Động cơ quay Wankel đổi áp suất khí thành chuyển động quay ra sao?

Vật lý 10 • Khám phá mở rộng

Trong động cơ Wankel, áp suất khí tác dụng lên các mặt rôto, tạo tác dụng quay qua cơ cấu trục lệch tâm. Rôto chuyển động trong một vỏ cong tạo các buồng có thể tích biến đổi; nạp, nén, cháy–giãn và xả diễn ra theo chuyển động của những buồng ấy. [1][2]

Một chuyển động không chỉ quay tại chỗ

Rôto có dạng gần tam giác với những mặt cong và bộ phận làm kín phù hợp. Nó không chỉ xoay quanh tâm cố định trong một lỗ tròn. Hình vỏ và cơ cấu bánh răng hướng chuyển động tương đối của nó. [1]

Khoảng không giữa các mặt rôto và vỏ được chia thành ba buồng làm việc trong cấu hình điển hình. Khi rôto chuyển động, các buồng di chuyển và đổi thể tích.

Thể tích đổi để tổ chức chu trình

Mỗi buồng đi qua các giai đoạn của chu trình: nhận khí, nén, cháy rồi giãn, và thải sản phẩm. Những vị trí khác nhau trên vỏ phục vụ các giai đoạn tương ứng. [1]

Đó là một cách dùng hình học để tổ chức chu trình nhiệt. Hình gần tam giác không tự sinh công nếu không có nguồn năng lượng và điều kiện cho khí tạo tác dụng lên rôto.

Áp suất phải tạo moment hữu ích

Lực do khí lên mặt rôto được truyền qua cơ cấu lệch tâm, có thành phần tạo moment làm trục đầu ra quay. Vì vậy chỉ biết “áp suất lớn” chưa đủ: cần biết mặt chịu lực và vị trí tương đối với cơ cấu trục. [1]

Giữ các buồng đủ kín và bố trí đường khí đúng là những yêu cầu kỹ thuật. Hình cơ cấu đơn giản trong sơ đồ không có nghĩa bỏ được vấn đề ma sát, nhiệt và làm kín.

Không nên dùng từ “động cơ quay” để gọi mọi động cơ có trục quay: động cơ piston cũng có trục đầu ra quay nhưng dùng cơ cấu khác. Wankel khác ở cách buồng khí và cơ cấu quay cùng được tạo bằng hình học chuyển động. Bài giải thích nguyên lý, không so sánh chất lượng mọi loại xe.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Moment lực. Cân bằng của vật rắn.

Đọc thêm: Moment lực là gì và đo bằng đơn vị nào.

Chương trình Vật lý 10 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.