Silnik Wankla – Jak działa? W jakich autach występuje?

Silnik Wankla, znany również jako silnik rotacyjny, od lat fascynuje konstruktorów i miłośników motoryzacji. Choć nie zdobył powszechnej popularności, jego unikatowa konstrukcja i zalety wciąż budzą zainteresowanie. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu silnikowi, odkrywając jego tajniki, zalety i wady, a także modele aut, w których był montowany.

Jak działa silnik Wankla?

Sercem silnika Wankla jest trójkątny rotor, który obraca się wewnątrz owalnej komory. Wraz z ruchem rotora, komora zostaje podzielona na trzy oddzielne przestrzenie, w których zachodzą cztery takty pracy silnika: ssanie, sprężanie, praca i wydech. Poniżej przedstawiono schemat cyklu pracy silnika Wankla.

Zalety:

Silniki Wankla słyną z wielu zalet:

• Kompaktowość i lekkość: Prosta konstrukcja z niewieloma ruchomymi elementami sprawia, że ​​silniki te są znacznie mniejsze i lżejsze od tradycyjnych silników tłokowych.
• Płynna praca: Brak tłoków poruszających się góra-dół eliminuje wibracje, zapewniając płynną i cichą pracę silnika.
• Wysoka moc i moment obrotowy: Silniki Wankla generują imponującą moc i moment obrotowy w stosunku do swojej pojemności.
• Możliwość zasilania różnymi paliwami: Silniki Wankla mogą pracować na benzynie, oleju napędowym, a nawet gazie ziemnym.

Wady:

Niestety, silniki Wankla mają też swoje wady:

• Słabe uszczelnienie: Uszczelnienie między rotorem a komorą spalania jest podatne na zużycie, co może prowadzić do spadku mocy i kompresji.
• Wysokie zużycie paliwa: Silniki Wankla zazwyczaj spalają więcej paliwa niż tradycyjne silniki tłokowe.
• Krótsza żywotność: Silniki Wankla wymagają częstszych remontów i mają krótszą żywotność niż silniki tłokowe.

Jak jest zbudowany silnika Wankla?

Silnik Wankla składa się z niewielu kluczowych elementów:

1. Rotor:

Sercem silnika Wankla jest trójkątny rotor o zaokrąglonych bokach (tzw. trójkąt Reuleaux). Wykonany jest on z lekkiego i wytrzymałego materiału, np. aluminium lub stali. Rotor obraca się wewnątrz owalnej komory zwanej epitrochoidą.

2. Komora spalania:

Komora spalania jest ograniczona powierzchnią wewnętrzną epitrochoidy oraz trzema ścianami bocznymi. Wraz z ruchem rotora, komora zostaje podzielona na trzy oddzielne przestrzenie, w których zachodzą cztery takty pracy silnika:

• Ssanie: Mieszanka powietrza i paliwa zostaje zasysana do jednej z komór przez otwór ssący.
• Sprężanie: Rotor obraca się, zmniejszając objętość komory i sprężając mieszankę powietrza i paliwa.
• Praca: Świeca zapłonowa zapala sprężoną mieszankę, co powoduje wybuch i gwałtowny wzrost ciśnienia. Ciśnienie to pcha rotor, generując moment obrotowy.
• Wydech: Spaliny są wypychane z komory przez otwór wydechowy.

3. Uszczelnienia:

Aby zapewnić prawidłową pracę silnika, niezbędne jest szczelne połączenie między rotorem a komorą spalania. W tym celu stosuje się specjalne uszczelnienia wykonane z materiałów odpornych na wysoką temperaturę i ciśnienie.

4. Wał korbowy:

Rotor jest połączony z wałkiem korbowym za pomocą zębatki. Wałek korbowy przenosi moment obrotowy na układ napędowy pojazdu.

5. Inne elementy:

Oprócz wyżej wymienionych elementów, silnik Wankla posiada również inne ważne elementy, takie jak:

• System smarowania: Zapewnia smarowanie ruchomych elementów silnika.
• System chłodzenia: Odpowiada za odprowadzanie ciepła z silnika.
• Układ zapłonowy: Generuje iskrę zapłonną, która zapala mieszankę powietrza i paliwa.

Porównanie silnika Wankla z tradycyjnym silnikiem tłokowym

Silnik Wankla i tradycyjny silnik tłokowy to dwa główne typy silników spalinowych stosowanych w pojazdach. Chociaż oba generują moc i moment obrotowy, różnią się znacząco pod względem konstrukcji, zalet i wad.

Moc i moment obrotowy

Silniki Wankla generują wyższą moc i moment obrotowy w stosunku do swojej pojemności niż silniki tłokowe. Jednakże, ich krzywa mocy jest bardziej płaska, co oznacza, że ​​nie tracą mocy tak szybko, jak silniki tłokowe przy wyższych obrotach.

Zużycie paliwa

Silniki Wankla zazwyczaj spalają więcej paliwa niż tradycyjne silniki tłokowe. Wynika to z nieszczelności między rotorem a komorą spalania oraz z niższej sprawności cieplnej.

Emisja spalin

Silniki Wankla mogą emitować więcej szkodliwych substancji w spalinach niż silniki tłokowe, szczególnie jeśli chodzi o tlenki azotu (NOx).

Podsumowanie

Zarówno silnik Wankla, jak i tradycyjny silnik tłokowy mają swoje zalety i wady. Silnik Wankla jest bardziej kompaktowy, lekki i zapewnia płynną pracę, ale ma słabe uszczelnienie i wyższe zużycie paliwa. Silnik tłokowy jest prostszy, tańszy i bardziej trwały, ale jest cięższy i generuje więcej wibracji.

Silnik Wankla – jakie samochody z niego korzystały?

Silnik Wankla, choć nie zdobył szerokiej popularności, był montowany w różnych modelach aut na przestrzeni lat. Oto kilka przykładów:

Mazda RX-2 (1967-1972):

• Pierwszy seryjnie produkowany samochód z silnikiem Wankla.
• Dwudrzwiowe coupé z silnikiem o pojemności 1.1 litra i mocy 100 KM.
• Szybki i zwrotny, stał się ikoną motoryzacji lat 60.

Mazda RX-7 (1978-2002):

• Najbardziej znany samochód z silnikiem Wankla.
• Dostępny w różnych wersjach nadwozia, m.in. coupé, kabriolet i hatchback.
• Silniki o pojemności od 1.1 do 1.3 litra i mocy od 100 do 280 KM.
• Sportowy charakter i wyjątkowe osiągi zapewniły mu dużą popularność.

Mazda RX-8 (2003-2012):

• Ostatni seryjnie produkowany samochód z silnikiem Wankla.
• Czterodrzwiowe coupé z silnikiem o pojemności 1.3 litra i mocy 231 KM.
• Nowoczesne rozwiązania i wygodne wnętrze.
• Niski poziom emisji spalin i wysoka kultura pracy silnika.

Inne modele:

• NSU Spider (1964-1967): Niemiecki sportowy samochód z silnikiem Wankla o pojemności 1 litra i mocy 50 KM.
• Citroën GS Birotor (1973-1975): Francuski samochód kombi z silnikiem Wankla o pojemności 1.1 litra i mocy 107 KM.
• Mercedes-Benz C111 (1969-1970): Eksperymentalny samochód sportowy z silnikiem Wankla o pojemności 3 litra i mocy 350 KM.

Obecnie silnik Wankla nie jest już stosowany w seryjnie produkowanych samochodach. Jednakże, wciąż budzi zainteresowanie konstruktorów i możliwe, że w przyszłości powróci do motoryzacji.

Dodatkowe informacje:

• W 2020 roku Mazda ogłosiła plany powrotu do produkcji silników Wankla. Nowe silniki mają być wykorzystywane w hybrydach i innych pojazdach.
• Silniki Wankla są również używane w innych urządzeniach, m.in. motocyklach, generatorach prądu i dronach.

Omówienie aktualnych badań i projektów dotyczących silnika Wankla

Pomimo wycofania z seryjnej produkcji aut w 2012 roku, silnik Wankla wciąż budzi zainteresowanie konstruktorów i badaczy. Prowadzone są liczne projekty mające na celu udoskonalenie konstrukcji i usunięcie wad tego silnika.

Oto kilka przykładów aktualnych badań i projektów:

• Udoskonalenie uszczelnienia: Głównym problemem silnika Wankla jest nieszczelność między rotorem a komorą spalania. Prowadzone są badania nad nowymi materiałami i rozwiązaniami konstrukcyjnymi, które mają poprawić szczelność i wydłużyć żywotność silnika.
• Zwiększenie sprawności: Silniki Wankla zazwyczaj spalają więcej paliwa niż tradycyjne silniki tłokowe. Prowadzone są badania nad nowymi systemami wtrysku paliwa i zapłonu, które mają poprawić wydajność i zmniejszyć emisję spalin.
• Zastosowanie w hybrydach: Silniki Wankla mogą być idealnym rozwiązaniem dla hybryd, ze względu na ich kompaktowość i lekkość. Prowadzone są projekty mające na celu połączenie silnika Wankla z silnikiem elektrycznym, co ma zapewnić wysoką moc i niskie zużycie paliwa.
• Zastosowanie w dronach: Silniki Wankla są lekkie i mocne, co czyni je idealnymi do napędu dronów. Prowadzone są projekty mające na celu wykorzystanie silników Wankla w dronach wojskowych, komercyjnych i rekreacyjnych.

Przykłady firm i organizacji prowadzących badania nad silnikiem Wankla:

• Mazda: Chociaż Mazda wycofała się z produkcji aut z silnikiem Wankla, wciąż prowadzi badania nad tą technologią.
• Wankel Rotary Engine International: Organizacja non-profit zajmująca się promocją i rozwojem silnika Wankla.
• CleanTechnica: Firma zajmująca się rozwojem hybrydowych układów napędowych z silnikiem Wankla.
• UAV Propulsion Tech: Firma produkująca silniki Wankla do dronów.

Zobacz też: Najlepsze silniki benzynowe – ranking 2024

fot.: commons.wikimedia.org