Jak rotační motory fungují

Rotační motory se nacházejí v některých výkonných sportovních vozech. Chcete se dozvědět více? Podívejte se na tyto obrázky motoru auta. HSW

Rotační motor je motor s vnitřním spalováním, jako je motor v automobilu, ale pracuje úplně jiným způsobem než běžný pístový motor..

U pístového motoru stejný objem prostoru (válec) střídavě vykonává čtyři různé úkoly - sací, kompresní, spalovací a výfukové. Rotační motor provádí tyto sam-e čtyři práce, ale každá se děje ve své vlastní části krytu. Je to něco jako mít vyhrazený válec pro každou ze čtyř úloh, s pohybem pístu nepřetržitě z jedné na druhou.

Rotační motor (původně koncipovaný a vyvinutý Dr. Felixem Wankelem) se někdy nazývá a Wankelův motor, nebo Wankelův rotační motor.

V tomto článku se naučíme, jak rotační motor funguje. Začněme se základními principy práce.-

- -

Obsah

1. Principy rotačního motoru
2. Části rotačního motoru
3. Sestava rotačního motoru
4. Výkon rotačního motoru
5. Rozdíly a výzvy

Rotor a skříň rotačního motoru z Mazda RX-7: Tyto části nahrazují písty, válce, ventily, ojnice a vačkové hřídele, které se nacházejí v pístových motorech..

Stejně jako pístový motor používá rotační motor tlak vytvářený při spalování kombinace vzduchu a paliva. V pístovém motoru je tento tlak obsažen ve válcích a nutí písty, aby se pohybovaly tam a zpět. Ojnice a klikový hřídel přeměňují vratný pohyb pístů na rotační pohyb, který lze použít k pohonu automobilu.

V rotačním motoru je tlak spalování obsažen v komoře vytvořené částí skříně a utěsněné jednou stranou trojúhelníkového rotoru, což je to, co motor používá místo pístů.

Rotor sleduje cestu, která vypadá jako něco, co byste vytvořili pomocí Spirografu. Tato cesta udržuje každý ze tří vrcholů rotoru v kontaktu s pouzdrem a vytváří tři oddělené objemy plynu. Jak se rotor pohybuje kolem komory, každý ze tří objemů plynu se střídavě rozšiřuje a smršťuje. Je to tato expanze a kontrakce, která vtahuje vzduch a palivo do motoru, stlačuje jej a vytváří užitečnou sílu, jak se plyny rozšiřují, a pak vypuzuje výfuk.

Podíváme se na rotační motor, abychom zkontrolovali jeho součásti, ale nejprve se podíváme na nový model auta s úplně novým rotačním motorem.

-Mazda RX-8

-Mazda byla průkopníkem ve vývoji výrobních automobilů, které používají rotační motory. RX-7, který byl uveden do prodeje v roce 1978, byl pravděpodobně nejúspěšnějším vozem s rotačním motorem. Předcházela však řada automobilů s rotačním motorem, nákladních automobilů a dokonce autobusů, počínaje Cosmo Sportem z roku 1967. V loňském roce byl RX-7 prodán ve Spojených státech amerických v roce 1995, ale rotační motor je nastaven na návrat v blízké budoucnosti.

Mazda RX-8, nové auto od Mazdy, má nový, oceněný rotační motor s názvem RENESIS. Pojmenovaný mezinárodní motor roku 2003, tento přirozeně nasávaný dvoumotorový motor bude produkovat asi 250 koňských sil. Pro více informací navštivte web Mazdy RX-8.

-Rotační motor má zapalovací systém a systém dodávky paliva, které jsou podobné těm na pístových motorech. Pokud jste nikdy neviděli vnitřek rotačního motoru, buďte připraveni na překvapení, protože toho moc nepoznáte.

Rotor

Rotor má tři konvexní plochy, z nichž každá působí jako píst. Každá čelní plocha rotoru má v sobě kapsu, která zvyšuje zdvih motoru a poskytuje více prostoru pro směs vzduchu a paliva.

Na vrcholu každé plochy je kovová čepel, která tvoří těsnění k vnější straně spalovací komory. Na každé straně rotoru jsou také kovové kroužky, které těsní ke stranám spalovací komory.

Rotor má sadu vnitřních zubů ozubených kol vyříznutých do středu jedné strany. Tyto zuby se spojí s ozubeným kolem, které je upevněno k pouzdru. Toto párování ozubených kol určuje dráhu a směr, kterým rotor prochází skrz pouzdro.

Bydlení

Pouzdro je zhruba oválného tvaru (ve skutečnosti je to epitrochoid -- podívejte se na tuto ukázku jazyka Java, jak je tvar odvozen). Tvar spalovací komory je navržen tak, že tři špičky rotoru zůstanou vždy ve styku se stěnou komory a vytvářejí tři utěsněné objemy plynu.

Každá část pouzdra je věnována jedné části procesu spalování. Čtyři sekce jsou:

• Přívod
• Komprese
• Spalování
• Vyčerpat

Sací a výfukové otvory jsou umístěny v krytu. V těchto portech nejsou žádné ventily. Výfukový port se připojuje přímo k výfuku a sací port se připojuje přímo k škrticí klapce.

Výstupní hřídel (Všimněte si excentrických laloků.)

Výstupní hřídel

Výstupní hřídel má kulaté laloky namontované excentricky, což znamená, že jsou odsazeny od osy hřídele. Každý rotor sedí na jednom z těchto laloků. Lotos působí jako klikový hřídel v pístovém motoru. Když rotor sleduje svou cestu kolem pouzdra, tlačí na laloky. Protože laloky jsou namontovány excentricky k výstupnímu hřídeli, síla, kterou rotor vyvíjí na laloky, vytváří točivý moment v hřídeli, což způsobuje, že se točí.

Nyní se podívejme, jak jsou tyto části sestaveny a jak produkuje energii.

-Rotační motor je sestaven ve vrstvách. Dvourotorový motor, který jsme rozebrali, má pět hlavních vrstev, které drží pohromadě prstenec dlouhých šroubů. Chladivo protéká průchody obklopující všechny kusy.

Tento obsah není na tomto zařízení kompatibilní.

Obě koncové vrstvy obsahují těsnění a ložiska pro výstupní hřídel. Také těsní ve dvou sekcích pouzdra, které obsahují rotory. Vnitřní povrchy těchto kusů jsou velmi hladké, což pomáhá těsnění na rotoru dělat svou práci. Na každém z těchto koncových kusů je umístěn sací otvor.

Část pouzdra rotoru, která drží rotory (Všimněte si umístění výfukového portu.)

Další vrstvou zvnějšku je oválné pouzdro rotoru, které obsahuje výfukové otvory. Toto je část pouzdra, která obsahuje rotor.

Středová část obsahuje dva sací otvory, jeden pro každý rotor. Také odděluje dva rotory, takže jeho vnější povrchy jsou velmi hladké.

Středový kus obsahuje další sací port pro každý rotor.

Ve středu každého rotoru je velké vnitřní ozubené kolo, které jezdí kolem menšího ozubeného kola, které je upevněno ke skříni motoru. To je to, co určuje orbitu rotoru. Rotor také jede na velkém kruhovém laloku na výstupní hřídeli.

Dále uvidíme, jak motor skutečně vyrábí energii.

Motory R-otary používají čtyřdobý spalovací cyklus, který je stejný jako u čtyřdobých pístových motorů. U rotačního motoru se to však dosahuje úplně jiným způsobem.

Tento obsah není na tomto zařízení kompatibilní.

Pokud budete pozorně sledovat, uvidíte odsazovací lalok na výstupní hřídeli rotující třikrát pro každou úplnou otáčku rotoru.

Srdcem rotačního motoru je rotor. To je zhruba ekvivalent pístů v pístovém motoru. Rotor je namontován na velkém kruhovém laloku na výstupní hřídeli. Tento lalok je odsazen od osy hřídele a chová se jako kliková klika na navijáku, čímž dává rotoru páku, kterou potřebuje k otáčení výstupního hřídele. Jak rotor obíhá uvnitř pouzdra, tlačí lalok kolem v těsných kruzích a otáčí se třikrát za každou jednu otáčku rotoru.

Jak se rotor pohybuje skrz pouzdro, mění se tři komory vytvořené rotorem. Tato změna velikosti způsobí čerpací akci. Pojďme projít každým ze čtyř úderů motoru při pohledu na jednu stranu rotoru.

Přívod

Sací fáze cyklu začíná, když špička rotoru prochází sacím otvorem. V okamžiku, kdy je vstupní otvor vystaven komoře, je objem této komory blízko jejího minima. Když se rotor pohybuje kolem sacího otvoru, objem komory se rozšiřuje a vtahuje směs vzduchu a paliva do komory.

Když vrchol rotoru prochází sacím otvorem, je tato komora utěsněna a začíná komprese.

Komprese

Jak rotor pokračuje ve svém pohybu kolem pouzdra, objem komory se zmenšuje a směs vzduchu a paliva se stlačuje. Než se čelní plocha rotoru přiblíží k zapalovacím svíčkám, objem komory je opět blízko svého minima. To je, když začíná spalování.

Spalování

Většina točivých motorů má dvě zapalovací svíčky. Spalovací komora je dlouhá, takže plamen by se šířil příliš pomalu, kdyby existovala pouze jedna zátka. Když zapalovací svíčky zapálí směs vzduchu a paliva, rychle se vytvoří tlak a nutí rotor k pohybu.

Tlak spalování nutí rotor, aby se pohyboval ve směru, který způsobí, že komora zvětší svůj objem. Spalovací plyny se dále rozšiřují, pohybují rotorem a vytvářejí sílu, dokud vrchol rotoru neprochází výfukovým portem.

Vyčerpat

Jakmile vrchol rotoru prochází výfukovým otvorem, mohou vysokotlaké spaliny volně vytékat z výfuku. Jak se rotor dále pohybuje, komora se začíná stahovat a vytlačuje zbývající výfuk z otvoru. V době, kdy se objem komory blíží minimu, vrchol rotoru prochází sacím otvorem a celý cyklus začíná znovu.

Úhledné na rotačním motoru je, že každá ze tří ploch rotoru pracuje vždy na jedné části cyklu - v jedné úplné otáčce rotoru dojde ke třem spalovacím zdvihem. Ale pamatujte, že výstupní hřídel se točí třikrát pro každou úplnou otáčku rotoru, což znamená, že pro každou otáčku výstupního hřídele je jeden spalovací zdvih.

-Existuje několik definujících charakteristik, které odlišují rotační motor od typického pístového motoru.

Méně pohyblivých součástí

Rotační motor má mnohem méně pohyblivých částí než srovnatelný čtyřdobý pístový motor. Dvourotorový rotační motor má tři hlavní pohyblivé části: dva rotory a výstupní hřídel. I nejjednodušší čtyřválcový pístový motor má nejméně 40 pohyblivých částí, včetně pístů, ojnic, vačkového hřídele, ventilů, pružin ventilu, kolébek, rozvodového řemene, ozubených kol a klikového hřídele.

Tato minimalizace pohyblivých částí se může promítnout do lepší spolehlivosti rotačního motoru. Proto někteří výrobci letadel (včetně výrobce Skycar) upřednostňují rotační motory před pístovými motory.

Hladší

Všechny části rotačního motoru se točí nepřetržitě v jednom směru, spíše než prudce měnící směry jako písty v běžném motoru. Rotační motory jsou vnitřně vyváženy rotujícími protizávažími, která jsou fázována, aby se odstranily veškeré vibrace.

Dodávka energie v rotačním motoru je také plynulejší. Protože každá událost spalování trvá 90 stupňů rotace rotoru a výstupní hřídel otáčí tři otáčky pro každou otáčku rotoru, každá událost spalování trvá 270 stupňů rotace výstupního hřídele. To znamená, že jednomotorový motor dodává výkon po tři čtvrtiny každé otáčky výstupní hřídele. Porovnejte to s jednoválcovým pístovým motorem, ve kterém dochází ke spalování během 180 stupňů z každého dva otáček, nebo jen čtvrtina každé otáčky klikového hřídele (výstupní hřídel pístového motoru).

Pomaleji

Protože se rotory otáčí o jednu třetinu otáček výstupního hřídele, pohybují se hlavní pohyblivé části motoru pomaleji než části v pístovém motoru. To také pomáhá se spolehlivostí.

Výzvy

Při navrhování rotačního motoru existují určité výzvy:

• Obvykle je obtížnější (ale ne nemožné) přimět rotační motor, aby splňoval americké emisní předpisy.
• Výrobní náklady mohou být vyšší, hlavně proto, že počet těchto vyrobených motorů není tak vysoký jako počet pístových motorů.
• Obvykle spotřebovávají více paliva než pístový motor, protože termodynamická účinnost motoru je snížena dlouhým tvarem spalovací komory a nízkým kompresním poměrem.

Další informace o rotačních motorech a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Související články

• Kvízový koutek: Kvíz motoru motoru
• Jak fungují automobilové motory
• Jak fungují motory s plynovou turbínou
• Jak fungují dvoudobé motory
• Jak dieselové motory fungují
• Jak dieselové dvoudobé motory fungují
• Jak Gears funguje
• Jak NASCAR Race Cars fungují
• Jak funguje hybrid Aptera
• Co je to tankový motor, jako v "Thomas Tank Engine"?

Další skvělé odkazy

• Wankelův rotační spalovací motor - teorie, konstrukce a principy činnosti
• Data rotačního spalovacího motoru
• Bio - Dr. Felix Wankel
• Mini-rotační motor
• RotaryNews.com