مختصری بر طرز کار موتور وانکل
اساس کار موتور وانکل مانند سایر موتورهای احتراق داخلی است که در آن تبدیل انرژی انجام می شود .
یعنی انرژی شیمیای سوخت ابتدا به انرژی حرارتی و سپس به انرژی مکانیکی تبدیل می گردد .
در موتور وانکل مانند موتورهای بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه بزرگی از موتور می شود ،سپس با کوچک شدن حجم ان مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه بوسیله شمع انفجار حاصل می شود .
مولکولهای گاز در اثر احتراق منبسط می گردند لذا فشار محفظه تراکم بشدت بالا می رود .
نیروی حاصل از ان به روتور اعمال شده و به علت اختلاف مرکز دوران بین روتور و میل لنگ نیروی چرخشی در روتور تولید می شود .
این نیروی چرخشی (گشتاور ) به بادامک محور ( لنگ )که در داخل روتور و به طور جذب با ان قرار گرفته وارد شده وبه فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد .
با چرخش بیشتر روتور دودهای حاصل از احتراق از مجرای خروجی ، محفظه عملیات را ترک می کنند .
در موتور های پیستونی سیکل کامل در چهار کورس و یا در دو کورس انجام می شود (چهار زمانه یا دو زمانه ) و هر مرحله کار را کورس ضربه و یا زمان می گویند .
در موتور وانکل نمی توان این اصطلاحات را بکار برد زیرا حرکت مشخصی در یک سیکل آن قابل تفکیک نمی باشد و لذا بهتر است عملیات انجام شده را تحت عنوان سیکل اتو مشخص نمائیم.
مراحل احتراق در موتور وانکل
بیان دقیق عمل احتراق در موتور روتوری بدو دلیل مشکل است :
در یک لحظه معین عملیات مختلفی در سع وجه روتور اتفاق می افتد که هیچگونه تشابهی با هم ندارند .
بر حسب معمول عملیات احتراق با سیکل اتو مقایسه می شود که در موتورهای پیستونی رفت و برگشتی معمول است .
بنابراین به علت هم زمان بودن عملیات سه گانه تجسم مراحل احتراق دشوار است .
یک محور اصلی وجود دارد که جانشین میل لنگ در موتورهای پیستونی بوده و در ان محور لنگ حذف گردیده و بجای آن بادامک گرد خارج از مرکز ساخته شده است .
این قسمت بادامک خارج که استوانه ای شکل در داخل روتور به صورت یاتاقانی قرار می گیرد .
یک روتور دیده می شود که منشوری شکل است و وجوه جانبی آن محدب می باشد و در وسط روتور استوانه تو خالی ایجاد شده که با داشتن یاتاقانی (با بیتی و یارولر برینگ ) رو بادامک محور اصلی قرار می گیرد .
بین مرکز بادامک استوانه ای و مرکز محور اصلی فاصله ای به اندازه (e) وجود دارد که به آن شعاع خارج از مرکز گفته می شود که جانشین شعاع لنگ در میل لنگ موتورهای پیستونی می باشد .
بنابریان گشتاور موتور عبارت است از نیروی وارد شده بر روتور ضرب در خارج از مرکز (e).
یک محفظه با شکل مخصوصی دارد که مانند سیلندر در موتورهای پیستونی عمل می کند .
این محفظه دو استوانه متداخل می باشد که در دو قسمت وسط کمی برجستگی دارد .
در اطراف محفظه مجاری آب برای خنک کاری موتور ، دریچه های ورودی و خروجی (اگر دریچه ها در محیط محفظه باشد) ، و جای شمع وجود دارد .
دو درپوش در طرفین محفظه قرار دارد که به وسیله پیچهای بلند به یکدیگر متصل شده و با محفظه اصلی یک مجموعه کامل را تشکیل می دهند.
یاتاقان بندی محور اصلی درروی پوش ها نمی باشد یعنی در پوشها بار موتور را تحمل نمی کند بلکه در خارج از هر درپوش تکیه گاه یاتاقان بندی شده طرح و ساخته شده که بار موتور بر آن وارد می گردد .
دو وزنه تعادل وجود دارد که در روی محور اصلی و در مقابل بادامک خارج از مرکز نصب شده و تعادل دینامیکی به محور می دهد .
دنده ای در روی محور اصلی نصب می شود که برای درگیری با دنده موتور استارت می باشد .
برای افزودن واحدهای روتور کافی است که عوامل زیر اضافه می شوند :
روتور ، محفظه ، دیواره واسطه ،محورجدید .
روتور ، محفظه ، دیواره واسطه ،محورجدید .
قطعات حساس موتور عبارتند از : محفظه عملیات ، روتور ، رینگها و محور اصلی محفظه عملیات در طرحهای گوناگون ساخته شده است ولی بهترین طرح نوع اپی تروکوئید است که شبیه دو استوانه متداخل می باشد .
از نظر طراحان هر یک از محفظه های موتور که عملی جدا از محفظه دیگر انجام می دهد باید نسبت به هم کاملاً جدا سازی و گاز بندی باشد .
تحقق این خواسته مهم ترین دشواری موتور وانکل محسوب می شود و عمل گاز بندی محفظه های عملیاتی مشکل تر از موتورهای پیستونی است .
اگر رینگهای پیشانی را که در رئوس روتورقرار دارند سخت تر بسازند تا سائیدگی کمتری داشته باشند در این صورت محیط محفظه را خراش داده و ایجاد خطوط ناصافی می کند.
روغنکاری در موتور وانکل از آنجا که روغن موتور در موتور وانکل به طور مستقیم در معرض دود وگاز قرار ندارد لذا بندرت آلوده شده و تعویض مرتب روغن چندان ضروری نمی باشد .
روغنکاری یاتاقنهای موتور عیناً مانند موتورهای پیستونی بوده و با روغن تحت فشار اویل پمپ انجام می شود .
ولی درروغن کاری رینگها به صورت اختلاطی با بنزین می باشد عیناً مانند موتور های دو زمانه بنزینی .
روش دیگری برای روغنکاری رینگها وجود دارد .
در این روش روغن از وسط محور اصلی به قسمت خالی روتور رسیده و در اثر نیروی گریز از مرکز و حرکت پرتابی رینگها را روغنکاری می کند .
در روش سوم روغنکاری رینگها وجود دارد .در این روش روغن از وسط محور اصلی به قسمت خالی روتور رسیده و در اثر نیروی گریز از مرکز و حرکت پرتابی رینگها را روغنکاری می کند .
در روش سوم روغنکاری رینگها تزریقی بوده و روغن از دریچه ورودی گاز به موتور تزریق می شود (مانند نوع اختلاطی ).
در این روش روغن تنظیم شده ای به محفظه عملیاتی ارسالی می گردد .
در موتور وانکل کرتیس رایت مجاری خنک کاری طوری ساخته شده است که آب خنک کاری در بین دیواره ها و محفظه ها حرکت رفت و برگشتی می کند و درمسیر خود اطراف شمع را که عمل جرقه زدن و تولید قدرت در آن جا انجام می شود و گرم ترین موضع موتور است خنک می کند .
خنک کردن روتور دشوار تر می باشد زیرا روتوردر محفظه ای کاملاً بسته حرکت می کند .
و از تاثیر خنک کنندگی روغن که در موتورهای پیستونی وجود دارد بی بهره می باشد.
بنابراین بیشترین مقدار گرمای روتور و رینگها بوسیله روغنکاری اختلاطی یا پرتابی انتقال داده می شود.
اصطلاحات تازه موتورهای وانکل کارخانه مرسدس بنز در روی موتورهای وانکل از روش از روش انژکتوری استفاده می کند .
در نوع کاربراتوری از کاربراتورهای دو دهانه سولکس ، وبر و هیتاچی استرامبورگ استفاده می شو .
محل قرار گرفتن دریچه های ورودی و خروجی اثر مهمی در راندمان موتور دارد .
کارخانه های اتومبیل سزی آلمان مانند NSU و بنز معتقد به دریچه هاس محیطی هستند که در محیط محفظه ایجاد می شود.
در حالیکه کارخانه های ژاپنی مانند : Toyo Kogyo و مزدا نوع جانبی را ترجیح میدهند و معتقدند که دور آرام موتور با دریچه روی در پوش ، و نیز بازدهی در دورهای کم و تحت بار زیاد بهتر می باشد .
بطور کلی دریچه محیطی برای موتور با دور زیاد و درچه جانبی برای موتور با بار زیاد مناسب است .
سوخت موتورهای وانکل مانند موتورهای بنزینی است که با 87 تا 91 در صد اکتان می باشد.
این موتور نیاز به بنزین اصلاح شده با تترا اتیل سرب که محیط را آلوده می سازد ندارد .
آزمایش انجام شده در روی موتور مزدا نشان می دهد که بنزین با 67% اکتان راندمان بهتری را برای موتور بوجود می اورد .
در بعضی از موتورهای وانکل سوخت گازوئیل نتیجه خوبی نشان داده است .
مشخصات موتور وانکل حجم مفید وانکل مانند موتورهای پیستونی یکی از عوامل موثر در قدرت محسوب می شود .
در موتور پیستونی حجم بالای پیستون ها وقتیکه در نقطه مرگ پائین قرار دارند معادل حجم موتور محاسبه می شود .
البته برخی از طراحان حجم جابجائی محدود بین نقطه مرگ بالا و پائین را مبنای محاسبه قدرت به حساب می آورند و عقیده دارند که موتور بطورکامل از هوا و سوخت پر نمی شود لذا حجم مفید مبنای عملی را ارائه میدهد.
قدرت خروجی موتور وانکل مانند موتورهای دو زمانه محاسبه می شود.
البته محاسبه حجم مفید موتور وانکل پیچیده تر است .
می دهیم که در هر دور محور اصلی یک کار مفید انجام می شود مانند موتورهای دو زمانه : سه احتراق در سه دور محور 3 دور محور سه بار احتراق در هر دور روتور برابر است با دو برابر حجم یک محفظه ضرب در تعداد روتور .