाइन बदलले आहेत. 30 पेक्षा जास्त वर्षांपूर्वी, पिस्टन इंजिन बाजूला हलवण्याचा सक्रिय प्रयत्न सुरू झाला, ज्यामुळे व्हँकेल रोटरी पिस्टन इंजिनला फायदा झाला. तथापि, अनेक परिस्थितींमुळे, रोटरी मोटर्सना त्यांच्या जीवनाचा हक्क मिळाला नाही. खाली या सर्व गोष्टींबद्दल वाचा.

हे कसे कार्य करते

रोटरचा त्रिकोणी आकार असतो, प्रत्येक बाजूला एक उत्तल आकार असतो जो पिस्टन म्हणून कार्य करतो. रोटरच्या प्रत्येक बाजूला विशेष खोबणी आहेत जी इंधन-वायु मिश्रणासाठी अधिक जागा प्रदान करतात, ज्यामुळे इंजिन कार्याचा वेग वाढतो. कडांचा शिखर लहान सीलिंग बाफलसह सुसज्ज आहे जो प्रत्येक बीटची अंमलबजावणी सुलभ करतो. रोटर दोन्ही बाजूंच्या सीलिंग रिंग्ससह सुसज्ज आहे, जे चेंबर्सची भिंत बनवते. रोटरच्या मध्यभागी दातांनी सुसज्ज आहे, ज्याच्या मदतीने यंत्रणा फिरते.

व्हँकेल इंजिनच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत शास्त्रीय इंजिनपेक्षा पूर्णपणे भिन्न आहे, परंतु ते 4 स्ट्रोक (इनटेक-कंप्रेशन-वर्किंग स्ट्रोक-एक्झॉस्ट) असलेल्या एका प्रक्रियेद्वारे एकत्र केले जातात. इंधन पहिल्या तयार केलेल्या चेंबरमध्ये प्रवेश करते, दुसऱ्यामध्ये संकुचित होते, नंतर रोटर फिरते आणि कॉम्प्रेस केलेले मिश्रण स्पार्क प्लगद्वारे प्रज्वलित होते, कार्यरत मिश्रण रोटर फिरवल्यानंतर आणि एक्झॉस्ट मॅनिफोल्डमध्ये बाहेर पडते. मुख्य वेगळेपणाचे तत्व म्हणजे रोटरी पिस्टन मोटरमध्ये, कार्यरत चेंबर स्थिर नसतो, परंतु रोटरच्या हालचालीमुळे तयार होतो.

डिव्हाइस

डिव्हाइस समजून घेण्यापूर्वी, आपल्याला रोटरी पिस्टन मोटरचे मुख्य घटक माहित असले पाहिजेत. व्हँकेल इंजिनमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• स्टेटर गृहनिर्माण;
• रोटर
• गीअर्सचा संच;
• विक्षिप्त शाफ्ट;
• स्पार्क प्लग (प्रज्वलित आणि नंतर जळणे).

रोटरी मोटर हे अंतर्गत ज्वलन युनिट आहे. या मोटरमध्ये, कामाचे सर्व 4 स्ट्रोक पूर्ण होतात, तथापि, प्रत्येक टप्प्यासाठी स्वतःचा कक्ष असतो, जो रोटेशनल हालचालींद्वारे रोटरद्वारे तयार होतो. 

इग्निशन चालू झाल्यावर, स्टार्टर फ्लायव्हील फिरवतो आणि इंजिन सुरू होते. फिरवत, रोटर, गियर क्राउनद्वारे, टॉर्क विक्षिप्त शाफ्टमध्ये प्रसारित करतो (पिस्टन इंजिनसाठी, हे कॅमशाफ्ट आहे). 

व्हँकेल इंजिनच्या कार्याचा परिणाम म्हणजे कार्यरत मिश्रणाचा दाब तयार करणे, रोटरच्या फिरत्या हालचाली पुन्हा पुन्हा करण्यास भाग पाडणे, टॉर्क ट्रान्समिशनमध्ये प्रसारित करणे. 

या मोटरमध्ये, सिलेंडर, पिस्टन, कनेक्टिंग रॉडसह क्रँकशाफ्ट संपूर्ण स्टेटर हाऊसिंग रोटरने बदलतात. याबद्दल धन्यवाद, इंजिनची व्हॉल्यूम लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे, तर पॉवर समान व्हॉल्यूमसह क्रॅंक यंत्रणा असलेल्या क्लासिक मोटरच्या तुलनेत अनेक पटीने जास्त आहे. कमी घर्षण हानीमुळे या डिझाइनमध्ये उच्च गिअरबॉक्स आहे.

तसे, इंजिन ऑपरेटिंग गती 7000 rpm पेक्षा जास्त असू शकते, तर Mazda Wankel इंजिन (क्रीडा स्पर्धांसाठी) 10000 rpm पेक्षा जास्त क्रांती करतात. 

डिझाईन

समान आकाराच्या क्लासिक इंजिनच्या तुलनेत कॉम्पॅक्टनेस आणि हलके वजन हा या युनिटचा मुख्य फायदा आहे. लेआउट आपल्याला गुरुत्वाकर्षणाचे केंद्र लक्षणीयरीत्या कमी करण्यास अनुमती देते आणि हे नियंत्रणाची स्थिरता आणि तीक्ष्णता यावर अनुकूलपणे परिणाम करते. लहान विमाने, स्पोर्ट्स कार आणि मोटार वाहनांनी हा फायदा वापरला आहे आणि अजूनही वापरतात. 

कथा

व्हँकेल इंजिनच्या उत्पत्तीचा आणि प्रसाराचा इतिहास तुम्हाला अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास अनुमती देईल की ते त्याच्या काळातील सर्वोत्तम इंजिन का होते आणि आज ते का सोडले गेले.

सुरुवातीच्या घडामोडी

1951 मध्ये, जर्मन कंपनी NSU Motorenwerke ने दोन इंजिन विकसित केले: पहिले - फेलिक्स व्हँकेलचे, DKM नावाने, आणि दुसरे - Hans Paschke's KKM (Wankel च्या विकासावर आधारित). 

व्हँकेल युनिटच्या ऑपरेशनचा आधार शरीर आणि रोटरचे स्वतंत्र रोटेशन होते, ज्यामुळे ऑपरेटिंग क्रांती प्रति मिनिट 17000 पर्यंत पोहोचली. गैरसोय अशी होती की स्पार्क प्लग बदलण्यासाठी इंजिनचे पृथक्करण करावे लागले. परंतु केकेएम इंजिनची निश्चित बॉडी होती आणि त्याची रचना मुख्य प्रोटोटाइपपेक्षा खूपच सोपी होती.

परवाने दिले

1960 मध्ये, NSU Motorenwerke ने अमेरिकन मॅन्युफॅक्चरिंग कंपनी कर्टिस-राइट कॉर्पोरेशनशी करार केला. हलक्या वाहनांसाठी लहान रोटरी पिस्टन इंजिनच्या विकासावर लक्ष केंद्रित करण्यासाठी हा करार जर्मन अभियंत्यांसाठी होता, तर अमेरिकन कर्टिस-राइट विमान इंजिनच्या विकासात गुंतले होते. जर्मन यांत्रिक अभियंता मॅक्स बेंटेले यांनाही डिझायनर म्हणून नेमण्यात आले. 

Citroen, Porsche, Ford, Nissan, GM, Mazda आणि इतर बर्‍याच जागतिक कार उत्पादकांचा बहुसंख्य. 1959 मध्ये, अमेरिकन कंपनीने व्हँकेल इंजिनची सुधारित आवृत्ती सादर केली आणि एका वर्षानंतर ब्रिटिश रोल्स रॉयसने त्याचे दोन-स्टेज डिझेल रोटरी पिस्टन इंजिन दाखवले.

यादरम्यान, काही युरोपियन वाहन निर्मात्यांनी नवीन इंजिनसह कार सुसज्ज करण्याचा प्रयत्न करण्यास सुरुवात केली, परंतु सर्वांना त्यांचा अर्ज सापडला नाही: जीएमने नकार दिला, सिट्रोनला विमानासाठी काउंटर-पिस्टन असलेले इंजिन विकसित करण्यास निश्चित केले गेले आणि मर्सिडीज-बेंझने रोटरी पिस्टन इंजिन स्थापित केले. प्रायोगिक C 111 मॉडेलमध्ये. 

1961 मध्ये, सोव्हिएत युनियनमध्ये, NAMI ने इतर संशोधन संस्थांसह, व्हँकेल इंजिन विकसित करण्यास सुरुवात केली. बरेच पर्याय डिझाइन केले गेले होते, त्यापैकी एकाने केजीबीसाठी VAZ-2105 कारमध्ये त्याचा अनुप्रयोग शोधला. एकत्रित मोटर्सची अचूक संख्या अज्ञात आहे, परंतु ती अनेक डझनपेक्षा जास्त नाही. 

तसे, वर्षांनंतर, फक्त ऑटोमोटिव्ह कंपनी माझदाला रोटरी पिस्टन इंजिनसाठी खरोखर वापर सापडला आहे. याचे एक उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे RX-8 मॉडेल.

मोटरसायकलसाठी विकास

ब्रिटनमध्ये, मोटारसायकल उत्पादक नॉर्टन मोटरसायकलने मोटार वाहनांसाठी Sachs एअर-कूल्ड रोटरी पिस्टन इंजिन विकसित केले आहे. हर्क्युलस W-2000 मोटरसायकलबद्दल वाचून तुम्ही विकासाबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.

सुझुकी बाजूला न राहता त्यांची स्वतःची मोटारसायकलही सोडली. तथापि, अभियंत्यांनी मोटारचे डिझाइन काळजीपूर्वक तयार केले, फेरोलॉय वापरला, ज्यामुळे युनिटची विश्वासार्हता आणि सेवा जीवन लक्षणीयरीत्या वाढले.

कारसाठी विकास

माझदा आणि एनएसयू दरम्यान संशोधन करारावर स्वाक्षरी केल्यावर, कंपन्यांनी व्हँकेल युनिटसह पहिल्या कारच्या उत्पादनात चॅम्पियनशिपसाठी स्पर्धा करण्यास सुरवात केली. परिणामी, 1964 मध्ये, एनएसयूने आपली पहिली कार, एनएसयू स्पायडर सादर केली, प्रतिसाद म्हणून, मजदाने 2 आणि 4-रोटर इंजिनचा नमुना सादर केला. 3 वर्षांनंतर, NSU Motorenwerke ने Ro 80 मॉडेल रिलीझ केले, परंतु अपूर्ण डिझाइनच्या पार्श्वभूमीवर असंख्य अपयशांमुळे बर्याच नकारात्मक पुनरावलोकने प्राप्त झाली. ही समस्या 1972 पर्यंत सोडवली गेली नाही आणि 7 वर्षांनंतर कंपनी ऑडीद्वारे शोषली गेली आणि व्हँकेल इंजिन आधीच बदनाम झाली.

जपानी निर्माता माझदाने घोषणा केली की त्यांच्या अभियंत्यांनी शिखर सील करण्याची समस्या सोडवली (चेंबरमधील घट्टपणासाठी), त्यांनी मोटर्सचा वापर केवळ स्पोर्ट्स कारमध्येच नव्हे तर व्यावसायिक वाहनांमध्ये देखील करण्यास सुरवात केली. तसे, रोटरी इंजिन असलेल्या माझदा कारच्या मालकांनी उच्च थ्रॉटल प्रतिसाद आणि इंजिनची लवचिकता लक्षात घेतली.

मजदाने नंतर प्रगत इंजिनचा प्रचंड परिचय सोडून दिला, तो फक्त RX-7 आणि RX-8 मॉडेलवर स्थापित केला. RX-8 साठी, रेनेसिस इंजिन डिझाइन केले होते, जे अनेक प्रकारे सुधारले गेले आहे, म्हणजे:

• ब्लोडाउन सुधारण्यासाठी विस्थापित एक्झॉस्ट व्हेंट्स, ज्यामुळे लक्षणीय शक्ती वाढली;
• थर्मल विकृती टाळण्यासाठी काही सिरेमिक भाग जोडले;
• सुविचारित इलेक्ट्रॉनिक इंजिन व्यवस्थापन प्रणाली;
• दोन स्पार्क प्लगची उपस्थिती (मुख्य आणि आफ्टरबर्नरसाठी);
• आउटलेटवर कार्बन बिल्ड अप दूर करण्यासाठी वॉटर जॅकेट जोडणे.

परिणामी, 1.3 लिटरच्या व्हॉल्यूमसह कॉम्पॅक्ट इंजिन बाहेर आले आणि सुमारे 231 एचपीची शक्ती विकसित करते.

फायदे

रोटरी पिस्टन इंजिनचे मुख्य फायदे:

1. त्याचे कमी वजन आणि परिमाण, जे कारच्या डिझाइनच्या आधारावर थेट परिणाम करतात. गुरुत्वाकर्षणाच्या कमी केंद्रासह स्पोर्ट्स कार डिझाइन करताना हा घटक महत्त्वाचा आहे.
2. कमी भाग. हे आपल्याला केवळ मोटरच्या देखभालीची किंमत कमी करण्यास अनुमती देत ​​​​नाही, परंतु संबंधित भागांच्या हालचाली किंवा रोटेशनसाठी वीज नुकसान देखील कमी करते. या घटकाचा थेट उच्च कार्यक्षमतेवर परिणाम झाला.
3. क्लासिक पिस्टन इंजिनच्या समान व्हॉल्यूमसह, रोटरी-पिस्टन इंजिनची शक्ती 2-3 पट जास्त असते.
4. कामाची गुळगुळीतपणा आणि लवचिकता, मुख्य युनिट्सच्या परस्पर हालचाली नसल्यामुळे मूर्त कंपनांची अनुपस्थिती.
5. इंजिन कमी-ऑक्टेन गॅसोलीनद्वारे समर्थित केले जाऊ शकते.
6. विस्तृत ऑपरेटिंग स्पीड श्रेणी लहान गीअर्ससह ट्रान्समिशनचा वापर करण्यास अनुमती देते, जे शहरी परिस्थितीसाठी अत्यंत सोयीस्कर आहे.
7. टॉर्क “शेल्फ” एका सायकलच्या ⅔ साठी प्रदान केला जातो, आणि ऑट्टो इंजिनप्रमाणे एक चतुर्थांश नाही.
8. इंजिन तेल व्यावहारिकदृष्ट्या दूषित नाही, ड्रेन मध्यांतर अनेक पटींनी विस्तृत आहे. येथे, तेल ज्वलनाच्या अधीन नाही, पिस्टन मोटर्सप्रमाणे, ही प्रक्रिया रिंग्जद्वारे होते.
9. कोणताही विस्फोट नाही.

तसे, हे सिद्ध झाले आहे की हे इंजिन संसाधनाच्या मार्गावर असले तरीही, भरपूर तेल वापरते, कमी कॉम्प्रेशनवर चालते, त्याची शक्ती थोडी कमी होईल. या फायद्यामुळेच मला विमानात रोटरी पिस्टन इंजिन बसवण्यास लाच दिली.

प्रभावी फायद्यांबरोबरच, प्रगत रोटरी पिस्टन इंजिनला जनतेपर्यंत पोहोचण्यापासून रोखणारे तोटे देखील आहेत.

 उणीवा

1. ज्वलन प्रक्रिया पुरेशी कार्यक्षम नाही, ज्यामुळे इंधनाचा वापर वाढतो आणि विषारीपणाचे प्रमाण बिघडते. दुसर्‍या स्पार्क प्लगच्या उपस्थितीने समस्या अंशतः सोडविली जाते, ज्यामुळे कार्यरत मिश्रण जळून जाते.
2. उच्च तेलाचा वापर. गैरसोय हे आहे की व्हँकेल इंजिन जास्त प्रमाणात वंगण घालतात आणि काही ठिकाणी, काहीवेळा, तेल जळू शकते. ज्वलन झोनमध्ये जास्त प्रमाणात तेल असते ज्यामुळे कार्बन तयार होतो. त्यांनी "उष्णता" पाईप्स स्थापित करून या समस्येचा सामना करण्याचा प्रयत्न केला ज्यामुळे उष्णता हस्तांतरण सुधारते आणि संपूर्ण इंजिनमध्ये तेलाचे तापमान समान होते.
3. दुरुस्ती करण्यात अडचण. व्हँकेल इंजिनच्या दुरुस्तीसाठी सर्व विशेषज्ञ व्यावसायिकपणे हाताळण्यास तयार नाहीत. संरचनात्मकदृष्ट्या, युनिट क्लासिक मोटरपेक्षा अधिक क्लिष्ट नाही, परंतु त्यात अनेक बारकावे आहेत, ज्याचे पालन न केल्याने इंजिन लवकर अपयशी ठरेल. यामध्ये आम्ही दुरुस्तीची उच्च किंमत जोडतो.
4. कमी संसाधन. Mazda RX-8 च्या मालकांसाठी, 80 किमी मायलेजचा अर्थ असा आहे की एक मोठी दुरुस्ती करण्याची वेळ आली आहे. दुर्दैवाने, अशा कॉम्पॅक्टनेस आणि उच्च कार्यक्षमतेसाठी दर 000-80 हजार किलोमीटरवर महागड्या आणि जटिल दुरुस्तीसह पैसे द्यावे लागतील.

प्रश्न आणि उत्तरे:

रोटरी इंजिन आणि पिस्टन इंजिनमध्ये काय फरक आहे? रोटरी मोटरमध्ये कोणतेही पिस्टन नसतात, याचा अर्थ अंतर्गत दहन इंजिन शाफ्ट फिरवण्यासाठी परस्पर हालचालींचा वापर केला जात नाही - रोटर लगेच त्यामध्ये फिरतो.

कारमध्ये रोटरी इंजिन म्हणजे काय? हे थर्मल युनिट आहे (हे एअर-इंधन मिश्रण बर्न करून कार्य करते), फक्त ते फिरणारे रोटर वापरते, ज्यावर शाफ्ट निश्चित केला जातो, गिअरबॉक्समध्ये जातो.

रोटरी इंजिन इतके खराब का आहे? रोटरी मोटरचा मुख्य गैरसोय म्हणजे युनिटच्या दहन कक्षांमधील सीलच्या जलद पोशाखांमुळे (कार्यरत कोन आणि स्थिर तापमान बदल सतत बदलत असतात) यामुळे एक अतिशय लहान कार्यरत संसाधन आहे.