Κινητήρας Βάνκελ

Τομή κινητήρα Βάνκελ της Mazda στο Deutsches Museum στο Μόναχο της Γερμανίας.

Ο κινητήρας Βάνκελ (Wankel) είναι ένας τύπος κινητήρα εσωτερικής καύσης που εφευρέθηκε από τον Γερμανό μηχανολόγο Φέλιξ Βάνκελ στις αρχές της δεκαετίας του 1950. Το χαρακτηριστικό γνώρισμα του κινητήρα αυτού αφορά την κίνηση του εμβόλου η οποία είναι περιστροφική και διαφέρει από τις εμβολοφόρες Ντίζελ και Όττο οι οποίες βασίζονται στην παλινδρομική κίνηση των εμβόλων. Λόγω της βασικής αυτής διαφοράς, το έμβολο του κινητήρα Βάνκελ διαφέρει, με τη σειρά του, από τα συνήθη έμβολα ως προς τα γεωμετρικά του στοιχεία. Το βασικό σχήμα του εμβόλου είναι το ισόπλευρο τρίγωνο και περιστρέφεται μέσα στον κύλινδρο της μηχανής, όπου γίνεται και η καύση. Το κέντρο του εμβόλου στηρίζεται στον εκκεντροφόρο άξονα της μηχανής, που στη συγκεκριμένη διάταξη αναλαμβάνει και ρόλο στροφαλοφόρου άξονα. Μέσα στο έμβολο υπάρχει και ομόκεντρο γρανάζι, πάνω στο οποίο "κρέμεται" το έμβολο κατά την περιστροφή του στον ελλειψοειδή κύλινδρο.

Ο κύκλος καύσης σε έναν κινητήρα Βάνκελ.

Η καύση στον κινητήρα Βάνκελ γίνεται ως εξής: εισάγεται μέσω αυλού εισαγωγής το καύσιμο μίγμα αέρα-καυσίμου, το οποίο ακολουθεί την περιστροφή εφόσον ωθείται από τη γωνία του τριγωνικού εμβόλου, στο οποίο παρέχουν στεγανότητα τα ελατήρια του τοιχώματος του κυλίνδρου. Έτσι, το μίγμα μεταφέρεται μετά από περιστροφή ορισμένων μοιρών στο στάδιο πλήρους συμπίεσης. Εκεί δέχεται σπινθηρισμό με τη βοήθεια αναφλεκτήρα (μπουζί) και ακολουθεί καύση και εκτόνωση των καυσαερίων, καθώς ο όγκος μέσα στον οποίο περιέχονται αυξάνεται λόγω της περιστροφής του εμβόλου. Τέλος, τα καυσαέρια εξωθούνται από το θάλαμο καύσης από την εξαγωγή. Η περιστροφή συνεχίζεται όσο υπάρχει καύση.

Τομή κινητήρα Βάνκελ από Mazda RX7 στο Noesis της Θεσσαλονίκης.

Το συγκριτικό πλεονέκτημα του κινητήρα σε σχέση με άλλους εμβολοφόρους είναι η συνεχής κίνηση του εμβόλου, επειδή τα νεκρά σημεία (δηλαδή τα ακραία σημεία σε μια παλινδρομική κίνηση, όπου η ταχύτητα του εμβόλου στιγμιαία μηδενίζεται καθώς η κίνησή του αλλάζει φορά) είναι ανύπαρκτα, και, επομένως, οι απώλειες που οφείλονται σε αυτά (απώλειες νεκρών σημείων) είναι μηδενικές. Επίσης, ο κινητήρας Βάνκελ πραγματοποιεί τρεις καύσεις ανά κύκλο σε σχέση με τη μια των άλλων κινητήρων. Το έμβολο σε έναν κινητήρα Βάνκελ δεν σταματά να περιστρέφεται όσο ο κινητήρας είναι σε λειτουργία, και εδώ οφείλεται η ύπαρξη μέγιστης ισχύος σε υψηλό αριθμό στροφών κατά τη λειτουργία του.

Μια πρώιμη έκδοση του κινητήρα, αναπτύχθηκε τον 16ο αιώνα από τον Ιταλό μηχανικό Αγκοστίνο Ραμέλι.

Πηγές

• Ηow Stuff works: Karim Nice How Rotary Engines Work
• Citroenet: Wankel Rotary Engine