Κινητήρας Wankel – Πώς λειτουργούσε και γιατί εξαφανίστηκε

Σήμερα όλες οι μοτοσυκλέτες με κινητήρα εσωτερικής καύσης που βλέπουμε στο δρόμο χρησιμοποιούν την ίδια βάση λειτουργίας, καθώς πρόκειται για παλινδρομικούς, εμβολοφόρους κινητήρες. Δεν ήταν όμως πάντα έτσι, καθώς υπήρχαν και άλλες σκέψεις στο «τραπέζι». Μια πολύ ενδιαφέρουσα ιδέα ήταν ο κινητήρας τύπου Wankel. Τί ήταν και γιατί δεν κατάφερε να σταθεί απέναντι στους άλλους κινητήρες;

Ο Felix Wankel ήταν ένας Γερμανός μηχανικός ο οποίος έκανε τα πρώτα σχέδια ενός περιστροφικού κινητήρα τη δεκαετία του 1920, ενώ το 1934 κατάφερε να πατεντάρει ένα πρωτότυπο τέτοιου τύπου. Μετά τον Β` Παγκόσμιο Πόλεμο ο Wankel άρχισε να δουλεύει στην NSU, η οποία και έβγαλε τα πρώτα οχήματα παραγωγής με κινητήρα Wankel. Αν και ποτέ δεν έγινε ιδιαίτερα δημοφιλής, ο κινητήρας αυτός χρησιμοποιήθηκε από κάποιους κατασκευαστές , μέχρι το 1991 που η Norton κυκλοφόρησε την τελευταία F1 Sport.

Πώς λειτουργούσε;

Η δομή ενός κινητήρα Wankel είναι αρκετά διαφορετική από τους κινητήρες που βλέπουμε σήμερα. Αντί για πιστόνια που κινούνται πάνω κάτω σε έναν κύλινδρο έχουμε έναν ή περισσότερους ρότορες (συνήθως μέχρι 2) οι οποίοι κινούνται γύρω από έναν εκκεντροφόρο άξονα που βρίσκεται στο κέντρο τους(που στην προκειμένη έχει και ρόλο στροφαλοφόρου). Το σχήμα του ίδιου του ρότορα είναι τριγωνικό, ώστε να μπορεί να χωρίζει τις 3 φάσεις μέσα στον κύλινδρο, ο οποίος έχει σχήμα ελλειψοειδές.

Ουσιαστικά εδώ ο ρότορας γυρνάει συνεχόμενα όσο είναι αναμμένος ο κινητήρας χωρίς νεκρές φάσεις (όπως τα πιστόνια) και όλες οι φάσεις διεξάγονται ταυτόχρονα. Η μια πλευρά του τριγώνου δέχεται το φρέσκο μείγμα από την εισαγωγή την ίδια στιγμή που η δεύτερη πλευρά συμπιέζει το προηγούμενο μείγμα στα μπουζί ώστε να γίνει η ανάφλεξη. Ταυτόχρονα, η τρίτη πλευρά ήδη βρίσκεται στην διαδικασία εκτόνωσης των αεριών της προηγούμενης καύσης.

Αν σου άρεσε: Κοινοποίησέ το »
Σχολίασέ το, στη σελίδα μας στο Facebook »

Πλεονεκτήματα

Όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω, ένα βασικό πλεονέκτημα των κινητήρων Wankel είναι ότι η λειτουργία τους δεν παρουσιάζει κανένα νεκρό σημείο (όπως για παράδειγμα όταν τα πιστόνια τερματίζουν την κίνησή τους στο κάτω μέρος του κυλίνδρου), οπότε δεν υπάρχει αντίστοιχα και καμία απώλεια ισχύος. Επίσης ο κινητήρας Wankel πραγματοποιεί 3 καύσεις ανά κύκλο σε σύγκριση με τη μια καύση των άλλων κινητήρων.

Ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα είναι ότι η όλη λειτουργία βασίζεται σε λιγότερα κινητά μέρη, άρα είναι πιο απλός και φθηνός στην κατασκευή του, ενώ έχει και πιο μαζεμένες διαστάσεις, λειτουργεί σχεδόν χωρίς καθόλου κραδασμούς και έχει μακράν καλύτερη απόδοση κιλών ανά ίππο σε σχέση με έναν συμβατικό κινητήρα. Γιατί λοιπόν απέτυχε;

Μειονεκτήματα

Ένα μεγάλο πρόβλημα με τους κινητήρες Wankel είναι οι θερμοδυναμικές τους ιδιότητες. Όπως είδαμε παραπάνω, η εισαγωγή και η καύση γίνονται ταυόχρονα, σε διαφορετικά σημεία του κυλίνδρου, κάτι που σημαίνει ότι ο ρότορας και ο ίδιος ο κύλινδρος είναι σε ένα σημείο πολύ ζεστός και σε άλλο έχει πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία. Αυτό οδηγεί σε διακυμάνσεις στη συστολή και στη διαστολή των μετάλλων, με αποτέλεσμα η σφράγιση μεταξύ των διαμερισμάτων του κυλίνδρου να μην είναι πάντα επιτυχής. Ακαυστο μείγμα μπορεί συχνά να περάσει στην εξαγωγή και η ατελής καύση δημιουργεί πολλούς ρύπους, πέραν όλων των άλλων προβλημάτων.

Επίσης λόγω της σχεδίασης δεν μπορεί να υπάρξει ένα σύστημα ανακύκλωσης του λαδιού που λιπαίνει τον κινητήρα και η μόνη λύση είναι ο απευθείας ψεκασμός από μπεκάκια. Λάδι το οποίο καίγεται, οπότε θέλει συχνά γέμισμα και καταλήγει στα αέρια της εξάτμισης.

Επίσης οι περισσότεροι κύκλοι καύσης απαιτούν περισσότερο καύσιμο, κάνοντας τις, λίγες, μοτοσυκλέτες που χρησιμοποίησαν τέτοιους κινητήρες να είναι μόνιμοι κάτοικοι βενζινάδικων.

Εν ολίγοις, όσο ο κόσμος άρχισε να ευαισθητοποιείται σχετικά με το περιβάλλον, τόσο τα αρνητικά των κινητήρων Wankel γινόντουσαν πιο εμφανή. Μεγάλη ποσότητα ρύπων, μεγάλη ποσότητα βενζίνης και μειωμένη αξιοπιστία ήταν τα στοιχεία που οδήγησαν αυτή την ιδιαίτερη σχεδίαση στην παρακμή (ήδη ήταν λίγοι οι κατασκευαστές, με μπροστάρη τη Norton, που είχαν πιστέψει σε αυτούς τους κινητήρες) ενώ η αλλαγή στους κανονισμούς ρύπων οδήγησε τελικά τους κινητήρες Wankel στο χρονοντούλαπο της ιστορίας.