مقاله بررسی انواع موتورهای احتراق داخلی 12 ص (docx) 11 صفحه
دسته بندی : تحقیق
نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحات: 11 صفحه
قسمتی از متن Word (.docx) :
خلاصه:
از میان موتورهای احتراق داخلی موتورهای وانکل که حدودا 50 سال پیش به این مجموعه اضافه شدند، دارای ویژگیهای قابل توجهی نسبت به سایر بودند. این موتورها که بعضا با نامهای Rotary(دورانی) خوانده می شوند، در سالهای اولیه تولد خود با مشکلاتی روبرو بودند که با پیشرفت علم این مشکلات را نیز از سر راه خود برداشتند. این موتورها به علت استقبال کم در سطح پایین تری تولید میشوند به خاطر همین هزینه های تولیدی آن بیشتر شده و کمتر مورد توجه شرکتهای سازنده قرار می گیرد. ولی امید است با توجه به کارایی های بسیار خوب این موتور در آینده ای نزدیک شاهد رشد استفاده از این موتور و برطرف کردن عیوب آن باشیم، هم اکنون تعدادی از کمپانی های بزرگ دنیا بر روی این موتور سرمایه گذاری کرده و آن را در محصولات خود مورد استفاده قرار می دهند. حال در این مقاله برآنیم مطالبی هر چند اندک اعم از طرز کار، قطعات، مزایا و معایب و مقایسه با موتورهای خطی این نوع موتورها را بیان کنیم.
بررسی و معرفی انواع موتورهای احتراق داخل:
موتور دیزل: موتور دیزل توسط رادولف دیزل طراحی و به اصطلاح اختراع شد. در موتورهای بنزینی بنزین قبل از ورود به سیلندر با هوا مخلوط شده و سپس تا اندازه ای که به خودسوزی نیفتد تحت فشار قرار میگیرید و با جرقه شمع مشتعل میشود اما در موتور های دیزل فقط هوا تحت فشار قرار گرفته و زمانی که دمای هوای متراکم شده به حد قابل قبولی برسد مخلوط سوخت به آن اضافه میشود و احتراق به صورت خود به خود انجام میشود. یکی از مشکلات موتور های دیزل سوخت مایع و نحوه تزریق آن بود ، چون در موتور های دیزل از گرمایی که توسط هوای متراکم شده برای اشتعال استفاده شده است ، پس سوخت باید در زمان مناسب و با غلظت مناسب تزریق شود ،که حدودا تا سال 1922 این مشکل پا برجا بود (موتور دیزل در سال 1893 اختراع شد). در سال 1923 رابرت بوش با ساخت انژکتورهایی برای موتور دیزل توانست مشکل موتور های دیزل را حل کرده و بازدهی این موتور ها رو بالا ببرد. موتور های دیزل به خاطر دارا بودن نسبت تراکم بالا و نداشتن مانعی در مقابل جریان هوای ورودی به موتور، دارای بازده حرارتی و حجمی بالاتری نسبت موتورهای اشتعال- جرقه ای هستند و در نتیجه مصرف سوخت پایین و آلایندگی کمتری دارند.
موتور های چهار زمانه: 1-کورس مکش: با حرکت پیستون از نقطه مرگ بالا به طرف پایین و به دلیل آب بندی بودن پیستون و سرسیلندر حجم بالای پیستون به صورت ناگهانی افزایش یافته که با باز شدن سوپاپ سوخت مخلوط سوخت وارد سیلندر شده و این فضای خالی را پر می کند. 2-کورس تراکم: پس از کورس مکش کورس تراکم اغاز شده و پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت میکند. که در این حالت مخلوط سوخت (که به صورت گاز هست) متراکم میشود. این مخلوط به گونه ای متراکم میشود که حجم آن به یک هشتم تا یک دوازدهم حجم اولیه میرسد. و فشار درون سیلندر در پایان زمان تراکم و هنگام زمان جرقه به 8 تا 16 اتمسفر میرسد. میزان تراکم مخلوط هوا و سوخت را نسبت تراکم می گویند. 3-کورس قدرت(انجام کار): در این مرحله مخلوط سوخت مشتعل شده( توسط شمع تعبیه شده در بالا سر سیلندر) باعث میشود که پیستون رو به پایین حرکت کند و مرحله کار به وجود بیاید. که در این مرحله هر دو سوپاپ (در ماشین های جدید و نیاز به قدرت زیاد عدد سوپاپ ها میتواند بیشتر باشد که هم به صورت زوج هست و هم به صورت فرد) بسته میباشند. اما قبل از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سوپاپ دود باز شده و با بالا آمدن مجدد پیستون گازهای حاصل از احتراق از محفظه سیلندر خارج میشوند. 4-کورس تخلیه: در این مرحله با خارج شدن گاز های حاصل از احتراق یک دوره یا سیکل موتور به طور کامل انجام میشود. لازم به ذکر است که سیکل معادل چرخش 720 درجه ای میل لنگ است که شامل دو دور رفت و دو دور برگشت پیستون هم میشود.(در مجموع 4 دور)که در هر دور میل لنگ 180 درجه میچرخد.
موتورهای دو زمانه: موتور های دو زمانه گونه ای از موتورها هستند که هر سیکل آنها در دو کورس پیستون تکمیل میشود. بنابراین موتور های دو زمانه نسبت به موتور های چهار زمانه در یک دقیقه دو برابر سیکل دارن و اگر هردو این موتور ها در یک شرایط کاری مساوی کار کنند موتور چهار زمانه 2 برابر قدرت بیشتر تولید میکند. در موتور های 4 زمانه ما فقط یک مرحله کار داریم که این کار تولید شده علاوه بر حرکت دادن خودرو باید قسمتی از نیروی بدست آمده را صرف به حرکت درآوردن دیگر قسمت های موتور، برای تکرار سه مرحله قبلی کند که کلا" بازدهی این موتورها را پایین می آورد و در 4 مرحله یک مرحله دارای گشتاور مثبت و بقیه مراحل دارای گشتاور منفی هستند. و دیگر عیب آنها نیاز به وجود استفاده از یک فلایویل بزرگ برای ذخیره نیروی کورس کار و باز پس دادن آن در سه مرحله دیگر است. اما در موتور های دو زمانه با حرکت کردن پیستون به طرف بالا گاز ورودی متراکم شده و با زدن جرقه به طرف پایین حرکت میکند. در این زمان کار انجام شده ، که با پایین آمدن آن همزمان هم گازهای حاصل از احتراق خارج شده و هم مخلوط سوخت که در زیر پیستون هست (به اصطلاح کارتل ) متراکم میشود.
11430001905از معایب این گونه موتور ها میشود به موارد زیر اشاره کرد. :1-در کورس اول مقداری از توان موتور صرف عمل پیش تراکم میشود که با استفاده از توربو شارژر این عیب را میتوان برطرف کرد. 2-خارج شدن مخلوط ورودی از دریچه خروجی سیلندر باعث هدر رفتن سوخت می شود. 3-گازهای حاصل از احتراق به طور کامل تخلیه نمی شوند. 4-به دلیل پشت سر هم بودن مراحل امکان خنک کردن قطعاتی از موتور که توسط هوا خنک می شوند وجود ندارد و باعث تشدید اصطکاک می شود. برخی از مزایای این موتورها عبارتند از: 1- به دلیل وجود فاصله زمانی کوتاه بین کورسهای قدرت گشتاور زیادی تولید شده و موتور کاردکرد آرام تری دارد. 2- در موتور های کوچک دو زمانه معمولا از سیستم سوپاپ استفاده نمی کنند که باعث کاهش هزینه های ساخت و همچنین کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک می شود. 3- به علت سبک بودن وزن موتور و بالاتر بودن قدرت تولیدی موتور از توان وزنی بیشتری نسبت به موتور های 4 زمانه برخوردار هست. لازم به ذکر است که موتور دو زمانه در تصویر بالا مجهز به پمپ خارجی است ، که محل آن در تصویر سمت چپ موتور و درست روبروی منیوفیلد ورودی قرار دارد.
موتور های وانکل:(Winkel engine)
تاریخچه موتور :موتورهای (( پیستون روتوری))که به موتورهای وانکل(دورانی) معروف هستند برای اولين بار توسط مخترع آلمانی فليکس وانکل( Felix Wankel ) در سال 1957 م. طراحی و ساخته شده ودر سال 1964 م. اولين نمونه اين نوع موتور به تولید انبوه رسید ، که از آن زمان تا کنون این موتور دوزمانه ، تحت پژوهش و تکامل قرار گرفته است.
21621752540
باتوجه به جدید بودن موتور وانکل پیشرفت نسبی مناسبی در آن بوجود آمده است. زیرا موتورهای پیستونی که از اختراع آن حدود130سال می گذرد در سالهای اخیر تکامل نسبی پیدا کرده اند. اولین موتور پیستونی احتراق داخلی درسال 1878 م . بوسیله دکتر نیکلاس اتو ، مطرح گردید ولی موتور وانکل مربوط به 50 سال اخیر است.
طرز کار موتور :
اساس كار موتور وانكل مانند ساير موتورهاي احتراق داخلي است ، با این تفاوت که در موتورهای پيستونی متداول يک حجم يکسان و مشخص (حجم سيلندر) بصورت پی در پی تحت تأثير چهار فرآيند مکش ، تراکم ، احتراق و تخليه قرار مي گيرد درصورتی که در موتورهای دورانی هر کدام از اين چهار فرآيند در نواحی خاصی از محفظه سيلندر که تنها متعلق به همان فرآيند می باشد صورت می گيرد. این موتور ها از دو الی سه روتور که در محفظه های بیضوی میچرخند تشکیل شده اند و چون این محفظه ها در داخل موتورند به(( اشتعال دورانی )) معروف هستند.
موتورهای دورانی مانند موتورهای پيستونی از انرژی فشار ايجاد شده بواسطه احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کنند، در موتورهای پيستونی فشار ناشی از احتراق به پيستونها نيرو وارد و شاتون و ميل لنگ اين حرکت رفت و برگشتی پيستونها را به حرکت دورانی و قابل استفاده برای خودرو تبديل می کنند ، در صورتيکه در موتورهای دورانی فشار ناشی از احتراق، نيرويی را بر سطح يک روتور مثلث شکل که کاملاً محفظه احتراق را نشت بندی کرده است، وارد می کند، اين قطعه (روتور) همان قطعه ای است که جایگزین پيستون گردیده است.
2762250250825
روتور در مسيری بيضی شکل حرکت می کند، بطوری که هميشه سه راس، اين روتور را در تماس با محفظه سيلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها بين سه سطح روتور و محفظه سيلندر ايجاد می کند.كه در آن انرژي شيميايي به حرارتي و در نهایت به انرژي مكانيكي تبديل ميشود.
2424430361950مراحل احتراق در موتور وانکل(دورانی) :
1)مرحله مکش :
کورس مکش از لحظه ای شروع می شود که راس یکی از وجه های روتور ، از مقابل دریچه ورودی هوا عبور نموده ودریچه باز می شود. بزرگترین مقدار حجم مکش موتور در قسمت مکش صورت می گیرد، که به دلیل ازدیاد ناگهانی حجم، فشار داخل محفظه کاهش یافته و این اختلاف فشار (محیط با داخل محفظه) سبب وارد شدن مخلوط سوخت وهوا به داخل آن می شود. هنگامی که وجه بعدی روتور از جلوی پورت ورودی می گذرد محفظه بصورت کامل نشت بندی می شود تا فرآيند تراکم شروع شود. دریچه موتور وانکل، گاهی در محیط محفظه و گاهی بر روی درپوش های جانبی ساخته می شودو یا ممکن است یکی در روی درپوش و دیگری در روی محیط محفظه باشد.
2)مرحله تراکم :
با چرخش روتور حجم محصور شده سوخت به سمت شمع سوق داده شده،حجم مربوطه به کمترين مقدار خود نزديک می شود و اين درست هنگامی است که با جرقه شمع، احتراق شروع می گردد. گاز تحت فشار بین رینگ های روی روتور که تعداد آنها بین نه تا پانزده عدد است، محصور بوده و از فرار آن جلو گیری می کند ( از نه عدد رینگ، سه عدد رینگ پیشانی و شش عدد رینگ جانبی است که در دوسطح روتور نصب می شود). نسبت تراکم موتورهای وانکل را با تغییر شکل هندسی محفظه ، روتور و میل لنگ و تجربه های گوناگون بدست می آورند. در موتورهای وانکل Audi-NSU مدل RO80 باحجم مفید CM3 87/994 ، در دور r.p.m 5500 قدرت موتور 130hp (اسب بخار) و نسبت تراکم آن 9:1 می باشد.در موتور Mazda مدل R100 حجم مفید موتور CM3 983/4 است که در دور r.p.m7000 قدرتی معادل 100hp را با نسبت تراکم 1: 4/9 تولید می کند.نسبت تراکم موتور وانکل بر اساس طراحی مقدار شعاع روتور و مقدار خارج از مرکز محور تعیین می شود.
3)مرحله قدرت (احتراق) :
پس از اینکه روتور به مرحله تراکم رسید و مخلوط سوخت و هوا به بالا ترین سطح تراکم رسید، شمع جرقه می زند و مخوط سوخت و هوا متراکم شده، منفجر می گردد. پس ازحرکت بیشتر روتور، گازمحترق شده منبسط می گرددو فشار محفظه احتراق را به شدت افزایش می دهد این فشار ایجادشده برسطح روتور تاثیر گذاشته و نیروی فشاری تولید می گردد که اثر نیرو در بازوی اهرم، گشتاور متوسط موتور را بوجود می آورد. در بعضی(بیشتر)مواقع احتراق ناقصی رخ می دهد، به همین دلیل در اکثر موتورهای دورانی از دو شمع در اين ناحيه استفاده می شود. در حقیقت می توان گفت ، از تاثیرنیروی وارده بر روتور در این فاصله، گشتاور موتور بوجود می آید.
4)مرحله تخلیه :
بعد از مرحله انبساط گاز و ایجاد قدرت، راس آن قسمت از وجه روتور که از مقابل دریچه خروجی که در محیط محفظه قرار دارد می گذرد، دودهای حاصل از سوختن هیدروکربونها به اگزوز انتقال می یابد. در موتور دوزمانه وانکل، دریچه ورودی و خروجی بصورت دائمی باز هستند و هر وجهی که در مقابل این دریچه ها واقع شود، عملیات ورود یا خروج تنها در آن وجه صورت می گیرد.یکی از مزایای موتور وانکل آن است که فرصت هر مرحله از عملیات چهار زمان سیکل اتو زیادتر ودر حدود 270درجه است، بنابراین راندمان حجمی موتور وانکل نسبت به موتور اتو که معدل هر مرحله آن 180درجه می باشد بیشتر است.
در موتورهاي پيستوني، سيكل كامل در چهار زمان و يا در دو زمان انجام ميشود. در موتور وانكل نمي‌توان اين اصطلاح را به كار برد، زيرا حركت مشخص در يك زمان مشخص قابل تفكيك نيست. همان طور که میدانید در موتور های پیستونی ابتدا حرکت به صورت رفت و برگشت است و این حرکت را به حرکت دورانی تبدیل میکنیم. اما در موتور های وانکل از همان ابتدا حرکت دورانی را ایجاد میکنیم. که این عمل باعث میشود که اولا قطعات متحرک کاهش پیدا کند و در ثانی وزن موتور کمتر شود. قدرت موتور افزایش پیدا میکند به طوری که شما میتوانید از یک موتور وانکل با حجم 1.4 لیتری قدرتی معادل 200 اسب بخار را بدون استفاده از توربو شارژر یا سوپر شارژر بدست بیاورید و دور موتور را تا 9000 RPMبرسانید.!!!
اجزاء موتور وانکل:
2028825908685ساختمان موتور وانکل :جنس ساختمانی موتور وانکل از همان موادی است که در موتورهای پیستونی با آن ساخته می شوند، در این موتور هم از آلیاژ آلومینیوم ، چدن و فولاد بکار می رود. موتور های دورانی دارای سيستم جرقه و سوخت رسانی مشابه با موتورهای پيستونی می باشند.
محور اصلی :
یک محور اصلی وجود دارد که جانشین میل لینگ در موتورهای پیستونی بوده و محور لنگ حذف گردیده و بجای آن بادامک گرد خارج از مرکز ساخته شده است. این قسمت بادامک خارج از مرکزکه استوانه ای شکل است، هر روتور روی يکی از اين بادامکها سوار خواهد شدو در داخل روتور بصورت یاتاقانی قرار می گیرد. از آنجاييکه اين بادامکها دارای يک خروج از مرکز مي باشند نيروی وارد از طرف روتور به اين بادامکها، گشتاوری در محور ايجاد مي کند که باعث چرخيدن آن مي شود. محور اصلی، درخارج از هر درپوش تکیه گاه یاتاقان بندی شده تا با این طراحی، بار روتور از روی آنها حذف گردد.
19570703257554110355177800342900179705
این قطعه همان کار میل لنگ را در موتورهای سیلندر پیستونی انجام میدهد. دارای برآمدگی هایی برای سوار شدن روتور به روی شفت هست که این برامدگی های با تعداد روتور ها مساوی است. این برامدگی ها به صورت خارج مرکز طراحی شده اند، که با گردش روتور روی این لبه ها گشتاور تولید میشود و همزمان با آن شفت به چرخش در می آید، که این حرکت ترکیبی است . که همانند حرکت سیارات، علاوه بر حرکت انتقالی حرکت وضعی نیز دارد. بر روی این محور دنده ای نصب است که باعث درگیری با دنده موتور استارت می شود .
روتور(Rotor):
این قطعه همان کار پیستون را در موتور های رفت و برگشتی انجام می دهد(کار تراکم و بعد انجام کار). روتور در این موتورها منشوری شکل است،و وجوه جانبی آن محدب می باشد. در وسط روتور، استوانه ای توخالی ایجاد شده که باداشتن تکیه گاه یاتاقانی (بابیتی یا رولبرینگی) روی بادامک محور اصلی قرار می گیرد. بین مرکز بادامک استوانه ای و مرکز محور اصلی فاصله ای وجود دارد که به آن شعاع خارج از مرکز گفته می شود، که جانشین شعاع لنگ، میل لنگ در موتور های پیستونی می باشد. به عبارت دیگر گشتاور موتور عبارتست از نیروی واردشده بر روتور، ضربدر فاصله خارج از مرکز .
31813508382067183055880
671195103314536150551062355این قطعه از یک شکل هندسی سه ضلعی بهره می برد که از طریق هر راس، این سه ضلع با محفظه خود در ارتباط اند و سه حجم گازبندی شده را می سازند. هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه). اما به دلیل اصطکاک بالایی که بین این سطوح موجود است معمولا در هر راس از موادی برای آب بندی استفاده می شود که علاوه بر کاهش اصطکاک باعث جلوگیری از نشت بنزین یا روغن به دیگر نقاط میشود. همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد.
در راس هر وجه يک تيغه فلزی(Apex Seal) قرار گرفته که عمل آب بندی سه حجم محبوس بين روتور و جداره سيلندر را بر عهده دارد. همچنين در هر طرف روتور (سطح فوقانی و تحتانی) رينگ های فلزی(Face Seals) قرار گرفته اند که وظيفه نشت بندی جانبی روتور را به عهده دارد.
روتور دارای چرخدنده داخلی(Internal Gear ) در مرکز يک وجه جانبی می باشد. اين چرخ دنده با يک چرخ دنده ديگر که روی محفظه سيلندر بصورت ثابت قرار دارد، درگير می شود و اين درگيری است که مسير و جهت حرکت روتور را درون محفظه تعيين می کند.
همان طور که قبلا اشاره کردیم روتور از یک حالت سه ضلعی بهره می برد. به صورت ساده تر هنگامی که از یک طرف مخلوط سوخت وارد محفضه می شود در طرف دیگه مخلوط متراکم و در قسمت دیگر گازهای حاصل از اشتعال خارج می شوند که داخل این موتور ها مخلوط سوخت را فقط از یک نقطه وارد می کنیم و گازها را از یک نقطه خارج می کنیم. یعنی اگر موتور وانکل را که شبیه به یک موتور سه سیلندر است در نظر بگیریم. به جای 3 سوپاپ سوخت یک سوپاپ سوخت وجود دارد و به جای 3 سوپاپ دود یک سوپاپ دود وجود دارد و به جای 3 شمع یک عدد شمع به کار رفته(البته گفتنی است که در موتور وانکل سوپاپ وجود ندارد و یک سوراخ محفظه ورودی و خروجی به جای سوپاپ است) .
5575304076703438525593090دو وزنه تعادل((Balance Correction که در روی محور اصلی قرار گرفته، در مقابل بادامک خارج از مرکز نصب شده، و تعادل دینامیکی به محور می دهد.
محفظه روتور :
یک محفظه که شکل مخصوصی دارد، کار سیلندر را در موتور وانکل انجام می دهد. این محفظه مانند دو استوانه متداخل می باشد که دردو قسمت وسط دو برجستگی وجود دارد. در اطراف محفظه مجاری آب(Water Jacket ) برای خنک کاری موتور ، دریچه ورودی و خروجی (اگر دریچه ها در محیط محفظه باشند) و جای شمع وجود دارد.
این محفظه روتور و شفت را درون خود جای داده است. که با ایجاد یک محیط بسته محلی را برای احتراق ایجاد می کند. خود محفظه هم به چند محفظه تقسیم میشود که هر روتور در محفظه و در انتهای این مجموعه دو محفظه جانبی هست.
40627302463801819275198755175895165100
دو درپوش در دوطرف محفظه قرار داردکه بوسیله پیچ های بلند(گذرنده ازTubular Dowel Hole ) به یکدیگر متصل وبا محفظه اصلی یک مجموعه را تشکیل می دهند.
مراحل مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين مراحل وجود ندارد. مرحله تخليه به طور مستقيم به اگزوز(از طریق Exhaust Port ) راه دارد و مرحله مکش به دريچه گاز ارتباط دارد.
قطعات حساس موتور وانکل :
محفظه عملیات، روتور، رینگها و محور اصلی.
محفظه عملیات در طرحهای گوناگون ساخته می شود اما از بهترین طرحها می توان به نوع، اپی تروکوئید اشاره کرد که شبیه دواستوانه متداخل می باشد.
از نظر طراحان هر یک از محفظه های موتورکه عملی جدا از محفظه دیگر انجام میدهد باید نسبت به هم کاملا جداسازی و گاز بندی باشند. تحقق این خواسته مهمترین دشواری موتور وانکل محسوب می شود. اگر رینگ های پیشانی که در رئوس روتور قرار دارند سخت تر بسازند تا ساییدگی کمتری داشته باشند، در اینصورت محیط محفظه را خراش داده و ایجاد خطوط ناصاف می کند. اخیرا مواد مختلفی برای ساختن رینگها بکار می برند که خاصیت روانکاری بهتری دارند. شرکت مزدا از رینگهای کربنی استفاده کرده و یا اخیرا مواد ترکیبی بدست آورده اند که از تزریق پودر آلومینیوم در مجاورت گرما ، پخته شده و جسم محکم کم اصطکاکی بوجود آوردند ویا در بعضی از موارد از رینگهای سرامیکی استفاده می شود.
قدرت خرجی موتور وانکل مانند موتورهای دوزمانه محاسبه می شود،(البته محاسبه حجم مفید موتور وانکل پیچیده تر است).قدرت یک موتور دو روتوری وانکل، برابر یک موتور چهار سیلندر چهار زمانه مشابه از نظر حجم مفید می باشد(چون در هر دور یک احتراق خواهیم داشت یعنی در هر سیکل که شامل سه دور محور است، سه احتراق در سه دور محور)، انجمن مهندسین طراح معتقدند که حجم کل سیلندر موتور وانکل برابر است با دو برابر حجم یک محفظه ضربدر تعداد روتور.
راندمان حرارتی موتور، با نسبت تراکم ارتباط مستقیم دارد. در موتور وانکل افزایش دادن نسبت تراکم نیاز به بنزین با اکتان بالا ندارد، لذا می توان نسبت تراکم را بالا برد تا راندمان حرارتی آن افزایش یابد.
عامل موثر دیگر بر راندمان حرارتی موتور، سرعت موتور است، از آنجا که مقاومت موتور وانکل به علت حذف قطعات متحرک اضافی مانند شاتون، گیجن پین،تسمه تايمينگ، سیتم اهرم بندی سوپاپ ها و ... ، کمتر می باشد، لذا سرعت موتور بیشتر بوده و در نتیجه راندمان حرارتی موتور هم از این نظر افزایش می یابد. عامل دیگر زمان تنفس و تخلیه بزرگ بودن مجاری ورود و خروج گاز و دود می باشد.
نحوه قرار گيری اجزاء کنار هم :موتور دورانی بصورت لايه لايه مونتاژ مي گردد. يک موتور دو روتوره به پنج لايه اصلی تقسيم بندی ميشود که با يک رديف دايروی از پيچ های بلند کنار هم نگه داشته شده اند. آب خنک کاری درراهگاههای دورتادور قطعات جريان دارد. در مرکز هر روتور يک چرخدنده داخلی بزرگ قرار دارد که حول يک چرخدنده کوچک ثابت روی محفظه موتور می چرخد. اين دو چرخدنده مسير حرکتی روتور را تعيين می کنند، همچنين روتور روی بادامک محور خروجی واقع شده و آن رابه گردش درمی آورد.
مزایا و معایب موتورهای دورانی وانکل:
مزایا:بیشترین مزیت موتور وانکل ساختمان ساده و قطعات کمتری هست که در ساخت این موتورها استفاده میشود که به کاهش 40% قطعات و سبک وزنی به میزان 60% نسبت به موتور پیستونی مشابه منجر میشود. که در باره کاهش قطعات و وزن میتوانیم به حذف سوپاپ اسبک، تسمه تایمینگ، عدم نیاز به فیلر گیری، حذف شاتون، که باعث میشود موتور وانکل به نرمی کار کند که می توان آن را تا دور موتور های بالاتری هم برد در حالی که در موتورهای رایج این مساله وجود دارد که با بالا بردن دور موتور شاهد لرزش زیادی هستیم.
معایب :اما هر مدلی در کنار مزایا یک سری معایب هم دارد. که در موتور های وانکل می توان به بحث آببندی روتور ها با محفظه داخلی اشاره کرد، که همواره مقداری روغن یا سوخت به دیگر قسمت ها نفوذ می کند. دومین مساله کامل نسوختن مخلوط سوخت هست، که آلودگی بیشتر هوا را به دنبال دارد. و مسئله دیگر بالانس روتور ها با یکدیگر است که خیلی حساس و مشکل است.
اما این معایب را هم به گونه ای رفع کردند که در مورد آببندی همانطور که در بحث اشاره شده با به کار بردن مواد آببندی در رئوس روتورها این مشکل تا حد بسیار زیادی رفع شده است. با به کار بردن دو شمع در محفظه به احتراق کامل تری دست پیدا کردند و در مورد بالانس روتورها مشکل استفاده بیش از 4 روتور باعث سختر شدن بالانس می شود در حالی که با استفاده از 4 روتور شما به قدرت قابل توجهی دست پیدا می کنید. ونیاز به استفاده بیشتر از 4 روتور هم در ماشین های مسابقه ای احساس می شود. نکته قابل ذکر این هست که موتور وانکل روی محصولات زیادی استفاده شده که با توجه به آمدن این موتور بعد از موتور های پیستونی و داشتن مشکلاتی، کمتر مورد استقبال قرار گرفت که در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی در صنایع اتومبیل سازی این موانع تا حد زیادی رفع شده. اما شرکت پیشتاز در این زمینه شرکت مزدا (Mazda Co.) است که تحقیقات بزرگی را از همان ابتدا و حتی با شخص خود فلیکس وانکل انجام داد. و سری مزدا هایRX این شرکت همگی از موتور های وانکل بهره می برند.
اختلاف ها و شباهت ها در موتور های پیستونی و موتور های وانکل(دورانی) :
1)دریک لحظه معین عملیات مختلفی در سه وجه روتوراتفاق می افتد، که هیچ گونه تشابهی با یکدیگر ندارند.2)بر حسب معمول عملیات احتراق با سیکل اتو مقایسه می شود که در موتور های پیستونی رفت و برگشتی معمول است، بنابراین بعلت هم زمانی عملیات سه گانه تجسم آن کمی دشوار است.
3)قطعات متحرک کمتر:همان طور که در مطالب قبلی هم ذکر شد، موتورهای دورانی در مقايسه با موتورهای چهار زمانه پيستونی قطعات متحرک کمتری دارند. يک موتور دورانی دو روتوره، سه قطعه متحرک اصلی یعنی" دو روتور و محور خروجی، درحالي که ساده ترين موتورهای پيستونی چهار سيلندر دست کم 30 تا40 قطعه متحرک بیشتردارند، برای مثال" پيستونها، شاتونها، ميل لنگ، ميل بادامک، سیتم اهرم بندی سوپاپ ها، تسمه تايمينگ و ... ،کم بودن قطعات متحرک می تواند دليلی بر قابليت های موتورهای دورانی باشد.
4)کارکرد نرم و بدون لرزه :تمام قطعات موتور دورانی بطور پيوسته در حال چرخش اند، آن هم در يک جهت،که در مقايسه با تغيير جهت شديد قطعات متحرک در موتورهای پيستونی از جایگاه خاصی برخوردارند. موتورهای دورانی بدليل تقارن خاص قطعات گردنده دارای بالانس داخلی می باشند که هرگونه ارتعاشی را از بين می برد، همچنين انتقال قدرت در موتورهای دورانی نيز نرم تر است، زيرا هر احتراق در طول 90درجه چرخش روتور حاصل می شود. از آنجايي که چرخش محور خروجی سه برابر چرخش روتور است پس هر احتراق در طول 270درجه چرخش محورخروجی حاصل می گردد، اين يعنی يک موتور تک روتوره در سه بار،یک سوم گردش محورخروجی خود، قدرت انتقال می دهدکه در مقايسه با موتور تک سيلندر پيستونی که احتراق در طول 180درجه از دو دور گردش ميل لنگ يا یک سوم گردش محور خروجی آن صورت می گیرد.
5)کار آهسته تر : بدلیل گردش روتور در يک سوم گردش محور خروجی آن، قطعات اصلی موتور آهسته تر از قطعات موتورهای پيستونی حرکت می کنند، واین مزیت، قابليت اطمينان به اين موتور را بالا می برد.
6)از آنجا که روغن موتور در موتور وانکل بطور مستقیم در معرض دودها و گازها قرار ندارد لذا به ندرت آلوده شده و تعویض مرتب روغن چندان ضروری نیست.
7)روغنکاری یاتاقانهای موتور دقیقا مانندموتور های پیستونی بوده و با روغن تحت فشار اویل پمپ انجام میگیرد،ولی روغنکاری رینگهابصورت اختلاتی بابنزین می باشد (مانند موتورهای دوزمانه بنزینی).
8)هردونوع موتور سوخت یکسانی را مصرف می کنند(بنزین).
9)هردونوع موتور نیاز به سیستم جرقه زنی دارند.
10)برای هر دوموتور می توان سیستم کاربراتور یا انژکتور را انتخاب نمود.
11)وسیله خنک کاری هر دوموتور می تواند آبی یا هوایی باشد.
12)چالشها در طراحی موتورهای دورانی:الف)ساخت موتورهای دورانی که بتواند استانداردهای آلودگی را پوشش دهد بسيار مشکل است ولی امکان پذیر. ب)هزينه ساخت آنها معمولاً بالاتر از موتورهای رايج پيستونی است، بيشتر به اين دليل که سهم توليد آنها نسبت به موتورهای پيستونی پايين تر است.ج)مصرف سوخت اين گونه موتورها بالاتر از مصرف سوخت موتورهای پيستونی است زيرا مشکل کشيده و طولانی بودن محفظه احتراق و نسبت تراکم پايين اين موتورها راندمان ترموديناميکی آنها را محدود می کند.
پایان
«در پایان از زحمات گرانقدر استادم جناب مهندس صندوقدار تشکر می کنم»
منابع تحقیق:
)اطلاعاتی درباره موتورهای وانکل(
مقالات:آشنايي باموتور هاي وانکل، بهروز شیرانی