वेंकेल इंजन: डिवाइस, ऑपरेशन का सिद्धांत

2024 लेखक: Erin Ralphs | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-19 16:09

आंतरिक दहन इंजन मानव जाति का एक शानदार आविष्कार है। आंतरिक दहन इंजन के लिए धन्यवाद, तकनीकी प्रगति महत्वपूर्ण रूप से विकसित होने लगी। इन सेटिंग्स के कई प्रकार हैं। लेकिन सबसे प्रसिद्ध कनेक्टिंग रॉड और पिस्टन और रोटरी पिस्टन हैं। बाद वाले का आविष्कार जर्मन इंजीनियर वेंकेल ने वाल्टर फ्रायड के सहयोग से किया था। क्लासिक कनेक्टिंग रॉड-पिस्टन आंतरिक दहन इंजन के साथ तुलना करने पर इस बिजली इकाई में एक अलग उपकरण और संचालन का सिद्धांत होता है। Wankel इंजन के संचालन का सिद्धांत क्या है और यह आंतरिक दहन इंजन इतना लोकप्रिय क्यों नहीं हुआ? इन सब पर हम अपने आज के लेख में विचार करेंगे।

विशेषता

तो, यह मोटर क्या है? यह एक आंतरिक दहन इंजन है जिसे 1957 में फेलिक्स वांकेल द्वारा विकसित किया गया था। इस इकाई में पिस्टन का कार्य तीन-शीर्ष रोटर द्वारा किया गया था। यह एक विशेष आकार की गुहा के अंदर घूमता है।

पिछली सदी के 70 के दशक में मोटरसाइकिल और कारों के कई प्रयोगात्मक मॉडल के बाद, वेंकेल इंजन की मांग में काफी कमी आई है। हालाँकि आज भी कई कंपनियाँ अभी भी काम कर रही हैंइस इंजन में सुधार। तो, आप माज़दा पीएक्स श्रृंखला पर वेंकेल इंजन से मिल सकते हैं। साथ ही, इस इकाई ने मॉडलिंग में अपना आवेदन पाया है।

वांकेल इंजन डिवाइस

इस बिजली इकाई में कई घटक होते हैं:

• मामले (स्टेटर्स)।
• दहन कक्ष।
• इनलेट और आउटलेट पोर्ट।
• स्थिर गियर।
• गियरव्हील।
• रोटर।
• वाला।
• स्पार्क प्लग।

वेंकेल इंजन का कार्य सिद्धांत क्या है? हम इसे नीचे देखेंगे।

कार्य सिद्धांत

यह आईसीई निम्नानुसार संचालित होता है। बीयरिंग के माध्यम से एक सनकी शाफ्ट पर घुड़सवार रोटर, गैस के दबाव के बल से संचालित होता है, जो वायु-ईंधन मिश्रण के दहन के परिणामस्वरूप बनाया गया था। गियर की एक जोड़ी के माध्यम से स्टेटर के सापेक्ष मोटर रोटर। उनमें से एक (बड़ा) रोटर की आंतरिक सतह पर स्थित है। दूसरा (समर्थन) छोटा है और इंजन के साइड कवर से कसकर जुड़ा हुआ है। गियर्स की परस्पर क्रिया के माध्यम से, रोटर विलक्षण वृत्ताकार गतियाँ उत्पन्न करता है। इस प्रकार, इसके किनारे दहन कक्ष की आंतरिक सतह के संपर्क में हैं।

परिणामस्वरूप, मोटर आवास और रोटर के बीच चर मात्रा के कई पृथक कक्ष बनते हैं। इनकी संख्या हमेशा 3 होती है। इन कक्षों में मिश्रण के संपीडन, उसके दहन, गैसों के विस्तार (जो बाद में रोटर की कार्यशील सतह पर दबाव डालता है) और उनका निष्कासन होता है। नतीजतनईंधन का प्रज्वलन, रोटर संचालित होता है, टोक़ को सनकी शाफ्ट में स्थानांतरित करता है। बाद वाले को बियरिंग्स पर लगाया जाता है और फिर ट्रांसमिशन इकाइयों को बिजली स्थानांतरित करता है। और उसके बाद ही शास्त्रीय योजना के अनुसार Wankel इंजन की ताकतों का क्षण पहियों तक जाता है - एक कार्डन ड्राइव और एक्सल शाफ्ट के माध्यम से हब तक। इस प्रकार, कई यांत्रिक जोड़े एक रोटरी मोटर में एक साथ काम करते हैं। पहला रोटर की गति के लिए जिम्मेदार है और इसमें कई गियर होते हैं। दूसरा डी रोटर की गति को सनकी शाफ्ट के क्रांतियों में परिवर्तित करता है।

स्टेटर (आवास) और गियर का गियर अनुपात हमेशा स्थिर होता है और 3:2 होता है। इस प्रकार, रोटर के पास शाफ्ट की पूर्ण क्रांति के लिए 120 डिग्री तक घूमने का समय है। बदले में, रोटर की पूर्ण क्रांति के लिए, आंतरिक दहन इंजन के संचालन का एक चार-स्ट्रोक चक्र चेहरों द्वारा गठित तीन कक्षों में से प्रत्येक में किया जाता है।

लाभ

इस आंतरिक दहन इंजन के क्या फायदे हैं? Wankel रोटरी पिस्टन इंजन में पिस्टन रॉड इंजन की तुलना में सरल डिज़ाइन होता है। तो, पिस्टन फोर-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन की तुलना में इसमें भागों की संख्या 40 प्रतिशत कम है। लेकिन फिर भी, परिष्कृत उपकरणों के बिना अपने हाथों से एक Wankel इंजन बनाना संभव नहीं है। आखिरकार, रोटर का आकार बहुत जटिल होता है। जिन लोगों ने अपने हाथों से घर का बना Wankel इंजन बनाने की कोशिश की है, उन्हें कई विफलताओं का सामना करना पड़ा है।

लेकिन चलिए लाभ के साथ आगे बढ़ते हैं। रोटरी यूनिट के डिजाइन में कोई क्रैंकशाफ्ट, गैस वितरण तंत्र नहीं है। इसके अलावा कोई कनेक्टिंग रॉड नहीं हैं औरपिस्टन दहनशील मिश्रण इनलेट विंडो के माध्यम से कक्ष में प्रवेश करता है, जिसे रोटर के किनारे से खोला जाता है। और कार्य चक्र के अंत में निकास गैसों को शरीर से निकास बंदरगाह के माध्यम से छोड़ा जाता है। फिर से, यहां वाल्व की भूमिका रोटर के किनारे द्वारा ही निभाई जाती है। इसके अलावा, डिजाइन में कोई कैंषफ़्ट नहीं है (जिनमें से कई अब कनेक्टिंग रॉड इकाइयों पर उपयोग किए जाते हैं)। गैस वितरण तंत्र के संचालन के सिद्धांत के संदर्भ में Wankel रोटरी पिस्टन इंजन दो-स्ट्रोक वाले के समान है।

अलग से, यह स्नेहन प्रणाली का उल्लेख करने योग्य है। वास्तव में, यह Wankel रोटरी इंजन में अनुपस्थित है। लेकिन फिर घर्षण जोड़े कैसे काम करते हैं? यह आसान है: तेल को दहनशील मिश्रण में ही जोड़ा जाता है (जैसा कि आदिम मोटरसाइकिल इंजनों में)। इस प्रकार, रगड़ भागों का स्नेहन वायु-ईंधन मिश्रण द्वारा ही किया जाता है। डिजाइन में सभी के लिए परिचित तेल पंप की कमी है, जो स्नेहक को नाबदान से लेता है और विशेष दबाव में स्प्रे करता है।

वेंकेल इंजन का एक और फायदा इसका हल्का वजन और आकार है। चूंकि पिस्टन इंजन में अनिवार्य होने वाले लगभग आधे हिस्से यहां गायब हैं, रोटरी इकाई अधिक कॉम्पैक्ट है और किसी भी इंजन डिब्बे में फिट हो सकती है। कॉम्पैक्ट आयाम आपको इंजन डिब्बे के स्थान का अधिक तर्कसंगत रूप से उपयोग करने की अनुमति देते हैं, साथ ही साथ आगे और पीछे के धुरों पर अधिक समान भार प्रदान करते हैं (आखिरकार, पारंपरिक इंजन वाली कारों में, 70 प्रतिशत से अधिक भार सामने की ओर पड़ता है) अंश)। और कम वजन के कारण उच्च स्थिरता प्राप्त होती है। हाँ, इंजन हैन्यूनतम कंपन स्तर, जिसका मशीन के आराम पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

इस इकाई का अगला प्लस उच्च विशिष्ट शक्ति है, जो उच्च शाफ्ट गति पर प्राप्त की जाती है। यह सुविधा आपको अच्छी तकनीकी विशेषताओं को प्राप्त करने की अनुमति देती है। यही कारण है कि माज़दा स्पोर्ट्स कारों में Wankel इंजन का उपयोग किया जाता है। मोटर आसानी से सात या अधिक हजार चक्कर लगाती है। वहीं, यह कम वॉल्यूम में ज्यादा टॉर्क और पावर प्रदान करता है। यह सब कार की गति को तेज करने पर सकारात्मक प्रभाव डालता है। उदाहरण के लिए, आप कार "माज़्दा आरएक्स -8" ले सकते हैं। 1.3 लीटर की मात्रा के साथ, मोटर 210 हॉर्सपावर पैदा करता है।

डिजाइन की खामियां

वेंकेल रोटरी इंजन के संचालन के उपकरण और सिद्धांत को ध्यान में रखते हुए, यह मुख्य डिजाइन दोष को ध्यान देने योग्य है। यह दहन कक्ष और रोटर के बीच गैप सील की कम दक्षता है। उत्तरार्द्ध में एक जटिल आकार होता है, जिसके लिए न केवल किनारों के साथ विश्वसनीय सीलिंग की आवश्यकता होती है (जिनमें से कुल चार हैं), बल्कि साइड सतह के साथ (जो इंजन कवर के संपर्क में हैं)। इसी समय, वे स्टील स्प्रिंग-लोडेड स्ट्रिप्स के रूप में बने होते हैं, विशेष रूप से दोनों सिरों से और काम करने वाली सतहों से सटीक प्रसंस्करण के साथ। हीटिंग के दौरान विस्तार के लिए सभी भत्ते, डिजाइन में शामिल, इन विशेषताओं को नीचा दिखाते हैं। इस वजह से, सीलिंग प्लेटों के अंतिम स्थानों में गैसों के टूटने से बचना असंभव है। पिस्टन इंजन में, भूलभुलैया प्रभाव लागू होता है। तो, डिज़ाइन अलग-अलग दिशाओं में अंतराल के साथ तीन सीलिंग रिंग का उपयोग करता है।

लेकिन यह ध्यान देने योग्य है कि हाल के वर्षों में मुहरों की गुणवत्ता में वृद्धि हुई है। मुहरों के लिए नई सामग्री का उपयोग करते हुए डिजाइनरों ने वेंकेल इंजन में सुधार किया है। लेकिन फिर भी, रोटरी आंतरिक दहन इंजन में गैस ब्रेकथ्रू को सबसे कमजोर बिंदु माना जाता है।

तेल की खपत

जैसा कि हमने पहले कहा, इस इंजन में कोई लुब्रिकेशन सिस्टम नहीं है। इस तथ्य के कारण कि तेल दहनशील मिश्रण के साथ प्रवेश करता है, इसकी खपत काफी बढ़ जाती है। और अगर कनेक्टिंग रॉड इंजन पर स्नेहक के प्राकृतिक नुकसान को बाहर रखा गया है या 100 ग्राम प्रति 1 हजार किलोमीटर से अधिक नहीं है, तो रोटरी इंजन पर यह पैरामीटर 0.4 से 1 लीटर प्रति हजार किलोमीटर तक होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जटिल सीलिंग सिस्टम को सतहों के अधिक प्रभावी स्नेहन की आवश्यकता होती है। साथ ही, तेल की अधिक खपत के कारण, ये मोटर आधुनिक पर्यावरण मानकों को पूरा नहीं कर सकते हैं। Wankel इंजन वाली कारों की निकास गैसों में शरीर और पर्यावरण के लिए खतरनाक कई पदार्थ होते हैं।

इसके अलावा, रोटरी इंजन केवल उच्च गुणवत्ता और महंगे तेलों पर ही चल सकता था। यह कई कारकों के कारण है:

• मोटर कक्ष और रोटर के भागों के संपर्क में आने की प्रवृत्ति उच्च पहनने के लिए।
• घर्षण जोड़ों की ज़्यादा गरम करने की प्रवृत्ति।

अन्य समस्याएं

अनियमित तेल परिवर्तन ने आंतरिक दहन इंजन के जीवन को कम करने की धमकी दी, क्योंकि पुराने स्नेहक के कणों ने एक अपघर्षक के रूप में काम किया, जिससे अंतराल बढ़ गया और कक्ष में निकास गैस की सफलता की संभावना बढ़ गई। अधिक गरम होने पर यह इकाई भी खराब हो जाती है। और ठंड के मौसम में गाड़ी चलाते समय,शीतलन अत्यधिक हो सकता है।

आरपीडी में ही किसी भी पिस्टन इंजन की तुलना में अधिक ऑपरेटिंग तापमान होता है। दहन कक्ष को सबसे अधिक भारित माना जाता है। इसकी एक छोटी मात्रा है। और विस्तारित आकार के कारण, कक्ष में विस्फोट होने का खतरा होता है। तेल के अलावा, Wankel इंजन मोमबत्तियों की गुणवत्ता पर मांग कर रहा है। उन्हें जोड़े में स्थापित किया जाता है और तकनीकी नियमों के अनुसार सख्ती से बदला जाता है। अन्य बिंदुओं के अलावा, यह रोटरी मोटर की अपर्याप्त लोच को ध्यान देने योग्य है। तो, ये आंतरिक दहन इंजन केवल उच्च रोटर गति पर उत्कृष्ट गति और शक्ति विशेषताओं का उत्पादन कर सकते हैं - 6 से 10 या अधिक हजार प्रति मिनट। यह विशेषता डिजाइनरों को गियरबॉक्स के डिज़ाइन को परिष्कृत करने के लिए मजबूर करती है, जिससे वे बहु-स्तरीय बन जाते हैं।

एक और नुकसान उच्च ईंधन खपत है। उदाहरण के लिए, यदि आप 1.3-लीटर मज़्दा RX-8 रोटरी पिस्टन इंजन लेते हैं, तो पासपोर्ट डेटा के अनुसार, यह 14 से 18 लीटर ईंधन की खपत करता है। इसके अलावा, उपयोग के लिए केवल उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन की सिफारिश की जाती है।

ऑटोमोटिव उद्योग में आरपीडी के अनुप्रयोग के बारे में

यह इंजन पिछली सदी के 60 के दशक के अंत और 70 के दशक की शुरुआत में सबसे लोकप्रिय था। Wankel RPD पेटेंट 11 प्रमुख वाहन निर्माताओं द्वारा अधिग्रहित किया गया है। इसलिए, 67वें वर्ष में, NSU ने रोटरी इंजन के साथ पहली बिजनेस-क्लास कार विकसित की, जिसे NSU RO 80 कहा गया। यह मॉडल 10 वर्षों के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादित किया गया था। कुल मिलाकर, 37 हजार से अधिक प्रतियां जारी की गईं। कार लोकप्रिय थी, लेकिन रोटरी इंजन की कमियों ने अंततः इस कार की प्रतिष्ठा को धूमिल कर दिया। दूसरों की पृष्ठभूमि के खिलाफएनएसयू मॉडल, एनएसयू आरओ 80 सेडान सबसे अविश्वसनीय था। ओवरहाल से पहले का माइलेज घोषित 100 के साथ केवल 50 हजार था।

इसके अलावा, Peugeot-Citroen चिंता, माज़दा कंपनी और VAZ प्लांट ने रोटरी इंजन के साथ प्रयोग किया (हम इस मामले के बारे में नीचे अलग से बात करेंगे)। जापानियों ने 63वें वर्ष में एक रोटरी इंजन के साथ एक यात्री कार जारी करके सबसे बड़ी सफलता हासिल की। फिलहाल, जापानी अभी भी अपनी RX सीरीज स्पोर्ट्स कारों पर RPDs लैस कर रहे हैं। आज तक, वे कई "बचपन की बीमारियों" से मुक्त हैं जो उस समय के रैप में निहित थीं।

वांकेल आरपीडी और मोटरसाइकिल उद्योग

पिछली सदी के 70 और 80 के दशक में, कुछ मोटरसाइकिल निर्माताओं ने रोटरी इंजन के साथ प्रयोग किया। ये हरक्यूलिस और सुजुकी हैं। अब रोटरी मोटरसाइकिलों का बड़े पैमाने पर उत्पादन केवल नॉर्टन में स्थापित किया गया है। यह ब्रांड 588 क्यूबिक सेंटीमीटर की कुल मात्रा के साथ ट्विन-रोटर इंजन से लैस NRV588 स्पोर्टबाइक का उत्पादन करता है। नॉर्टन बाइक की पावर 170 हॉर्सपावर की है। 130 किलोग्राम वजन के साथ, इस मोटरसाइकिल में उत्कृष्ट गतिशील प्रदर्शन है। इसके अतिरिक्त, ये आरपीडी एक इलेक्ट्रॉनिक ईंधन इंजेक्शन प्रणाली और एक चर सेवन पथ से लैस हैं।

दिलचस्प तथ्य

इन बिजली इकाइयों का व्यापक रूप से विमान मॉडेलर के बीच उपयोग किया जाता है। चूंकि मॉडल आंतरिक दहन इंजन में दक्षता और विश्वसनीयता के लिए कोई आवश्यकता नहीं है, ऐसे मोटर्स का उत्पादन सस्ता निकला। ऐसे आंतरिक दहन इंजनों में, रोटर सील बिल्कुल नहीं होते हैं, या उनके पास सबसे आदिम डिज़ाइन होता है। इसका मुख्य लाभविमान मॉडल इकाई यह है कि एक उड़ान पैमाने के मॉडल में स्थापित करना आसान है। ICE हल्का और कॉम्पैक्ट है।

एक और तथ्य: फेलिक्स वेंकेल, 1936 में आरपीडी के लिए एक पेटेंट प्राप्त करने के बाद, न केवल रोटरी इंजन, बल्कि कम्प्रेसर, साथ ही उसी योजना के अनुसार संचालित होने वाले पंपों के आविष्कारक बन गए। ऐसी इकाइयाँ मरम्मत की दुकानों और उत्पादन में पाई जा सकती हैं। वैसे, पोर्टेबल इलेक्ट्रिक टायर इन्फ्लेशन पंप बिल्कुल इसी सिद्धांत के अनुसार डिजाइन किए गए हैं।

आरपीडी और वीएजेड कारें

सोवियत काल में, वे एक रोटरी पिस्टन इंजन के निर्माण और घरेलू VAZ कारों पर इसकी स्थापना में भी लगे हुए थे। तो, USSR में पहला RPD 70 हॉर्सपावर की क्षमता वाला VAZ-311 इंजन था। इसे जापानी यूनिट 13V के आधार पर बनाया गया था। लेकिन चूंकि मोटर का निर्माण अवास्तविक योजनाओं के अनुसार किया गया था, बड़े पैमाने पर उत्पादन में लगाए जाने के बाद इकाई अविश्वसनीय हो गई। इस इंजन वाली पहली कार VAZ-21018 थी।

लेकिन VAZ पर Wankel इंजन लगाने की कहानी यहीं खत्म नहीं होती है। दूसरी पंक्ति में VAZ-415 बिजली इकाई थी, जिसका उपयोग 80 के दशक में G8 पर छोटे बैचों में किया जाता था। इस बिजली इकाई में बेहतर तकनीकी विशेषताएं थीं। 1308 घन सेंटीमीटर की मात्रा के साथ शक्ति 150 अश्वशक्ति तक बढ़ गई। इसके लिए धन्यवाद, रोटरी इंजन के साथ सोवियत VAZ-2108 9 सेकंड में सैकड़ों तक पहुंच गया। और अधिकतम गति 190 किलोमीटर प्रति घंटे तक सीमित थी। लेकिन यह इंजन खामियों के बिना नहीं था। विशेष रूप से, यह एक छोटा संसाधन है। वह मुश्किल से 80 हजार. तक पहुंचेकिलोमीटर। इसके अलावा Minuses के बीच ऐसी कार बनाने की उच्च लागत पर ध्यान देने योग्य है। हर हजार किलोमीटर पर तेल की खपत 700 ग्राम थी। ईंधन की खपत लगभग 20 लीटर प्रति सौ है। इसलिए, रोटरी यूनिट का उपयोग केवल विशेष सेवा वाहनों पर, छोटे बैचों में किया जाता था।

निष्कर्ष

तो हमें पता चला कि Wankel इंजन क्या होता है। यह रोटरी यूनिट अब श्रृंखला में केवल माज़दा कारों पर और केवल एक मॉडल पर उपयोग की जाती है। जापानी इंजीनियरों द्वारा आरपीडी के डिजाइन में सुधार के लिए कई सुधारों और प्रयासों के बावजूद, इसके पास अभी भी एक छोटा सा संसाधन है और उच्च तेल खपत की विशेषता है। साथ ही, नई 1.3-लीटर Mazdas ईंधन दक्षता में भिन्न नहीं है। रोटरी मोटर की ये सभी कमियां इसे अव्यावहारिक बनाती हैं और ऑटोमोटिव उद्योग में इसका कम उपयोग करती हैं।