محرك فانكل

محركات الدراجات النارية

علاوةً على ذلك، في بداية عام 1980 بدأ نورتن باستخدام معدات المحرك مع أختام فارغة.

وفي هذا السياق، من عام 1974 إلى 1977 أنتج هرقل عدد محدود من الدراجات النارية المزودة بمحركات وانكل.

وفي هذا السياق، دراجات السوزوكي RE5 كانت داعمة لمحركات وانكل وتم إنتاجها بين عامي 1975 و 1976 وكانت ذات تصميم معقد مما أدى لحدوث المشاكل التي حلت فيما بعد ولكن ثقل الوزن ولأسباب أخرى لم تباع بشكل جيد.

تاريخ المحرك

من جهة ثانية، قامت الشركة بتصنيع مركبات بمحركات وانكل («الدوراني» كما تسميه الشركة)، فضلًا عن الحافلات والشاحنات الصغيرة.

وفي هذا السياق، محركات وانكل الأولية كانت تمتلك نفس التصميم ولكن تم تجاهل الفكرة بسبب تراكم الكربون على المنافذ وجوانب الدوّار.

إضافةً إلى ذلك، في عام 2003، عرضت مازدا محرك الرينيسس (Renesis) مع سيارة RX-8.

ومن جهة أخرى، المصنع السوفيتي للمركبات أوتوفاز قام بتجارب بوضع محركات وانكل في السيارات ولكن بدون ترخيصعلى ذلك في سنة 1974، قاموا بناء مكتب خاص بتصاميم المحرك والذي في عام 1978 صمم محركا ً سمّيVAZ-311.

وعلى صعيد آخر، في 1954 (DKM 54). تم تصميم محرك وانكل الدوراني والذي يدعى KKM 57 من قبل مهندس NSU هانس دايتير باشيكي في 1957 ومن غير علم فليكس وانكل، والذي أعقب قائلًا «لقد حولت حصاني إلى ثور».

وعلى صعيد آخر، و بعد سنتين، بدأت الشركة بتسليم محركات VAZ-2106 مدعومة بوانكل (محرك VAZ-411 ثنائية الدوّار) و

وعلى صعيد آخر، مرنة في أدائها، وبسبب سهولة تصميمها كذلك. حدثت مشكلة أولية وهي حدوث صدع في سطح المنحنى الفوقي (التروكويد الفوقي) الذي تم التعامل معه بوضع سدادات في قطعة معدن منفصلة بدلا من وضعها معًا في داخل التصميم. وتم تعويض السدادات المبردة بمشاريع متعددة لتسريع تبريد الماء داخل المحرك والتي انتشر استعملها ولاقت براءة اخترعها من قبل كورتيس -رايت.

من جهة ثانية، قامت مازدا باختيار طريقة لامتثال لكمية انبعاث الهيدروكربون الذي أدى إلى زيادة في استهلاك الوقود، وذلك قبل أن يكون هناك ارتفاع حاد في سعره.

ومن جهة أخرى، ادعت مازدا أنها قامت بحل مشكلة رأس الختم، وكان بمقدورها أن تختبر المحرك لمدة 300 ساعة بدون أعطال. وبعد سنوات من التطوير، أول سيارة بمحرك وانكل لشركة مازدا كانت كوسمو 110 (Cosmo 110S).

الطرازات التي أعقبت ذلك كانت VAZ-4123 و VAZ-415.

من جانب آخر، في عام 1967، بدأت NSU بصناعة سيارة رفاهية بمحرك وانكل، Ro 80.

ومن ناحية أخرى، بالرغم من أن مازدا قامت بتصنيع محركٍ اختباريٍ في تلك السنة، إلا أن NSU كانت الأولى في وضع سيارة بمحرك وانكل في السوق، السيارة الرياضية NSU سبايدر (NSU Spider) عام 1964.

في هذا الإطار، لقد وقّعت مازدا و NSU عقدًا لتطوير محرك وانكل عام 1961 وتنافسوا على من يجلب أول سيارة بمحرك وانكل للسوق.

إضافةً إلى ذلك، في عام 1961، قامت منظمات البحث السوفيتية (NATI، NAMI) بتجارب تطويرية، وصممت محركات تجريبية بتقنيات مختلفة.

وعلى صعيد آخر، تلك المشاريع لم تتطلب نحاسا ً ذو توصيل عالي ولكن لم يمنع استعمالها.

في هذا الإطار، و ردّت مازدا بعرض محركات وانكل ثنائية ورباعية الدوران في عرض طوكيو للمحركات.

وفي هذا الصدد، في عام 1951، بدأ المهندس الألماني فليكس وانكل بتطوير المحرك في شركة NSU، حيث تصّور لأول مرة محركه الدوراني

في هذا الإطار، بالرغم من الكثير من المصانع أجازت هذا التصميم، فضلًا عن سيتروين بطرازهم M35 و GS

وفي هذا السياق، لم يلتزم محرك وانكل لجنرال موتورز بقيم الانبعاث الأمريكية، لذا وفي سنة 1974، توقفت الشركة عن تطويره، بالرغم من أن جنرال موتورز ادعت أنها حلت مشكلة استهلاك الوقود، ولسوء الحظ، لم ينشروا النتائج الخاصة ببحوثهم.

علاوةً على ذلك، و لكن، أدّت مشاكل مع رأس الختم (قطعة حساسة جدًا في المحرك الدوراني - Apex Seal - وغالبًا أعطال مثل هذه المحركات تبدأ منه) إلى أعطال متفاوتة في المحرك، مما أدى إلى خسائر كبيرة لدى NSU، وتقليل عملية تطوير محرك وانكل.

ومن ناحية أخرى، لقد تم تشغيل أول نموذج لمحرك DKM 57 في قسم NSU للتطوير والبحث في الأول من فبراير 1957. لقد كان بقوة 21 حصانا ً، بعكس محركات وانكل الحديثة، ولقد دارت الدّوارة والحاوية.

ومن ناحية أخرى، محركات لادا، إلى خدمات الأمن غالبًا، والتي صنع منها ما يقارب 200 محرك.

ومن ناحية أخرى، لقد استعملت الشركة تصاميم ازدواجية الدوران، ولكن في سنة 1991 سيارة إينوس كوسمو (Eunos Cosmo) استعملت محرك ثلاثية الدوران ازدواجي التربو.

وعلى صعيد آخر، أمريكان موتورز كانت مقتنعة تمامًا «بأن المحرك الدوراني سيكون له دور مهم كمركز للطاقة في السيارات والشاحنات في المستقبل»، بحسب الرئيس روي دي تشابن جونيور (.Roy D. Chapin Jr)، أن صانعي المركبات في أمريكا وقعوا اتفاقية في فبراير 1973، بعد سنة من المفاوضات، لبناء محركات وانكل للسيارات والجيب، وأيضًا الحق لها في بيع أي محرك دوراني تنتجه إلى الشركات الأخرى. بالرغم من أن أمريكان موتورز قررت شراء محركات وانكل من جنرال موتورز بدل بناء واحدة بنفسها.

أما محرك رينيسس فلقد استعملت فيه أختام جانبية.

وفي هذا الصدد، في الولايات المتحدة، في 1959 بموجب ترخيص من NSU، رائدة كيرتس رايت تحسينات في تصميم المحركات الأساسية.

في هذا الإطار، Birotor، والتي استعملت محركات تم تصنيعها من قبل كوموتور (Comotor)، جنرال موتورز والتي استنتجت أن محرك وانكل باهظ التكاليف لصناعته بعكس محرك مماثل له يستعمل مبدأ التردد، وشركة مرسيدس بنز والتي استعملت المحرك في سيارتها C111، كانت مازدا هي الوحيدة التي صنعت محركات وانكل بدرجة كبيرة.

وفي هذا الصدد، و فيما بعد، توقفت مازدا عن استخدام محركات وانكل في تصاميمها، ولكن استمرت في استعمالها فيالسيارات الرياضية RX-7 حتى شهر أغسطس 2002 (توقف إصدار هذه السيارات إلى كندا في عام 1993. والولايات المتحدة الأمريكية توقفت بطراز عام 1994، ولقد تبقى بعض السيارات التي لم تباع والتي بيعت فيعام 1995).

إضافةً إلى ذلك، عُرف المكتب السوفيتي لتصميم المحرك للطائرات -Aviadvigatel-، بأنه كان ينتج محركات وانكل بـحقن إلكترونية للطائرات والمروحيات بالرغم من أنه قد تم الكشف على القليل من المعلومات.

ومن جهة أخرى، في بريطانيا، في 1960، رائدة رولز رويس موتور للسيارات شعبة نسخة الديزل على مرحلتين للمحرك وانكل.

في هذا الإطار، من بين الشركات المصنعة للتوقيع اتفاقات الترخيص لتطوير محركات وانكل ألفا روميو وأمريكان موتورز وستروين وفورد وجنرال موتورز ومرسيدس بنز ونيسان وبورشه ورولز رويس وسوزوكي وتويوتا.

من جانب آخر، ذلك المحرك غيّر منافذ العودام والامتصاص من محيط الحاوية الدائري إلى الجوانب، مما سمح بمنافذ كبيرة إجمالًا، تدفق أفضل للتيار الهوائي، وإمكانية لمزيد من القوة.

كذلك، عقب ذلك جهود جبارة في تصميم المحركات الدورانية في الخمسينيات والستينيات. لقد لفت ذلك الانتباه بسبب أنها كانت

التصميم

وفي هذا الصدد، ممر الدخول، ممر الخروج، الغطاء، غرفة الاحتراق، عجلة مسننة، مكبس، مسنن صغير، عمود مرفقي، مشعل الشرارة.

ومن جهة أخرى، الموانع على جوانب الدّوار تحمي محيط الحاوية، وتقسمها إلى ثلاث غرف احتراق متحركة.

من جانب آخر، الدوّار يدور حول المركز (مشابهة للسواعد) بشكل متكامل مع محور المركزي (مماثل للمحور العمودي) ويكوّن دورة حول المحور المركزي بشكل مداري.

ومن جهة أخرى، محركات وانكل تمتلك في العادة ريدلاين (أقصى سرعة للمحرك) أعلى بكثير من أي محرك دوراني بنفس ناتج الطاقة. المحاور المركزية لا تمتلك زوايا الضغط الداخلي للمحور العمودي. إن ريدلاين المحرك الدورانييعتمد على مدى بقاء التروس المتوافقة. تستعمل التروس من الفولاذ الصلب للعمليات الموسعة أعلى من7000 أو 8000 دورة لكل دقيقة. تعمل محركات سيارات مازدا للسباق بمعدل 10000 دورة لكل دقيقة.

في هذا الإطار، زوج من التروس المتوافقة في الحركة تتحكم بالدوران لكل دوّار على محوره الخاص.

وفي هذا السياق، كل ترس على كل جانب من حاوية الدوّار ينشئ ترسًا مرتبطًا بالدوّار ويتأكد من أن كل دوّار يدور 1/3 دورة في كل مرة حول المحور المركزي.

من جانب آخر، لكنها تستعمل في الطائرات بتحفظ، 6500 أو 7500 دورة لكل دقيقة.

إضافةً إلى ذلك، مرحلة التوسع في دورة وانكل أكبر من دورة أوتو. في محرك وانكل ذو الدوران الأحادي، شكل الحاوية

ومن ناحية أخرى، الشكل النظري للدّوار بين الزوايا هو نتيجة تقليل سعة غرفة الاحتراق الهندسية وتكبير لمدى الضغط.

كذلك، بينما مكبس المحرك ذو الدوران الرباعي يكــّون دورة احتراق واحدة لكل اسطوانة لكل دورتين للمحور العمودي (بمعنى نصف ضربة لكل دورة لمحور العمودي لكل اسطوانة)، كل حجرة احتراق في وانكل تولــّددورة احتراق واحدة لكل دورة لمحور التدوير، بمعنى (ضربة واحدة لكل دورة مدارية للدوّار وثلاث ضربات لكل دورة للدوّار).

من جانب آخر، المنحنى المماثل الذي يتصل برأس الزاوية الخاص بالدّوار تم تكبيره بالاتجاه الداخلي لشكل الحاوية مع منع إمكانية ملامسة الحاوية بأي زاوية دوران (شكل القوس ليس حلًا لمثل هذه المشكلة).

وفي هذا السياق، و توسيع حجرة الاحتراق تمامًا كضربات المكبس في المحرك الترددي. متجه القوة في مرحلة الاحتراقيذهب من خلال منتصف فص الالتواء.

كذلك، و لكن، ضغط الغاز في أداء الختم، يؤدي إلى إتلاف المحرك إذا عمل على دورة أعلى لكل دقيقة تحت ظروفلا تسمح بذلك.

إضافةً إلى ذلك، محور القيادة المركزية، ويدعى كذلك بالمحور المركزي أو محور E، يعبر منتصف الدّوار وهو مدعوم بحوامل ثابتة.

كذلك، لا تُبعث طاقة المحرك المنتجة من خلال التروس المتوافقة. قوة ضغط الغاز في الدّوار تذهب مباشرة إلى منتصف المركز، وهو الجزء الخارجي من المحور.

علاوةً على ذلك، في محرك وانكل، الدوران الرباعي لدورة أوتو النموذجية يحدث في الفراغ بين الدوّار المتماثل بثلاث جهات وداخل الحاوية.

وفي هذا الصدد، البيضاوي يحيط بالدّوار الذي يشبه الأجنحة ثلاثية الزوايا (يتم الخلط بينه وبين مثلث ريوليكس عادة، والذي هو عبارة عن ثلاث منحنيات حادة بعرض ثابت، ولكن مع نتوء في كل من الجوانب وهي مسطحة أيضَا).

وعلى صعيد آخر، أفضل طريقة لتخيل حركة المحرك هو النظر إلى الفجوة التي بين الدوّار والحاوية وليس إلى الدوّار نفسه. إن محرك وانكل هو عبارة عن نظام ذو سعة مختلفة. لذا هناك ثلاث فجوات لكل حاوية، كل يعيد نفس الدورة. ولاحظ أن النقاط A و B في الدوّار ومحور E تدور بسرعة مختلفة، وأن النقطة B أسرع ثلاث مرات من النقطة A، لذا دورة كاملة للدوّار تعادل ثلاث دورات للمحور E. كلما يدور الدوّار مداريًا، كل جانب منه يكون قريبا ً وبعيدا ً من جدار الحاوية، ضغط

علاوةً على ذلك، الوكالات الدولية التي تفرض الضرائب على السيارات بحسب الهيئات التنظيمية في سباق السيارات اعتبرت أن محرك وانكل مشابه لمحرك رباعي الدوران بإزاحة قدرها 1.5 إلى 2 مرة، بعض حلبات السباق منعتها بالكامل.

من جهة ثانية، لذا، ناتج الطاقة لمحرك وانكل أعلى بكثير من أي محرك رباعي الدوران، وأعلى من مكبس محرك رباعيمشابه له في الأبعاد والوزن.

العيوب

إضافةً إلى ذلك، العامل الذي يقلل من فعالية المحرك هو قلة كفاءة الختم، والذي يحد من استعمالها في سيارات السباق والمحركات الرياضية والتي لا تتطلب كفاءة وعمر عاليًا للمحرك. الوقت المسموح للوقود لدخول المنفذ قليل بشكل ملحوظ، مقارنة بمكبس محرك رباعي الدوران، وذلك بسبب طريقة دوران الحجرات الثلاثة.

التطبيقات

ممدد نطاق

كذلك، نظراً للحجم الصغير والوزن المنخفض لمحركات وانكل، فلقد وجدوا طريقة لوضعه في السيارات الكهربائية كممدد للنطاق. في عام 2010 كشفت شركة أودي أن في سيارتهم الكهربائية الـ A1 e-tron يتواجد محرك وانكل 250 (سم مكعب) بسرعة دوران 5,000 دورة في الدقيقة من شأنها إعادة شحن بطارية السيارة حسب الحاجة. ونفس الشيء لسيارات FEV Inc.

• انظر كذلك
• محرك شعاعي
• محرك دوار

سباقات السيارات

وفي هذا السياق، في عالم السباقات، نجحت مازدا نجاحاً كبيراً مع محرك وانكل ذي مكبسين، وثلاثة، وأربعة. وبقية المتسابقين نجحوا نجاحاً باهراً في تعديل محركات وانكل لسيارات المازدا.

المميزات

علاوةً على ذلك، مثلًا، لأن إحكام الصمام يتم عبر قطع المنافذ البسيطة إلى جدران الدوّار أو جوانب الحاوية، فإنها لا تمتلك صمامات أو توصيلات معقدة للصمام.

من جانب آخر، التخلص من حجم المحرك الترددي والتخلص من أكثر الضغوط والأخطاء المعرضة لها محركات المكابس يعطي محرك وانكل اعتمادًا قويًا، تدفقا مرنا للطاقة، ونسبة قوية للقوة والوزن.

علاوةً على ذلك، علاوةً على ذلك، بما أن الدوّار يدور بشكل مباشر بقوة تحمل كبيرة على المحور، فإنها لا تمتلك قضبان مرتبطة (و هي حين يرتبط بوجودها المكبس بالمحور العمودي، مما يسمح بتحويل الحركة الخطية إلى دورانية) ومحور عمودي.

وفي هذا الصدد، محركات وانكل خفيفة وبسيطة بشكل عام وتحتوي على قليل من الأجزاء المتحركة بعكس محركات المكابس المماثلة له في ناتج الطاقة.

محركات الطائرات

إضافةً إلى ذلك، أول طائرة تم تزويدها بمحرك وانكل الدوراني كانت تجربة شركة لوكهيد مارتن فكان الإصدار المدني للولايات المتحدة هو QT-2، مدعومًا من Schweizer للطائرات الشراعية في عام 1968 أو 1969 وكانت بقوة 185 حصان (138 كيلوواط) واسم النموذج RC2-60 بإنتاج شركة Schweizer العملاقة، ونفس النموذج تم استخدامه في سيسنا كاردينال وطائرات أخرى والهليكوبتر.