Hvordan roterende motorer fungerer

  • Vlad Krasen
  • 0
  • 2397
  • 632
Roterende motorer finnes i noen kraftige sportsbiler. Vil du lære mer? Sjekk ut disse bilmotorbildene. HSW

En rotasjonsmotor er en forbrenningsmotor, som motoren i bilen din, men den fungerer på en helt annen måte enn den konvensjonelle stempelmotoren.

I en stempelmotor utfører det samme volumet av plassen (sylinderen) fire forskjellige jobber - inntak, kompresjon, forbrenning og eksos. En roterende motor gjør disse sam-e fire jobbene, men hver og en skjer i sin egen del av huset. Det er på en måte som å ha en dedikert sylinder for hver av de fire jobbene, med stempelet kontinuerlig fra en til en annen.

Rotasjonsmotoren (opprinnelig unnfanget og utviklet av Dr. Felix Wankel) kalles noen ganger a Wankel-motor, eller Wankel rotasjonsmotor.

I denne artikkelen lærer vi hvordan en roterende motor fungerer. La oss starte med de grunnleggende prinsippene på jobben.-

- -

innhold
  1. Prinsipper for en rotasjonsmotor
  2. Delene av en roterende motor
  3. Rotary Engine Assembly
  4. Roterende motoreffekt
  5. Forskjeller og utfordringer
Rotoren og huset til en rotasjonsmotor fra en Mazda RX-7: Disse delene erstatter stempler, sylindere, ventiler, forbindelsesstenger og kamaksler som finnes i stempelmotorer.

Som en stempelmotor bruker den roterende motoren trykket som opprettes når en kombinasjon av luft og drivstoff brennes. I en stempelmotor er trykket inneholdt i sylindrene og tvinger stemplene til å bevege seg frem og tilbake. Koblingsstengene og veivaksel gjør om stemplene frem og tilbake i rotasjonsbevegelse som kan brukes til å drive en bil.

I en roterende motor er forbrenningstrykket inneholdt i et kammer dannet av en del av huset og forseglet inn av den ene siden av den trekantede rotoren, som er det motoren bruker i stedet for stempler.

Rotoren følger en bane som ser ut som noe du vil lage med en Spirograf. Denne banen holder hver av de tre toppene i rotoren i kontakt med huset, og skaper tre separate volum med gass. Når rotoren beveger seg rundt kammeret, utvides og samles hvert av de tre gassvolumene. Det er denne utvidelsen og sammentrekningen som trekker luft og drivstoff inn i motoren, komprimerer den og lager nyttig kraft når gassene ekspanderer, og deretter utviser eksosen.

Vi skal se på en rotasjonsmotor for å sjekke delene, men la oss først se på en ny modellbil med en helt ny rotasjonsmotor.

-Mazda RX-8

-Mazda har vært en pioner innen utvikling av produksjonsbiler som bruker roterende motorer. RX-7, som ble solgt i 1978, var sannsynligvis den mest suksessrike bilen med dreiemotor. Men det ble gitt en serie biler, lastebiler og til og med busser med roterende motor, som startet med Cosmo Sport fra 1967. Det siste året RX-7 ble solgt i USA var 1995, men rotasjonsmotoren er berettiget til å gjøre comeback i nærmeste fremtid.

Mazda RX-8, en ny bil fra Mazda, har en ny, prisbelønnet rotasjonsmotor kalt the RENESIS. Denne naturlige aspirerte to-rotor-motoren ble kåret til årets internasjonale motor 2003, og vil produsere rundt 250 hestekrefter. For mer informasjon, besøk Mazdas RX-8-nettsted.

-En roterende motor har et tenningssystem og et drivstoffleveringssystem som ligner dem på stempelmotorer. Hvis du aldri har sett innsiden av en rotasjonsmotor, må du være forberedt på en overraskelse, fordi du ikke kjenner igjen mye.

rotor

Rotoren har tre konvekse flater, som hver fungerer som et stempel. Hver side av rotoren har en lomme i seg, noe som øker forskyvningen av motoren, og gir mer plass til luft / drivstoffblanding.

Ved toppen av hvert ansikt er et metallblad som danner en tetning på utsiden av forbrenningskammeret. Det er også metallringer på hver side av rotoren som tetter seg til sidene av forbrenningskammeret.

Rotoren har et sett med innvendige girtenner kuttet i midten av den ene siden. Disse tennene parrer seg med et gir som er festet til huset. Denne girparringen bestemmer banen og retningen rotoren tar gjennom huset.

bolig

Huset er omtrent ovalt i form (det er faktisk et epitrokoid -- sjekk ut denne Java-demonstrasjonen av hvordan formen er avledet). Formen på forbrenningskammeret er utformet slik at de tre spissene på rotoren alltid vil holde seg i kontakt med kammerets vegg, og danne tre forseglede volum gass.

Hver del av huset er dedikert til en del av forbrenningsprosessen. De fire seksjonene er:

  • inntak
  • kompresjon
  • Forbrennings
  • Eksos

Inntaks- og eksosportene er plassert i huset. Det er ingen ventiler i disse portene. Eksosporten kobles direkte til eksosen, og inntaksporten kobles direkte til gassen.

Utgangsakselen (Legg merke til de eksentriske flikene.)

Utgående aksel

Utgangsakselen har runde fliser montert eksentrisk, noe som betyr at de forskjøves fra akselens midtlinje. Hver rotor passer over en av disse lobene. Lobben fungerer på samme måte som veivakselen i en stempelmotor. Når rotoren følger banen rundt huset, skyver den på lobene. Siden lobene er montert eksentrisk til utgangsakselen, skaper kraften som rotoren bruker på lobene moment i akselen, og får den til å snurre.

La oss nå se på hvordan disse delene er montert og hvordan de produserer strøm.

-En roterende motor er samlet i lag. Den to-rotor motoren vi tok fra hverandre har fem hovedlag som holdes sammen av en ring med lange bolter. Kjølevæske strømmer gjennom passasjer som omgir alle delene.

Dette innholdet er ikke kompatibelt på denne enheten.

De to endelagene inneholder tetningene og lagrene for utgangsakselen. De tetter også i de to delene av huset som inneholder rotorene. Innersiden av disse delene er veldig glatte, noe som hjelper tetningene på rotoren til å gjøre jobben sin. En inntaksport er plassert på hver av disse sluttstykkene.

Delen av rotorhuset som holder rotorene (Legg merke til eksosportens plassering.)

Det neste laget inn fra utsiden er det ovale formet rotorhus, som inneholder eksosportene. Dette er den delen av huset som inneholder rotoren.

Midtstykket inneholder to inntaksporter, en for hver rotor. Den skiller også de to rotorene, slik at utvendige overflater er veldig glatte.

Midtstykket inneholder en annen inntaksport for hver rotor.

I midten av hver rotor er et stort internt gir som rir rundt et mindre gir som er festet til motorens hus. Det er dette som bestemmer rotorens bane. Rotoren rir også på den store sirkulære loben på utgangsakselen.

Deretter får vi se hvordan motoren faktisk lager kraft.

R-otary motorer bruker firetakts forbrenningssyklus, som er den samme syklusen som firetakts stempelmotorer bruker. Men i en rotasjonsmotor oppnås dette på en helt annen måte.

Dette innholdet er ikke kompatibelt på denne enheten.

Hvis du følger nøye med, vil du se forskyvningsloppen på utgangsakselen snurre tre ganger for hver fullstendige rotasjon av rotoren.

Hjerten til en roterende motor er rotoren. Dette tilsvarer omtrent stemplene i en stempelmotor. Rotoren er montert på en stor sirkulær lob på utgående aksel. Denne loben er forskjøvet fra midtlinjen på akselen og fungerer som veivhåndtaket på en vinsj, noe som gir rotoren den løftestangen den trenger for å vri utgående aksel. Når rotoren går i bane rundt huset, skyver den loben rundt i trange sirkler og snur seg tre ganger for hver revolusjon av rotoren.

Når rotoren beveger seg gjennom huset, endrer de tre kamrene som er opprettet av rotoren størrelse. Denne størrelsesendringen gir en pumpehandling. La oss gå gjennom hvert av de fire taktene på motoren og se på den ene siden av rotoren.

inntak

Inntaksfasen av syklusen starter når tuppen av rotoren passerer inntaksporten. I det øyeblikket når inntaksporten blir eksponert for kammeret, er volumet til det kammeret nær minimum. Når rotoren beveger seg forbi inntaksporten, utvides kammerets volum og trekker luft / drivstoffblanding inn i kammeret.

Når toppen av rotoren passerer inntaksporten blir det kammeret tettet av og komprimering begynner.

kompresjon

Når rotoren fortsetter sin bevegelse rundt huset, blir kammerets volum mindre og luft / drivstoffblandingen komprimeres. Når rotoren har gjort den rundt tennpluggene, er volumet på kammeret igjen nær minimum. Dette er når forbrenningen starter.

Forbrennings

De fleste roterende motorer har to tennplugger. Forbrenningskammeret er langt, så flammen ville spre seg for sakte hvis det bare var en plugg. Når tennpluggene tenner luft / drivstoffblandingen, bygger det seg raskt trykk, og tvinger rotoren til å bevege seg.

Forbrenningstrykket tvinger rotoren til å bevege seg i retningen som gjør at kammeret vokser i volum. Forbrenningsgassene fortsetter å ekspandere, beveger rotoren og skaper kraft, til toppen av rotoren passerer eksosporten.

Eksos

Når rotorens topp passerer eksosporten, er høye trykkforbrenningsgassene frie å strømme ut av eksosen. Når rotoren fortsetter å bevege seg, begynner kammeret å trekke seg sammen, og tvinge den gjenværende eksosen ut av porten. Når kammerets volum nærmer seg sitt minimum, passerer rotorens topp inntaksporten og hele syklusen starter igjen.

Det fine med rotasjonsmotoren er at hver av rotorens tre flater alltid jobber på en del av syklusen - i en fullstendig revolusjon av rotoren vil det være tre forbrenningslag. Men husk at utgående aksel snurrer tre ganger for hver fullstendige omdreining av rotoren, noe som betyr at det er ett forbrenningslag for hver omdreining av utgangsakselen.

-Det er flere definerende egenskaper som skiller en rotasjonsmotor fra en typisk stempelmotor.

Færre bevegelige deler

Den roterende motoren har langt færre bevegelige deler enn en sammenlignbar firetakters stempelmotor. En to-rotor rotasjonsmotor har tre bevegelige hoveddeler: de to rotorene og utgangsakselen. Selv den enkleste firesylindrede stempelmotoren har minst 40 bevegelige deler, inkludert stempler, koblingsstenger, kamaksel, ventiler, ventilfjærer, vippebånd, tannrem, tannhjul og veivaksel.

Denne minimeringen av bevegelige deler kan føre til bedre pålitelighet fra en rotasjonsmotor. Dette er grunnen til at noen flyprodusenter (inkludert produsenten av Skycar) foretrekker roterende motorer fremfor stempelmotorer.

jevnere

Alle delene i en roterende motor snurrer kontinuerlig i en retning, i stedet for å skifte voldsomt retning som stemplene i en vanlig motor gjør. Rotasjonsmotorer er internt balansert med spinnende motvekter som fases for å avbryte eventuelle vibrasjoner.

Kraftleveransen i en rotasjonsmotor er også jevnere. Fordi hver forbrenningshendelse varer gjennom 90 grader av rotorens rotasjon, og utgangsakselen snurrer tre omdreininger for hver rotasjon av rotoren, varer hver forbrenningshendelse gjennom 270 grader av utgangsakselenes rotasjon. Dette betyr at en enkelt-rotormotor leverer kraft i tre fjerdedeler av hver omdreining av utgående aksel. Sammenlign dette med en en-sylindret stempelmotor, hvor forbrenning skjer i 180 grader av hver to omdreininger, eller bare en fjerdedel av hver omdreining av veivakselen (utgangsakselen til en stempelmotor).

Langsommere

Siden rotorene snurrer med en tredjedel av hastigheten på utgående aksel, beveger de viktigste bevegelige delene av motoren seg langsommere enn delene i en stempelmotor. Dette hjelper også med påliteligheten.

utfordringer

Det er noen utfordringer med å designe en rotasjonsmotor:

  • Det er vanligvis vanskeligere (men ikke umulig) å få en rotasjonsmotor til å oppfylle amerikanske utslippsbestemmelser.
  • Produksjonskostnadene kan være høyere, mest fordi antallet av disse produserte motorene ikke er så høyt som antallet stempelmotorer.
  • De bruker vanligvis mer drivstoff enn en stempelmotor fordi den termodynamiske effektiviteten til motoren reduseres av den lange forbrenningskammerformen og lave kompresjonsforhold.

For mer informasjon om roterende motorer og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

relaterte artikler

  • Quiz Corner: Car Engine Quiz
  • Hvordan bilmotorer fungerer
  • Hvordan gassturbinmotorer fungerer
  • Hvordan to-taktsmotorer fungerer
  • Slik fungerer dieselmotorer
  • Hvordan diesel-totaktsmotorer fungerer
  • Hvordan gir fungerer
  • Hvordan NASCAR racerbiler fungerer
  • Slik fungerer Aptera Hybrid
  • Hva er en tankmotor, som i "Thomas tankmotoren"?

Flere gode lenker

  • Wankel Rotary Combustion Engine - Teori, design og prinsipper for drift
  • Roterende forbrenningsmotordata
  • Bio - Dr. Felix Wankel
  • Miniroterende motor
  • RotaryNews.com



Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.

De mest interessante artiklene om hemmeligheter og oppdagelser. Mye nyttig informasjon om alt
Artikler om vitenskap, rom, teknologi, helse, miljø, kultur og historie. Forklare tusenvis av emner slik at du vet hvordan alt fungerer