dangnamphong
Thành viên O-H
Động cơ Wankel - Nguyên lý hoạt động và ưu điểm
Nguyên lý hoạt động
Động cơ Wankel hoạt động dựa trên áp lực được tạo ra khi hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí bị đốt cháy. Trong động Wankel, áp lực từ buồng đốt được nén lại trong một khoang chứa, khoang này chính là một phần của buồng đốt và tiếp giáp với một bề mặt của rotor hình tam giác.
+ Hút (Intake):
Rotor mở lỗ nạp ở nắp xy-lanh, thể tích ở đây lớn dần, áp suất giảm tạo nên sức hút hỗn hợp xăng và hòa khí vào xy-lanh. Hỗn hợp xăng và hòa khí được hút thẳng vào trong buồng nạp qua ống nạp mà không cần xupap mở
+ Nén (Compression):
Hòa khí bị nén bằng việc chuyển động xoay rotor làm giảm thể tích khiến cho nhiệt độ và áp suất của buồng đốt tăng cao.
+ Nổ – giãn nở (Power):
Bugi bên dưới đánh lửa trước để đốt cháy phần lớn hòa khí tạo lực quay chủ yếu cho rotor, sau khi rotor quay thêm một góc khoảng từ 10 đến 15 độ bugi phía trên đánh lửa để đốt phần lớn hòa khí còn lại.
Như vậy do buồng đốt có dạng dẹp và dài, hệ thống 2 bugi (dual ignition) có thời điểm đánh lửa khác nhau sẽ giúp cho hòa khí được đốt cháy trọn vẹn hơn.
Hai bugi này sẽ có khe hở đánh lửa khác nhau, bên dưới khe hở lớn hơn nên không thể lắp lẫn lộn chúng.
+ Xả (Exhaust):
Rotor mở lỗ thoát ở vách xy – lanh để khí cháy thoát ra bên ngoài.
Do 3 cạnh của rotor làm việc cùng lúc lên sẽ có 3 thì nổ dãn trong một vòng quay, tương ứng với 3 vòng quay của trục cơ
Trong một chu kỳ, khi kỳ nạp đang diễn ra tại một phần trong buồng bầu dục thì kì nổ cũng đang xảy ra tại một phần khác. Chính bởi vậy lực đẩy đầu ra luôn mượt mà, ổn định cũng như tạo ra công suất lớn chỉ với kích thước động cơ khiêm tốn.
+ Hút (Intake):
Rotor mở lỗ nạp ở nắp xy-lanh, thể tích ở đây lớn dần, áp suất giảm tạo nên sức hút hỗn hợp xăng và hòa khí vào xy-lanh. Hỗn hợp xăng và hòa khí được hút thẳng vào trong buồng nạp qua ống nạp mà không cần xupap mở
+ Nén (Compression):
Hòa khí bị nén bằng việc chuyển động xoay rotor làm giảm thể tích khiến cho nhiệt độ và áp suất của buồng đốt tăng cao.
+ Nổ – giãn nở (Power):
Bugi bên dưới đánh lửa trước để đốt cháy phần lớn hòa khí tạo lực quay chủ yếu cho rotor, sau khi rotor quay thêm một góc khoảng từ 10 đến 15 độ bugi phía trên đánh lửa để đốt phần lớn hòa khí còn lại.
Như vậy do buồng đốt có dạng dẹp và dài, hệ thống 2 bugi (dual ignition) có thời điểm đánh lửa khác nhau sẽ giúp cho hòa khí được đốt cháy trọn vẹn hơn.
Hai bugi này sẽ có khe hở đánh lửa khác nhau, bên dưới khe hở lớn hơn nên không thể lắp lẫn lộn chúng.
+ Xả (Exhaust):
Rotor mở lỗ thoát ở vách xy – lanh để khí cháy thoát ra bên ngoài.
Do 3 cạnh của rotor làm việc cùng lúc lên sẽ có 3 thì nổ dãn trong một vòng quay, tương ứng với 3 vòng quay của trục cơ
Trong một chu kỳ, khi kỳ nạp đang diễn ra tại một phần trong buồng bầu dục thì kì nổ cũng đang xảy ra tại một phần khác. Chính bởi vậy lực đẩy đầu ra luôn mượt mà, ổn định cũng như tạo ra công suất lớn chỉ với kích thước động cơ khiêm tốn.
Ưu điểm của động cơ xoay Wankel
Nhờ cấu tạo đặc biệt mà động cơ xoay Wankel có khá nhiều ưu điểm đắt giá
– Tỉ lệ công suất : Trọng lượng vượt trội. Một động cơ piston truyền thống cùng công suất nặng hơn động cơ xoay xấp xỉ 3 lần.
– Cấu tạo đơn giản giảm thiểu chuyển động ma sát cũng như giảm thiểu chi phí sản xuất.
– Động cơ xoay có ít các bộ phận chuyển động thẳng ở tốc độ cao (như tay biên và pít-tông), nên cho phép nâng cao tốc độ quay của trục truyền động, đảm bảo khả năng bền vững của kết cấu khi làm việc ở vùng công suất cao. Trong điều kiện công suất vận hành là như nhau, cấu tạo của động cơ xoay đơn giản hơn rất nhiều, trọng lượng luôn chỉ bằng 2/3 so với động cơ truyền thống.
– Do quá trình hút và xả thực hiện thông qua các cổng trong lòng vỏ bọc nên không cần có trục cam cũng như các van. Không phải chịu những tác động và tổn hao cơ khí của chuyển động tịnh tiến (của piston và tay biên trong một động cơ piston-trục khuỷu thông thường), nên động cơ Wankel có rất ít sự rung lắc.
– Những động cơ ban đầu của Wankel xuất phát từ thiết kế có tên “drehkolbenmaschine” (DKM), gồm một rotor chuyển động xung quanh một trục trung tâm cố định, bên trong lòng động cơ cũng quay tròn.
- Nó vận hành rất êm ái và có thể chạy với tốc độ khó tưởng tượng – hơn 20.000 vòng/phút. Tuy vậy, mỗi khi cần thay bugi cần phải tháo rời động cơ và đó là một bất lợi nếu đưa vào sử dụng rộng rãi. Do đó, Wankel chuyển sang phát triển thiết kế “kreiskolbenmotor”kkm
- Động cơ này, con xoay (rotor) và trục truyền động (output shaft) quay bên trong một vỏ bọc cố định. Theo đó, rất tiện trong việc tháo lắp các bugi. Cổ hút và xả sát thành trong vỏ bọc, tương tự về nguyên tắc với một động cơ hai kỳ. Tất cả các động cơ Wankel ngày nay đều chế tạo theo thiết kế KKM.
– Tỉ lệ công suất : Trọng lượng vượt trội. Một động cơ piston truyền thống cùng công suất nặng hơn động cơ xoay xấp xỉ 3 lần.
– Cấu tạo đơn giản giảm thiểu chuyển động ma sát cũng như giảm thiểu chi phí sản xuất.
– Động cơ xoay có ít các bộ phận chuyển động thẳng ở tốc độ cao (như tay biên và pít-tông), nên cho phép nâng cao tốc độ quay của trục truyền động, đảm bảo khả năng bền vững của kết cấu khi làm việc ở vùng công suất cao. Trong điều kiện công suất vận hành là như nhau, cấu tạo của động cơ xoay đơn giản hơn rất nhiều, trọng lượng luôn chỉ bằng 2/3 so với động cơ truyền thống.
– Do quá trình hút và xả thực hiện thông qua các cổng trong lòng vỏ bọc nên không cần có trục cam cũng như các van. Không phải chịu những tác động và tổn hao cơ khí của chuyển động tịnh tiến (của piston và tay biên trong một động cơ piston-trục khuỷu thông thường), nên động cơ Wankel có rất ít sự rung lắc.
– Những động cơ ban đầu của Wankel xuất phát từ thiết kế có tên “drehkolbenmaschine” (DKM), gồm một rotor chuyển động xung quanh một trục trung tâm cố định, bên trong lòng động cơ cũng quay tròn.
- Nó vận hành rất êm ái và có thể chạy với tốc độ khó tưởng tượng – hơn 20.000 vòng/phút. Tuy vậy, mỗi khi cần thay bugi cần phải tháo rời động cơ và đó là một bất lợi nếu đưa vào sử dụng rộng rãi. Do đó, Wankel chuyển sang phát triển thiết kế “kreiskolbenmotor”kkm
- Động cơ này, con xoay (rotor) và trục truyền động (output shaft) quay bên trong một vỏ bọc cố định. Theo đó, rất tiện trong việc tháo lắp các bugi. Cổ hút và xả sát thành trong vỏ bọc, tương tự về nguyên tắc với một động cơ hai kỳ. Tất cả các động cơ Wankel ngày nay đều chế tạo theo thiết kế KKM.
Nguồn : Tổng hợp
