RENESIS wankel technikai részletek.

2017. November 25. Szombat - Katalin

RENESIS wankel technikai részletek.

RENESIS wankel technikai részletek.

Napjainkban a forgó vagy bolygódugattyús wankel rendszerű motorok részesedése elenyésző a világon, a "hagyományos" belső égésű motorokhoz képest. Talán éppen ezért viszonylag kevesen ismerik részletekbe menően a korábbi Mazda RX-7 generációk és más forgódugattyús motorral hajtott Mazda típusok erőforrásait. A jövő változást is hozhat, de ha mégsem, akkor is rendkívül érdekes, milyen munkát végez a Mazda, saját wankel erőforrásai fejlesztése során?


 Wankel evolúciós részletek 

 Azt általában mindenki hallotta már, hogy a korábbi 13B jelű Mazda wankelmotorhoz képest  a Mazda RX-8 erőforrásának nagyobb a kompressziója, oldalra helyezett kipufogónyílásai vannak, de komolyabban nem sokan "mennek" tovább. Mostani cikkünkben, a variálható szívórendszer kivételével megpróbáljuk sorra venni a Mazda RX-8  Renesis motorjának újításait.Mazda RX-8 

 Kevesebbet vagy többet?

 Vegyük először az üzemanyag felhasználást, mellyel kapcsolatban elég sok kevésbé pozitív, bíráló  véleménnyel találkozhatunk. Véleményünk szerint cikkünk elolvasása után sokan esetleg más szemmel néznek majd ezen a téren is Mazda RX-8 autójuk forgódugattyús Renesis erőforrására. Mindannyian tudjuk, hogy a Renesis wankel sokkal erősebb, mint a legutolsó feltöltő nélküli sorozatgyártású szívó Mazda forgódugattyús erőforrás, a 13B jelű motor. Ez a Renesis -szel egyébként  megegyező kamratérfogatú motor, a 1989-91 között gyártott második generációs Mazda RX-7 szíveként funkcionált (a turbós mellett) és 160 lóerő maximális teljesítményt adott le. Fogyasztás szempontjából körülbelül 8%-kal takarékosabb a Mazda RX-8 motorja, mint a korábbi RX-7 13B. Mégis, akkor miért nem tudnak jobb fogyasztási adatokat elérni az RX-8 tulajdonosok, mint egy átlagos RX-7 tulaj? A válasz egyszerű: a Mazda RX-8 végáttéttele 4.44:1, míg a Mazda RX-7 hasonló adata 4.10:1,  azaz a nyolcasé rövidebb. A másik ok, hogy a Mazda RX-8 nehezebb, mint elődje. A többlett súly és a hosszabb végáttétel akár ötletet is adhat egyeseknek, milyen irányban kell elindulniuk RX-8 módosítási, tuningolási szándékuk esetén.A II. generációs Mazda RX-7,

 Oldalt szív és kipufog. 

 De nézzük tovább, mi változott még? Meg lehet állapítani, hogy egyértelműen az oldalt elhelyezett kipufogónyílások bevezetése vezetett a legnagyobb fejlődési eredményekhez az RX-8 Renesis esetében, a korábbi RX-7 13B periférikus kipufogónyílásos motorhoz képest. A fejlődési eredmények közül első, hogy immár megszűnt a szívó és kipufogónyílások összenyitása. A összenyitás azt jelenti, amikor kis mértékben a rotor bizonyos helyzetekor mindkét nyílás nyitva van egy időpontban. Az RX-8 Renesis nevű motorja kizárja ezt a jelenséget, de az RX-7 13B -je nem.  A nyílások (portok) átfedése a korábbi periférikus kipufogó portos Mazda  wankelekben instabil töltést eredményezett kis fordulatszámokon, amit gazdagabb benzin/levegő aránnyal igyekezett stabilizálni a gyár az alacsonyabb főtengelyfordulatú tartományokban. Ez vezetett a Renesis -nél rosszabb üzemanyagfogyasztáshoz.

Renesis szívó és kipufogó nyílások

  De a kipufogónyílás oldalsó elhelyezése más fontos eredménnyel is járt. A nyílások zárási pontját a kipufogó TDC (kipufogó TDC=A rotornak az a helyzete, amikor a kipufogó portok oldalánál nézve a legkisebb a kamratérfogat, azaz a rotor egyik teteje-dugattyútető után szabadon-  legközebb van a ház periférikus falához ) közelébe lehetett helyezni. A kipufogócsatornák a 3 fokkal a TDC előtt záródnak teljesen a rotor által. A rotoronkénti két kipufogónyílás 47%-kal nagyobb, mint a korábbi 13B rotoronként 1db periférikusan elhelyezett nyílása. A Mazda RX-7 13B erőforrásában csak a TDC után 48 fokkal záródik a kipufogó nyílás! A kipufogócsatornákkal kapcsolatban további két dolgot kell megjegyeznünk. A Mazda RX-8 Renesis-ében az oldalsó elhelyezés lehetővé tette a nyílások alakjánakMazda RX-7 rotorház megváltoztatását, illetve méretük növelését úgy, hogy nincs szívó-kipufogó nyílás összenyitás. A második dolog, hogy a 13B-ben sokkal hosszabb a kipufogó csatornák nyitvatartási ideje. Néhányan a Mazda RX-7 tulajdonosok közül úgy gondolják, hogy mivel több ideje van távoznia a kipufogógáznak, sokkal kisebb az ezzel járó nyomás, ami kedvező.  Nem igaz. A hosszú kipufogási ütem nem előnyös a termikus hatásfok szempontjából. A hőenergia szintén jól jöhet és a Mazda RX-8 motorházteteje alatt található Renesis wankel ezt jobban hasznosítja. Ez az előny pedig a már említett 8-15%-os kisebb fogyasztásban és a nagyobb teljesítményben is jelentkezik. Ezek a nagyobb hőmérsékletek egyben magyarázatot adhatnak a Mazda RX-7 -hez képest gyakoribb Mazda RX-8 katalizátor meghibásodásokra is.   

  Logikánk és a fizika alapján azt gondolhatnánk, hogy egy egyenesebb kipufogócsatorna jobb és könnyebb áramlást tesz lehetővé. Ez így is van, és a Mazda RX-7 13B motorjának periférikus kipufogónyílás elhelyezése jobb gázáramlást tesz lehetővé, ha csak a csupasz mérési adatokat nézzük!  Viszont a teljesítményt önmagában nem csak az áramlás mértéke határozza meg. Az időzítés szintén nagy szerepet játszik, és ebből a szempontból is előrébb jár a Mazda RX-8 motorja. A Mazda RX-7 motorokban a periférikusan elhelyezett kipufogónyílások túl sokáig voltak nyitva, Periférikus kipufogónyílás elhelyezés a 13B wankel motorban. A kép alapján is megállapítható hogy a rotor által vezérelt nyílás szinte azonnal teljes szélességében nyílik, csak a rotor minimális elfordulására van szükség a nyitás kezdetétől.így nem a legjobb hatásfokkal gazdálkodott a motor a kipufogógázok hőmérsékletével. Ráadásul nem csak sokáig voltak nyitva a 13B wankel kipufogó nyílásai, hanem túl hamar is nyitottak. A periférikus kipufogónyílásokra jellemző, hogy nyitásuk rendkívül hirtelen történik. Csak nagyon minimális főtengely elfordulás van a 13B-ben a nyílások megnyitásától, azok teljes kinyitásáig, szemben az oldalsó nyílásos Renesis-szel. Ez azt jelenti, hogy a kipufogógázok sokkhatásszerű hirtelenséggel hagyják el a Mazda RX-7 forgódugattyús szívómotorját. Érdekes hogy a 13B kipufogónyílásán közvetlenül annak szabaddá válásakor szinte a teljes mennyiségű gáz azonnal távozik és csak nagyon kevés a nyitva tartás további ideje alatt. Ez azt jelenti, hogy a teljes kipufogógáz kiáramlási csúcs nagyon korán bekövetkezik, majd szinte megszűnik....szemben az RX-8 Renesis-ével...és még akkor nem beszéltünk arról, hogy összességében rotoronként 47 százalékkal nagyobb a kipufogónyílás, amivel együtt szinte nem is említhetjük hátrányként a gázok "derékszögű" irányváltását. a motorban.

Egyenletesebb, és gyorsabb áramlás.

 A Mazda RX-8 motorjában az oldalsó kipufogónyílások teljes nyitvatartási ideje rövidebb. Ez nem feltétlenül káros, hiszen a Renesis jobban kihasználja ezt a rövidebb nyitvatartási időt, mint a korábbi wankel rendszerű motorok a hosszabbat. A nyílások sokkal lassabban nyitnak és zárnak. Más szóval nagyobb szögben elfordul az excentrikus tengely amíg a rotorok a nyitás kezdetétől felfedik a nyílás teljes felületét. Ez azt is jelenti, hogy a gázoknak hosszabb ideig kell nagy sebességgel távozniuk a kipufogónyíláson. Így természetesen nem annyira pulzáló jellegű a gázok távozása. A teljes áramlás így jobb és a gázok ráadásul nagyobb csúcssebességet érnek el. Ennek hozadékaként kisebb nyomás marad az „égéskamrában”, melynek következtében az tisztább is. Természetesen valamennyi gáz mindig visszamarad a kipufogóütem után, még egy 100%-os hatásfokú motorban is visszamarad a gázok 10%-a. A wankel rendszerű motorokban a trochoid ház felületén (periférikus) elhelyezett kipufogónyílás kedvező, turbó használatához. Nem a gázok jobb áramlása miatt jó ez a nyílás (port) elhelyezés, hanem azok erősen pulzáló jellegű távozása miatt. A Mazda RX-8 motorjából a hagyományos dugattyús motorokhoz hasonlóan távoznak a gázok. Ez sem rossz turbólapátkerék meghajtására,A harmadik generációs Mazda RX-7 turbó lapátkerekei. de nagyon különböző a gázok mozgásának energiája, annak felhasználása szempontjából.  Úgy tűnhet az egyetlen dolog ami kívánatos turbó felszerelése szempontjából, a kipufogógázok gyors és lökésszerű kiáramlása, de ne feledjük, az RX-8 Renesis kipufogógázainak nagyobb a maximális kiáramlási sebessége, mint az RX-7 13B wankelban.  A Renesis rendszerében ráadásul nagyobb a hőmérséklet is, így kijelenthetjük, hogy ez a motor is nagyon alkalmas turbó "forgatására". A Mazda RX-7 turbóján a mérnököknek át kellett tervezniük a "szokásos" kipufogó "lapátkerekeket", hogy jól működjön a rendszer a motorból érkező lökésszerű kipufogógáz áramlással. A lapátok sokkal egyenesebbek, hogy elnyeljék a lökéseket, szemben az egyenletesebb áramlású motorokban alkalmazott (pl. Renesis) hajlítottabb turbó kipufogólapátokkal.

Jobb lélegzés.

  Térjünk át a szívónyílásokra melyekről rögtön  elmondhatjuk, hogy 40%-kal nagyobbak a Renesis-ben, mint a 13B elődben!  Ez a méretnövekedés szinténMazda RX-8 Renesis rotorház fedél dupla szívó és szimpla kipufogónyílással a rotorház oldalára költözött kipufogónyílásoknak köszönhető, melyekkel megszűnt a csatornák összenyitása. Egy példa, hogy mindez hogyan történt: a Renesis elsődleges szívónyílásai 3 fokkal a TDC után nyitnak, míg az RX-7 13B motorjában ugyanez az érték 32 fok. Ez 29 fokkal hosszabb nyitvatartási időt eredményez. Záróoldalon szintén összejön 15 fok a 231 lóerős RX-8 erőforrás javára. Wankel rendszerű motorok esetében nem tudjuk tartani ugyanazt a nyitvatartási méretet, ha változtatunk az időzítésen, mint a dugattyús motorok esetében. Azoknál elég a szelep nyitvatartáson változtatni az időzítéshez, a wankelben mindenért a rotor felel.

Tömítés technika.

  A szívónyílások hamarabbi nyitása komoly hatást gyakorol a motor egyes alkatrészeire. Ezek az alkatrészek pedig a rotorok oldaltömítései. A régebbi wankeleken amikor túl hamar akarta valaki nyitni a szívócsatornákat azok méretének utólagos megváltoztatásával (portolás), akkor kockáztatta, hogy a rotorok sarkánA szívónyílás és a rotor sarka a Mazda RX-8 Renesis erőforrásában az egyik oldalsó kamrafalat tekintve. található oldaltömítés esetleg beleesik a megnövelt méretű és részben más helyzetű résekbe, vagy az oldaltömítések ütköznek (beleakadnak) a nyílások záró éleivel. Az RX-8 Renesis-e körmönfont módon oldotta meg ezt a prolémát, mivel az oldal és saroktömítések 2mm kijjebb kerültek a rotorokon. Ez az egyik oka például, amiért egy 13B rotor nem implantálható az RX-8 motorjába.   De mi van még? Egy angolul "cutoff" tömítésnek nevezett  további tömítőgyűrű került a rotorok Mazda RX-8 Renesis cut-off gyűrűoldalára a Renesis -ben, mégpedig az előbb említett oldaltömítés és a külső olajgyűrű közé. Ennek a tömétésnek a célja, hogy megakadályozza a legkisebb mértékű szívó-kipufogó csatorna összenyitást is a rotorok oldalán. Enélkül kis mértékű kipufogógáz maradhatna a rotorok oldala és a ház között, mely keveredne a későbbi beszívott benzin-levegő keverékkel. Az összenyítás megakadályozása mellett érdemes a cutoff tömítések alakjára is odafigyelni, hiszen ék alakjuk megakadályozza a karbonlerakódások kialakulását a gyűrűfészekben, amely akár a cutoff gyűrűk beragadását is okozhatná a fészekben. Szintén a karbonlerakódások miatt lett ilyen érdekes alakú a Renesis kipufogónyílása, Mazda RX-8 Renesis rotor oldaltömítés ( a legkülső tömítés a rotor oldalán)illetve emiatt sokkal nagyobbak a  tömítések és fészkeik közötti hézagok a korábbi 13B wankelhez képest. Mennyien azt gondolták, hogy a szintetikus olajok miatt van a karbonlerakodás. Számukra az előzőekben benne van a cáfolat. Ez a lerakódás volt a fő oka annak, hogy a Renesis megjelenéséig nem találkozhattunk más szériagyártású oldalsó kipufogóelhelyezéses Mazda bolygódugattyús motorral. Már a hetvenes években kiváló tapasztalatai voltak a Mazdának az oldalsó kipufogó nyílás elhelyezéssel, de a lerakódások miatti gyűrű leragadással és törésekkel nem tudtak mit kezdeni, így maradtak a periférikus elhelyezésnél, mivel a motorok károsanyagkibocsájtása így is meg tudott felelni sokáig a környezetvédelmi előírásoknak.

Szorosabban.

  A rotorok alakja szintén változott kis mértékben. A Mazda RX-7 13B motorjának forgódugattyúja "lekerekítettebb" alakú, míg a Mazda RX-8 motor hasonló Mazda RX-8 Renesis rotor (forgódugattyú). Az RX-8 rotorjának alakja közelebb áll egy háromszöghöz, mint az RX-7-é.alkatrésze közelebb áll egy igazi háromszöghöz. Más különbség, igaz nagyon kis mértékben, de a Renesis rotorja szélesebb. Igen, szélesebb! Mielőtt bárki felkiáltana, hogy de hát a kamratérfogat nem változott, szögezzük le, maga a rotorház mérete nem növekedett, csak kisebb lett a távolság a rotor és a ház fala között. A 18%-os távolságcsökkentéssel tovább redukálták a forró kipufogógázok bejutását a rotor oldala és a ház fala közé. A 13B esetében nagyobbak az alkatrészek közötti hézagok. A versenymotorokban még ennél is lazábbak az illesztések. Itt egy újabb problémával találkozhattak a Mazda mérnökök. Korábban örökös gond volt, hogy 8000-res percenkénti főtengelyfordulat felett a rotorok oldala esetenként érintkezésbe kerülhetett a rotorházak oldalfalaival. Mazda RX-8 -unkban most van egy magasabb fordulatszámú motor, kisebb illesztésekkel. Hogyan? A Renesis rotorok könnyebbek és jobban kiegyensúlyozottak, jobbak a csapágyazások, és az excentrikus tengely (főtengely) is könnyebb és merevebb.

Első a környezetvédelem! 

 Térjünk rá a kompresszióra!  Valószínűleg sokan tudják, hogy az utolsó Mazda RX-7 turbós motorja 9,0:1 értékkel rendelkezett, a Renesis előtti utolsó szívó Mazda wankel pedig 9,7:1-el. A Mazda RX-8 motorja esetében ez 10,0:1-re változott. Évekkel ezelőtt a Mazda kísérletei kimutatták, hogy egy szívó wankelmotor esetében nincs befolyással a teljesítményre, hogy a motor 9,0:1, vagy akár 11,0:1 kompresszióval rendelkezik! Akkor Mazda RX-8 Renesis excentrikus tengely és a két rotor. miért növelték azt 10,0:1-re a Renesis-ben. A válasz: a kipufogó károsanyag kibocsájtás csökkentése!  Emlékezzünk rá, hogy bár a Renesis -ben nincs átfedés a csatornák között, azért egy kis mennyiségű elégetlen gáz mindig átkerül a következő szívóütembe. A kompresszió növelésével csökkenteni lehetett ezt az átkerülő mennyiséget. Az eredmények annyira jók lettek, hogy a kipufogógáz visszavezetés igénye is minimálisra csökkent. A kompressziónövelés járulékos hatásaként stabilabb gázcserét és töltést kapunk szinte a teljes fordulatszám tartományban. Akik Mazda RX-8 gépük motorjának turbósításán, feltöltésén gondolkodnak, valószínűleg jobban örülnének alacsonyabb kompressziós értéknek, de meg kell érteniük, hogy a Mazda számára a környezetvédelem az első. Ettől függetlenül a feltöltés kivitelezése utólag megoldható. TURBÓSÍTÁS

Hosszabb életű tömítések.

  Folytassuk az éltömítésekkel (apex)! A régi eredeti gyári 13B apex tömítések 3Mazda Rx-7 13B APEX 3 db-os éltömítés darabból álltak, de lehetett ( lehet )  utángyártott egy és két darabból álló  tömítéseket is találni a piacon, sőt korábbi Mazda wankelmotorok éltömítéseire emlékeztető darabokat is. Ezeknek a tömítéseknek 8 mm-es magasságuk volt. A Mazda RX-8 Renesis nevű motorjában ugyanezek a tömítések csak 4,5 mm magasak és két darabból állnak. Ezzel elérkeztünk az újabb nagy dobáshoz. A könnyebb éltömítések a tömítések alatti gyengébb erővel feszítő rugókkal is stabilan  tömítenek, amely hatásfoknöveléssel és kopáscsökkenéssel is jár. A kopáscsökkenés következményeként a Renesis -ben nincs szükség annyi kenőolaj befecskendezésére a kamrákba ( az apexek kenésére és a tömítettség biztosítására), mint korábban a Mazda RX-7 motorokban. Az RX-8 motorjában alkalmazott rotorházankénti két olajbefecskendező az olaj optimálisabb eloszlását garantálja a kamrák falán. A könnyebb tömítések alkalmazásának egyetlen hátránya, a floodingra, azaz a benzin túldúsulása miatti nem beindulásra való nagyobb hajlandóság. A tömítés lekerekített széle lehetővé teszi, hogy a tömítés alá benzin kerüljön. Ahogy a rotor forog és a Az RX-8 Renesis erőforrásának éltömítése.tömítés segítségével megpróbálja összesűríteni a benzin levegő keveréket, az ekkor keletkező nyomás azzal hogy az éltömítést is megpróbálja visszanyomni a fészkébe segítve a benzin tömítés alatti átjutását. Ha ez így történik, akkor munkaütemről-munkaütemre csökkenhet a kompresszió. Ennek valószínűségét növeli, hogy az oldalsó kipufogónyíláson még kisebb az esélye a felesleges benzin távozásának, mint a korábban alkalmazott periférikus elhelyezés esetében. Az alábbiakat vehetjük az ún. "flooding" kialakulási okának egyik magyarázataként is.

 Mint a gyémánt.

 A rotorok éleinek a sarkán található saroktömítések szintén megérdemlik, hogy Renesis saroktömítésmegálljunk esetükben egy rövid időre. Ezeknek a felülete a Mazda szóhasználatával élve, gyémánt keménységű szénnel van bevonva. Ez nagyon keménnyé teszi azokat. Beszámolók szerint amikor valaki RX-8 Renesis rotorokat akart használni régebbi 13B motorban, ezek a tömítések szó szerint összekarmolták a rotoházak falát. Ez azt is jelenti, hogy a Renesis oldalfalainak felülete szintén keményebb a korábbi motorokénál. Lépjünk tovább a Renesis -ben alkalmazott Jet Air/üzemanyag keverési rendszerre. A megoldás elsődleges célja az alapjárati üzemanyagfogyasztás és a káros kipufogógáz emisszió csökkentése. A rendszer kicsi vákumcsövekből áll a szívócsonk alsó részében. Ezek a csövek nem érnek véget a szívóöntvényben, beérnek a motorházba is és egyfajta megkerülő ágként működnek a szívócsőben. A kis vákumcsövekben gyorsabban áramlik a levegő, mint a szívócsőben ahol nagyobb a nyomáscsökkenés. Ez a gyorsabb légáramlás turbulenciát okoz a beömlők alsó felében, mielőtt az itt áramló levegő beérne a "motorba". Az üzemanyag  a turbulencia helyének közelében kerül befecskendezésre és tökéletes porlasztódik,  szinte atomizálódik. Összességében ezeket hívjuk anti-wet (száraz) beömlóknek. A megoldás eredményeképpen 30 százalékkal csökkent a HC mennyisége alapjáraton a kipufogógázban, illetve 7%-kal esett az alapjárati fogyasztás.

Evolúció.

 Összegezve mindenki elképzelheti mennyivel lassabb, szomjasabb és környezetszennyezőbb lenne a Mazda RX-8 a megjelenése előtti utolsó, 160 lóerős Mazda wankel szívómotorral a motorházteteje alatt. A fentiek alapján mindenkiLendületben a Mazda RX-8 láthatja mennyit fejlődött a Mazda wankelmotorok technikája az utóbbi években, míg eljutottunk a Renesis-ig. Hamarosan az összes eddigi szériában gyártott forgó- dugattyús Mazda erőforrás történelmi áttekintését is elolvashatják honlapunkon, természetesen képekkel bőségesen illusztrálva. A Mazda RX-8 szinte krimibe illően fordulatos megszületési történetét a következő linkünkön olvashatják: RÖGÖS EVOLÚCIÓ               -források alapján: Varga István

Ossza meg!

Vissza: Koncepció
címkék:

Kommentek

hucski | 2009-02-04 15:23 Válasz erre

nekem kel egy wankel motoros kocsi!!!!!!

1

Kérjük jelentkezzen be, ha hozzá szeretne szólni





Autó katalógus

Mazda3 MPS BL 2009-

Ajtók száma:     5
Ülések száma:     5
Hossz./szél./mag.: 4505/1770/1460 mm

Tengelytávolság: 2640 mm

Hasmagasság: 145 mm

Saját tömeg: 1460 kg

Légellenállási együttható: 0,32 cw

Hengerelrendezés:  soros

Turbófeltöltő.   
Hengerszám:     4
Motorbeépítés:   elöl, keresztben

Nagynyomású, közvetlen benzin befecskendezés.

Sebességfokozatok száma: 6 
Lökettérfogat (cm3):     2261
Furat / löket (mm): 87,5 / 94   
Sűrítési viszony:  9,5:1   
Hengerenkénti szelepszám:     4
Szelepvezérlés típusa:   változtatható Dohc
Teljesítmény (LE (kW) / 1 min):     260(191)/ 5500
Nyomaték (Nm / 1 min):     380/3000

Gyorsulás 0-100 km/h: 6,1 mp.

Végsebesség: 250 km/h

Több autó