Sådan fungerer roterende motorer

Roterende motorer findes i nogle kraftige sportsbiler. Vil du lære mere? Tjek disse bilmotorbilleder. HSW

En roterende motor er en forbrændingsmotor, ligesom motoren i din bil, men den fungerer på en helt anden måde end den konventionelle stempelmotor.

I en stempelmotor udfører det samme rumfang (cylinderen) skiftevis fire forskellige opgaver - indtag, kompression, forbrænding og udstødning. En roterende motor udfører disse fire modeller, men hver sker i sin egen del af huset. Det er ligesom at have en dedikeret cylinder til hvert af de fire job, hvor stemplet bevæger sig konstant fra det ene til det næste.

Den roterende motor (oprindeligt udtænkt og udviklet af Dr. Felix Wankel) kaldes undertiden a Wankel-motor, eller Wankel roterende motor.

I denne artikel lærer vi, hvordan en roterende motor fungerer. Lad os starte med de grundlæggende principper på arbejdet.-

- -

Indhold

1. Principper for en roterende motor
2. Dele af en roterende motor
3. Rotationsmotorenhed
4. Rotationsmotorkraft
5. Forskelle og udfordringer

Rotoren og huset til en roterende motor fra en Mazda RX-7: Disse dele erstatter stempler, cylindre, ventiler, forbindelsesstænger og knastaksler, der findes i stempelmotorer.

Ligesom en stempelmotor bruger den roterende motor det tryk, der oprettes, når en kombination af luft og brændstof brændes. I en stempelmotor er dette tryk indeholdt i cylindrene og tvinger stemplerne til at bevæge sig frem og tilbage. Forbindelsesstænger og krumtapaksel omdanner stemplernes frem- og tilbagegående bevægelse til roterende bevægelse, der kan bruges til at drive en bil.

I en roterende motor er forbrændingstrykket indeholdt i et kammer, der er dannet af en del af huset, og forseglet med en side af den trekantede rotor, hvilket er hvad motoren bruger i stedet for stempler.

Rotoren følger en sti, der ligner noget, du ville oprette med en Spirograf. Denne sti holder hver af de tre topper i rotoren i kontakt med huset, hvilket skaber tre separate mængder gas. Når rotoren bevæger sig rundt i kammeret, udvides og samles hver af de tre mængder gas skiftevis. Det er denne udvidelse og sammentrækning, der trækker luft og brændstof ind i motoren, komprimerer den og giver nyttig kraft, når gasserne ekspanderer og derefter udstødes udstødningen.

Vi kigger ind i en roterende motor for at tjekke delene, men lad os først se på en ny modelbil med en helt ny roterende motor.

-Mazda RX-8

-Mazda har været en pioner inden for udvikling af produktionsbiler, der bruger roterende motorer. RX-7, der blev solgt i 1978, var sandsynligvis den mest succesrige bil med roterende motor. Men det blev efterfulgt af en række roterende motorvogne, lastbiler og endda busser, der startede med Cosmo Sport fra 1967. Sidste år RX-7 blev solgt i USA var 1995, men den roterende motor er indstillet til at gøre et comeback i den nærmeste fremtid.

Mazda RX-8, en ny bil fra Mazda, har en ny, prisvindende rotationsmotor kaldet the RENESIS. Kåret til Årets internationale motor 2003, vil denne naturligt aspirerede to-rotormotor producere ca. 250 hestekræfter. For mere information, besøg Mazdas RX-8-websted.

-En roterende motor har et tændingssystem og et brændstofleveringssystem, der ligner dem på stempelmotorer. Hvis du aldrig har set indersiden af ​​en roterende motor, skal du være forberedt på en overraskelse, fordi du ikke genkender meget.

Rotor

Rotoren har tre konvekse flader, der hver fungerer som et stempel. Hver side af rotoren har en lomme i sig, hvilket øger motorens forskydning, hvilket giver mere plads til luft / brændstofblanding.

Ved toppen af ​​hvert flade er et metalblad, der danner en tætning på ydersiden af ​​forbrændingskammeret. Der er også metalringe på hver side af rotoren, der forsegler til siderne af forbrændingskammeret.

Rotoren har et sæt indvendige geartænder skåret i midten af ​​den ene side. Disse tænder parrer sig med et gear, der er fastgjort til huset. Denne gearparring bestemmer banen og retningen, som rotoren fører gennem huset.

Boliger

Huset er nogenlunde ovalt i form (det er faktisk en epitrochoid -- Tjek denne Java-demonstration af, hvordan formen er afledt). Formen på forbrændingskammeret er udformet således, at rotorens tre spidser altid forbliver i kontakt med kammerets væg og danner tre forseglede mængder gas.

Hver del af huset er dedikeret til en del af forbrændingsprocessen. De fire sektioner er:

• indtag
• Compression
• Forbrænding
• Udstødning

Indsugnings- og udstødningsportene er placeret i huset. Der er ingen ventiler i disse havne. Udstødningsporten tilsluttes direkte til udstødningen, og indsugningsporten sluttes direkte til gashåndtaget.

Udgangsakslen (Bemærk de excentriske lobber.)

Udgangsaksel

Udgangsakslen har runde fliser monteret excentrisk, hvilket betyder, at de er forskudt fra akselens midtlinie. Hver rotor passer over en af ​​disse lobes. Loben fungerer på samme måde som krumtapakslen i en stempelmotor. Når rotoren følger sin bane rundt om huset, skubber den på lobene. Da lobene er monteret excentrisk på udgangsakslen, skaber kraften, som rotoren udøver på lobene, moment i akslen, hvilket får den til at rotere.

Lad os nu se på, hvordan disse dele er samlet, og hvordan de producerer strøm.

-En roterende motor samles i lag. Den to-rotormotor, vi tog fra hinanden, har fem hovedlag, der holdes sammen af ​​en ring af lange bolte. Kølevæske strømmer gennem passager, der omgiver alle brikkerne.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

De to endelag indeholder tætninger og lejer til udgangsakslen. De tætner også i de to sektioner af huset, der indeholder rotorerne. Disse stykkers indvendige overflader er meget glatte, hvilket hjælper tætningerne på rotoren med at udføre deres arbejde. En indsugningsport er placeret på hver af disse slutstykker.

Den del af rotorhuset, der holder rotorerne (Bemærk placering af udstødningsporten.)

Det næste lag indefra er det ovale rotorhus, der indeholder udstødningsporte. Dette er den del af huset, der indeholder rotoren.

Det midterste stykke indeholder to indsugningsporte, en til hver rotor. Det adskiller også de to rotorer, så dens udvendige overflader er meget glatte.

Det midterste stykke indeholder en anden indsugningsport til hver rotor.

I midten af ​​hver rotor er et stort internt gear, der kører rundt om et mindre gear, der er fastgjort til motorens hus. Det er dette, der bestemmer rotorens bane. Rotoren kører også på den store cirkulære lob på udgangsakslen.

Derefter skal vi se, hvordan motoren faktisk skaber strøm.

R-otary motorer bruger firetakters forbrændingscyklus, som er den samme cyklus som firetakters stempelmotorer bruger. Men i en roterende motor opnås dette på en helt anden måde.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Hvis du følger nøje med, ser du forskydningsloben på udgangsakslen rotere tre gange for hver komplette rotoromdrejning.

Hjertet i en roterende motor er rotoren. Dette svarer stort set til stemplerne i en stempelmotor. Rotoren er monteret på en stor cirkulær lob på udgangsakslen. Denne lob er forskudt fra akselens midtlinie og fungerer som veivhåndtaget på en spil, hvilket giver rotoren den gearing, den har brug for for at dreje udgangsakslen. Når rotoren går i kredsløb inden i huset, skubber den loben rundt i stramme cirkler og drejer tre gange for hver omdrejning af rotoren.

Når rotoren bevæger sig gennem huset, ændrer de tre kamre, der er oprettet af rotoren, størrelse. Denne størrelsesændring producerer en pumpeaktion. Lad os gå gennem hvert af de fire slag på motoren og se på den ene side af rotoren.

indtag

Cyklusens indtagelsesfase starter, når rotoren spids passerer indtagsporten. I det øjeblik, hvor indtagsporten udsættes for kammeret, er rumfangets rumfang tæt på dets minimum. Når rotoren bevæger sig forbi indsugningsporten, udvides kammerets volumen og trækker luft / brændstofblanding ind i kammeret.

Når toppen af ​​rotoren passerer indsugningsporten, lukkes det kammer og af kompressionen begynder.

Compression

Når rotoren fortsætter sin bevægelse omkring huset, bliver kammerets volumen mindre, og luft / brændstofblandingen komprimeres. Når rotorens flade har bragt den rundt til tændrørene, er kammerets volumen igen tæt på dets minimum. Dette er, når forbrændingen starter.

Forbrænding

De fleste roterende motorer har to tændrør. Forbrændingskammeret er langt, så flammen ville sprede sig for langsomt, hvis der kun var et stik. Når tændrørene antænder luft / brændstofblandingen, bygger man hurtigt trykket op, hvilket presser rotoren til at bevæge sig.

Forbrændingstrykket tvinger rotoren til at bevæge sig i den retning, der får kammeret til at vokse i volumen. Forbrændingsgasserne fortsætter med at ekspandere, bevæge rotoren og skabe kraft, indtil rotorens top passerer udstødningsporten.

Udstødning

Når rotorens top passerer udstødningsporten, er højtryksforbrændingsgasserne fri til at strømme ud af udstødningen. Når rotoren fortsætter med at bevæge sig, begynder kammeret at trække sig sammen og tvinger den resterende udstødning ud af porten. Når kammerets volumen nærmer sig sit minimum, passerer rotoren toppen indtagsporten, og hele cyklussen starter igen.

Det pæne ved den roterende motor er, at hver af rotorens tre sider altid arbejder på en del af cyklussen - i en komplet omdrejning af rotoren vil der være tre forbrændingsslag. Men husk, at udgangsakslen roterer tre gange for hver komplette omdrejning af rotoren, hvilket betyder, at der er et forbrændingsslag for hver omdrejning af udgangsakslen.

-Der er flere definerende egenskaber, der adskiller en roterende motor fra en typisk stempelmotor.

Færre bevægelige dele

Den roterende motor har langt færre bevægelige dele end en sammenlignelig firtakters stempelmotor. En to-rotor roterende motor har tre hoved bevægelige dele: de to rotorer og udgangsakslen. Selv den enkleste firecylindrede stempelmotor har mindst 40 bevægelige dele, inklusive stempler, forbindelsesstænger, knastaksel, ventiler, ventilfjedre, vippere, tandrem, tandhjul og krumtapaksel.

Denne minimering af bevægelige dele kan omsættes til bedre pålidelighed fra en roterende motor. Dette er grunden til, at nogle flyproducenter (inklusive Skycar-producenten) foretrækker roterende motorer frem for stempelmotorer.

jævnere

Alle dele i en roterende motor roterer kontinuerligt i en retning i stedet for voldsomt at ændre retninger, som stemplerne i en konventionel motor gør. Rotationsmotorer er internt afbalanceret med roterende modvægte, som indfases for at annullere eventuelle vibrationer.

Kraftleveringen i en roterende motor er også glattere. Da hver forbrændingshændelse varer gennem 90 grader af rotorens rotation, og udgangsakslen drejer tre omdrejninger for hver omdrejning af rotoren, varer hver forbrændingshændelse 270 grader af udgangsakslens rotation. Dette betyder, at en enkelt-rotormotor leverer strøm i tre fjerdedele af hver omdrejning af udgangsakslen. Sammenlign dette med en en-cylindret stempelmotor, hvor forbrænding finder sted i 180 grader ud af hver to omdrejninger, eller kun en fjerdedel af hver omdrejning af krumtapakslen (udgangsakslen til en stempelmotor).

Langsommere

Da rotorerne drejer med en tredjedel af hastigheden på udgangsakslen, bevæger de vigtigste bevægelige dele af motoren sig langsommere end delene i en stempelmotor. Dette hjælper også med pålideligheden.

Udfordringer

Der er nogle udfordringer med at designe en roterende motor:

• Det er typisk vanskeligere (men ikke umuligt) at få en roterende motor til at overholde amerikanske emissionskrav.
• Produktionsomkostningerne kan være højere, mest fordi antallet af disse producerede motorer ikke er så stort som antallet af stempelmotorer.
• De bruger typisk mere brændstof end en stempelmotor, fordi motorens termodynamiske effektivitet reduceres af den lange forbrændingskammerform og det lave kompressionsforhold.

For mere information om roterende motorer og relaterede emner, se linkene på næste side.

relaterede artikler

• Quiz Corner: Car Engine Quiz
• Sådan fungerer bilmotorer
• Sådan fungerer gasturbinemaskiner
• Sådan fungerer to-taktsmotorer
• Sådan fungerer dieselmotorer
• Sådan fungerer to-taktsmotorer med diesel
• Sådan fungerer gear
• Sådan fungerer NASCAR racerbiler
• Sådan fungerer Aptera Hybrid
• Hvad er en tankmotor, som i "Thomas tankmotoren"?

Flere gode links

• Wankel roterende forbrændingsmotor - teori, design og driftsprincipper
• Data om roterende forbrændingsmotorer
• Bio - Dr. Felix Wankel
• Mini-roterende motor
• RotaryNews.com