Motorul cu piston rotativ-WankelDescriere si tip de functionare
Motorul rotativ functioneaza fundamental diferit fata de toate motoarele conventionale cu ardere interna. Toate motoarele actuale cu piston utilizeaza miscarea de du-te vino a pistoanelor pentru a roti un arbore cotit plasat orizontal.
La un capat se afla camerele de ardere iar la celalalt capat arborele cotit. Vibratiile cauzate de miscarea de du-te vino a pistoanelor precum si miscarea rotativa a arborelui cotit trebuie sa fie echilibrate de un volant.
Motorul rotativ, pe de alta parte se bazeaza pe un sistem constituit din doua corpuri care se rotesc pe o axa paralela. Pistonul, numit si rotor, al motorului rotativ are forma triunghiulara. Cele trei laturi ale sale, sau „fete” au lungimi egale si forma convexa. Pistonul rotativ executa o miscare orbitala in interiorul statorului - o carcasa de forma ovala, usor ingustata in partea din mijloc. Cele trei capete, sau „varfuri” ale rotorului ating laturile peretelui carcasei in timpul miscarii orbitale, in timp ce centrul rotorului formeaza un cerc inchis.
Toate suprafetele de contact ale celor trei varfuri si fete ale rotorului sunt etanseizate fata de interiorul carcasei rotative pentru a preveni patrunderea gazelor in exces dintr-o camera de lucru in cealalta. Varfurile si suprafetele fetelor contin componente de etanseizare. Blocurile culisei scurte, cilindrice, ajustate de arcurile disc plasate in spatele garniturii de etansare a varfului asigura un contact constant cu garniturile laterale.
Motorul rotativ functioneaza pe baza principiului epitrohoid, modele matematice care pot fi create in diferite moduri. Modelele epitrohoide apar atunci cand un cerc executa o miscare orbitala in jurul unui alt cerc avand raza dubla decat a sa. In cercul mai mic, care executa miscarea orbitala, este ales un punct, iar atunci cand cercul se roteste, acest punct traseaza un model. Raza cercului mai mare este egala cu distanta dintre punctul central al pistonului rotativ, in acest caz, si una dintre fetele sale.
Distanta dintre punctul ales pe cercul mic (cel care formeaza curba orbitala) si punctul sau central este egala cu excentricitatea acestuia. Daca cercul exterior executa miscarea orbitala in cercul interior, mai mare, atunci se creeaza un model hipotrohoid.
Daca punctul ales pe cercul mic este situat pe marginea exterioara a cercului, atunci rezulta modele epi- sau hipotrohoide. Cercul care executa miscarea orbitala poate chiar sa depaseasca cercul interior, asemanator unei roti dintate cu dinti pe interior plasata peste o roata dintata mai mica, avand dintii pe exterior, principiu comparabil cu asa numitul principiu al axului interior de la motoarele cu piston rotativ.
Forma interiorului carcasei rotative si traseul urmat de rotorul insusi in timpul miscarii orbitale nu coincid cu curbele matematice. El este, de fapt, reglat putin mai spre exterior astfel incat garniturile de etansare a varfului sa poata urma mai bine conturul trihoidal al suprafetei interioare „trihoide” a carcasei. Dimensiunea echidistantei este egala aici cu raza varfului garniturii tesite.
Rotorul executa o miscare excentrica in interiorul statorului, in asa fel incat cele trei varfuri se afla in contact constant cu peretele interior al carcasei in timpul fiecarei miscari orbitale. In centrul rotorului exista o roata dintata mai mica, numita angrenaj exterior, datorita dintilor dispusi spre exterior, in jurul careia se roteste o roata mai mare cu dinti dispusi pe interior.
Acest sistem de roti dintate este esential pentru a asigura ramanerea rotorului fixat pe lagarul stabil intern si poate aplica miscarea rotativa asupra arborelui excentric
Aceasta arhitectura creeaza trei camere de lucru intre cele trei fete ale rotorului si suprafata interna a carcasei statorului, a carui volum spatial se modifica constant, odata cu miscarea orbitala a pistonului rotativ. Datorita acestui proces nu mai este nevoie de arbore cotit sau de supape. Singurele elemente mobile sunt pistoanele rotative si transmisia epiciclica , cunoscuta de asemenea si ca transmisie planetara, de care sunt atasate. Aceste caracteristici inseamna ca un motor rotativ este mai usor si mai mic.
Rotorul produce puterea motorului rotativ, iar arborele excentric transmite puterea. Arborele excentric este comparabil cu arborele cotit al unui motor cu piston. Raportul dintre dintii de pe roata dintata interna si dintii rotii dintate stationare este de 3:2. Pistonul rotativ se roteste cu doua treimi din viteza angulara a arborelui excentric. Un motor cu doua rotoare functioneaza mai uniform decat un motor cu un singur rotor, deoarece cei doi arbori excentrici sunt plasati defazat la 180°. Uniformitatea de operare a unui motor cu trei rotoare este comparabila cu cea a unui motor cu piston cu 8 cilindri. Prin plasarea in linie a mai multor celule rotative, un motor rotativ poate sa produca mai multa putere utila, avand dimensiuni mai reduse, si este mai usor de construit.
In timp ce un motor normal in patru timpi necesita patru cicluri de combustie pentru a roti de doua ori arborele cotit, un motor rotativ realizeaza patru timpi printr-o singura miscare orbitala a pistonului. Fortele de dezechilibru (remanente) apar foarte rar sau de loc, deoarece centrul de greutate al pistonului rotativ se roteste in jurul propriei sale axe centrale si este ca atare echilibrat din punct de vedere dinamic.
Principiul in patru timpi
Modul de operare a unui motor rotativ se bazeaza pe acelasi principiu care se afla in spatele unui motor cu piston in patru timpi. Cavitatile sunt create datorita faptului ca cele trei varfuri ale rotorului sunt in contact permanent cu suprafetele trihoide ale peretilor interiori ai carcasei. Atunci cand rotorul executa miscarea orbitala, cele trei fete ale sale in combinatie cu peretele carcasei formeaza trei camere (A, B, C) fiecare cu un volum diferit. In timpul unei singure miscari orbitale a rotorului se realizeaza un ciclu complet in patru timpi ca in cazul unui motor cu piston - cu inductie, compresie, combustie si evacuare. Conductele de admisie si de evacuare in forma de fante (caneluri deschise) sunt deschise si inchise de rotorul insusi. Rotorul executa miscarea orbitala in cadrul carcasei si se roteste in jurul rotii dintate fixe, creand camere sub forma de secere care-si schimba volumul odata cu fiecare rotatie. Acest sistem semnifica faptul ca in cele trei camere are loc simultan unul din cele patru cicluri, astfel ca odata cu fiecare miscare orbitala completa a rotorului, motorul realizeaza trei cicluri complete, de patru timpi ale unui motor cu piston.
Timpul 1 (Inductie)
Un varf atinge in trecere o fanta de inductie, determinand-o sa se deschida. Amestecul de aer - combustibil patrunde in camera care urmeaza varful, iar prin miscarea orbitala a rotorului volumul camerei creste.
Timpul 2 (Compresie)
Cand rotorul continua miscarea orbitala, volumul camerei scade si comprima amestecul de aer - combustibil.
Timpul 3 (Aprindere)
Amestecul de combustibil-aer, comprimat, se aprinde. In timpul arderii, amestecul castiga in volum si impinge rotorul care actioneaza axul excentric in centrul acestuia.
Timpul 4 (Evacuare)
Varful initial al rotorului (din timpul 1) trece si atinge gura de evacuare determinand deschiderea acesteia.
Acest proces are loc in toate cele trei camere in acelasi timp. Se realizeaza trei aprinderi si trei arderi la fiecare miscare orbitala a rotorului in carcasa.
Acesta se traduce printr-o curba a cuplului mai plana in cazul motorului rotativ, in comparatie cu motorul cu pistoane cu un singur cilindru, la care se produce o singura aprindere la fiecare doua rotatii ale arborelui cotit.
SURSA:Automotorclub.com.

