موتور‌های وانکل یا دوار

موتور‌های وانکل یا دوار

اسلاید 1: 1بنام خداوندی که داشتن او جبران همه نداشته های من است میستایمش ، چون لایق ستایش است . . .

اسلاید 2: گردآورنده:کافی نت آفتاب شهرکرد2

اسلاید 3: موضوع:موتور های وانکل یا دوار3

اسلاید 4: تاریخچه موتور : موتورهای پسیتون روتوری (دورانی) که به موتورهای وانکل معروف هستند برای اولين بار توسط مخترع آلمانی فليکس وانکل ( Felix Wankel ) در سال 1957 طراحی و ساخته ودر سال 1964 اولين نمونه اين نوع موتوربه تولید انبوه رسید،که از آن زمان تا کنون این موتور دوزمانه، وچهار زمانه تحت پژوهش و تکامل قرار گرفته است. 4

اسلاید 5: 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 میلادی بوسیله دکتر نیکلاس اتو، طرح گردید ولی موتور وانکل مربوط به 50 سال اخیر است. 5

اسلاید 6: امروزه کارخانه های NSU آلمان، ToyoKogyo ژاپن،و کرتیس رایت آمریکااز موتور وانکل در انواع خودروها،ایرکرافت،و سایر موتور های صنعتی و مسابقه ای استفاده می کنند.6

اسلاید 7: روش کار موتور وانکلموتور دوار یک موتور احتراق داخلی است ، آن شبیه موتور ماشین شماست ، اما روش کار آن کاملاً متفاوت با موتور های پیستونی معمولی است . در موتور پیستونی یک حجم یکسان از فضا ( سیلندر) ، چهار کار مکش ، تراکم ، احتراق و تخلیه را به طور متناوب انجام می دهد . در موتور های دوار ( وانکل) نیز همین چهار کار انجام می شود .7

اسلاید 8: اما هر کدام از این چهار فرآیند در قسمت مربوط به خودش از محفظه اتفاق می افتد . این شبیه آن است که هر فرآیند یک سیلندر اختصاصی داشته باشد و با حرکت مداوم پیستون از یکی به دیگری این چهار فرایند انجام شود . موتورهای دوار( اساساً توسط دکتر فلیکس وانکل تصور و پیشرفت یافت ) که گاهی موتور وانکل ، یا موتور دوار وانکل نامیده می شود8

اسلاید 9: 9

اسلاید 10: اصول موتور های دوار شبیه یک موتور پیستونی ، در موتور های دوار از فشار بوجود آمده حاصل از سوختن ترکیب سوخت و هوا استفاده می شود . در موتور های پیستونی ، فشار ایجاد شده در سیلندر ها به پیستون ها نیرو وارد می کند و باعث حرکت آنها به جلو و عقب می شود 10

اسلاید 11: شاتون و میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می کند که از آن می توان برای تولید نیرو در اتومبیل استفاده کرد.11

اسلاید 12: در موتور های دوار نیز فشار حاصل از احتراق که در محفظه تشکیل شده ( محفظه آب بندی شده است ) نیروی بر سطح مثلثی شکل روتور وارد می کند . این همان چیزی است که در عوض پیستون از آن استفاده شده است هر سه راس روتور که در تماس با محفظه می باشد را حفظ می کند ، و سه حجم مجزا از گازها را به وجود می آورد. 12

اسلاید 13: در موتور های دوار نیز فشار حاصل از احتراق که در محفظه تشکیل شده ( محفظه آب بندی شده است ) نیروی بر سطح مثلثی شکل روتور وارد می کند . این همان چیزی است که در عوض پیستون از آن استفاده شده است هر سه راس روتور که در تماس با محفظه می باشد را حفظ می کند ، و سه حجم مجزا از گازها را به وجود می آورد 13

اسلاید 14: روتور که اطراف محفظه حرکت می کند ، هر سه حجم از گازها متناوباً منبسط و منقبض می شود . این منبسط و منقبض شدن، هوا و سوخت را به داخل موتور می کشد ، آنرا کند فشرده ( متراکم ) می کند و توان مفیدی از گازها منبسط شده تولید می کند و سپس بعد از احتراق ، آن را تخلیه می کند14

اسلاید 15: 15

اسلاید 16: ساختار 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.در یک موتور وانکل تک واحدی، ازشش تا هشت قسمت اصلی تشکیل شده است که به آنها اشاره میکنم 16

اسلاید 17: 17

اسلاید 18: 1)یک محور اصلی وجود دارد که جانشین میل لینگ در موتورهای پیستونی بوده و محور لنگ حذف گردیده وبجای آن بادامک گرد خارج از مرکز ساخته شده است.این قسمت بادامک خارج از مرکزکه استوانه ای شکل است، در داخل روتور بصورت یاتاقانی قرار می گیرد.18

اسلاید 19: 19

اسلاید 20: 20

اسلاید 21: 2)یک روتور دیده می شود که 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 .21

اسلاید 22: 22

اسلاید 23: 23

اسلاید 24: 3)یک محفظه که شکل مخصوصی دارد، که کار سیلندر را در موتور وانکل را انجام می دهد. این محفظه مانند دو استوانه متداخل می باشد که دردوقسمت وسط دو برجستگی وجود دارد. در اطراف محفظه مجاری آب برای خنک کاری موتور ، دریچه ورودی و خروجی (اگر دریچه هادر محیط محفظه باشند) و جای شمع وجود دار24

اسلاید 25: 25

اسلاید 26: 4)دو درپوش در دوطرف محفظه قرار داردکه بوسیله پیچ های بلند به یکدیگر متصل وبا محفظه اصلی یک مجموعه را تشکیل می دهند. یاتاقان بندی محور اصلی، درخارج از هر درپوش تکیه گاه یاتاقان بندی شده تا با این طراحی، بار موتور از روی آنها حذف گردد26

اسلاید 27: 27

اسلاید 28: 5)دو وزنه تعادل که در روی محور اصلی قرار گرفته، در مقابل بادامک خارج از مرکز نصب شده، و تعادل دینامیکی به محور می دهد. 28

اسلاید 29: 6)نصب دنده ای بر روی محور اصلی برای درگیری با دنده موتور استارت .29

اسلاید 30: واحد های روتور در موتور وانکل : برای افزودن واحد های روتور کافی است عوامل زیر اضافه شوند : روتور، محفظه، دیواره واسطه، محور جدید . 30

اسلاید 31: 31

اسلاید 32: 32

اسلاید 33: قطعات حساس موتور وانکل : محفظه عملیات، روتور، رینگها و محور اصلی. 33

اسلاید 34: 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.34

اسلاید 35: 35

اسلاید 36: 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 اگر خطوط ناصاف می کند. اخیرا مواد مختلفی برای ساختن رینگهابکار می برند که خاصیت روانکاری بهتری دارند. شرکت مزدااز 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 اسطکاکی بوجود آوردند ویا در از موارد از رینگهای سرامیکی استفاده می شود. 36

اسلاید 37: 37

اسلاید 38: 38

اسلاید 39: قدرت خروجی موتور وانکل:قدرت خرجی موتوروانکل 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 39

اسلاید 40: راندمان حرارتی موتور وانکل:راندمان حرارتی موتور، با نسبت تراکم ارتباط مستقیم دارد. در موتور وانکل افزایش دادن نسبت تراکم نباز به بنزین با اکتان بالا ندارد، لذا می توان نسبت تراکم را بالا برد تا راندمان حرارتی آن افزایش یابد.40

اسلاید 41: عامل موثر دیگر بر راندمان حرارتی موتور، سرعت موتور است، از آنجا که مقاومت موتور وانکل به علت حذف قطعات متحرک اضافی مانند شاتون، گزین پین،تسمه تايمينگ، سیتم اهرم بندی سوپاپ ها و ... ، کمتر می باشد و لذا سرعت موتور بیشتر بوده و در نتیچه راندمان حرارتی موتور هم از این نظر افزایش می یابد.41

اسلاید 42: عامل دیگر زمان تنفس و تخلیه بزرگ بودن مجاری ورود و خروج گاز و دود می باشد.42

اسلاید 43: مراحل احتراق در موتور وانکل : 43

اسلاید 44: 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 شود. بزرگترین مقدار حجم مکش موتور در قسمت مکش صورت می گیرد، که به دلیل ازدیاد ناگهانی حجم، وفشار داخل محفظه کاهش یافته و این اختلاف فشار (محیط با داخل محفظه) سبب وارد شدن مخلوط سوخت وهوا به داخل آن می شود. 44

اسلاید 45: 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.45

اسلاید 46: 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 آنها 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). 46

اسلاید 47: 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 CM 87/994 مکعب، در دور   5500RPM  قدرت موتور 130hp (اسب بخار) و نسبت تراکم آن 9:1 می باشد. در موتور Mazda مدل R100 حجم مفید موتور  CM4/983 مکعب است که در دور 7000RPM  قدرتی معادل 100hp را با نسبت تراکم  1: 4/9 تولید می کند. 47

اسلاید 48: نسبت تراکم موتور وانکل بر اساس طراحی مقدار شعاع روتور و مقدار خارج از مرکز محور تعیین می شود.48

اسلاید 49: مرحله قدرت (احتراق) : پس از اینکه روتور به مرحله تراک 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 دهداین 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. 49

اسلاید 50: 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.50

اسلاید 51: 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 هیدروکربورها به اگزوز انتقال می یابد. در موتور دوزمانه وانکل، دریچه ورودی و خروجی بصورت دائمی باز هستند و هر وجهی که در مقابل این درچه ها واقع شود، عملیات ورود یا خروج تنها در آن وجه صورت می گیرد.51

اسلاید 52: 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. 52

اسلاید 53: نمونه ای از موتور وانکل که در خودرو به کار رفته: 53

اسلاید 54: مزدا RX-8 : شرکت مزدا در تولید و توسعه ی خودرو هایی که از موتور دورانی استفاده می کنند سابقه ی طولانی دارد. مزدا RX-7 که در 1978 به فروش رسید موفق ترین خودرو با موتور دورانی بوده است. ولی قبل از آن خودرو ها،کامیون ها و حتی اتوبوس هایی با موتور دورانی تولید شده بودند.سرآغاز آن ها نیز Cosmo sportدر 1967 بود.آخرین سالی که RX-7 در آمریکا فروخته شد سال 1995 بود ولی موتور دورانی در آینده ی نزدیک به بازار برمی گردد .54

اسلاید 55: 55

اسلاید 56: مزدا RX-8 خودرو جدیدی از شرکت مزدا است که یک موتور دورانی جدید و برتر به نام Renesis را عرضه کرده است.این موتور که موتور بین المللی سال 2003 نامیده شد،به صورت طبیعی مکش دارد و یک موتور 2 روتوره می باشد که قدرت آن 250 اسب بخار است.56

اسلاید 57: پايانباران باش وببارمگو اين كاسه هاي خالي از كيست...57