رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

موتورهای دورانی :

 

موتورهای دورانی (وانکل) زیر مجموعه موتورهای احتراق داخلی می باشند. اما شیوه کار آنها با موتورهای رایج پیستونی کاملاً متفاوت است. در موتورهای پیستونی یک حجم یکسان و مشخص (حجم سیلندر) بصورت پی در پی تحت تأثیر چهار فرآیند, مکش, تراکم, احتراق و تخلیه قرار می گیرد؛ حال اینکه در موتورهای دورانی هر کدام از این چهار فرآیند در نواحی خاصی از محفظه سیلندر که تنها متعلق به همان فرآیند می باشد صورت می پذیرد. درست مثل اینکه برای هر فرآیند سیلندر مربوط به خودش را اختصاص داده باشیم و پیستون بصورت پیوسته از یکی به دیگری حرکت می کند تا چهار فرآیند سیکل اتو را کامل نماید.

 

موتورهای دورانی که به موتورهای وانکل نیز معروف می باشند برای اولین بار به اندیشه مبتکرانه دکتر فلیکس وانکل (Felix Wankel) آلمانی در سال 1933 خطور یافت و در سال 1957 اولین نمونه این نوع موتور ساخته شد

 

موتورهای دورانی همانند موتورهای پیستونی از انرژی فشار ایجاد شده بواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کنند؛ در موتورهای پیستونی فشار ناشی از احتراق به پیستونها نیرو وارد کرده و آنها را به عقب و جلو می راند. شاتون و میل لنگ این حرکت رفت و برگشتی پیستونها را به حرکت دورانی و قابل استفاده برای خودرو تبدیل می کنند. در صورتیکه در موتورهای دورانی, فشار ناشی از احتراق، نیرویی را بر سطح یک روتور مثلث شکل که کاملاً محفظه احتراق را نشت بندی کرده است، وارد می کند. این قطعه (روتور) همان چیزی است که بجای پیستون از آن استفاده می شود.

 

روتور در مسیری بیضی شکل حرکت می کند؛ بگونه ای که همیشه سه راس این روتور را در تماس با محفظه سیلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها, بین سه سطح روتور و محفظه سیلندر ایجاد می کند.

 

همچنان که روتور حرکت می کند هر کدام از این سه حجم پی در پی منبسط و منقبض می شوند؛ و همین انقباض و انبساط است که مخلوط هوا و سوخت را به داخل سیلندر می کشد, آنرا متراکم می کند, در طول فرآیند انبساط توان مفید تولید می کند و گازهای سوخته را بیرون می راند.

 

قطعات یک موتور دورانی:

 

موتور های دورانی دارای سیستم جرقه و سوخت رسانی مشابه با موتورهای پیستونی می باشند.

 

روتور:

 

روتور یک قطعه مثلث شکل با سه سطح برآمده یا محدب می باشد که هر کدام از این سطوح همانند یک پیستون عمل می کند. همچنین هر کدام از این سطح ها دارای یک گودی یا تورفتگی می باشد که حجم موتور را بیشتر می کند.

 

در راس هر وجه یک تیغه فلزی قرار گرفته که عمل نشت بندی سه حجم محبوس بین روتور و جداره سیلندر را بر عهده دارد. همچنین در هر طرف روتور ( سطح فوقانی و تحتانی) رینگ های فلزی قرار گرفته اند که وظیفه نشت بندی جانبی روتور را به عهده دارد.

 

روتور دارای چرخدنده داخلی در مرکز یک وجه جانبی می باشد؛ این چرخدنده با یک چرخدنده دیگر که روی محفظه سیلندر بصورت ثابت قرار دارد درگیر می شود و این درگیری است که مسیر وجهت حرکت روتور را درون محفظه تعیین می نماید.

 

محفظه سیلندر :

 

محفظه سیلندر تقریباً بیضی شکل است و شکل محفظه احتراق نیز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با دیواره محفظه قرار گیرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از این محفظه به یکی از فرآیندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخلیه)

 

پورتهای مکش و تخلیه هر دو، در دیواره محفظه تعبیه شده اند. و سوپاپی برای این پورتها وجود ندارد. پورت تخلیه مستقیماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دریچه گاز.

 

محفظه سیلندر :

 

محفظه سیلندر تقریباً بیضی شکل است و شکل محفظه احتراق نیز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با دیواره محفظه قرار گیرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از این محفظه به یکی از فرآیندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخلیه)

 

پورتهای مکش و تخلیه هر دو، در دیواره محفظه تعبیه شده اند. و سوپاپی برای این پورتها وجود ندارد. پورت تخلیه مستقیماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دریچه گاز.

 

لایه های اول و آخر دارای نشت بندی و یاتاقانهای مناسب جهت محور خروجی می باشد. آنها همچنین دو مقطع محفظه روتور را نشت بندی می کنند. سطح داخلی این قطعات بسیار هموار است که این خود به نشت بندی روتور متناسب با کارش کمک می کند. روی هر یک از قطعات دو انتها یک پورت ورودی تعبیه شده است لایه بعدی محفظه بیضی شکلی است که قسمتی از محفظه کل روتور می باشد این لایه که در شکل بالا نشان داده شده است دارای پورت خروجی می باشد.

 

در مرکز هر روتور یک چرخدنده داخلی بزرگ قرار دارد که حول یک چرخدنده کوچک ثابت روی محفظه موتور می چرخد. این دو چرخدنده مسیر حرکتی روتور را تعیین می کنند. همچنین روتور روی بادامک دایروی محور خروجی واقع شده و آن را به گردش در می آورد.

 

تولید توان:

 

موتورهای دورانی همانند موتورهای رایج پیستونی از سیکل چهار زمانه استفاده می کند. که به شکل کاملاٌ متفاوتی به خدمت گرفته شده است. قلب یک موتور دورانی روتور آن است، که بصورت کلی معادل پیستون در موتورهای پیستونی می باشد. روتور روی یک بادامک دایروی روی بزرگ محور خروجی سوار شده است. این بادامک از خط مرکزی محور خروجی فاصله داشته و همانند یک میل لنگ عمل می کند. چرخش روتور نیروی لازم جهت چرخش محور خروجی را تامین می کند. همزمان با چرخش روتور در محفظه, این قطعه, بادامک را در یک مسیر دایروی به حرکت در می آورد به قسمی که هر دور کامل روتور منجر به سه دور چرخش محور خروجی می گردد.

 

همچنان که روتور درون محفظه حرکت می کند, سه حجم جداگانه ایجاد شده توسط روتور، نیز تغییر می کند. این تغییر سایز فرآیند پمپ کردن را ایجاد می کند. اجازه دهید روی هر کدام از چهار فرآیند سیکل چهار زمانه بحث کنیم.

 

مکش:

 

فاز مکش از زمانی شروع می شود که یکی از تیغه های روتور از روی پورت مکش عبور کند و پورت مکش در معرض محفظه سیلندر و روتور واقع شود, در این لحظه حجم محفظه کمترین مقدار خود می باشد. با حرکت روتور حجم محفظه منبسط شده و فرآیند مکش اتفاق می افتد و در پی آن مخلوط سوخت و هوا به داخل محفظه کشیده می شود. هنگامی که تیغه بعدی روتور از جلوی پورت ورودی می گذرد محفظه بصورت کامل نشت بندی می شود تا فرآیند تراکم آغاز گردد.

 

تراکم:

 

با ادامه حرکت روتور درون محفظه, حجم محبوس شده سوخت و هوا کوچکتر و فشرده تر می گردد. وقتی سطح روتور در این حجم بطرف شمع می چرخد حجم مربوطه به کمترین مقدار خود نزدیک می شود و این درست هنگامی است که با جرقه شمع احتراق شروع می گردد.

 

احتراق:

 

حجم محفظه احتراق گسترده و طولانی است بنابراین سرعت پخش شعله تنها با وجود یک شمع بسیار کم

 

است و احتراق ناقصی بدست می دهد. از این رو در اکثر موتورهای دورانی از دو شمع در طول این ناحیه

 

استفاده می شود. هنگامی که شمعها جرقه می زنند مخلوط سوخت و هوا محترق شده و فشار بسیار

 

بالایی را ایجاد می کنند که باعث تداوم چرخش روتور می گردد. فشار احتراق، روتور را در جهت خودش وادار

 

به حرکت می کند و حجم ناحیه محترق شده، رفته رفته زیاد می شود. در اینجاست که فرآیند انبساط و در

 

نتیجه توان تولید می گردد تا جاییکه تیغه روتور به پورت خروجی برسد.

 

تخلیه:

 

هرگاه تیغه روتور از پورت خروجی عبور می کند، گازهای با فشار بالا رها شده و به سمت پورت خروجی جریان می یابند. با ادامه حرکت روتور حجم محبوس فشرده می گردد و گازهای باقیمانده را به طرف پورت خروجی می راند. وقتی این حجم به کمترین مقدار خود نزدیک می شود، تیغه روتور در حال گذار از پورت ورودی است و در این زمان سیکل جدید شروع می گردد.

 

یک مورد بسیار جالب در رابطه با موتورهای دورانی اینست که هر یک از سه سطح روتور همیشه در یک قسمت سیکل درگیر است. به عبارتی بهتر در هر دور کامل روتور، سه بار احتراق خواهیم داشت. اما به یاد داشته باشید که در هر دور کامل روتور محور خروجی سه دور می چرخد و در نتیجه یک احتراق برای هر دور محور خروجی .

 

تفاوتها با موتور معمولی:

 

چند مورد زیر، موتورهای دورانی را از موتورهای پیستونی متمایز می کند.

 

قطعات متحرک کمتر:

 

موتورهای دورانی در مقایسه با موتورهای چهار زمانه پیستونی قطعات متحرک کمتری دارند. یک موتور دورانی دو روتوره سه قطعه متحرک اصلی دارد: دو روتور و محور خروجی. این در حالیست که ساده ترین موتورهای پیستونی چهار سیلندر دست کم 40 قطعه متحرک دارد: پیستونها، شاتونها، میل لنگ، میل بادامک، سوپاپها، فنر سوپاپها، اسبکها، تسمه تایمینگ و ... . کم بودن قطعات متحرک می تواند دلیلی بر قابلیت اعتماد و اعتبار موتورهای دورانی باشد و به همین دلیل است که کارخانه های سازنده وسایل هوانوردی ( هواپیما و کایت های با موتور احتراق داخلی) موتورهای دورانی را به موتورهای پیستونی ترجیح می دهند.

 

کارکرد نرم و بدون لرزه:

 

تمام قطعات موتور دورانی بطور پیوسته در حال چرخش آن هم در یک جهت می باشد که در مقایسه با تغییر جهت شدید قطعات متحرک در موتورهای پیستونی از ارجحیت خاصی برخوردار است.موتورهای دورانی بدلیل تقارن خاص قطعات گردنده دارای بالانس داخلی است که هرگونه ارتعاشی را از بین می برد. همچنین انتقال قدرت در موتورهای دورانی نیز نرم تر است ؛ زیرا هر احتراق در طول 90 درجه چرخش

 

روتور حاصل می شود. از آنجاییکه چرخش محور خروجی سه برابر چرخش روتور است پس هر احتراق در طول 270 درجه چرخش محورخروجی حاصل می گردد.این یعنی یک موتور تک روتوره در سه ربع گردش محورخروجی خود قدرت انتقال می دهد؛ در مقایسه با موتور تک سیلندر پیستونی که احتراق در طول 180 درجه از دو دور گردش میل لنگ یا یک ربع گردش محور خروجی آن رخ می دهد.

 

آهسته تر:

 

از آنجاییکه گردش روتور یک سوم گردش محور خروجی آن است, قطعات اصلی موتور آهسته تر از قطعات موتورهای پیستونی حرکت می کنند. که این موضوع قابلیت اطمینان به این موتور را بالا می برد.

 

چالشها در طراحی موتورهای دورانی:

 

نوعاً ساخت موتورهای دورانی که بتواند استانداردهای آلودگی را پوشش دهد بسیار مشکل است. ( اما نه امکان ناپذیر) هزینه ساخت آنها معمولاً بالاتر از موتورهای رایج پیستونی است؛ بیشتر به این دلیل که تیراژ تولید آنها نسبت به موتورهای پیستونی پایینتر است.

 

نوعاً مصرف سوخت این گونه موتورها بالاتر از مصرف سوخت موتورهای پیستونی است زیرا مشکل کشیده و طولانی بودن محفظه احتراق و نسبت تراکم پایین این موتورها راندمان ترمودینامیکی آنها را محدود می کند .

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

اصلاح شده پست بالایی

دی:

 

معمولا ساختن یک موتور چرخان سخت تر از موتور پیستونی است.

موتورهای وانکل

موتور دورانی یک موتور احتراق داخلی است درست مثل موتور اتومبیل ولی کاملا متفاوت با موتور های مرسوم پیستونی کار می کند.در یک موتور پیستونی حجم مشخصی از فضا (سیلندر) متناوبا چهار کار متفاوت را انجام می دهد.مکش،تراکم،احتراق،و خروج دود.موتور دورانی همین کار را انجام می دهد اما هر کدام در جای مخصوص خوذ انجام می شود و این شبیه این است که برای هر کدام از چهار مرحله یک سیلندر جداگانه داشته باشیم و پیستون به طور پیوسته از یکی به بعدی حرکت کند.

 

موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود.در این مقاله می آموزیم که موتور دورانی چگونه کار می کند.

 

مانند یک موتور پیستونی،موتور دورانی از فشار تولید شده هنگام احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کند.در موتور پیستونی،این فشار در سیلندر جمع می شود و پیستون را به جلو و عقب می راند.میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون ها را به حرکت دورانی تبدیل می کند.

 

در یک موتور دورانی،فشار حاصل از احتراق،در یک اتاقک ایجاد می شود که این اتاقک قسمتی از فضای موتور است که به وسیله ی وجه روتور مثلثی شکل پدید می آید و موتور دورانی از این اتاقک به جای پیستون استفاده می کند.

Mazda_RX7.jpg

Mazda%20RX7%20FDS%201.gif

روتور و محفظه ی یک موتور دورانی در Mazda RX-7

 

این قسمت ها جایگزین پیستون ها،سیلندر ها،سوپاپ ها،میل سوپاپ و میل لنگ در موتور پیستونی می شود.روتور مسیری را طی می کند که در این مسیر هر سه گوش روتور با محفظه در تماس باقی می ماند و سه حجم مجزای گاز را ایجاد می کند.وقتی روتور می چرخد،این سه حجم متناوبا منبسط و منقبض می شوند.همین انقباض و انبساط است که هوا و سوخت را به داخل موتور می کشد،آن را متراکم می کند و انرژی قابل استفاده آن را می گیرد و سپس دود را خارج می کند.

 

در ادامه به داخل موتور دورانی خواهیم پرداخت تا قسمت هایش را بشناسیم اما اینک به مدل تازه ی موتور دورانی نگاهی می اندازیم:

 

مزدا RX-8 :

 

شرکت مزدا در تولید و توسعه ی خودرو هایی که از موتور دورانی استفاده می کنند سابقه ی طولانی دارد. مزدا RX-7 که در 1978 به فروش رسید موفق ترین خودرو با موتور دورانی بوده است. ولی قبل از آن خودرو ها،کامیون ها و حتی اتوبوس هایی با موتور دورانی تولید شده بودند.سرآغاز آن ها نیز Cosmo sportدر 1967 بود.آخرین سالی که RX-7 در آمریکا فروخته شد سال 1995 بود ولی موتور دورانی در آینده ی نزدیک به بازار برمی گردد .

26C_Renesis.jpg

 

مزدا RX-8 خودرو جدیدی از شرکت مزدا است که یک موتور دورانی جدید و برتر به نام Renesis را عرضه کرده است.این موتور که موتور بین المللی سال 2003 نامیده شد،به صورت طبیعی مکش دارد و یک موتور 2 روتوره می باشد که قدرت آن 250 اسب بخار است.

mazda_renesis_engine.jpgrenesis-rotary-full.jpg

 

 

موتور دورانی یک سیستم جرقه و تحویل سوخت دارد که شبیه به قسمتهای مشابه در موتور پیستونی هستند.در ادامه به معرفی بخش های اصلی موتور دورانی می پردازیم:

MazdaRenesisWankel.jpg

renesis_hydrogen.png

lb_renesis_jetair_gr.jpg

 

 

روتور:

 

روتور سه سطح محدب دارد که هر کدام همانند یک پیستون عمل می کند.هر سطح یک فرورفتگی دارد که حجم مخلوط هوا و سوخت را در موتور افزایش می دهد.

 

 

 

در قسمت انتهایی هر سطح یک تیغه ی فلزی وجود دارد که اتاقک احتراق را آب بندی می کند و مانع خروج مواد از اتاقک احتراق می شود.همچنین حلقه های فلزی در هر طرف روتور وجود دارند که به اطراف اتاقک احتراق محکم می شوند.

 

روتور یک سری دندانه های داخلی دارد که در مرکز یک لبه بریده شده اند.این دندانه ها با چرخ دنده هایی که به بدنه ی موتور محکم شده اند درگیر می شوند.این در گیر شدن مسیر و جهت حرکت روتور در داخل بدنه را مشخص می کند.

 

بدنه:

 

بدنه تخم مرغی شکل است.شکل اتاقک احتراق به گونه ای طراحی شده است که سه راس روتور همواره در تماس با دیواره ی اتاقک خواهند بود و سه حجم جدای گاز را ایجاد می کنند.

 

هر قسمت بدنه به یک مرحله از عمل احتراق اختصاص دارد.این چهار مرحله عبارتند از:

 

1-مکش

 

2-تراکم

 

3-احتراق

 

4-تخلیه

 

 

 

مجراهای مکش و تخلیه در بدنه طراحی شده اند. این مجرا ها سوپاپ ندارند.اگزوز خودرو مستقیما به مجرای تخلیه وصل می شود. مجرای مکش هم مستقیما به دریچه ی ساسات وصل می شود.

 

محور خروجی:

 

محور خروجی قطعه های گردی دارد که خارج از مرکز(خارج از محور میله) نصب شده اند. هر روتور روی یکی از این قطعات خارج از مرکز نصب می شود.این قطعه ها تقریبا شبیه میل لنگ عمل می کنند.هنگامیکه روتور مسیر خودش را درون بدنه طی می کند،به این قطعه ها فشار می آورد و از آن جاییکه قطعه ها خارج از مرکز اند،نیروی اعمال شده از روتور به قطعه ها گشتاوری بر میله وارد می کند و آن را می چرخاند.

renesis.jpg

 

 

 

اکنون بیایید ببینیم این قسمت ها چگونه به هم متصل می شوند و چگونه نیروی حرکتی را ایجاد می کنند.

alkatreszekn.jpg

 

 

 

یک موتور دورانی به صورت لایه ای سر هم می شود.موتور دو روتوره که ما بررسی کردیم 5 لایه اصلی دارد که به وسیله حلقه ای از غلاف های دراز کنار هم نگه داشته شده اند و سیال خنک کننده که در راههای مخصوص خود جریان دارد همه ی قطغات را در بر می گیرد.

 

دو لایه ی انتهایی شامل مهره ها ، یاتاقان ها و شفت خروجی می باشد.آن ها همچنین دو قسمت اتاقک را که شامل روتور ها می شوند را به هم متصل می کنند.سطح داخلی این قطعات خیلی صاف و صیقلی می باشد که کمک می کند مهره های روی روتور کار خود را به خوبی انجام دهند.یک دریچه ورودی بر روی هر کدام از این قطعات انتهایی وجود دارد.

 

یکی از دو قطعه انتهایی از یک موتور دو روتوره ی ونکل

 

لایه ی بعدی (از بیرون به داخل) اتاقک تخم مرغی شکل روتور است که دریچه های اگزوز را شامل می شود.

 

 

 

قسمتی از اتاقک روتور(به مکان مجرای تخلیه توجه کنید)

 

قطعه میانی شامل دو دریچه ورودی می باشد که هر کدام از آن ها برای یکی از روتور هاست.این قطعه علاوه بر این دو روتور را از یکدیگر مجزا می کند لذا سطوح خارجی آن بسیار صاف است.

 

 

 

قطعه ی میانی برای هر روتور یک دریچه ورودی دیگر فراهم می کند.

 

در مرکز هر روتور یک چرخ دنده ی بزرگ داخلی وجود دارد که روی یک چرخ دنده ی کوجک تر حرکت می کند که این چرخ دنده ی کوچک به اتاقک موتور متصل شده است. این قسمت آن چیزی است که چرخش روتور را ایجاد می کند.روتور همچنین روی پوسته بزرگ و دایروی شفت خروجی حرکت می کند.

 

در ادامه خواهیم دید که موتور چگونه نیروی محرک تولید می کند.

 

موتورهای دورانی چرخه ی چهار زمانه ای را طی می کنند که شبیه چرخه ایست که موتور پیستونی در آن کار می کند.ولی در موتور دورانی نحوه ی رسیدن به هدف کاملا متفاوت است.

 

قلب یک موتور دورانی،روتور آن است که معادل پیستون در موتورهای پیستونی می باشد.

 

روتور روی یک پوسته ی بزرگ دایروی روی شفت خروجی نصب می شود.این پوسته از خط مرکزی شفت انحراف دارد و مانند یک دسته اهرم در جرثقیل های کوچک عمل می کند و به روتور قدرت لازم برای چرخاندن شفت خروجی را می دهد.هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد،پوسته را حول دایره هایی می چرخاند که به ازای هر دور روتور،پوسته 3 دور می چرخد.

 

هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد سه قسمتی که توسط روتور در فضای اتاقک از هم جدا می شوند،حجمشان تغییر می کند(مطابق شکل بالا) این تغییر حجم باعث ایجاد عملیاتی شبیه به پمپ کردن می شود.حال به بررسی هر کدام از چهار مرحله ی موتور دورانی می پردازیم.

 

 

 

1-مکش:

 

فاز مکش هنگامی آغاز می شود که نوک روتور از دریچه ی ورودی عبور می کند.وقتی که دریچه مکش باز می شود در ابتدا حجم این قسمت در حداقل مقدار خود است و با ادامه حرکت روتور حجم افزایش می یابد و هوا به داخل کشیده می شود.

 

وقتی راس دیگر روتور از دریچه مکش عبور می کند دیگر هوایی وارد این قسمت نمی شود و مرحله تراکم آغاز می شود.

 

2-تراکم:

 

همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد، حجم هوا کاهش می یابد و مخلوط هوا و سوخت متراکم می شود.زمانی که وجه روتور به مقابل شمع ها می رسد،حجم این قسمت به حداقل مقدار خود نزدیک می شود. در این هنگام عملیات احتراق آغاز می شود.

 

3-احتراق:

 

اکثر موتور های دورانی دو شمع دارند.زیرا اگر تنها یک شمع وجود داشت به خاطر اینکه اتاقک احتراق نسبتا دراز است،جرقه نمی توانست به خوبی و با سرعت مناسب گسترش پیدا کند.

 

وقتی شمع ها جرقه می زنند،مخلوط هوا و سوخت آتش می گیرد و افزایش فشار روتور را به حرکت در می آورد.

 

فشار حاصل از احتراق باعث می شود که روتور در جهتی حرکت کند که حجم افزایش یابد.گازهای احتراق منبسط می شوند و با حرکت دادن روتور نیروی محرکه تولید می کنند تا هنگامی که نوک روتور به دریچه تخلیه برسد.

 

4-تخلیه:

 

هنگامی که نوک روتور از دریچه ی تخلیه عبور می کند،گازهای احتراق که فشار بالایی دارند از اگزوز خارج می شوند.همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد،اتاقک منقبض می شود و گازهای باقی مانده را به بیرون هدایت می کند.زمانی که حجم به حداقل مقدار خود نزدیک می شود، نوک روتور از کنار دریچه ی مکش عبور می کند و چرخه دوباره تکرار می شود.

 

نکته ی ظریف در مورد موتور دورانی این است که هر کدام از سه وجه روتور همواره در حال طی کردن یک قسمت چرخه هستند (در یک دور چرخش کامل روتور،سه بار مرحله احتراق وجود دارد). ولی به خاطر داشته باشید که شفت خروجی به ازای هر دور چرخش روتور سه دور می زند که این یعنی به ازای هر دور چرخش شفت خروجی یک مرحله احتراق داریم.

 

ویژگی های متعددی وجود دارد که موتور دورانی را از یک موتور پیستونی معمولی متمایز می کند:

 

● قسمتهای متحرک کمتر:

 

در موتور دورانی تعداد قسمت های متحرک به مراتب کمتر از یک موتور پیستونی مشابه است.یک موتور دورانی دو روتوره سه قسمت متحرک دارد:دو روتور و یک شفت خروجی.حتی ساده ترین موتور پیستونی چهار سیلندر،حداقل 40 قسمت متحرک دارد:پیستون ها،میل بادامک،سوپاپ ها،فنر سوپاپ ها،رقاصک ها،تسمه تایم،چرخ دنده ها و میل لنگ،میله های رابط.

 

این تعداد کم قسمت های متحرک،قابلیت اطمینان موتورهای دروانی را بالا می برد.به همین دلیل است که بعضی از سازندگان فضاپیما،موتورهای دورانی را ترجیح می دهند.

 

● یکنواختی حرکت:

 

همه ی قسمت های موتور دورانی در یک جهت و به طور پیوسته می چرخند و تغییر جهت های ناگهانی (مانند پیستون ها) وجود ندارد.

 

موتورهای دورانی از نظر داخلی به وسیله ی وزنه های تعادلی چرخان ،که برای از بین بردن ارتعاشات نصب شده اند، متعادل می شوند.

 

تحویل نیرو در موتورهای چرخان نیز یکنواخت تر انجام می شود.از آنجاکه هر مرحله احتراق در چرخس روتور به اندازه ی 90 درجه پایان می یابد و شفت خروجی به ازای هر دور روتور، سه دور می زند، بنابراین هر مرحله احتراق پس از 270 درجه چرخش شفت خروجی پایان می یابد. این بدان معنی است که یک موتور تک روتوره،برای 4/3 از هر دور چرخش شفت خروجی ، نیروی محرکه تولید می کند. این را مقایسه کنید با یک موتور تک سیلندر پیستونی که در آن احتراق در 180 درجه از دو دوران کامل اتفاق می افتد (یعنی 4/1 از هر چرخش میل لنگ)

 

● آرامتر بودن حرکت:

 

از آن جا که روتور ها با سرعتی به اندازه 3/1 سرعت شفت خروجی می چرخند، قسمت های متحرک موتور دورانی آرامتر از قسمت های موتور پیستونی حرکت می کنند. که این موضوع قابلیت اطمینان موتور های دورانی را افزایش می دهد.

 

چالش ها:

 

● معمولا ساختن یک موتور چرخان سخت تر از موتور پیستونی است.

 

● هزینه های تولید بالاتر می باشد زیرا تعداد موتورهای دورانی که تولید می شوند به اندازه تعداد موتورهای پیستونی نیست.

 

● موتورهای دورانی معمولا سوخت بیشتری مصرف می کنند زیرا بازده ترمودینامیکی موتور دورانی کم است.(به دلیل اتاقک احتراق بزرگ و دراز و ضریب تراکم پایین)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

مونتاژ موتور های وانکل

 

موتور های دوار (وانکل) بصورت لایه ای مونتاژ می شوند.یک موتور وانکل 2 گردنده ایی(two rotor) که ما در نظر گرفتیم از 5 لایه اصلی که بوسیله ی یک طوقه ی بزگ در کنار هم چفت شده اند.ماده ی خنک کننده از میان مجاریی که همه ی اجزا را احاطه کرده است عبور می کند.

 

دو لایه آخری شامل درزگیر و یاطاقان برای "میله ی خروجی" است.همچنین این قسمت ها با دو بخش محفظه که گردنده را شامل می شود, آب بندی شده است.سطح داخلی این قسمت ها بسیار صیقلی می باشد تا قطعات آب بندی کننده کار خود را بخوبی انجام دهند.و مجاری ورودی (مکش) در انتهای هر یک از این قسمت ها قرار دارد

 

rotary-engine-end.jpg

.

 

لایه ی بعدی از بیرون محفظه ی تخم مرغی rotor است که شامل دهنه و مجرای تخلیه می باشد. این بخشی

 

از محفظه ی موتور است که گردنده (rotor) را در برمی گیرد.

 

rotary-engine-housing-3.jpg

 

قسمت مرکزی شامل دو مجرای مکش, هر یک برای هر گردنده است.همچنین این دو گردنده (rotor)

 

سوا می شوند بنابراین سطح خارجی باید بسیار صیقلی باشد تا موتور آب بندی شود.

 

rotary-engine-center.jpg

 

در مرکز هر rotor یک چرخدنده ی بزگ سوار بر چرخدنده ی کوچکی که به محفظه متصل است , وجود دارد.این بخش برای هدایت چرخش rotor است.همچنین گردنده (rotor) بر روی برآمدگی های دایره ای بزرگ میله (شفت) سوار می شود.

 

نحوه ی کار موتور وانکل

 

موتور های وانکل همانند موتور های پیستونی از چرخه ی 4 کورسی احتراق استفاده می کند.ولی در موتور های وانکل بطور کامل بصورت و روش دیگر است.

 

قلب موتور وانکل "گردنده" (rotor) است.گردنده تقریبا" معادل پیستون در موتورهای پیستونی است.گردنده روی برآمدگی های بزرگ دایره ای شفت سوار شده است.این برآمدگی ها که از مرکز شفت جابجا شده اند همانند دسته میل لنگ عمل می کند و این امکان را به rotor می دهند که میله ی خروجی را بگرداند.زمانی که rotor در داخل محفظه می گردد بر برآمدگی های شفت در گرداگرد یک دایره ی تنگ فشار وارد می کند (می چرخاند), سه بار چرخیدن شفت بازای هر گردش rotor را به وجود می آورد.

 

 

 

زمانی که rotor در میان محفظه می گردد, سه محفظه ی ایجاد شده بوسیله ی rotor تغییر اندازه می دهند.این تغییرات اندازه عمل مکش (pumping) را ایجاد می کند.اینک به بررسی 4 کورس در موتور وانکل برای یک rotor می پردازیم :

 

 

 

مکش

 

فاز مکش در چرخه زمانی شروع می شود که یک لبه ی rotor از مجرای مکش عبور کند.در لحظه ایی که مجرای مکش در برابر محفظه (یکی از سه قسمت) قرار دارد, حجم آن بخش محفظه به حالت مینیمم خود نزدیک می شود و زمانی که گردنده (rotor) از مجرای مکش عبور می کند حجم محفظه ی مربوط منبسط می شود و مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه می شود.

 

زمانی که نوک rotor از مجرای مکش عبور کرد تراکم انجام می شود.

 

احتراق

 

بیشتر موتورهای دوار ( وانکل ) دارای 2 جرقه زن هستند. محفظه ی احتراق کشیده است بنابراین اگر تنها از یک جرقه زن استفاده بشود, شعله بسیار آرام پخش خواهد شد.زمانی که جرقه زنها مخلوط سوخت و هوا را آتش بزنند فشار به سرعت ایجاد شده و به گردنده(rotor) برای حرکت نیرو اعمال می کند.

 

فشار ایجاد شده از احتراق به گردنده نیرو وارد می کند تا در جهت افزایش حجم محفظه بچرخد.احتراق بخار بنزین, افزایش حجم را ادامه می دهد; گردنده را بحرکت وا می دارد و ایجاد نیرو می کند تا زمانی که نوک گردنده (rotor) از مجرای تخلیه ی دود عبور کند.

 

تخلیه

 

زمانی که نوک گردنده (rotor) از مجرای تخلیه عبور می کند, گازهای پرفشار ناشی از احتراق راه خروج از محفظه را می یابند.زمانی که گردنده (rotor) به حرکتش ادامه می دهد, محفظه شروع به انقباض می کند و به گازهای باقیمانده نیرو وارد می کند تا از محفظه خارج شوند.زمانی که محفظه به حجم مینیممش نزدیک می شود, نوک گردنده (rotor) از مجرای مکش عبور می کند و دوباره همه این سیکل تکرار می شود.

 

نکته ایی که در مورد موتورهای وانکل وجود دارد اینست که هر یک از 3 صفحه ی گردنده (rotor) همیشه در یک قسمت از سیکل کار می کنند---در یک چرخش کامل گردنده (rotor), سه کورس احتراق اتفاق می افتد.اما به یاد داشته باشید که, "میله ی خروجی" (output shaft) بازای هر گردش (rotor) سه بار می گردد, که بدین معنی است که بازای هر کورس احتراق یک گردش کامل output shaft را داریم.

 

محاسن و معایب

 

خصوصیات متعددی تعریف شده است که تفاوت موتور های وانکل و پسیتونی را بیان می کند.

 

قطعات متحرک کمتر

 

یک موتور وانکل دارای قطعات متحرک بسیار کمتری نسبت به نمونه ی قابل مقایسه ی 4 زمانه ی پیستونی است. یک موتور دوار (وانکل) دو گردنده ایی (two-rotor rotary engine) دارای 3 قسمت متحرک اصلی می باشد: 2 عدد گردنده (rotor) و میله ی خروجی (output shaft).در حالی که یک موتور ساده ی 4 سیلندری حداقل دارای 40 قسمت متحرک می باشد, شامل پیستون, دسته پیستون, میل لنگ, سوپاپ, فنر سوپاپ, اسبک سوپاپ, چرخدنده ی سوپاپ و ...

 

این کاهش قطعات متحرک می تواند اعتماد بیشتری را نسبت موتورهای دورار (وانکل) فراهم کند.به همین علت است که بعضی از تولیدکنندگان هواپیما ( همچون سازنده ی skycar) موتورهای دورار (وانکل) را به موتورهای پیستونی ترجیح می دهند.

 

کارکرد روان

 

همه ی قسمت ها در موتور وانکل مستمرا" در یک جهت می چرخند, نسبت به تغییرات شدید جهت مثلا یک پیستون که در موتورهای مرسوم انجام می دهد.موتورهای وانکل از درون با وزنه های تعادل بالانس می شود بطوری که همه ی لرزه های موتور را خنثی می کند.

 

قدرت خروجی در موتورهای وانکل نیز بیشتر و روانتر است.زیرا هر عمل احتراق گردنده ها (rotor) را بیش از 90 درجه می چرخاند, و output shaft بازای هر گردش rotor 3 بار به چرخش در می آید, که به ازای هر عمل احتراق (جرقه زنی) output shaft بیش از 270 درجه به چرخش در می آید.این بدین معنی است که یک موتور دوار تک گردنده ایی توان خروجی آن برای 4/3 (سه چهارم) گردش output shaft بازای هر گردش گردنده می باشد.(مترجم:یعنی بازده ی 75 درصدی).این را با یک موتور تک سیلندر پیستونی مقایسه کنید, که در مدت هر عمل احتراق بازای 2 دور گردش پیستون, میل لنگ 180 درجه می چرخد یا به عبارتی

 

4/1 (یک چارم)گردش میل لنگ بازای هر سیکل پیستون (مترجم: یعنی بازده ی 25 درصدی هرچند موتورهای پیستونی فعلی دارای بازده ایی حدود 50 درصد هستند.)

 

کارکرد آهسته

 

از آنجایی که rotor با یک سوم سرعت چرخش output shaft می چرخد, قطعات متحرک اصلی موتور دوار (وانکل) آهسته تر از قطعات موتور پیستونی حرکت می کنند.این امر به اعتماد کردن بیشتر به موتور

 

کمک می کند.(مترجم: پایداری و عمر موتور نیز افزایش پیدا می کنند.)

 

معایب

 

در طراحی موتورهای دورار یک سری مشکلات وجود دارد:

 

· به عنوان نمونه, ساختن موتور دواری (وانکل) که با مقررات منتشره ی U.S مطابقت پیدا کند, بسیار مشکل است (غیر ممکن نیست).

 

· هزینه ی تولید آن می تواند زیاد باشد, بیشتر به این علت که تعداد تولید شده ی این نوع موتور ها به زیادی و گستردگی موتورهای پیستونی نیست.

 

· مصرف سوخت بیشتر نسبت به موتورهای پیستونی,زیرا بازده ی ترمودینامیکی موتور بخاطر مخزن بزگ احتراق و ظریب کم تراکم کاهش یافته است.

 

نمونه ها

 

از موتور های وانکل در موارد بسیار زیادی از کامیون ها و حتی اتوبوس ها استفاده شده است. ولی می می باشند. ولی می توان گفت که سرآمد وسیایل نقلیه ی که از این موتور استفاده می کنند اتومبیل مزدا RX-7 و RX-8 می باشند.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

سلام دوستان عزیز:icon_gol:

مقاله ای جالب با عنوان اشنایی با موتورهای دورانی وانکل

امیدوارم به دردتون بخوره

موفق باشیم

آشنايي باموتور هاي وانکل.doc

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

سلام دوستان عزیز

مقاله ای دیگر درزمینه موتورهای دورانی واشنایی با موتورهای وانکل

vankel.rar

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...