Όταν ακούμε το όνομα Wankel μας έρχεται στο νου η σειρά RX της Mazda, λόγω της επιτυχημένης συνταγής από τους Ιάπωνες να συνδυάσουν την ισχύ των μικρών περιστροφικών κινητήρων με τα σπορ αυτοκίνητα. Όμως οι κινητήρες Wankel πέρα από την αυτοκίνηση, χρησιμοποιούνται σε πλειάδες εφαρμογών που απαιτούν χρήση κινητήρων αυξημένης ισχύος και μικρών διαστάσεων. Μέσα από το autoblog.gr κάνουμε μια μικρή αναδρομή πίσω στο χρόνο και περιγράφουμε την ιστορία των wankel κινητήρων…

Felix wankelΕφευρέτης υπήρξε ο Felix Wankel (εξ’ου και η ονομασία), Γερμανός μηχανικός της εταιρείας κατασκευής αυτοκινήτων NSU Motorenwerke AG, έχοντας αναλάβει να κατασκευάσει έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης μικρών διαστάσεων με υψηλή ισχύ και πιο απλό από τον συμβατικό (με πιστόνια).

Τα σχέδια του Felix ολοκληρώθηκαν το 1954 με την κωδική ονομασία DKM 54 (Drehkolbenmotor). Ο πρωτότυπος και λειτουργικός wankel (με την ονομασία KKM) είδε το φως το 1957 από συνάδελφο μηχανικό του Felix.

Ο κινητήρας αναλαμβάνει να μετατρέψει την συμπίεση σε περιστροφή, συνεπώς σε κινητική ενέργεια (= παραγόμενη ισχύ). Στην ουσία πρόκειται για ένα περιστρεφόμενο τρίγωνο του Reuleaux, όχι σε κύβο (όπως είναι το θεώρημα), αλλά σε 2 οβάλ τμήματα ώστε να μην χάνεται η επαφή (συνεπώς και η συμπίεση) των 3 γωνιών του τριγώνου με τα τοιχώματα, όπως φαίνεται και στην εικόνα:

Wankel-2

Οι αντίστοιχοι 4 χρόνοι των συμβατικών κινητήρων υπάρχουν και στον wankel με την διαφορά ότι ενώ στους συμβατικούς κάθε πιστόνι μπορεί να εκτελέσει σε σειρά κάθε έναν από τους 4 χρόνους (συνεπώς χρησιμοποιούνται περισσότερα των ενός για αυξημένη ισχύ ώστε όταν γίνεται εισαγωγή στο ένα, να γίνεται συμπίεση στο άλλο κοκ) στον wankel αυτό το αναλαμβάνει κάθε πλευρά του τριγώνου. Έτσι όταν γίνεται εισαγωγή στην μια πλευρά ήδη γίνεται καύση στην δεύτερη πλευρά και εξαγωγή στην τελευταία όπως φαίνεται παρακάτω. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αυξημένη απόδοση στις ψηλές στροφές.

Wankel engine

Άλλο ένα πλεονέκτημα είναι ότι ο χρόνος από την εισαγωγή μέχρι την καύση είναι ο μισός από τον αντίστοιχο των συμβατικών κινητήρων αυξάνοντας την απόδοση καύσης του μείγματος από τον άμεσο ψεκασμό. Επίσης, η λιτότητα του wankel σε σχέση με τους συμβατικούς (απουσία βαλβίδων, εκκεντροφόρων, μπιελών) τον κάνει πιο αξιόπιστο σε πιθανό failure εξαρτήματος. Όμως κάθε νόμισμα έχει 2 πλευρές, έτσι και εδώ ο wankel εμφανίζει κάποια σημαντικά μειονεκτήματα. Αρχίζοντας, το σώμα του κινητήρα (μέσα στο οποίο περιστρέφεται το τρίγωνο) εμφανίζει ανομοιόμορφη κατανομή θερμότητας, αφού από την μία πλευρά έχουμε συνεχώς εισαγωγή και από την άλλη πλευρά μόνο εξαγωγή αυξάνοντας τον κίνδυνο να υπάρξει ράγισμα στο σώμα από την συνεχή καταπόνηση. Επίσης, το περιστροφικό σώμα δεν εμφανίζει τέλεια επαφή με τα τοιχώματα (δεν μπορεί να συγκριθεί με τις μικρότερες κυλινδρικές επιφάνειες των πιστονιών που σφραγίζονται με τα μεταλλικά δακτυλίδια) και έτσι υπάρχει απώλεια συμπίεσης. Επιπρόσθετα, από κατασκευής οι περιστροφικοί κινητήρες “καίνε” μικρές ποσότητες λαδιού (οι κάτοχοι των RX-8 το ξέρουν καλά….) το οποίο χρησιμοποιείται σαν στρώμα μόνωσης (heat sealing) στο χώρο εσωτερικά του σώματος ώστε να υπάρχει προστασία του μετάλλου του σώματος από την προαναφερόμενη καταπόνηση εξαιτίας της καταπόνησης από τις υψηλές θερμοκρασίες από την ανομοιόμορφη κατανομή. τέλος, υπάρχει και η υψηλή κατανάλωση αφού η επίσημη αδειοδότηση ενός wankel κινητήρα αναφέρεται μόνο στην χωρητικότητα της 1 από τις 3 επιφάνειες, ενώ στην πραγματικότητα τουλάχιστον οι 2 επιφάνειες έχουν πληρότητα καυσίμου για την πλήρη περιστροφή του σώματος. Έτσι για μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική. Αντίθετα, για μια πλήρη περιστροφή στροφάλου συμβατικού κινητήρα (360 μοίρες) χρησιμοποιούνται (συνήθως) οι μισοί κύλινδροι, οπότε χρησιμοποιείται η μισή ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική.

Το έναυσμα είχε δοθεί και η NSU πατένταρε την εφεύρεση και την πούλησε παγκοσμίως με αποτέλεσμα την ανάπτυξη του κινητήρα από πλειάδα εταιρειών δημιουργώντας κινητήρες Wankel περισσοτέρων επιπέδων (περιέχοντας περισσότερα του ενός περιστρεφόμενα τρίγωνα), wankel diesel, μειώσεις ρύπων και κατανάλωσης, αυξημένης αξιοπιστίας κτλ. Η εταιρεία που έκανε την διαφορά αφού επένδυσε στην εμπορική του χρήση ήταν η Mazda. Το πρώτο μοντέλο με wankel κινητήρα ήταν το Cosmo (1967). Η Mazda όμως, επενδύοντας ακόμα στους Wankel, δημιούργησε τον Renesis έχοντας τις πόρτες εισαγωγής και εξαγωγής στις πλευρές του περιστρεφόμενου σώματος. Επίσης, οι χρήσεις των wankel δεν περιορίζονται μόνο στην αυτοκίνηση αλλά στην αεροπλοΐα (σημαντικό πλεονέκτημα με το μικρό βάρος και σχήμα), σε μηχανές κουρέματος γκαζόν (!), σε τηλεκατευθυνόμενα κτλ.

Τέλος, αν και αρκετά τα πλεονεκτήματα, σημαντικά είναι και τα μειονεκτήματα κάνοντας τους κινητήρες wankel να μην χρησιμοποιούνται ευρέως στην αυτοκίνηση αφού οι συνεχόμενες βελτιώσεις των συμβατικών κινητήρων (κυρίως με την χρήση των turbo) έχουν τα επιθυμητά (προς το παρών) αποτελέσματα.

Tip: Ως αδηφάγο ον, ο άνθρωπος, σύντομα θα φέρει εις κορεσμό τις δυνατότητες των (turbo) συμβατικών κινητήρων, οπότε ίσως (τότε μόνο) δούμε τους wankel να αποκτούν την θέση που τους αρμόζει.

[Πηγή: wikipedia]

  • Πάρα πολύ καλό άρθρο Γιώργο ! ;)

  • Δεν το συζητώ, πολύ καλό και περιεκτικό το άρθρο σου Γιώργο! Μπράβο. Ωστόσο θα διαφωνήσω με το “tip” σου. Δεν νομίζω οτι το μέλλον στην αυτοκίνηση είναι οι Wankel κινητήρες. Όπως είπες, μπορεί τα πλεονεκτήματα να είναι σημαντικά αλλά τουλάχιστον κατά την γνώμη μου τα μειονεκτήματα είναι περισσότερα και με μεγαλύτερο βάρος. Μεσο-μακροπρόθεσμα (αν εξαιρέσει κανείς το υδρογόνο σαν καύσιμο και με δεδομένο οτι τα ηλεκτρικά δεν έχουν καμμιά προοπτική) το μέλλον είναι σε ένα project πολύ λίγο γνωστό αλλά εξαιρετικά ελπιδοφόρο στο οποίο αν επενδυθούν χρήματα και χρόνος μπορεί να λύσει πολλά απο τα υπάρχοντα προβλήματα. Τσέκαρέ το : http://www.angellabsllc.com/


    • Alx.Aiva:

      Μεσο-μακροπρόθεσμα (αν εξαιρέσει κανείς το υδρογόνο σαν καύσιμο και με δεδομένο οτι τα ηλεκτρικά δεν έχουν καμμιά προοπτική) το μέλλον είναι σε ένα project πολύ λίγο γνωστό αλλά εξαιρετικά ελπιδοφόρο στο οποίο αν επενδυθούν χρήματα και χρόνος μπορεί να λύσει πολλά απο τα υπάρχοντα προβλήματα.

      ηδη δοκιμαζει η Mazda στην Νορβηγια τα Υδρογονικα Wankel της για την καυση του οποιου ειναι εξαιρετικα καταλληλος ο Wankel λογω του μεγαλου θαλαμου καυσης του (το μεγαλο του μειονεκτημα οσον αφορα σαν ΜΕΚ). περισσοτερα εδω: http://www.RX8Forum.gr “Hydrogen Rotary”

  • PascaL 425 (Γιώργος)

    Μπράβο Γιώργο !! Εξαιρετικό άρθρο !!!

  • david17

    poli kalo!!!

  • Άψογος…!!!

  • πολύ καλό!

  • Ας διορθώσουμε μερικά από τα λάθη του Συγγραφέα του Άρθρου.

    Είναι προφανές ότι ο Συγγραφέας του Άρθρου δεν γνωρίζει ότι το τρίγωνο που περιστρέφεται στον Κινητήρα Wankel ονομάζεται Ρότορας (Rotor).

    Επίσης ο κινητήρας Wankel δεν έχει στρόφαλο.

    Ο άξονας ονομάζεται έκκεντρος άξονας σε ακριβή μετάφραση από το Eccentric Shaft και φέρει τα έκκεντρα έδρανα, Rotor Journals, όπου εδράζονται οι Ρότορες.

    «Έτσι για μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική. Αντίθετα, για μια πλήρη περιστροφή στροφάλου συμβατικού κινητήρα (360 μοίρες) χρησιμοποιούνται (συνήθως) οι μισοί κύλινδροι, οπότε χρησιμοποιείται η μισή ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική.»

    Επίσης δεν γνωρίζει ότι σε μια πλήρη περιστροφή του άξονα (Eccentric Shaft) δηλαδή 360⁰ ο Ρότορας περιστρέφεται κατά 120⁰, υποτριπλάσια ταχύτητα περιστροφής.

    Σε μια πλήρη περιστροφή του Ρότορα, 360⁰, ο άξονας περιστρέφεται κατά 1080⁰

    Σε κάθε περιστροφή του άξονα των 360⁰ έχουμε και μια καύση/εκτόνωση και όχι τρεις.

    Τέλος εάν διάβαζε την «πηγή» που μας παραθέτει στο τέλος του άρθρου σίγουρα θα έκανε λιγότερα λάθη …


    • Tsiamantanis Ioannis:

      Ας διορθώσουμε μερικά από τα λάθη του Συγγραφέα του Άρθρου.

      Καλή ιδέα… αλλά ας τα πάρουμε με τη σειρά…


      Tsiamantanis Ioannis:

      Είναι προφανές ότι ο Συγγραφέας του Άρθρου δεν γνωρίζει ότι το τρίγωνο που περιστρέφεται στον Κινητήρα Wankel ονομάζεται Ρότορας (Rotor).

      Τι εννοείς; Από που ακριβώς είναι προφανές ότι δε το γνωρίζει;


      Tsiamantanis Ioannis:

      Επίσης ο κινητήρας Wankel δεν έχει στρόφαλο.

      Ξέρεις τι είναι ο στρόφαλος και ποιά η διαφορά του με αυτό που λες παρακάτω;


      Tsiamantanis Ioannis:

      Ο άξονας ονομάζεται έκκεντρος άξονας σε ακριβή μετάφραση από το Eccentric Shaft και φέρει τα έκκεντρα έδρανα, Rotor Journals, όπου εδράζονται οι Ρότορες.

      «Έτσι για μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική. Αντίθετα, για μια πλήρη περιστροφή στροφάλου συμβατικού κινητήρα (360 μοίρες) χρησιμοποιούνται (συνήθως) οι μισοί κύλινδροι, οπότε χρησιμοποιείται η μισή ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική.»

      Καλά τα λέει η wikipedia, αλλά αν ήθελες να τα πεις κι εσυ ωραία και σωστά θεωριτικά θα έπρεπε να αναφερθείς και στους κύκλους Otto αλλά δε το κανες…


      Tsiamantanis Ioannis:

      Επίσης δεν γνωρίζει ότι σε μια πλήρη περιστροφή του άξονα (Eccentric Shaft) δηλαδή 360⁰ ο Ρότορας περιστρέφεται κατά 120⁰, υποτριπλάσια ταχύτητα περιστροφής.

      Και πάλι δε κατάλαβα πως συμπαιρένεις ότι δεν το γνωρίζει;


      Tsiamantanis Ioannis:

      Σε μια πλήρη περιστροφή του Ρότορα, 360⁰, ο άξονας περιστρέφεται κατά 1080⁰

      Σε κάθε περιστροφή του άξονα των 360⁰ έχουμε και μια καύση/εκτόνωση και όχι τρεις.

      Ότι σου πα και παραπάνω για τους κύκλους Otto


      Tsiamantanis Ioannis:

      Ας διορθώσουμε μερικά από τα λάθη του Συγγραφέα του Άρθρου.

      Τέλος εάν διάβαζε την «πηγή» που μας παραθέτει στο τέλος του άρθρου σίγουρα θα έκανε λιγότερα λάθη …

      Όπως είδες, κι εσύ που τη διάβασες, δεν ήρθες διαβασμένος ;)
      Και όπως σωστά κατάλαβες σκοπός μου ήταν να στηρίξω το παιδί που έγραψε ένα απο τα πρώτα του κείμενα στο AutoBlog χωρίς να κάτσει να μεταφράσει το Wikipedia, αλλά δίνοντας ωραία και σωστά το ζουμί! Αυτός ήταν ο στόχος και τον πέτυχε! Πάντως σ’ευχαριστούμε για το σχόλιο αφού όλοι έχουμε πολλά να μάθουμε! Ίσως την επόμενη φορά κάνεις κι εσύ λιγότερα λάθη και αβάσιμες υποθέσεις ;)

  • Προς :@ngel
    Άμα γνώριζε θα αποκαλούσε το τρίγωνο ΡΟΤΟΡΑ προφανώς και δεν γνωρίζει και το αποκαλεί Τρίγωνο, είναι τόσο απλό.

    Ο άξονας στους Παλινδρομικούς ονομάζεται Στροφαλοφόρος και στον Wankel ονομάζεται Έκκεντρος άξονας (Eccentric Shaft).

    Άμα διαφωνείς διάβασε κάποιο σχετικό βιβλίο να σου λυθούν οι απορίες γιατί ονομάζονται έτσι και γιατί.

    Στο Άρθρο αναφέρει το παρακάτω :

    «Έτσι για μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική. Αντίθετα, για μια πλήρη περιστροφή στροφάλου συμβατικού κινητήρα (360 μοίρες) χρησιμοποιούνται (συνήθως) οι μισοί κύλινδροι, οπότε χρησιμοποιείται η μισή ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική.»

    Και το διορθώνω με αυτό που πραγματικά συμβαίνει δηλαδή :

    Σε μια πλήρη περιστροφή του άξονα (Eccentric Shaft) δηλαδή 360⁰ ο Ρότορας περιστρέφεται κατά 120⁰, υποτριπλάσια ταχύτητα περιστροφής.
    Σε μια πλήρη περιστροφή του Ρότορα, 360⁰, ο άξονας περιστρέφεται κατά 1080⁰
    Σε κάθε περιστροφή του άξονα των 360⁰ έχουμε και μια καύση/εκτόνωση και όχι τρεις

    Πιστεύω να μπορείς να βγάλεις το απλό συμπέρασμα από τα παραπάνω ότι ο Ρότορας και ο άξονας (Eccentric Shaft) έχουν διαφορετική ταχύτητα περιστροφής και ποια είναι αυτή.

    Αλλά εάν πιστεύεις ότι τα παραπάνω είναι λάθος τότε εάν βρεις ένα αυτοκίνητο που έχει περιστροφικό κινητήρα Wankel με ΣΤΡΟΦΑΛΟ και σε κάθε πλήρη περιστροφή του ΣΤΡΟΦΑΛΟΥ απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) τότε εγώ είμαι πρόθυμος να σου το κάνω Δώρο.

    • Μάλλον δεν κατάλαβες τι σου απάντησα! Οπότε, για να μη μπαίνω στο κόπο να τα ξαναγράφω, θα σου πρότεινα να διαβάσεις πιο προσεκτικά αυτά που σου γράφω παραπάνω, να τα σκεφτείς και μετά να μου απαντήσεις! Δεν γνωρίζεις το background μου, οπότε θα ήταν καλό να μην κάνεις υποθέσεις (όπως σου πρότεινα και για το συγγραφέα του άρθρου) που δε μπορείς να βασίσεις στη λογική! Θα χαρώ να δω μια σοβαρή απάντηση και να συνεχίσουμε ένα σοβαρό και εποικοδομητικό διάλογο! Μέχρι τότε, θα περιμένω…

  • Ούτε γνωρίζω το background σου @ngel και ούτε και με ενδιαφέρει να το γνωρίσω.

    Το άρθρο έχει σοβαρά λάθη και παραπληροφορεί το αναγνωστικό κοινό που δεν γνωρίζει με αποτέλεσμα αυτοί που έμαθαν/ενημερώθηκαν από το εν λόγο άρθρο να μεταφέρουν αυτά τα λάθη παραπέρα.

    Εφόσον υπερασπίζεσαι το άρθρο συμφωνείς ότι :

    Ο περιστροφικός κινητήρας έχει Στρόφαλο ?

    Σε μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική ?

    Εάν συμφωνείς τότε προφανώς ούτε εσύ γνωρίζεις και έχεις τις ίδιες ελλείψεις με τον συγγραφέα του άρθρου.


    • Tsiamantanis Ioannis:

      Ούτε γνωρίζω το background σου @ngel και ούτε και με ενδιαφέρει να το γνωρίσω.

      Και να ήθελες, δεν είμαι εδώ για να διαφημίζω τον εαυτό μου!


      Tsiamantanis Ioannis:

      Το άρθρο έχει σοβαρά λάθη και παραπληροφορεί το αναγνωστικό κοινό που δεν γνωρίζει με αποτέλεσμα αυτοί που έμαθαν/ενημερώθηκαν από το εν λόγο άρθρο να μεταφέρουν αυτά τα λάθη παραπέρα.

      Το autoblog έχει πάνω απο 15.000 μοναδικούς αναγνώστες κάθε μέρα και το άρθρο αυτό το έχουν ήδη διαβάσει σχεδόν 100.000 μάτια! Είσαι ο μόνος που δεν το κατάλαβε όσο και αν προσπάθησα ευγενικά να στο εξηγήσω! Μας έχεις περάσει για κάποιο forum σκληροπυρηνικών που έχουν διάθεση μόνο για καυγάδες και προσπαθούν ο ένας να τη πει στον άλλον! Όπως είδες δεν ισχύει κάτι τέτοιο κι εγώ, δεν σου απαντάω σε αυτά που ρωτάς, αλλά επιμένω να σε ρωτάω και εσύ να μην απαντάς παραπέρα!


      Tsiamantanis Ioannis:

      Εφόσον υπερασπίζεσαι το άρθρο συμφωνείς ότι :

      Ο περιστροφικός κινητήρας έχει Στρόφαλο ?

      Σε μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική ?

      Σε ρώτησα να μου πεις την διαφορά και ακόμα τη περιμένω! Τι είναι ο στρόφαλος;
      Στη δεύτερη σου ερώτηση αναφέρεσαι σε στρόφαλο! Θες να μου εξηγήσεις τι λές;


      Tsiamantanis Ioannis:

      Εάν συμφωνείς τότε προφανώς ούτε εσύ γνωρίζεις και έχεις τις ίδιες ελλείψεις με τον συγγραφέα του άρθρου.

      Μπορεί και να τις έχω! Μπορεί απλά εσυ να μη μπορείς να καταλάβεις τι σου λέω! Δεν έχει σημασία! Σημασία έχει οτι κατάφερες να σταματήσεις το παιδί αυτό απο το να συνεχίσει να γράφει και το καλύτερο που θα μπορούσες να κάνεις είναι να ντρέπεσαι για αυτή σου τη συμπεριφορά!

  • Στο Άρθρο αναφέρεται η παρακάτω πρόταση :

    «Σε μια πλήρη περιστροφή του στροφάλου απαιτούνται 3 πλήρεις περιστροφές του τριγώνου (1080 μοίρες) οπότε και τριπλάσια ποσότητα καυσίμου από την ονομαστική» ?

    Εγώ απλός έβαλα το «?» δεν είναι δικό μου κείμενο και σε ρώτησα εάν συμφωνείς και εάν «Ο περιστροφικός κινητήρας έχει Στρόφαλο ?»

    Τώρα «τι είναι Στρόφαλος» ρώτα τον Αρθρογράφο που τον ανέφερε, όλη η φράση είναι λάθος.

    Την παραπάνω φράση την διατύπωσα ως εξής :

    Σε μια πλήρη περιστροφή του άξονα (Eccentric Shaft) δηλαδή 360⁰ ο Ρότορας περιστρέφεται κατά 120⁰, υποτριπλάσια ταχύτητα περιστροφής.

    Σε μια πλήρη περιστροφή του Ρότορα, 360⁰, ο άξονας περιστρέφεται κατά 1080⁰

    Σε κάθε περιστροφή του άξονα των 360⁰ έχουμε και μια καύση/εκτόνωση και όχι τρεις

    Εάν ακόμα δεν καταλαβαίνεις δεν μπορώ να σε βοηθήσω παραπέρα αλλά για την περιστροφή του Άξονα σε σχέση με το Ρότορα η Mazda έχει φτιάξει τη παρακάτω κινούμενη εικόνα :