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
