موتور وانکل چیست؟
موتور وانکل، نمونه ای از موتور های احتراق داخلی است که پیکربندی متفاوتی از موتور های سیلندر-پیستونی دارد. در موتور وانکل، تمام چهار مرحله چرخه اتو در فضای بین یک روتور متقارن سه‌گوش و یک محفظه رخ می‌دهد. در طراحی این موتور از یک محور (Shaft) غیرهم‌مرکز استفاده شده که قادر است انرژی تولید شده از احتراق گاز را به صورت مستقیم به حرکت چرخشی در محور محرک تبدیل کند.
اجزاء موتور وانکل ها:
-
روتور:
روتور دارای سه وجه محدب است که کار پیستون را انجام می دهند. کار آب‌بندی در فضای بیرون محفظه احتراق، به عهده سه گوشه روتور است. همچنین، روتور دارای دندانه هایی در قسمت درونی است که به آن اجازه می دهد مانند چرخ دنده، حول محور بچرخد.
-
محفظه:
محفظه (Housing) به شکل یک اپیتروکوئید (Epitrochoid) است که می توان آن را مانند بیضی در نظر گرفت. طراحی محفظه به گونه ای است که سه گوشه روتور همیشه با آن در تماس باشد. دریچه ورودی و اگزوز، مستقیم به داخل محفظه باز می‌شوند. هر قسمت از محفظه به یکی از مراحل چهارگانه موتور احتراق داخلی، اختصاص داده شده است. این مراحل عبارتند از ورود سوخت و هوا، تراکم، احتراق و خروج دود.
-
محور خروجی:
محور خروجی، دارای برآمدگی های گردی است که به صورت غیرهم‌مرکز روی محور قرار گرفته اند. گفتنی است روتور های مختلف را می توان روی هر یک از این برآمدگی ها قرار داد. این برآمدگی ها مانند میل لنگ در موتور پیستونی عمل می کنند. بنابراین، نیروی هر روتور، تبدیل به گشتاوری می‌شود که این محور را به چرخش درمی‌آورد.
نحوه کارکرد موتور وانکل:
موتور وانکل همانند موتور پیستونی از انرژی فشار ایجاد شده بواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کنند؛ در موتور پیستونی فشار ناشی از احتراق به پیستون ها 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.
تفاوت موتور وانکل با موتورپیستونی:
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 ۴۰ قطعه متحرک دارد: پیستون ها، شاتونها، میل لنگ، میل بادامک، سوپاپ ها، فنر سوپاپها، اسبک ها، تسمه تایمینگ و … .
لازم به ذکر است که کم بودن قطعات متحرک می تواند دلیلی بر قابلیت اعتماد و اعتبار موتورهای دورانی باشد و به همین خاطر است که کارخانه های سازنده وسایل هوانوردی ( هواپیما و کایت های با موتور احتراق داخلی) موتورهای دورانی را به موتورهای پیستونی ترجیح می دهند.
مزایای موتور های دورانی:
ویژگی های متعددی وجود دارد که موتور دورانی را از یک موتور پیستونی معمولی متمایز می کند:
-
قسمت های 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، در حالی که حتی ساده ترین موتور پیستونی چهار سیلندر، حداقل ۴۰ قسمت متحرک اعم از پیستون، میل بادامک، سوپاپ ها، فنر سوپاپ ها، چرخ دنده ها، میل لنگ، میله های رابط و… دارد.
کم بودن تعداد قسمت های متحرک، قابلیت اطمینان موتورهای دورانی را بالا می برد. به همین دلیل است که بعضی از سازندگان فضاپیما، موتورهای دورانی را ترجیح می دهند.
-
یکنواختی حرکت:
همه قسمت های موتور دورانی در یک جهت و بطور پیوسته می چرخند و تغییر جهت های ناگهانی مانند پیستون ها ندارند. موتورهای دورانی از نظر داخلی بوسیله وزنه های تعادلی چرخانی متعادل می شوند که برای از بین بردن ارتعاشات نصب شده اند.
-
آرام تر بودن حرکت:
از آنجا که روتورها با سرعتی به اندازه ۳.۱ سرعت شفت خروجی می چرخند، قسمت های متحرک موتور دورانی آرام تر از موتور پیستونی حرکت می کنند که این موضوع قابلیت اطمینان موتورهای دورانی را افزایش می دهد.
برای دریافت مشاوره بیشتر می توانید با ما در تهران ابزار در تماس باشید.