Κυβίζοντας τον Wankel

Κυβίζοντας τον Wankel, Engine displacement, Rotor displacement

Ας διευκρινίσουμε πρώτα τι εστί Δίχρονος, Τετράχρονος, και τι Wankel.

Τετράχρονος ονομάζεται ο κινητήρας που εκτελεί ένα κύκλο από του τέσσερεις του κύκλου λειτουργίας, 1.Εισαγωγή, 2.Συμπίεση/Ανάφλεξη, 3.Καύση/Εκτόνωση, 4.Εξαγωγή, σε ένα Χρόνο όπου ο χρόνος αντιστοιχεί στην κίνηση του εμβόλου από το ΑΝΣ στο ΚΝΣ και αντιστοιχίζεται σε μοίρες περιστροφής του άξονα ο οποίος ισούται με 180°.

Δίχρονος ονομάζεται ο κινητήρας που εκτελεί δύο κύκλους ταυτόχρονα στον ίδιο θάλαμο εργασίας σε κάθε χρόνο.
Ο Χρόνος στους Παλινδρομικούς Δίχρονους και Τετράχρονους είναι Ισότιμος και Ισάξιος.

Στο περιστροφικό Κινητήρας όμως σε σχέση με τους Παλινδρομικούς Χρόνος είναι Ισάξιος και όχι Ισότιμος.

Ο Χρόνος στον περιστροφικό δηλαδή η κίνηση του Ρότορα (το αντίστοιχο του εμβόλου) εκφρασμένος σε μοίρες περιστροφής του άξονα για να εκτελεστεί ένας κύκλος ισούται με 270° αντί 180°.

Ο Περιστροφικός δεν μπορεί να χαρακτηριστεί Δίχρονος γιατί δεν εκτελεί δυο κύκλους ταυτόχρονα στο ίδιο θάλαμο εργασίας σε ένα Χρόνο όπως έχει οριστεί η έννοια του Δίχρονου σε σχέση με τον Τετράχρονο.

Ούτε Τετράχρονος μπορεί να χαρακτηριστεί γιατί εκτελεί τρεις Κύκλους παράλληλα σε κάθε χρονική στιγμή σε διαφορετικό υποθάλαμο εργασίας του Θαλάμου που διαχωρίζει ο Ρότορας.

Οι παλινδρομικοί βασίζονται στην ίδια βασική αρχή λειτουργίας ενώ ο Περιστροφικός στην αρχή που όρισε ο δημιουργός του ο Felix Wankel και ονομάζεται Περιστροφικός Κινητήρας (Εσωτερικής καύσης) Wankel.

Ο πρώτος περιστροφικός κινητήρας από τον Felix Wankel αναπτύχτηκε στην NSU Motorenwerke AG το 1954 με κωδική ονομασία DKM 54, Drehkolbenmotor.

DKM 54


Ο DKM 54 λειτουργούσε κάπως διαφορετικά σε σχέση με το Wankel όπως υλοποιήθηκε το 1957 αργότερα από την NSU engineer Hanns Dieter Paschke με κωδική ονομασία KKM 57, Kreiskolbenmotor.

DKM 54 vs KKM 57


ο Κυβισμός ενός κινητήρα, displacement ή Cubic Capacity, είναι γεωμετρικό μέγεθος και εκφράζεται με την παρακάτω διατύπωση :

Κυβισμός ισούται με τον Μέγιστο όγκο που καταλαμβάνει το καύσιμο κατά την Εισαγωγή, μια που ο Θάλαμος είναι μεταβαλλόμενος, μείων τον Ελάχιστο Όγκο που καταλαμβάνει κατά την Συμπίεση.

Ο Λόγος των παραπάνω μεγεθών, διαίρεση με την μορφή χ:1, είναι η Σχέση Συμπίεσης του Κινητήρα.

Στον Υπολογισμό της Χωρητικότητας του «Κυλίνδρου» ή «Ρότορα» (κινητήρων εσωτερικής καύσης, ΚΕΚ ή ΜΕΚ) δεν λαμβάνει χώρα κανένα άλλο Μέγεθος όπως :

• Ο αριθμός των καύσεων ανά περιστροφή του άξονα
  
• Ο χρόνος σε μοίρες του κάθε κύκλου
  
• Ο συνολικός χρόνος σε μοίρες του κύκλου λειτουργίας
  
• Οι στροφές του κινητήρα
  
• Η απόδοση του κινητήρα
  Κλπ

Είναι αυστηρά Γεωμετρικό μέγεθος.

Και εφόσον είναι Γεωμετρικό μέγεθος μπορεί να αποτυπωθεί γεωμετρικά και να υπολογιστεί με μαθηματικό ανάλογο τρόπο.

Ο Ελάχιστος Όγκος που καταλαμβάνει το καύσιμο κατά την Συμπίεση είναι στην ουσία ο όγκος του Θαλάμου Καύσης που δεν περιέχεται στο Κυβισμό του κινητήρα λόγο αφαίρεσης από τον Μέγιστο.

Engine displacement is the volume swept by all the pistons inside the cylinders of an internal combustion engine in a single movement from top dead centre (TDC) to bottom dead centre (BDC). It is commonly specified in cubic centimeters (cc), litres (l), or (mainly in North America) cubic inches (CID). Engine displacement does not include the volume of the combustion chamber.

Παλινδρομικός

Στον Παλινδρομικό ο κυβισμός ισούται με το εμβαδόν της διατομής του κυλίνδρου (εμβαδόν κύκλου) επί της διαδρομής του εμβόλου (επί των αριθμό των κυλίνδρων).



Περιστροφικός

Το ίδιο εφαρμόζεται και στον Wankel όπου μαθηματικός εκφράζεται/ισούται ο κυβισμός με :

V=√3℮(2R1+R2)b (επί των αριθμό των Ροτόρων)

℮=eccentricity
R=generating radius
b=πλάτος περιβλήματος
source: Kenichi Yamamoto "Rotary Engine", Toyo Kogyo Co. Ltd.: 1969 and 1981 Editions

Kenichi Yamamoto έγραψε:
The Japanese regulations for calculating displacements for engine ratings use the volume displacement of one rotor face only, and the auto industry commonly accepts this method as the standard for calculating the displacement of a rotary.

source: Kenichi Yamamoto "Rotary Engine", Toyo Kogyo Co. Ltd.: 1969 and 1981 Editions

Στην παρακάτω κινούμενη προσομοίωση βλέπουμε πως ο Wankel εκμεταλλεύεται παράλληλα τον Μέγιστο δυνατό χώρο μέσα στα Περιβλήματα (Housings) για να εκτελέσει τους κύκλους λειτουργίας σε σχέση με τον παλινδρομικό τετράχρονο που εκμεταλλεύεται ένα μέρος του αντίστοιχου χώρου στον κύλινδρο.




Όλοι οι κύκλοι λειτουργίας ανεξαιρέτως γίνονται στον ίδιο χώρο των housings, πράσινο χρώμα, στον Θάλαμο που περικλείεται από τα περιβλήματα (Housings).Σε αυτό τον Θάλαμο βρίσκονται οι Θυρίδες Εισαγωγής, Εξαγωγής και τα Μπουζί.

Ο Ρότορας χωρίζει αυτόν τον Θάλαμο σε τρεις υποθαλάμους, μπλε χρώμα.
Τους υποΘαλάμους μπορούμε να τους ονομάσουμε όπως θέλουμε ή απλώς Θαλάμους ή Θαλάμους Εργασίας κλπ.

Οι τρεις υποΘάλαμοι, Θ1/Θ2/Θ3, έχουν οποιαδήποτε χρονική στιγμή τον ίδιο όγκο αθροιστικά αλλά διαφορετικό όγκο ο καθένας ξεχωριστά. Εάν προσθέσουμε τους Θ1/Θ2/Θ3 και τον όγκο του Ρότορα το άθροισμα ισούται με το Όγκο του Θαλάμου, πράσινο χρώμα.

Όταν Εισέρχεται το καύσιμο μέσα στον Θάλαμο ο Ρότορας το παρασέρνει με την περιστροφή του κυκλικά μέσα στον Θάλαμο εκτελώντας τους τέσσερεις κύκλους Λειτουργίας.

Η όλη κατασκευή του περιστροφικού εκτελεί τις τέσσερεις φάσεις/κύκλους σε κυκλική μορφή σε αντίθεση με τον παραδοσιακό παλινδρομικό τρόπο εκτέλεσή τους.

Η πιό σωστή περιγραφή/αντιστοίχιση είναι ότι ο Ρότορας αντιστοιχεί σε τρεις Κυλίνδρους στον ίδιο θάλαμο και όχι σε τρεις Κυλίνδρους σκέτο γιατί οι θάλαμοι Εργασίας είναι εξαρτημένοι μεταξύ τους και όχι ανεξάρτητοι όπως οι Κύλινδροι και ανήκουν στον Ίδιο Κύριο Θάλαμο.

Εάν αντιστοιχούσε σε τρεις Κυλίνδρους (σκέτο) κατ΄ ελάχιστο θα είχε :

• Τρεις Θαλάμους ξεχωριστούς και με γεωμετρική υπόσταση όπως και ο κάθε Κύλινδρος
  
• Θυρίδες Εισαγωγής Ανεξάρτητες για κάθε θάλαμο όπως και οι Βαλβίδες Εισαγωγής σε κάθε Κύλινδρο
  
• Θυρίδες Εξαγωγής Ανεξάρτητες για κάθε θάλαμο όπως και οι Βαλβίδες Εξαγωγής σε κάθε Κύλινδρο
  
• Σύστημα ανάφλεξης Ανεξάρτητο για κάθε θάλαμο όπως και ο κάθε Κύλινδρος

Γι αυτό και η μικρότερη δυνατή υλοποίηση Κινητήρα γίνεται με ένα Ρότορα ή ένα Κύλινδρο.



Ο κάθε κύκλος έχει τον δικό του χώρο μέσα στον κυρίος Θάλαμο (πράσινο χρώμα), όπου εκτελείται και καθώς περιστρέφεται ο Ρότορας ο υποθάλαμος αλλάζει ρόλο/κύκλο και περνάει από τον έναν στον επόμενο ενώ οπτικά βλέπουμε τρεις στην πράξη οι τρείς υποθάλαμοι εκτελούν τέσσερεις κύκλους.

• Η Εισαγωγή αρχίζει με την αποκάλυψη των Θυρίδων Εισαγωγής και τελειώνει με την απόκρυψη αυτών από τον Ρότορα
• Η Συμπίεση αρχίζει με την απόκρυψη των Θυρίδων Εισαγωγής από τον Ρότορα μέχρι ο Θάλαμος να λάβει την ελάχιστη τιμή όπου γίνεται ανάφλεξη του καυσίμου.
• Η Καύση/Εκτόνωση αρχίζει αμέσως μετά την ανάφλεξη όπου ο θάλαμος αυξάνει σε όγκο μέχρι την αποκάλυψη της Θυρίδας εξαγωγής.
• Η Εξαγωγή αρχίζει με την αποκάλυψη της Θυρίδας Εξαγωγής και διαρκεί μέχρι την απόκρυψη της από τον Ρότορα.

Ο Μέγιστος όγκος του Θαλάμου κατά την Εισαγωγή του καυσίμου Μείων τον Ελάχιστο όγκο του Θαλάμου κατά την Συμπίεση του καυσίμου ισούται με 654 κ.ε. στον Renesis

Πηγή Mazda


Εάν αθροίσουμε τους θαλάμους Θ1,Θ2 και Θ3 ο όγκος τους, μπλε χρώμα, ισούται με τον Όγκο του Θαλάμου, πράσινο χρώμα, μείων το Όγκο του Ρότορα οποιαδήποτε χρονική στιγμή.


Ο Κύκλος/Χρόνος του κύκλου λειτουργίας ισούται με 270° περιστροφής του άξονα. Ο πλήρης κύκλος λειτουργίας εκτελείτε σε 4*270°=1080°, τρεις περιστροφές του άξονα.

Σε μια πλήρη περιστροφή του άξονα ο κινητήρας (μονοΡότορας ) εκτελεί και μια καύση.

Πως γίνεται αυτό αφού ο κύκλος εκτελείτε σε 1080° δηλαδή σε τρεις περιστροφές του άξονα ?

Απλούστατα γιατί παράλληλα εκτελούνται στον Θάλαμο τρεις από τους τέσσερεις του κύκλου λειτουργίας ένας σε κάθε υποθάλαμο και εκ κατασκευής εκμεταλλεύεται όλο τον Όγκο του Θαλάμου, πράσινο χρώμα, πλην μέρος του όγκου του ρότορα κάτι που δεν συμβαίνει στον κύλινδρο γιατί ο υπόλοιπος θάλαμος, ο χώρος που διατρέχει το πιστόνι μείων τον όγκο του, δεν χρησιμοποιείτε.

Στην ουσία 1080° είναι το άθροισμα των μοιρών που περιστρέφονται οι πλευρές του Ρότορα σε μοίρες του άξονα σε 360°.

Όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα
Π1(270°+90°)+Π2(180°+180°)+Π3(90°+270°)=1080°
Το κάθε χρώμα αντιστοιχεί και σε ένα κύκλο/φάση

Kάθε 90° τελειώνει και ένας κύκλος 270° και αρχίζει ο επόμενος δηλαδή 360°/90°= 4 κύκλοι ανά περιστροφή του άξονα



1.Εισαγωγή
2.Συμπίεση/Ανάφλεξη
3.Καύση/Εκτόνωση
4.Εξαγωγή

Περιστροφικός Wankel καθε 90° περιστροφής του άξονα

090°, 123
180°, 124
270°, 134
360°, 234

Τετράχρονος Παλινδρομικός καθε 180° περιστροφής του άξονα

180°, 1
360°, 2
540°, 3
720°, 4

Δίχρονος Παλινδρομικός καθε 90° περιστροφής του άξονα

090°, 1
180°, 2
270°, 3
360°, 4

wraio post ioanni me polu xrhsimes plirofories gia to moter mas..isxyei oti o renesis einai isos me enan 6kilindro palidromiko??

Ως προς των αριθμό των κύκλων εκφρασμένα σε μοίρες περιστροφής του Άξονα ανά 360⁰ απαιτούνται τρεις κύλινδροι ανά ρότορα έτσι ώστε το άθροισμα των Χρόνων εκφρασμένα σε μοίρες να είναι ίσο με 1080⁰.

Αλλά ενώ το άθροισμα είναι ισότιμο ο τρι κύλινδρος παλινδρομικός από πλευράς καύσεων κάνει 1080⁰/720⁰=1,5 ανά 360⁰ και ο ρότορας 1080⁰/1080⁰=1 καύση.

Εάν ο ρότορας είναι 900 κ.ε και ο τρι κύλινδρος 900 και αυτός (3x300 κ.ε.) έχουμε :

1,5*300 vs 1*900

δηλαδή 450 vs 900 κ.ε. όγκου καυσίμου και για να καίνε και τον ίδιο όγκο καυσίμου ανά 360⁰ πρέπει ο παλινδρομικός να έχει διπλάσιο κυβισμό δηλαδή να είναι 1800 κ.ε. (3*600) έτσι ώστε 1,5*600=900.

Πολυ καλο το post σου IOANNI αλλα εχω μια απορια...γιατι στην Κυπρο (και αν δεν κανω λαθος και στην Αγγλια) μετρανε τον Wankel ως 2600cc
Εχω ακουσει πως οταν αλλαξε ο νομος και απο 1300cc δηλωναν τον Wankel 2600cc κανανε ποριες 7αρια και 8αρια

στην κυπρο πηγε να γινει αλα κανανε ποριες 7αρια κ 8αρια και δεν το κανανε..
για την αγγλια δν ξερω αλα νομιζω πως εκει οντος τον εχουν για 2600

dinoskid έγραψε:Πολυ καλο το post σου IOANNI αλλα εχω μια απορια...γιατι στην Κυπρο (και αν δεν κανω λαθος και στην Αγγλια) μετρανε τον Wankel ως 2600cc
Εχω ακουσει πως οταν αλλαξε ο νομος και απο 1300cc δηλωναν τον Wankel 2600cc κανανε ποριες 7αρια και 8αρια

Δεν γνωρίζω γιατί ή εάν στην Αγγλία του διπλασιάζουν τα Κυβικά στην Κύπρο που το έκαναν βασίστηκαν σε μια Οδηγία της Ε.Ε. όπου στον υπολογισμό των Ρύπων σε ένα σημείο έλεγε να χρησιμοποιήσουν διπλάσια κυβικά από τα ονομαστικά στην περίπτωση του Περιστροφικού.

Η Παραδοχή του διπλασιασμού έγινε για να υπολογίζονται οι Ρύποι και όχι ότι άλλαξε ο τρόπος υπολογισμού των Κυβικών στους περιστροφικούς.

dake έγραψε:στην κυπρο πηγε να γινει αλα κανανε ποριες 7αρια κ 8αρια και δεν το κανανε..
για την αγγλια δν ξερω αλα νομιζω πως εκει οντος τον εχουν για 2600

Στην Κύπρο εκκρεμεί Αγωγή των Κατόχων κατά του Δημοσίου/Υπηρεσίας που επέβαλε τον Διπλασιασμό μετά από Γνωμοδότηση.

IOANNIS έγραψε:

dinoskid έγραψε:Πολυ καλο το post σου IOANNI αλλα εχω μια απορια...γιατι στην Κυπρο (και αν δεν κανω λαθος και στην Αγγλια) μετρανε τον Wankel ως 2600cc
Εχω ακουσει πως οταν αλλαξε ο νομος και απο 1300cc δηλωναν τον Wankel 2600cc κανανε ποριες 7αρια και 8αρια

Δεν γνωρίζω γιατί ή εάν στην Αγγλία του διπλασιάζουν τα Κυβικά στην Κύπρο που το έκαναν βασίστηκαν σε μια Οδηγία της Ε.Ε. όπου στον υπολογισμό των Ρύπων σε ένα σημείο έλεγε να χρησιμοποιήσουν διπλάσια κυβικά από τα ονομαστικά στην περίπτωση του Περιστροφικού.

Η Παραδοχή του διπλασιασμού έγινε για να υπολογίζονται οι Ρύποι και όχι ότι άλλαξε ο τρόπος υπολογισμού των Κυβικών στους περιστροφικούς.

Οκ!!!Απλα ειχα την απορια γιατι δεν γινεται αλλου να τον μετρανε 1300cc και αλλου 2600cc
Ελπιζω να μην γινει ποτε αυτο εδω!!!

Το έχουν επιχειρήσει παλιότερα αλλά η ΕΛΜΑ κέρδισε τη μάχη.

iaponas έγραψε:Το έχουν επιχειρήσει παλιότερα αλλά η ΕΛΜΑ κέρδισε τη μάχη.

Το Κράτος προσπάθησε να φορολογήσει τους Περιστροφικούς λόγο ιπποδύναμης/απόδοσης με διαφορετικό τρόπο, 50% επιπλέον φόρο σε σχέση με τους παλινδρομικούς.


Το Κράτος δεν έθεσε ποτέ θέμα σε σχέση με τα Κυβικά τους..

Ιωαννη πολυ καλο το ποστ σου.Να και μια καλη ευκαιρια να μαθουμε ποιο αναλυτικα για τον κινητηρα μας.Μπραβο και παλη Ιωαννη.Πολυ καλη δουλεια εκανες.
Οσον αφορα τον κυβισμο που αλλαζουν τα κρατη.Ενα θα πω
Να μας αφησουν ησυχους και να ασχοληθουν με τιποτα αλλο λεω εγω αυτο το κωλο κρατος.Ροτορας για παντα και μικρη φορολογιση.Που θελουν να μας ξεπαραδιασουν με το ετσι θελω.Οταν εμεθα οτι θελουν να το κανουν και στην Κυπρο ε ενταξη.Ειπα οχι ειναι απαραδεκτο αυτο να το κανουν μονο και μονο για να φανε λεφτα.Ευχομαι τα καλητερα για τους κατοχους RX7 & RX8 και να γινουν τα πραγματα οπως και σε εμας.