เครื่องยนต์โรตารี (Rotary Engine )

 

       เครื่องยนต์โรตารี่ จัดอยู่ในกลุ่มประเภทเครื่องยนต์แบบสันดาปภายใน ( Internal combustion engine ) ซึ่งออกแบบให้มีการแปลงผันความดัน(convert pressure)  ไปเป็นการเคลื่อนที่แบบแบบโรตารี่ (rotating motion)  แทนการเคลื่อนที่ของลูก 

 

     

 

 

 

 

 

 หลักการทำงาน
 

       เครื่องยนต์แบบลูกสูบ จะแบ่งการเผาไหม้ภายในลูกสูบออกเป็น  4  จังหวะ คือ ดูด  อัด ระเบิด และคาย    

 

แต่เครื่องยนต์โรตารี่ จะได้แรงดันจากห้องเผาไหม้ที่อยู่ภายในเสื้อโรเตอร์หรือห้องเผาไหม้  (Housing)   ซึ่งจะถูกชีลด์ไว้อย่างดี ไม่ให้มีการรั่วไหลของแก๊ส          ตัวโรเตอร์เทียบได้กับลูกสูบของเครื่องยนต์ลูกสูบ   โรเตอร์จะหมุนแบบเยื้องศูนย์ซึ่งจะทำให้ขอบของโรเตอร์สัมผัสกับห้องเผาไหม้อยู่ตลอดเวลา          ตัวโรเตอร์ทำให้หัองเผาไหม้ถูกแยกออกเป็น  3  ห้อง ขณะที่โรเตอร์หมุนอยู่ แต่ละห้องจะมีการหดและขยายตัวของแก๊สอยู่ตลอดเวลา   เราแบ่งจังหวะการเผาไหม้ออกเป็น  4  จังหวะ คือ ดูด อัดระเบิด และคายไอเสีย

 

 

ส่วนประกอบของเครื่องยนต์โรตารี่

      เครื่องยนต์โรตารี่ ใช้ระบบการเผาไหม้  และ ระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง   เหมือนกับเครื่องยนต์ลูกสูบ  ประกอบด้วยส่วนที่สำคัญๆเช่น  โรเตอร์    เสื้อโรเตอร์หรือห้องเผาไหม้  (Housing)   และเพลาส่งกำลัง ดังนี้

 

ที่จุดปลายของโรเตอร์ เป็นใบมีดเพื่อใช้ในการชีลด์หัองเผาไหม้ไม่ให้เกิดการรั่วไหลของแก๊สได้  ด้านข้างของโรเตอร์ก็ต้องชีลด์ด้วยแหวนโลหะ	โรเตอร์ (Rotor)           ตัวโรเตอร์ มีส่วนโค้งอยู่  3  หน้า   แต่ละหน้าทำหน้าที่ได้เหมือนกับลูกสูบ   ดังนั้นจึงต้องเซาะเป็นร่องไว้  เพื่อเพิ่มความจุของแก๊ส ให้เกิดการเผาไหม้ได้มากพอ          ที่จุดปลายของโรเตอร์ เป็นใบมีด  เพื่อใช้ในการชีลด์หัองเผาไหม้ ไม่ให้เกิดการรั่วไหลของแก๊สได้  ด้านข้างของโรเตอร์ก็ต้องชีลด์ด้วยแหวนโลหะ       ช่องกลางเป็นฟันเกียร์  ซึ่งจะขบเข้ากับเฟืองเกียร์ซึ่งจะทำให้โรเตอร์สามารถหมุนในห้องเผาไหม้ได้
	เสื้อโรเตอร์หรือห้องเผาไหม้  (Housing)        หัองเผาไหม้มีลักษณะดังรูป ตัวโรเตอร์แบ่งห้องเผาไหม้ออกเป็น 3 ส่วน  แต่ละส่วนทำหน้าที่การเผาไหม้ออกเป็น  4  จังหวะดังนี้ ดูด อัด ระเบิด คาย      ช่องไอดีและไอเสียเป็นท่อเปิดอยู่ภายในเสื้อ   ไม่ใช้วาวล์    ช่องไอเสีย และไอดีต่อโดยตรงกับท่อ
	เพลาส่งกำลังมีลูกเบี้ยว     ลูกเบี้ยวทำให้โรเตอร์หมุนออกจากจุดศูนย์กลางอย่างไม่สม่ำเสมอ  (ไม่ได้หมุนเป็นวงกลม)  ในรูปภาพมีลูกเบี้ยว  2  อัน แสดงว่ามีโรเตอร์อยู่  2  อัน  ลูกเบี้ยวของเครื่องยนต์โรตารี่  ทำหน้าที่เหมือนกับเพลาลูกเบี้ยวในเครื่องยนต์ลูกสูบ     ขณะที่โรเตอร์หมุน  มันจะมีแรงเยื้องศูนย์กระทำกับลูกเบี้ยวอยู่ตลอดเวลา    แรงที่กดนี้ทำให้เกิดแรงบิด  (Torque)  ขึ้น และทำให้เพลาหมุน

 เพลาส่งกำลังต้องมีการชีลด์ป้องกันแก๊สรั่ว   และลูกปืนต้องหล่อลื่น ผิวภายในขัดเรียบเงาไม่ให้เกิดแรงเสียดทาน    

 

 ภาพเคลื่อนไหว หลักการทำงาน การประกอบเข้าด้วยกันและอื่นๆ
 

 ความแตกต่าง:     เครื่องยนต์โรตารี่กับเครื่องยนต์ลูกสูบ มีความแตกต่างที่สำคัญ ดังต่อไปนี้
 

ใช้ชิ้นส่วนเคลื่อนไหวน้อยกว่า 
  
      เครื่องยนต์โรตารี่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบ   เครื่องยนต์โรตารี่แบบ 2  โรเตอร์  ใช้ชิ้นส่วนหลักอยู่  3  ชิ้น  คือ โรเตอร์  2  ชิ้น  และเพลาส่งกำลัง  1  ชิ้น  ขณะที่เครื่องยนต์แบบลูกสูบใช้ชิ้นส่วนเคลื่อนไหว  40  ชิ้น   เช่น ลูกสูบ  ก้านลูกสูบ   เพลาลูกเบี้ยว   วาวล์   สปริงวาวล์   และสายพาน  เป็นต้น

      การลดชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนไหวลง หมายความว่า   เครื่องยนต์โรตารี่มีความสเถียรภาพมากกว่า   ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่บริษัทเครื่องบินบางแห่ง  นำเครื่องยนต์โรตารี่ไปใช้แล้ว
 

เครื่องยนต์หมุนเรียบกว่า

      ตัวโรเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องไปในทิศทางเดียว   ไม่มีการเปลี่ยนทิศทางอย่างรุนแรงเหมือนลูกสูบ  ดังนั้นการส่งกำลังของเครื่องยนต์โรตารี่จึงเรียบกว่า  การเผาไหม้เกิดขึ้นใน   3  ครั้ง ต่อ การหมุนของเพลา  3  รอบ  การเผาไหม้เกิดขึ้นทุกรอบ   ไม่เหมือนกับลูกสูบที่มีการเผาไหม้  1  ครั้งต่อการหมุน  2  รอบ

ช้ากว่าจึงดีกว่า

      เพราะว่าโรเตอร์หมุน  1  ใน  3  ของรอบเพลา  ดังนั้นชิ้นส่วนหลักของเครื่องยนต์โรตารี่จึงหมุนช้ากว่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบ  จึงช่วยให้มันเกิดการสึกหรอน้อยกว่า
 

ปัญหาอื่นๆ :   ปัญหาน่าปวดหัวของเครื่องยนต์โรตารี่มีดังนี้

• ไอเสียออกมามาก  การเผาไหม้เกิดขึ้นยังไม่สมบูรณ์นัก
• ค่าใช้จ่ายในการผลิตสูงมาก   เพราะว่าจำนวนโรเตอร์ไม่สามารถเพิ่มได้เหมือนลูกสูบ
• ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงมากกว่า  เพราะว่าอัตราส่วนอัดน้อยกว่าของลูกสูบ ประสิทธิภาพทางความร้อนจึงน้อยกว่า

 

 

 

การประยุกต์ใช้งาน
 

    เครื่องยนต์แบบนี้ก็คือการทำงานอาศัยการหมุนรอบเป็นรอบๆเป็นแบบโรตารี่หรือวงกลม ไม่มีการเคลื่อนที่ขึ้นลงเหมือนลูกสูบ ทำให้มีน้ำหนักเบา ขนาดเล็กกว่าและมีส่วนที่เคลื่อนที่น้อยกว่าแบบลูกสูบ   เครื่องยนต์โรตารีนิยมติดตั้งภายในรถแข่ง รถโกคาร์ต เครื่องบิน หรือ รถยนต์ของบริษัทญี่ปุ่นเช่น มาสด้า เป็นต้น


เรียบเรียงโดย: เว็บมาสเตอร์

อ้างอิงจาก :  ฟิสิกส์ราชมงคล  และ  มาสด้าดอดคอม