Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Содержание

Классификация роторных двигателей | Роторные двигатели

Ни в традиционной книжно – журнальной литературе, ни в обширных залежах интернет – сайтов нет серьезных и развернутых исследований в отношении такой перспективно продуктивной области технических устройств как роторные двигатели. Настоящий сайт усилиями его автора попытается заполнить этот пробел в истории техники и в сфере её нынешнего развития.


Безраздельно властвующие сегодня в мировой технике поршневые двигатели с линейным возвратно — поступательным движением поршня имеют огромные недостатки, которые невозможно преодолеть в принципе никакими конструкционными ухищрениями, никакими «электронными обвесами», никаким тюнингом. Поэтому мировая техническая мысль не менее ста лет пытается найти достойную альтернативу поршневым двигателям внутреннего сгорания. Надо сказать, что в области машин с выводом мощности на вал вращения (не реактивные двигатели) поршневой мотор уже давно вытеснен из многих сфер применения.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru В стационарных установках это место давно и прочно занял электрический мотор, а в авиации — газотурбинный двигатель, в энергетических установках больших мощностей – на крупных электростанциях и в быстроходных судовых силовых машинах надежно работают паровые турбины. Надо сказать, что все эти типы двигателей относятся к роторным машинам – в них главный рабочий орган совершаетпростое вращательное движение. С точки зрения кинематики механической схемы и динамики термодинамических процессов – это самый простой, эффективный тип движения. Но вот в области поршневых двигателей внутреннего сгорания, которые безраздельно господствуют в области мобильных моторов малой и средней мощности, все еще безальтернативно применяется малоэффективный метод движения главных рабочих органов – поршней в цилиндрах по типу возвратно – поступательного движения. При этом подобные моторы для преобразования возвратно – поступательного движения поршня во вращательное движение рабочего вала используют кривошипно — шатунный механизм.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Главные характеристики такого механизма- высокая динамическая нагруженность знакопеременными нагрузками от возвратно – поступательных движений, значительные размеры и сложность в изготовлении. Именно несовершенный способ организации технологических процессов в поршневом двигателе и своеобразный режим работы кривошипно-шатунного механизма, приводят к плохому (пульсирующему) режиму крутящего момента поршевых моторов. Именно обладание таким некачественным типом крутящего момента требует от поршневых ДВС обязательногоприменения на транспортных средствах коробки передач.
Массовый потребитель неудовлетворён тяговыми и стартовыми возможностями традиционных поршневых двигателей, поэтому многие из владельцев автомобилей прибегают к разным типам «тюнинга двигателя«, чтобы повысить мощность и приемистость своих моторов.

Надо сказать, что подобная организация рабочих процессов и типов движений досталась современным двигателям внутреннего сгорания от паровых машин 19-го века, которые по своей сути были крайне малоэффективными машинами, а первые двигатели внутреннего сгорания в 60-х и 70-х годах позапрошлого века были именно копиями паровых машин, которые унаследовали от паровиков очень многие их родовые недостатки…
Выражаясь современным языком — создатель первого ДВС французский техник Ленуар в 60-х годах 19-го века совершил средней сложности тюнинг парового поршневого двигателя и у него получился поршневой атмосферный ДВС, работающий без сжатия.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru


Постараемся ответить на трудный вопрос — почему же наиболее массовая область техники – транспортное двигателестроение до сих пор оказывается в положении заповедника устаревших инженерных решений и архаических конструкций? И возможно ли мировому техническому прогрессу выбраться из этого более чем векового застоя?

Ответ на такие сложные вопросы таков – выбраться из такого незавидного положения возможно, но сложно. Именно такая изначальная сложность инженерной задачи и объясняет причину, по которой более ста лет в этой области массовой техники применяются устаревшие и малоэффективные, но технологически легко исполнимые и конструктивно надежные технические решения.

Возможность совершить технический прорыв, и выйти на новый уровень инженерных решений, возможен в области все тех же роторных машин, то есть использовать принцип простого вращения главного рабочего органа, как это используется в электродвигателях или в силовых турбинах. Но вся сложность заключается в том, что организовать рабочий цикл из четырёх тактов полноценного двигателя внутреннего сгорания вокруг простого вращения главного рабочего органа очень сложно.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

И именно вокруг этой сложной инженерной задачи вращались все усилия и творческие порывы конструкторской мысли не один десяток лет. Но сложность темы оказалась настолько велика, что до сегодняшнего дня массового вывода на рынок роторных двигателей и достойной их конкуренции с традиционными поршневыми двигателями так и не произошло. Сверх прогрессивной конструкции роторного двигателя внутреннего сгорания, которая бы по всем параметрам превосходила традиционные поршневые моторы до сих пор так и не создано.

Задачу настоящего сайта его автор видит как раз в том, чтобы исследовать саму возможность решения такой задачи, ввести читателя в круг уже имеющихся разработок и перспективных инженерных изысканий. Познакомить посетителей сайта как с мировыми новациями на эту тему, так и представить собственные разработки в этой области.

 

 

Классификация роторных двигателей весьма важна, так как она сразу очерчивает весьма обширный круг потенциально возможных конструкций, и главное — позволяет с первого шага выбрать наиболее перспективные и эффективные конструкции среди прочих мало работоспособных и не технологичных типов роторных машин.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Классификация роторных двигателей будет излагаться на основе авторского понимания этой схемы, которое опирается на систематизацию роторных машин, изложенную в разных аспектах в двух весьма обстоятельных книгах, которые, к сожалению, выходили мизерными тиражами, очень давно и не имели переизданий. Это Акатов, Бологов «Судовые роторные двигатели», Ленинград, 1967г. и Н.Ханин, С.Чистозвонов «Автомобильные роторно – поршневые двигатели», Москва, 1964г.

 

1) Роторные двигатели с неравномерным разнонаправленным (возвратно-вращательным) движением главных рабочих элементов.

Данный тип двигателя характеризуется тем, что в нем нет вращения ротора, а происходит его возвратно — дуговые качания вокруг оси. Процессы сжатия и расширения происходят между неподвижными лопатками ротора и статора, которые и не позволяют совершать ротору непрерывное вращение. По своим очертаниям этиот двигатель выглядит роторным, но по организации кинематики движения он по сути дела ближе к поршневым машинам с кривошипным механизмом, так как требует применения для преобразования колебательных движений вала во вращетельные особых сложных механизмов.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

В этом заключен главный недостаток его конструкции, поэтому данная схема не получила распространения. Кроме того в этой схеме возможны ударные столкновения лопастей между собой.

 

2) Роторные двигатели с неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента.  

Внутри корпуса вращаются два ротора с неравномерным вращением, которые пульсируя как бы «догоняют друг друга». Такты сжатия и расширения происходят меджу лопастями этих двух роторов во время их сближения и удаления. Главный недостаток этой роторной схемы — два вала двух роторов вращаются неравномерно — рывками, толчковыми импульсами. Поэтому требуется применение сложного, нагруженного знакопеременными нагрузками механизма для выравнивания скорости вращения валов мотора. Кроме того в этой схеме возможны ударные столкновения лопастей между собой.

 
3) Роторные двигатели с уплотнительными заслонками — лопастями, которые движутся роторе совершая возвратно-поступательные или качающиеся движения.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Частный случай – с заслонками – лопастями, отклоняющимися на шарнирах на роторе;

Надо сказать, что подобная схема роторных машин давно и широко применяется в пневмомоторах, где сжатый воздух вращает лопатки таких устройств.Поэтому у многих инженеров и изобретателей при взгляде на такие роторные пневмомоторы появляется понятная мысль приспособить такую машину под двигатель внутреннего сгорания. Для этого нужно лишь встроить такт сжатия в кинематическую схему такой машины. И пытливые умы меняют форму внутренней камеры мотора — получается теоретическая схема, которая на бумаге вполне может качественно работать…. Но на практике все не так просто, реализация в жизнь этой схемы сталкивается с огромными сложностями. Первая трудность — в условиях высоких температур и давлений в ДВС очень сложно обеспечить подвижность лопаток ротора и практически невозможно обеспечить герметичность линий их контакта с корсусом…

При этом лопатки должны постоянно двигаться — под действием центробежной силы вращения и пружин или приводом от специального механизма — но оба варианта реализовать очень сложно.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Поэтому в технике до сих пор нет работоспособных образцов этого типа роторных двигателей внутреннего сгорания.

 

Ниже приведены две различные теоретические схемы роторных ДВС этого типа, взятые из патентной литературы.

4) Роторные двигатели с уплотнительными заслонками, которые движутся в совершая возвратно — поступательные или качающиеся движения корпусе.

 

Данная схема по принципу работы похожа на предыдущую, только заслонки — лопасти, разделяющие камеры двигателя выдвигаются не из ротора, а из корпуса. При этом ротор должен иметь сложную форму с лопастями — лопатками, которые и будут воспринимать на себя давление газов, которые должны отсекать от других объемов рабочей камеры лопатки- заслонки в корпусе. Эта схема имеет примерно те же принципиальные недостатки, что и предыдущая схема.

 

5) Роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего и всех иных элементов.

По своей концепции такие схемы двигателей — наиболее перспективные и наиболее технически совершенные.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru В таких конструкциях нет ни одной детали совершающей возвратно — поступательные, качательные или планетарно- вращательные движения. Поэтому двигатели этого типпа могут без труда достигать скоростей вращения в десятки тысяч оборотов в минуту с соотвествующим набором мощности. В 19-м веке были созданы несколько типов роторных паровых двигателей этой схемы и они показывали значительно лучшие характеристики, чем поршневые паровые двигатели.

Но вот работоспособных двигателей внутреннго сгорания этой схемы построено не было, даже на уровней идей, отраженных в патентных заявках обнаружено буквально несколько единиц, да и те — малореализуемых конструкций.

 

6) Роторные двигатели с планетарным вращательным движением главного рабочего элемента. 

 

Наиболее известные широкой общественности роторные двигатели Ванкеля относятся именно к последней классификационной группе. О нем речь пойдет на отдельной страничке этого сайта.

 

 

И ещё немного

 

 

 

ТАБЛИЦА КЛАССИФИКАЦИИ

 

 


 

 

Подводя итог

 

Конечно, не все потенциально конструкции различных типов роторных двигателей из представленного перечня обладают выраженными достоинствами и обладают хорошей технической перспективой.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Ибо принципиальным достоинством роторных моторов – абсолютным отсутствием возвратно поступательных движений обладают лишь роторные машины двух последних типов – классификационных групп № 5) и № 6). Но вот главным и безоговорочным преимуществом роторных механизмов – полным отсутствием знакопеременных, пульсирующих инерционным нагрузок и абсолютной уравновешенностью не обладают даже роторные двигатели типа Ванкеля. Такое идеальное положение характерно лишь для классификационной группы № 5), которую с полным правом и можно назвать совершенным роторным двигателем. Именно с позиций такого совершенного роторного двигателя будут рассматриваться все преимущества моторов роторной схемы и производится сравнения, как с традиционными поршневыми двигателями, так и с двигателями Ванкеля – роторными моторами с планетарным вращением главного рабочего органа.Тем более что автор этих строк прикладывает немалые усилия по реализации в жизнь именно такой схемы и надеется, что ему удастся создать действующий и промышленно применимый двигатель внутреннего сгорания именно такого типа.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Изучаем странные двигатели, застрявшие на обочине прогресса — ДРАЙВ

Двигатели Ванкеля, Стирлинга, разного рода газотурбинные установки так и не стали автомобильным мейнстримом. Ряд известных компаний (от Мазды до GM, от Мерседеса до Volvo) работали над ними десятки лет, упорствовали маленькие фирмы и отдельные изобретатели. Увы, в конце концов выяснялось, что подводных камней в той или иной конструкции намного больше, чем казалось вначале. Но это не значит, что развитие альтернативных агрегатов невозможно. Энтузиасты перебирают идею за идеей, и мне как инженеру-двигателисту интересно поделиться с вами рядом экзотических схем.

Некоторые создатели перспективных двигателей решили, что комбинация из цилиндра, поршня, шатуна и коленвала отлично себя зарекомендовала более чем за столетие и, чтобы улучшить параметры ДВС, не надо изобретать её заново — достаточно лишь подправить кое-какие аспекты. Поэтому первый в нашем обзоре — мотор американской компании Scuderi Group, который имеет классические такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, но происходят они не в одном и том же цилиндре, а в разных.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Так называемый холодный цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй, горячий — за рабочий ход и выпуск.

В простейшем моторе Scuderi цилиндров два: поршень в холодном цилиндре отстаёт на 30 градусов поворота коленвала от собрата в горячем.

Пока в рабочем цилиндре идёт расширение газов, в холодном, компрессорном, — такт впуска. В рабочем — выпуск, в холодном — сжатие. В конце такта сжатия поршни приближаются к своим верхним мёртвым точкам, смесь через перепускной канал перебрасывается из холодного цилиндра в горячий и поджигается. Такой разделённый цикл (в принципе — тот же цикл Отто, пусть и модифицированный) американцы придумали в 2006 году, а в 2009-м построили опытный Scuderi Split Cycle Engine. У компрессорного и рабочего цилиндров могут быть разные диаметры и ходы поршней, что даёт гибко настраивать параметры — получается аналог цикла Миллера с дополнительным расширением газов.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Экспериментальный литровый мотор Scuderi на стенде работает плавно и относительно тихо — даже без глушителя!

По расчётам мотор Scuderi на 25% экономичнее обычного, а с турбонаддувом и теплообменником, передающим энергию выхлопных газов воздуху в перепускном канале, и того выше. В четырёхцилиндровом варианте один компрессорный цилиндр может загонять смесь в три рабочих.

Если к каналу между цилиндрами добавить ответвление с клапанами и баллоном высокого давления, можно заставить такой мотор собирать энергию при торможении и использовать её при разгоне (этот режим показан на последней минуте первого ролика). Однако на протяжении уже ряда лет деятельность компании Scuderi Group ограничивается лишь опытными образцами и участием в выставках.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Похоже, реальная экономичность тут всё же не может перебить высокую сложность конструкции.

Двухтактный агрегат Paut Motor использует принцип, подобный применённому в моторах Scuderi Group, — сжатие и рабочий ход тут происходят в разных цилиндрах, между которыми устроены перепускные каналы.

К разделённому рабочему циклу обратились было и разработчики хорватской фирмы Paut Motor. Их «разнесённая» конструкция привлекла меньшим числом деталей, низким трением и сниженным шумом. А необходимость внешнего бака для системы смазки, вызванная тем, что в картере масла не предусмотрено, не испугала. Изобретатели построили несколько опытных образцов. Для рабочего объёма в семь литров их габариты (500×440×440 мм) и вес (135 кг) оказались чуть ли не вдвое ниже, чем у традиционных ДВС. А отдачу так и не выяснили. Последний прототип был собран в 2011 году, а затем проект заглох.

В агрегате Paut Motor — четыре рабочих камеры с поршнями диаметром 100 мм и четыре компрессионных (120 мм).Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Двухсторонние поршни передают усилия на коленвал, который, благодаря паре шестерён с внутренним зацеплением, совершает планетарное движение.

Двухтактный двигатель Bonner (по имени спонсора, фирмы Bonner Motor), изобретённый в 2006 году в США Вальтером Шмидом, устроен ещё сложнее. Как и в проекте Paut Motor, цилиндры тут расположены буквой X, а коленвал тоже совершает планетарное движение за счёт системы шестерён.

Ключевое отличие от схемы фирмы Paut Motor — роль рабочих поршней играют подвижные цилиндры, соединённые с коленвалом (показаны красным). А с внешней стороны их закрывают неподвижные поршни (отмечены серым).

За газораспределение в Боннере отвечают клапаны в донышках цилиндров и вращающиеся золотники в корпусе мотора. При этом внешние поршни могут немного смещаться под давлением масла, обеспечивая переменную степень сжатия. Запутанная схема! А всё — ради высокой мощности на единицу веса. В теории Bonner выглядит интересно, но на практике о нём уже давно нет никаких новостей — судя по всему, надежд он не оправдал.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Некий мистер Смоллбон получил американский патент на аксиальный мотор ещё в 1906 году. Но если бы такой агрегат был идеалом, через 110 лет все автомобили использовали бы его.

Другие изобретатели не меняли рабочие циклы ДВС, а сосредотачивались на расположении его частей. Таковы, например, аксиальные моторы, которым уже больше ста лет (один из ранних патентов — на рисунке выше). Все они отличаются деталями, но объединены общим принципом — цилиндры располагаются, как патроны в барабане револьвера, с соосным выходным валом. За преобразование возвратно-поступательных движений поршней во вращение вала отвечают разные системы вроде наклонённых к продольной оси двигателя штифтов, косых шайб и тому подобного.

По такому принципу сегодня работают некоторые компрессоры.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Добавив продуманное газораспределение и зажигание, можно превратить подобный блок в мотор...

...такой, как американский Dina-Cam 1960-х с полувековыми корнями. Благодаря хорошему соотношению веса и мощности аксиальные агрегаты прочили на роль моторов для лёгких самолётов.

Разновидностью аксиальных агрегатов является новозеландский проект фирмы Duke Engines — пятицилиндровый четырёхтактник рабочим объёмом три литра. По сравнению с классическим ДВС того же литража этот был, по расчётам авторов, на 19% легче и на 36% компактнее. Ему сулили применение в самых разных областях, но мечты о завоевании целого мира остались мечтами.

Опытный образец мотора Duke был построен в 2012 году.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Потом он мелькал на выставках, собирал призы, но вот уже несколько лет новостей о нём нет.

Ещё более сложный аксиальный пример — двигатель RadMax канадской фирмы Reg Technologies. Здесь вместо цилиндров в общем барабане с помощью тонких лопастей организована дюжина отсеков. В прорезях ротора установлены пластины, которые сдвигаются вдоль них по мере его вращения. С торцов полученные переменные объёмы ограничивают изогнутые поверхности: они задают траекторию движения лопастей и заведуют газообменом.

Основные части мотора RadMax. За один оборот вала тут происходит 24 полных рабочих цикла.

Схема RadMax позволяет создавать двигатели под разные виды топлива, хотя изначально изобретатели выбрали дизельное. В 2003 году был построен образец диаметром и длиной всего 152 мм. Он развивал 42 силы — в разы больше, чем схожий по габаритам ДВС. Позже фирма отчиталась о создании более крупных прототипов на 127 и 380 сил. Но, судя по релизам, вся её деятельность по-прежнему не выходит за рамки экспериментов.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru

Ещё один пример превосходства теории над практикой — тороидальный мотор Round Engine (или VGT Engine) уже исчезнувшей канадской компании VGT Technologies. Первые прототипы двигателя с тором переменной геометрии (отсюда и буквы VGT — Variable Geometry Toroidal Engine) инженеры испытывали ещё в 2005 году.

Авторы кругового двигателя избавились от возвратно-поступательных движений. Отсюда — радикальное снижение вибраций. Плюсом можно назвать минимальное число деталей и хорошую расчётную экономичность.

Тор здесь играет роль цилиндра, внутри которого вращается ротор с парой закреплённых на нём поршней. Необходимые для обеспечения рабочих тактов переменные объёмы образуются между поршнями с помощью тонкого распределительного диска с вырезом под поршни, который ремённым или иным приводом вращается поперёк тора. Этот диск ограничивает топливно-воздушную смесь в процессе сжатия и рабочего хода.

Система фирмы Garric Engines похожа на VGT, однако вместо поперечного распреддиска использовано шесть поворотных золотников.

В 2009 году свой тороидальный мотор, принципиально повторяющий канадский, разработали американцы Гарри Келли и Рик Айвас (видео выше). По их оценке, тор полуметрового диаметра обеспечивал бы 230 л.с. и около 1000 Н•м всего при 1050 об/мин. Но… На сайте их фирмы Garric Engines сейчас висит заглушка «Спасибо за интерес. В будущем страница может быть обновлена». Возможно, чуть лучшая судьба ждёт так называемый нутационный двигатель, придуманный американцем Леонардом Мейером в 2006 году — его хотя бы построили в нескольких экземплярах.

Главный принцип нутационного диска: в процессе работы он не вращается вокруг вала, а качается из стороны в сторону.Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Добавив перегородки, получаем отсеки, в которых газ может сжиматься и расширяться.

Нутация по-латински означает «кивать». Мейер сформировал четыре рабочие камеры переменного объёма между корпусом мотора и «кивающим» по сторонам диском, который играет роль поршня. Диск разрезан пополам вдоль своего диаметра и нанизан на Z-образный вал, с которого и снимается мощность. За газообмен отвечают каналы и клапаны в корпусе.

Рабочий диск показан в разрезе. Минимализму, уравновешенности и лёгкости нутационной конструкции позавидует даже двигатель Ванкеля.

Прототипы мотора Мейера построила компания Baker Engineering и родственная ей Kinetic BEI. С единственным диском диаметром 102 мм агрегат развивает семь сил, а с парой дисков по 203 мм — уже 120! Длина двухдискового двигателя — 500 мм, диаметр — 300, а рабочий объём — 3,8 л. На килограмм веса — 2,5−3 «лошади» против одной-двух у массовых атмосферных ДВС (из немассовых некоторые моторы Ferrari выдают больше трёх сил на килограмм, но при высоченных 9000 об/мин).Разновидности роторных двигателей: Виды роторных двигателей | Assa59.ru Литровая мощность, правда, не впечатляет. Ныне Baker и Kinetic вроде как доводят проекты до ума, хотя особой активности на их сайтах не видно.

За один оборот вала в двухдисковом нутационном агрегате происходят те же четыре рабочих хода, что и в восьмицилиндровом поршневом «четырёхтактнике». На фото — одно- и двухдисковые рабочие прототипы. (Кстати, из двух дисков в принципе можно создать и машину с разделённым циклом, одному отдать сжатие смеси, другому рабочий ход.)

В 2010 году нутационный мотор попал в зону интереса исследовательского центра ВВС США. Гарри Смит, менеджер лаборатории, демонстрирует внутренности мотора и объясняет, что особую ценность конструкция представляет для лёгкой авиации.

Идея роторных агрегатов различного типа так часто привлекает новаторов, будто один лишь отход от знакомой схемы даёт существенное повышение характеристик. Так, Николай Школьник, выходец из СССР, давно перебравшийся в США, с сыном Александром разработал мотор, напоминающий двигатель Ванкеля, вывернутый наизнанку. Ротор арахисовой формы также вращается в треугольной камере, но в отличие от агрегата Ванкеля уплотнители закреплены не на поршне, а на стенках камеры.

В роторе LiquidPiston есть полость, играющая свою роль в газообмене. Процесс сгорания проходит при постоянном объёме, а затем идёт расширение — это один из факторов, повышающих КПД.

Для развития конструкции Школьники основали фирму LiquidPiston, которой заинтересовалось оборонное агентство DARPA — теперь оно софинансирует эксперименты в расчёте на перспективы работы «арахисовых» агрегатов в лёгких летательных аппаратах, включая беспилотники, и в переносных генераторах. Опытный моторчик рабочим объёмом 23 см³ обладает неплохим для таких габаритов КПД в 20%. Теперь авторы нацелены на дизельный прототип весом около 13 кг и мощностью 40 л.с. для установки на гибридный автомобиль. Его КПД якобы вырастет уже до 45%.

Первый образец мотора Школьников можно положить на ладонь. Он весит 1,8 кг и может заменить вдесятеро более тяжёлый поршневой ДВС карта (показан слева). Мощность всего 3 л.с., но классический двигатель такого размера был бы ещё слабее.

Последний рассмотренный нами мотор демонстрирует, что идея плоского агрегата (ротор ведь можно сделать очень узким) заманчива. Вместе с тем для её реализации сами роторы не так обязательны — достаточно «оквадратить» традиционный поршень и, соответственно, сделать прямоугольным на виде сверху цилиндр.

Этой странной разработке фирмы Pivotal Engineering уже несколько лет, в течение которых создан ряд образцов, приводивших в движение мотоциклы и самолёты. Авторы адресуют так называемый качающийся поршень в первую очередь авиации. Помимо высоких выходных характеристик по отношению к весу и габаритам, такой двухтактный агрегат отлично поддаётся форсировке за счёт прохождения сквозь неподвижную ось поршня (рисунок ниже) жидкостного канала охлаждения. С иной схемой такой трюк затруднителен.

Задумка компании Pivotal Engineering из Новой Зеландии представляет собой мотор с качающимися прямоугольными (в плане) поршнями. Один их край закреплён на неподвижной оси, второй — связан с шатуном. Справа — четырёхцилиндровый образец на 2,1 л.

За пределами нашего обзора осталось ещё много экзотических разработок вроде 12-роторного мотора Ванкеля, двигателя Найта или агрегатов со встречными поршнями, ДВС с изменяемой степенью сжатия или с пятью тактами (есть и такие!), а ещё роторно-лопастные агрегаты, в которых составные части ротора совершают движения, будто сходящиеся и расходящиеся лезвия ножниц.

Ещё пример чудачеств — H-образный двигатель, объединяющий в себе две рядные «пятёрки». Автор патента Луи Хернс полагает, что одну половину агрегата можно адаптировать под бензин, а другую — под метан и активировать их как врозь, так и вместе.

Даже беглый экскурс за пределы классических ДВС показал, сколь большое количество идей не находит массового воплощения. Роторы часто губит проблема износа уплотнений. Роторно-лопастные варианты вдобавок страдают от высоких знакопеременных нагрузок, разрушающих механизм связи лопастей и вала. Это только одна из причин, почему мы не встречаем такие «чудеса» на серийных автомобилях.

Вторая — в том, что и традиционные ДВС не стоят на месте. У последних бензиновых образцов с циклом Миллера термический КПД доходит до 40% даже без турбонаддува. Это много. У большинства бензиновых агрегатов — 20−30%. У дизелей — 30−40% (на крупных судах — до 50). А главное — глобальная альтернатива ДВС уже найдена. Это электромоторы и силовые установки на топливных элементах. Поэтому если изобретатели диковинок не решат все технические проблемы в самое ближайшее время, вырулить с обочины прогресса перед электричками они попросту не успеют.

Роторный двигатель.Принцип работы роторного двигателя.

 Роторный двигатель Феликса Ванкеля - уникальная разновидность двигателей, создан и более менее доведенный до ума в середине двадцатого века. В чем же уникальность роторно-поршневого двигателя Ванкеля? Ответ прост, при малых габаритах и рабочем объёме, в комплекте с простотой конструкции и значительно меньшем количестве деталей по сравнению с обычным поршневым двигателем, роторный двигатель выдаст мощность в 2-2.5 раза большую, нежели поршневой двигатель с тем же рабочим объёмом цилиндров. Однако, тут же возникает вопрос, раз роторный мотор такой простой и одновременно мощный, то почему он не получил широкого распространения.

В общем то вариантов довольно много, самый на мой взгляд вероятный ответ на данный вопрос кроется в событиях тогдашнего времени. В 70-х годах многие авто-концерны того времени попытались сделать ставку на роторный двигатель, ввиду его превосходящей мощности и простоты конструкции над традиционным ДВС того времени.

  Все возможно и было бы хорошо, и роторные двигатели возможно сейчас ставили бы как минимум на половину современных авто, если бы не одно НО, как всегда, куда ж без него. В общем в 1973 году началась война на Аравийском полуострове. К слову, в то время арабские страны были основными поставщиками нефти в Европу и Америку, и война вынудила их значительно сократить поставки ресурсов в страны нового и старого света, что повлекло за собой невероятное подорожание нефтепродуктов, и в том числе и бензина, на котором работал роторный двигатель. Но, почему не перестали выпускать стандартные ДВС? Да потому, что в роторном двигателе всегда имеется огромный табун лошадей, который нужно кормить, короче РПД слишком много жрал, содержать его в то время было очень не выгодно, поэтому компании, вложившие деньги в разработки и производство роторных двигателей потерпели крах и понесли колоссальные убытки, машины с большим расходом топлива оказались совсем не востребованы на рынке. Производители отказались от прожорливого роторного двигателя в пользу более экономичного поршневого варианта.
  Однако все же нашлись приверженцы роторного двигателя - авто-концерн Mazda встал на путь самурая и продолжил проводить исследования и совершенствование двигателя Ванкеля, подобно тому, как однажды Subaru не отказались от использования оппозитных двигателей, которые на сегодняшний день являются главной фишкой этой марки. Инженеры мазды тоже даром времени не теряли и также имели свои разработки в области РПД. Это позволило им создать роторный двигатель 13b-REW с системой твин-турбо, мощностью 350 л.с, который устанавливался в автомобили Mazda RX7, в процессе эксплуатации двигатель зарекомендовал себя достаточно хорошо, но один непобедимый недостаток, свойственный РПД у него всё же остался,это большой расход топлива. Далее маздисты воткнули роторник в следующую модель Mazda RX8, но в ней заметно сократили табун под капотом с 350 л.с до 200, уменьшив рабочий объём до 1.3 литра. Ну где вы видели ДВС объёмом 1.3 с мощностью 200 л.с.? Это позволило сократить расход топлива и вывести модель на более конкурентно-способный уровень. Про попытку воткнуть РПД в жигуляторы думаю писать не стоит, инженеры купили авто с РПД у немцев и тупо скопировали двигатель. В результате ничего хорошего из этого не получилось.
 

Принцип работы и устройство роторного двигателя. Принцип работы роторного двигателя разительно отличается от поршневого. Прежде всего это связано с его конструктивными особенностями. Трудно выделить главную особенность этого двигателя, начну пожалуй с самого ротора. Ротор - является в данном типе двигателя и поршнем и шатуном, то есть весь кривошипно-шатунный механизм сводится только к ротору и валу-эксцентрику, которые и превращают энергию топлива во вращательные движения вала. Происходит это все в блоке, который является и камерой сгорания и газораспределительным механизмом. В нем происходят все такты работы ДВС, начиная с впуска и заканчивая выхлопом. Внутри блок имеет форму некой капсулы, но это не совсем так, эта форма имеет геометрическое научное название - эпитрохоида (блять). Установленный на валу ротор, крепко сцеплен с зубчатым колесом, которое соединено с неподвижной шестернёй, название которой — статор. Размер ротора значительно больше, нежели статор, несмотря на это, вокруг шестерни свободно вращается ротор с зубчатой шестерней. Каждый из концов треугольного ротора движется по внутренней поверхности блока, отсекая определенное количество пространства в блоке благодаря трём клапанам. Функцию поршневых колец в роторном двигателе выполняют радиальные и торцевые уплотнительные пластины, которые прижимаются к стенкам блока-цилиндра центробежными силами, ленточными пружинами и давлением газа. Двигатель ванкеля лишен сложного механизма газораспределения, это значительно упрощает конструкцию роторного двигателя по сравнению с традиционным, также отсутствие многих деталей КШМ традиционного двигателя позволяет вырабатывать большую мощность за счет отсутствия потерь на трение. За один полный оборот ротора, в двигателе проходит три полных рабочих цикла. Чуть не забыл, почему он много жрет, потому что камера сгорания в момент такта сжатия получается весьма длинной и топливо не успевает догорать полностью, для борьбы с этим явлением на роторные моторы ставят по две свечи зажигания, которые срабатывают по очереди одна за другой, воспламеняя топливную смесь с двух сторон. Такие меры весьма улучшили показатели роторников в плане экономичности и выдаваемой мощности.

  В общем все это очень хорошо звучит, но что же представляет из себя роторный двигатель в реальной жизни. На самом же деле по всему свету довольно много авто с роторными моторами времен 60-80х годов, многие на ходу и хранятся где то в музеях или частных коллекциях, еще больше гниют или уже сгнили на свалках. Стоит взглянуть на владельца авто с роторным двигателем, который мотор перегрел и носится по городу в поисках спецов и запчастей, всплывают все недостатки этого вида двигателей. Самое страшное для РПД на той же мазде рх8 это перегрев. Стоит один раз перегреть такой мотор и отремонтировать его будет потом очень сложно,так как запчасти стоят довольно недешево и ехать будут из Японии.В большинстве случаем при ремонте РПД бракуется и сам ротор и блок, на котором образовались задиры от поплавившегося металла. Многие в этом случае заказывают новый мотор, так как стоить он буден примерно так же как и ремонт старого двигателя. Поэтому некоторые мечтают сменить роторник на традиционный поршневой ДВС, однако, есть и фанаты, которые его ни на что не променяют.

Изобретатели роторного двигателя нового типа заключили контракт с DARPA / Хабр

Компания LiquidPiston получила для финансирования своего проекта средства от DARPA. Проект представляет собой улучшенный мотор внутреннего сгорания роторного типа под названием X1. Во главе компании, работающей в городе Блумфилд штата Коннектикут, стоят инженеры, отец и сын, Николай и Александр Школьники.

Изобретатели заявляют множество уникальных свойств своего изделия. Например, тепловой КПД их мотора равен 50% (по сравнению с 20-30% обычного бензинового ДВС). Правда, если взять дизельный двигатель, добавить в него турбонаддув и промежуточное охлаждение, мы также получим КПД порядка 50%. Но при этом дизельный двигатель будет очень много весить.

Как утверждает Александр Школьник, типичный дизельный генератор на 3 кВт имеет размеры 100х60х60 см и весит более 70 кг. При этом генератор на основе двигателя X1 аналогичной мощности будет весить 15 кг (сам мотор – 4 кг), а размер его будет составлять 30х30 см. Фактически, такой генератор будет умещаться в рюкзаке.

Изобретатели постарались взять лучшее от разных тепловых циклов и уменьшить потери энергии двигателя. Теоретический предел КПД нового двигателя – 75%, но пока инженеры трудятся над достижением реального показателя в 57%.

Работа двигателя X1 напоминает процесс работы известного роторного двигателя Ванкеля, вывернутый наизнанку. Ротор закреплён на эксцентрическом валу, и содержит в себе каналы для впуска газовой смеси и выпуска отработавших газов. Расположенные по углам равностороннего треугольника свечи отрабатывают по разу за один оборот вала.

Двигатель работает на прямом впрыске и обеспечивает высокую степень сжатия — 18:1. Не меняющийся во время сгорания объём камеры позволяет сжигать топливо дольше и полнее. Отработавшие газы достигают почти атмосферного давления перед выходом, в связи с чем успевают отдать почти всю свою энергию ротору.

Высокая эффективность также позволяет отказаться от водяного охлаждения двигателя. Работая под нагрузкой, двигатель может пропускать циклы зажигания и засасывать воздух, который будет охлаждать его. Рассматривается даже вариант впрыска в камеру сгорания воды, которая будет охлаждать двигатель, уменьшать выбросы отработавших газов и одновременно превращаться в пар, толкающий ротор.


Слева — двигатель Ванкеля, справа — X1

Компактность и мощность двигателя заинтересовали военных, которым требуются портативные энергетические системы. В случае успешного внедрения двигатель найдёт множество применений — переносной электрогенератор, двигатель для беспилотных аппаратов, и многое другое.

Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале "Популярная механика". В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Принцип работы роторного двигателя авто, разновидности, плюсы и минусы

 Принцип работы «обычного» ДВС знаком, наверное, почти всем. Именно такими моторами оснащается подавляющее число автомобилей, и мало кто знает о, так сказать, «параллельных» изысканиях конструкторов, ищущих другие пути создания двигателей.
В силу ряда причин, многие «новинки» в среде ДВС так и остались неизвестными широкой публике, хотя некоторые из таких «необычных» двигателей устанавливались на серийные автомобили.
Речь пойдёт о роторно-поршневых двигателях (РПД). Наибольшее внимание мы уделим описанию принципов работы роторного двигателя Ванкеля – ведь машины с именно его роторными двигателями выпускались на некоторых автозаводах (в частности, на ВАЗе).

Содержание статьи

Устройство обычного двигателя

В обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие на коленчатый вал.

Всем известно что, в обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие через кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал, который под воздействием усилия, передаваемого шатунами, начинает вращаться. Для того, чтобы впуск топлива/выпуск отработанных газов и момент воспламенения топлива были согласованы, требуется достаточно сложный газораспределительный механизм.

Работа роторного двигателя

 

 

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя.

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя, приводимым во вращение за счёт расширяющихся газов, воздействующих на ротор. Для обеспечения сжатия-расширения топливной смеси камера («цилиндр»), в которой вращается ротор, имеет сложную форму. Такую форму поверхности называют эпитрохоидальной, и для её точного изготовления требуется высокоточное оборудование. Более того, зубцы ротора и вала расположены таким образом, чтобы поршень (имеющий вид треугольника Рело), вращался по этой сожной траектории, «углами» прижимаясь к поверхности «цилиндра» – иначе не избежать прорыва газов в процессе работы двигателя.
Рисунок наглядно демонстрирует, как работает роторный двигатель. Взрывающаяся топливная смесь, впрыснутая через специальное «окно», толкает ротор, а впускное окно автоматически перекрывается стенкой поршня.
Точно также, в нужные моменты, закрывается и открывается «выпускной клапан».

Плюсы и минусы роторного двигателя

 

 

Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты.

Как видите, вся конструкция достаточно изящна. Как подсчитали эксперты, в РПД используется примерно на 1000 деталей меньше, чем в «привычных» ДВС (например, отпадает сложная конструкция газораспределительного механизма и его привода). К тому же РПД, имеющий две рабочих камеры (и, соответственно, два ротора), может за одно и то же время совершить такое же число циклов, как и V-образная «восьмёрка».
Хоть на схематическом рисунке предоставлена работа роторного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от искрового разряда, в РПД можно реализовать практически любой рабочий цикл – включая дизельный.
К несомненным достоинствам, такая конструкция двигателя, все вращающиеся детали работают соосно, придаёт непревзойдённую плавность работе роторного двигателя и отсутствие разрушительных вибраций.
Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты. Правда, «на холостых» он достаточно «прожорлив». Если мотор имеет два цилиндра, один из них при необходимости отключают.
КПД роторного двигателя является рекордным – 40%, но, к сожалению, он имеет также рекордно низкий ресурс некоторых деталей (зачастую вызванных «резвостью» двигателя), но частая замена моторного масла способна значительно продлить жизнь механизмов и ресурс роторного двигателя. Пока конструкторам удаётся справиться с чрезмерным износом «граней» «треугольника» путем применения высоколегированных сталей.

Другие виды роторных двигателей

Двигатель Ванкеля не явился единственной попыткой (притом, весьма удачной!) создания роторного двигателя – существуют и другие, менее известные, их варианты.

Двигатель Зуева

 

 
По сравнению с двигателем Ванкеля, двигатель Зуева достаточно громоздкая конструкция:

Роторно-лопастной двигатель

Господинн Прохоров именно роторно-лопастными двигателями планировал оснащать «Ё-мобили».

Конструкция оригинальная, но почему-то создатели данного мотора так и не явили миру её безупречно действующий образец. Кстати, г-н Прохоров именно такими моторами планировал оснащать «Ё-мобили».

Автомобили с роторным двигателем

Среди автопроизводителей, оснастивших машины РПД, наиболее известна Mazda RX-8. Но были и другие. В частности, советскими спецслужбами всячески поощрялось создание ВАЗ именно с роторными двигателями. Видимо, оперативные службы заинтересовались «резвостью» мотора.
Впрочем, кроме вышеперечисленных, роторно-поршневые двигатели уже давно «прошли обкатку» на многих авто.
 

Типы поршневых двигателей внутреннего сгорания: виды

Автопроизводители с каждым годом разрабатывают все больше новых моторов. Они отличаются по размерам, объему и мощности.

Линейки моторов, устанавливающихся на конкретный автомобиль, пестрят ассортиментом. На одну модель производитель может предлагать до 15 вариантов двигателей. Вид топлива, лошадиные силы, количество цилиндров, наличие турбины, тип впрыска, количество клапанов — отличают моторы друг от друга. Но одним из самых главных критериев для различия двигателей является их тип. Именно его чаще всего отмечают дополнительным шильдиком на крышке багажника. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно разделить на рядные, V-образные, VR-образные, опозитные и W-образные. Также к ним можно отнести роторный мотор. Авто Информатор разобрался, в чем же характерные различия этих ДВС.

Вкратце о принципе работы самого распространенного четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания. В таком двигателе цикл делится на 4 такта (4 хода поршня):

  1. Поршень идет вниз от верхней мертвой точки, освобождая камеру сгорания (цилиндр) и засасывая смесь из открытого впускного клапана.
  2. Поршень движется к верхней мертвой точке, сдавливая смесь. Когда поршень приближается к ней, в камеру сгорания подается искра.
  3. Свободный ход поршня. После подачи искры смесь детонирует и выдавливает поршень из камеры сгорания.
  4. Когда поршень совершает свой четвертый ход, открывается выпускной клапан, через который поршень выдавливает отработанные газы из камеры сгорания.

4 такта работы одного цилиндра ДВС

Рядный двигатель

Ход поршней в рядном ДВС (R6 — 6 цилиндров)

Один из самых простых типов двигателя. Он обозначается буквой «R» (R3, R4, R5 и так далее). В таком моторе цилиндры расположены в ряд. Их может быть от двух до шести. Самый распространенный из рядных двигателей — 4-х цилиндровый. Но в истории есть автомобили и с рядными 8-ми цилиндровыми моторами. Их перестали устанавливать из-за большой длины. Рядные «четверки» устанавливаются почти на все машины, объем которых находится в диапазоне от 1 до 2,4 литра. «Пятерки» начали устанавливать еще в 1974 году на Mercedes-Benz W123. Позже они начали появляться на Audi, а в конце 80-х — на автомобилях Volvo и Fiat. Касаемо рядной шестерки, самым ярким носителем данного мотора является Volvo S80, с объемом 3,2 литра.

V-образный двигатель

Ход поршней в V-образном двигателе (V8 — 8 цилиндров)

Следующий по популярности после рядного мотора. В таком двигатели цилиндры расположены друг напротив друга под углом от 10° до 120° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «V», с равным количеством «котлов» на обоих сторонах. В таких моторах поршни вращают один общий коленчатый вал. На шильдике буква «V» обозначает тип двигателя, а следующие за ней цифры — количество цилиндров. Такие моторы бывают V6, V8, V10, V12. (не путать с 16V или 20V, в случае когда буква «V» расположена после цифр, она обозначает количество клапанов «Valve»). Почти всегда это машины с объемом двигателя более 3-х литров. Но бывают и меньше, например 2,8 v6 или 2,6 v6.

VR-образный двигатель

Так располагаются поршни в VR-образном двигателе

Знаменитый двигатель VR6 от Volkswagen, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR). На таких двигателях применяется очень маленький развал блока, всего в 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют еще «смещённо-рядным». Самыми известными авто с таким мотором являются Golf VR6 и Passat VR6.

W-образный двигатель.

Ход поршней в W-образном двигателе (W16 — 16 цилиндров)

Этот мотор также разрабатывался компанией Volkswagen. Суть двигателя заключается в слиянии двух VR-образных моторов в один под углом 72°. Мотор W12 был презентован на концепт каре W12 Roadster. Он состоял из двух моторов VR6. Позже Volkswagen презентовал топовую версию Passat B5 с двигателем W8. Он компоновался из тех же двух VR6 моторов, только с «обрезанными» двумя цилиндрами с каждого. Самый известный W-образный мотор установлен на Bugatti Veyron. Его объем достигает 16,4 литра, а сделан он из двух моторов VR8.

Оппозитный двигатель

Ход поршней в оппозитном двигателе

Двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между цилиндрами составляет 180°. Отличается от V-образного с развалом в 180° тем, что стоящие напротив поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, а не поочередно. Оппозитный мотор очень активно устанавливается в автомобили марки Subaru.

Рекомендуем посмотреть наш репортаж с чемпионата по дрифту. Он прошел в Киеве на автодроме «Чайка».

Двигатель Ванкеля: особенности и характеристики

Паровые машины, как и традиционные ДВС отличаются общим недостатком — возвратно-поступательные движения поршня должны преобразовываться во вращательные движения колес. Это и является причиной низкого КПД, высокого износа основных элементов.

Многие инженеры пытались решить эту проблему, придумав двигатель внутреннего сгорания, все детали которого бы только вращались. Однако изобрести такой агрегат смог механик-самоучка, не окончивший ни высшего, ни даже средне-специального учебного заведения.

Немного истории

В 1957 году малоизвестный механик-изобретатель Феликс Ванкель и ведущий инженер NSU Вальтер Фреде стали первыми, кто решил установить роторно-поршневой мотор на автомобиль. «Подопытным» стал на NSU Prinz. Первоначальная конструкция была далекой от совершенства. К примеру, свечи приходилось менять практически после полной разборки агрегата. К тому же, надежность мотора оставалась под сомнением, а про экономичность можно было не упоминать.

После множества испытаний концерн занялся выпуском машин с традиционным ДВС. Однако первый роторно-поршневой DKM-54 мог продемонстрировать великий потенциал.

Именно так оригинальная разновидность ДВС получил свой шанс на внедрение в производство авто. В дальнейшем он постоянно дорабатывался, однако перспективы роторно-поршневого мотора уже тогда были очевидны. РПД входит в классификацию роторных моторов как один из 5 представителей линейки.

К 80-м годам 20 века роторные двигатели Ванкеля исследовались лишь японской компанией Mazda. Еще к этому мотору проявлял внимание ВАЗ. В СССР бензин стоил достаточно дешево, а такой агрегат имел достаточно большую мощность. Однако к 2004 году производство машин с таким двигателем прекратилось. Япония стала единственной страной, в которой продолжается разработка роторного двигателя.

Есть множество разновидностей роторных агрегатов. Единственное их отличие — поверхность корпуса и число выполненных на роторе граней. Различные компоновки таких моторов применяются в авто- и судостроении.

Достоинства

Двигатель Ванкеля с момента создания имел множество выгодных преимуществ перед поршневыми моторами. Агрегат постоянно дорабатывался,что позволило повысить его экономичность и производительность.

Среди преимуществ”Ванкеля” выступают:

  1. Небольшие габариты и вес. «Ванкель» практически в 2 раза меньшепоршневого ДВС, что положительно сказывается на управляемости машины, способствует оптимальному монтажукоробки передач, позволяет сделать салон намного просторнее.
  2. В сравнении с двухтактным мотором, двигатель Ванкеля имеет гораздо меньше деталей. Это более выгодно с точки зрения ремонта.
  3. Вдвое большая мощность, чем у стандартных ДВС.
  4. Большая плавность работы — отсутствие поступательно-возвратных движений благоприятно сказывается на комфорте езды.
  5. Возможность заправки низкооктановым бензином.

Все элементы мотора вращаются в одну сторону. Это улучшает внутренний баланс агрегата и снижает вибрации. «Ванкель» выдает мощность равномерно и плавно. За время пока ротор оборачивается 1 раз, выходной вал совершает 3 оборота. Каждое сгорание осуществляется за 90 фазу вращение ротора.

Это говорит о том, что роторный двигатель с 1 ротором способен выдавать мощностьза ¾ каждого поворота выходного вала. Двигатель с 1 цилиндром может выдавать мощность лишь за ¼ каждого витка выходного вала.

Недостатки

К недостаткам двигателя относятся непривычность для владельцев и механиков. Такой агрегат требует изменить многие привычки. К примеру, тормозить РПД не получится, а штурм подъемов «внатяг» обречен на неудачу. Компактный мотор обладает малой инерцией, чего не скажешь о массивных поршневых ДВС. При частыхзапусках-выключениях «забрасываются» свечи.Звук мотора некоторые автолюбители также относят к недостаткам.

Более серьезными являются органические изъяны роторно-поршневого агрегата. Во-первых, он обладает увеличенным расходом горючего. Это легко объяснить неоптимальной формой камеры, теряющей тепло через стенки. К тому же, мотор «съедает» достаточно много масла. Срок эксплуатации Ванкеля ниже, чем у стандартного ДВС —роторные уплотнениярегулярно изнашиваются.

Значительная роль отведена жесткости внешней характеристики роторно-поршневого мотора. Для управления машиной с таким двигателем требуется достаточно часто манипулировать рычагом коробки передач. Это объясняется тем, что необходим короткий передаточный ряд и увеличенное количество передач.

Идеальным вариантом является монтаж вариатора. Однако на спорткарах автоматы не приживаются, а для авто семейного типа требуется больше экономичности.

Недостатки РПД схожи с недостатками двухтактных поршневых агрегатов. Интересно, что вылечить это можно одними и теми же способами. Увеличенное потребление топлива сбивается непосредственным впрыском, нехватка эластичности — установкой изменяемых фаз. Это повышает экономичность и управляемость. Также для повышения эластичности меняется конфигурация трубопроводов. Такие изменения и были выполнены на моторе Mazda RX-8.

Как работает

Работает двигатель Ванкеляпо принципу, который достаточно просто объяснить даже несведущему в механике человеку. Агрегат обладает минимумом деталей, что позволяет быстро понять, какие системы задействуются в определенные промежутки времени.

Поршень двигателя в РПД заменяется ротором с 3 гранями, который передает силу давления сгораемых газов на вал эксцентрика.

Статор обладает эпитрохоидальной конфигурацией внутренних поверхностей. Он отличается высокой износостойкостью, поскольку имеет специальное покрытие. В вершинах ротора находятсяуплотнения, а на поверхности статораимеются выемки — они являются своеобразными камерами, в которых происходит сгорание. Вал вращается на специальных подшипниках. Они помещены на корпус. Также валоснащенэксцентриком — на нем и вращается ротор.

Шестерня вмонтирована в корпус. Она сцеплена с шестерней ротора. Взаимное действие этих шестерен создает движение ротора. Это позволяет образовать 3 камеры, которые постоянно изменяют свой объем.

Отношение передач шестерен равно 2:3, что обеспечивает один оборот вала за поворот ротора на 120 градусов. Когда ротор совершает полный оборот,все камерывыполняют четырехтактный цикл. Сгораемые газы действуют на эксцентрик вала через ротор — так возникает крутящий момент.

Между ротором и статором имеется 3 камеры. Впуск происходит, когда одна из вершин ротора начинает пересекать впускное отверстие для впрыска топлива. Объем камеры увеличивается, что заставляет смесь ее заполнить. Следующая вершина закрывает окно. Как и поршень двигателя традиционного исполнения, ротор сдавливает рабочую смесь перед воспламенением.

Она сжимается, при наибольшем сжатии в камере возникает искра. В результате осуществляется рабочий ход. После выпускное окно под давлением отработавших газов открывается, и они покидают камеру.

При одном обороте ротора двигатель совершает 3 цикла — это делает ненужным применение уравновешивающих устройств.

В рабочем процессе есть слабые звенья. Первое — повышенная нагрузка на уплотнения, а второе — избыток динамического перекрытия фаз.Не является оптимальной и конфигурация камеры сгорания. Однако есть и положительный момент — если повышать обороты, скорость распространения факела пламени увеличивается быстрее, чем перетекает топливная смесь.

Это позволяет применять для РПД бензин с пониженным октановым числом. Принцип работы Ванкеля достаточно прост, что в свое время привлекло к изобретению внимание многих производителей авто.

Интересные факты

Не каждый автолюбитель знает, что Ванкель является одним из 5 подтипов в классификации роторных моторов.

Компактность, оборотистость, высокая производительность — не этого ли добиваются практически все производители мотоциклов? Однозначно, это так. Однако роторный мотор в мотомире таки не прижился. Все ставки делаются на классические поршневые двигатели.

Однако в истории производства мотоциклов существовало несколько исключений. К примеру, в 1974 году Hercules выпускает массовую серию Wankel, которые оборудованы двигателем KC-27. Это были роторные агрегаты, которые оснащались воздушным охлаждением. Двигатель имел объем294 куб. см. Мощность агрегатов составляла 25л.с. Для смазки агрегата, масло нужно было самостоятельно заливать в топливный бак.

В начале1980 роторный мотор использовали для оснащения мотоциклов Norton. Несмотря на то, что опытные прототипы таких двигателей появились еще в 1970-х.Инженеры Norton успешно внедрили РПД в спорт. К концу 80-х им не было равных.

Сегодня компания производит 588-кубовую модельдвумя роторами NRV588. Также инженерами Norton ведется разработка 700сс версии, которая называется NRV700. Она представляет собой мощный спортбайк, оснащенный инжекторным 170-сильным двигателем Ванкеля.

Как видно, эпоха роторных моторов еще не наступила. Поршневые системы так и остались лидирующими в сфере авто- и мотостроения. Обладатели байков с роторными двигателями могут образовать лишь небольшой круг фанатов Ванкеля. Возобновившийся интерес к «Ванкелю» компании Norton говорит о скором подъеме разработок и достижений в этой сфере.

Одной из причин, по которым двигатель не производится для оснащения автомобилей и мотоциклов — необходимость точного оборудования при его производстве. Малейший брак становится причиной выхода мотора из строя. Это пока не позволяет роторному агрегату заменить поршневой двигатель даже в узкихотраслях производства.

Что такое роторные двигатели и в каких автомобилях они есть?

Роторные двигатели могут звучать как что-то из ушедшей эпохи, и это потому, что в целом так оно и есть. Когда-то считавшиеся самыми эффективными и элегантными двигателями, они были заменены поршневыми двигателями несколько десятилетий назад, главным образом по экономическим и экологическим причинам. Но с новостями о том, что Mazda разрабатывает новый роторный двигатель для своих гибридных моделей, может ли этот тип двигателя вернуться?

Чтобы выяснить это, мы подробно рассмотрим роторные двигатели, включая то, как они работают, в чем их преимущества и какие автомобили работают с этим типом двигателей.Используйте приведенные ниже ссылки для навигации по руководству.

Быстрые ссылки

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель - это тип двигателя внутреннего сгорания, который используется для питания всех видов транспортных средств, от легковых и грузовых автомобилей до лодок и самолетов. Роторные двигатели существуют уже несколько десятилетий и были одним из наиболее широко используемых типов двигателей примерно до 1920-х годов.

Подобно обычному поршневому двигателю, роторные двигатели выполняют четыре функции для привода транспортного средства: впуск, сжатие, сгорание и выпуск.Однако они работают совершенно иначе, чем стандартные движки, к которым мы привыкли.

Итак, как же работают роторные двигатели? Вот пошаговый взгляд на то, как выглядит цикл сгорания в роторном двигателе:

  • Впуск - как и в стандартном поршневом двигателе, воздух втягивается в двигатель через впускной клапан, прежде чем попасть в салон. камера через впускной канал.
  • Компрессия - ротор треугольной формы внутри камеры создает три газонепроницаемых уплотнения; они эффективно выполняют ту же работу, что и поршни в обычном двигателе.Когда ротор вращается, его уникальная форма означает, что эти три объема газа расширяются и сжимаются, втягивая в систему больше воздуха и топлива.
  • Сгорание - при пике давления внутри каждой из трех газовых камер смесь топлива и воздуха воспламеняется, производя мощность, которая передается на трансмиссию через выходной вал.
  • Выхлоп - выхлопное отверстие в корпусе двигателя отводит газы, где они выходят через стандартную выхлопную трубу.

Как и в стандартном поршневом двигателе, температура роторных двигателей поддерживается системой охлаждения с проходами для охлаждающей жидкости, выстилающими внешнюю оболочку картера сгорания.Масло также циркулирует по аналогичным каналам, смазывая движущиеся части ротора, выходного вала и клапанов.

Компоненты роторного двигателя

Роторные двигатели могут показаться сложными, но на самом деле они не имеют такого количества движущихся частей и компонентов, как поршневой двигатель. Ниже мы рассмотрим основные компоненты роторного двигателя, чтобы вы лучше поняли, как все работает.

Ротор

Ротор представляет собой трехсторонний компонент с вогнутыми сторонами, которые обеспечивают газонепроницаемое уплотнение при нажатии на боковую часть корпуса.На каждой стороне ротора есть впускное отверстие или карман, который позволяет большему объему газа внутри корпуса, эффективно увеличивая скорость рабочего объема двигателя.

Ротор вращается на паре шестерен, прикрепленных к валу в центре корпуса. Эти шестерни позволяют ему вращаться таким образом, что край каждой стороны ротора всегда находится в контакте с корпусом, сохраняя три отдельных кармана сгорания. Думайте об этом как о спирографе с ротором, вращающимся с небольшим смещением.

Корпус

Корпус является основным корпусом роторного двигателя. Его овальная форма предназначена для максимального увеличения рабочего объема двигателя, позволяя ротору вращаться так, чтобы его края находились в постоянном контакте с внутренней стенкой корпуса.

Когда ротор вращается внутри корпуса, каждый из газовых карманов проходит через четыре части цикла сгорания: от впуска до сжатия, от сгорания до выпуска. Свечи зажигания и топливные форсунки вставляются непосредственно через стенку корпуса, а внешние каналы пропускают масло и охлаждающую жидкость через систему, сохраняя ее целостность и температуру.

Выходной вал

Выходной вал передает энергию, генерируемую сжатием и сгоранием, на трансмиссию, передавая мощность на колеса. Сам вал снабжен круглыми выступами, которые контактируют с ротором, заставляя вал вращаться.

Есть ли преимущества роторных двигателей в автомобилях?

Роторные двигатели встречаются редко, большинство производителей автомобилей используют обычные поршневые двигатели с 1920-х годов. Это потому, что они считаются менее экономичными, чем их поршневые аналоги, в основном потому, что они предлагают более низкий термодинамический КПД из-за размера камеры сгорания и низкой степени сжатия.

Однако роторный двигатель предлагает некоторые преимущества по сравнению с поршневым двигателем, в том числе:

  • Плавный и тихий - роторный двигатель работает более плавно, чем движение поршней, что приводит к более тихой и изысканной работе. почувствовать себя на дороге. Противовесы на внешней стороне поворотного корпуса предназначены для гашения вибрации и обеспечения плавной работы.
  • Меньше движущихся частей - роторные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем обычные двигатели.Это не только повышает надежность, но и делает техническое обслуживание более доступным в долгосрочной перспективе.
  • Более медленное внутреннее движение - поршневые двигатели требуют быстрого и интенсивного движения вверх и вниз для создания необходимой степени сжатия для привода автомобиля. Это означает, что их внутренние части подвергаются чрезмерной нагрузке, что может привести к преждевременной деградации без регулярного обслуживания. Роторные двигатели работают медленнее, с однократным движением в одном направлении, что означает, что их части испытывают меньшую нагрузку, и это улучшает долгосрочную надежность.

Какие автомобили имеют роторный двигатель?

Очень немногие современные автомобили имеют роторный двигатель. Из-за недостатков, связанных с их экономичностью, а также относительной дороговизной их производства, большинство автопроизводителей придерживаются поршневых двигателей. Но не каждый из них.

Японский автомобильный бренд Mazda экспериментирует с роторными двигателями с 1960-х годов. Его первым успехом стало Cosmo Coupé 1967 года, которое прославилось своим эффективным и сверхгладким роторным двигателем.С тех пор было разработано несколько других моделей с роторным двигателем, включая RX-7, RX-8 и роторную версию Mazda 2, выпущенную еще в 2013 году.

А теперь Mazda объявила о планах построить Совершенно новый роторный двигатель, который будет использоваться вместе с электродвигателем в качестве расширителя диапазона его гибридно-электрических транспортных средств. Бренд считает, что роторный агрегат идеально подходит для гибридного автомобиля, обеспечивая надежную работу с гораздо большим совершенством, чем стандартный поршневой двигатель.

Не только это, но и роторные двигатели, как считается, очень хорошо работают с топливом следующего поколения, особенно с водородом. Более длительный период впуска воздуха, предлагаемый роторным двигателем, очень эффективен при смешивании воздуха и топлива, поэтому можно впрыскивать большее количество водорода для правильного топливно-воздушного смешения, повышая эффективность и производительность.

Благодаря новым инновациям Mazda, возможно, последуют и другие марки автомобилей, которые помогут выполнить нормативные требования по выбросам. Ожидается, что роторный двигатель получит новый облик 21 века.

Мы надеемся, что вам понравилась эта статья, в которой подробно рассказывается о роторных двигателях. Хотели бы вы, чтобы на дорогах было больше автомобилей с роторными двигателями? Присоединяйтесь к разговору в Redex Club и дайте нам знать. Или же, чтобы узнать о наших инновационных топливных присадках и очистителях системы, посетите домашнюю страницу сегодня .

Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА

Агентство по разработке роторных двигателей (REDA) из Мельбурна разработало новый тип противовесов - четырехтактный роторный двигатель, который может работать на различных видах топлива.(Источник изображения: REDA)

Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА

2018-09-24 Уильям Кучински

В прототипе роторного двигателя Сореньи используется шарнирный ромбовидный ротор вместо трехстороннего ротора, который используется в традиционных роторных двигателях Ванкеля.

Роторный двигатель Ванкеля стал идеальным выбором для многих владельцев и операторов небольших винтовых самолетов. По сравнению с обычными поршневыми двигателями роторные двигатели Ванкеля небольшие, легкие и имеют высокое отношение мощности к массе. Они почти не вибрируют, не могут схватиться или ударить, и у них меньше движущихся частей (которые могут сломаться). На данный момент сложно улучшить дизайн Ванкеля; то есть, если вы не планируете изменить форму ротора… на изменяющуюся форму.

Новая конфигурация роторного двигателя - роторный двигатель Сореньи - была разработана Мельбурнским агентством по разработке роторных двигателей (REDA). В то время как статор или неподвижная часть двигателя Сореньи похожа на статор двигателя Ванкеля, геометрическая форма ротора двигателя представляет собой ромб, который деформируется при вращении внутри контура статора.

Роторный двигатель Сорени цикл

Эта геометрия соответствует роторному двигателю с четырьмя камерами сгорания в отличие от традиционного роторного двигателя Ванкеля с тремя камерами.Каждый оборот коленчатого вала вызывает один оборот ротора и полный цикл двигателя в каждой из четырех камер: или четыре такта мощности. В отличие от этого двигатель Ванкеля производит один рабочий ход за один оборот коленчатого вала.

Роторный двигатель Ванкеля, цикл


Типичный роторный двигатель Ванкеля использует трехсторонний ротор для создания полостей внутри статора для бесшовного цикла впуска, сжатия, зажигания и выпуска. Точка A отмечает одну из трех вершин ротора, точка B отмечает эксцентриковый вал, а белая часть - выступ эксцентрикового вала.(Источник изображения: Y tambe)

Согласно REDA, каждый четырехтактный роторный модуль Szorenyi эквивалентен восьмицилиндровому поршневому двигателю с возвратно-поступательным движением или оппозитным поршнем.

Двигатель Сореньи также более оптимизирован для многороторной конфигурации, чем роторный двигатель Ванкеля, благодаря использованию периферийных отверстий по сравнению с двигателем Ванкеля, использующим сложные боковые каналы. Возможность легко конфигурировать многороторные четырехтактные двигатели может привести к созданию роторных силовых установок, которые вырабатывают мощность, эквивалентную 8-, 16- или 24-цилиндровым поршневым двигателям.Кроме того, разработка стандартизованных модулей может снизить производственные затраты и затраты на техническое обслуживание в течение всего жизненного цикла.

Свободный до

Обычно двигатели Ванкеля ограничиваются частотой вращения ротора 3000 оборотов в минуту (об / мин) из-за чрезмерного изгиба коленчатого вала, вызванного центробежными силами эксцентрикового ротора. Двигатель Szorenyi в этом отношении не имеет ограничений по оборотам, так как он использует сбалансированный ротор.

Более высокие потенциальные пределы оборотов означают, что двигатель Сореньи имеет более высокую удельную мощность, чем двигатель Ванкеля, что может привести к увеличению дальности полета, выносливости и полезной нагрузки самолета.Кроме того, двигатель Сореньи имеет больше места для внутреннего охлаждения ротора и не требует редуктора в самолетах и ​​беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) с большими винтами.

Согласно документу, двигатель Сореньи может работать на бензине, авиационном бензине (avgas), бутане или водороде (поскольку впускное и выпускное отверстия хорошо разделены).

REDA также отметила, что если будет введена фаза предварительного сжатия, двигатель может использовать дизельное топливо - в соответствии с U.S. военная концепция «одного топлива» и возможность использования двигателя в военных целях.

Полная информация о конструкции и испытаниях нового двигателя REDA доступна в международном техническом документе
SAE «Разработка четырехкамерного роторного двигателя Szorenyi».

Сокращенная версия «Разработка четырехкамерного роторного двигателя Сореньи» и другие технические документы SAE, касающиеся двигателей малых самолетов и БПЛА, доступны в последней книге SAE International So You Want to Design series, So You Want to Конструкция двигателей: Двигательные установки БПЛА .

Книга охватывает несколько технологий движения БПЛА, таких как традиционные двигатели на тяжелом топливе, гибридно-электрические архитектуры, распределенные водородные вентиляторы, вышеупомянутый роторный двигатель Сореньи и экспериментальные плазменные двигатели - или диэлектрический барьерный разряд.

Уильям Кучински - редактор контента в SAE International, Aerospace Products Group в Варрендейле, штат Пенсильвания. Ранее он работал писателем в Центре безопасности НАСА в Кливленде, штат Огайо, и отвечал за написание тематических исследований сбоев системы.Его интересы включают буквально все, что связано с космосом, прошлыми и настоящими военными самолетами и двигательными установками.

Свяжитесь с ним по поводу любых статей или идей сотрудничества по электронной почте [email protected]
Продолжить чтение "

Роторные двигатели - обзор

7.3.1 Проблема с водородом

В целом водород представляет собой идеальное решение.Это также хорошее топливо для двигателей внутреннего сгорания (ВС), и его выбросы в основном состоят из воды. По этой причине BMW пропагандирует это решение как альтернативу топливным элементам. Он считает, что двигатели внутреннего сгорания составляют его основное технологическое преимущество, и не хочет идти на компромисс, что неизбежно произошло бы, если бы топливные элементы были повсеместно приняты автопроизводителями. BMW утверждает, что водородные двигатели IC дают те же экологические преимущества, что и водородные топливные элементы. На практике выделяются очень низкие уровни углеводородов из-за смазочного масла, которое все еще требуется двигателю внутреннего сгорания, хотя это, вероятно, незначительно.

Более важно то, что если кислород, используемый для сжигания водорода, получен из окружающего воздуха, более высокая температура сгорания водорода неизбежно приведет к более высоким выбросам NOx, а также к более высоким тепловым потерям (Keolian, 1997: 87). Эта проблема не возникнет в топливных элементах, которые работают при гораздо более низких температурах, а также с более высоким КПД. Водород можно сжигать в существующих двигателях внутреннего сгорания с небольшими модификациями, поэтому массовый отход от существующих технологий двигателей и производственных мощностей не потребуется.BMW также предлагает использовать пустынные районы для крупномасштабного производства водорода на солнечной энергии. Однако BMW была одной из первых, кто разработал топливный элемент для питания бортовых электрических систем в своих автомобилях. Mazda сообщила в начале 1990-х годов, что ее роторные двигатели IC Ванкеля также особенно подходят для работы на водороде (Hege, 2001: 161).

Новая потребность в водороде хорошо согласуется с желанием некоторых стран перейти к «водородной экономике», которая в большинстве случаев представляет собой экономику, основанную на водороде как средстве хранения энергии, генерируемом из возобновляемых источников энергии, а не на ископаемом топливе. .Тогда это приведет к созданию экономики, основанной на изобилии энергии, но без побочных эффектов, таких как загрязнение окружающей среды, войны на Ближнем Востоке или глобальное потепление. Исландия, изобилующая геотермальной энергией, объявила, что идет к достижению этой цели в течение нескольких десятилетий. Канада считает, что может использовать гидроэлектроэнергию для производства водорода. Другие предлагали использовать ядерную энергию. Президент США Джордж Буш также стал сторонником принципа водородной экономики, поскольку он рассматривает его как способ снижения зависимости от импортируемой нефти и сокращения производства C0 2 при сохранении энергоемкого образа жизни в США.Его инициатива Freedom Car, пришедшая на смену Партнерству Клинтона по созданию автомобилей нового поколения (PNGV), является частью стратегии реализации.

Однако, независимо от того, выбираете ли вы топливные элементы или водородные двигатели внутреннего сгорания, есть некоторые проблемы, в основном связанные с производством водорода. Водород (химическая формула: H 2 ) не встречается на Земле в чистом виде в природе и обычно производится из воды или углеводородного топлива, такого как метанол. Этот процесс может быть довольно энергоемким, поэтому возникает вопрос, какой источник энергии использовать для производства водорода.Этот процесс сам по себе может загрязнять окружающую среду, особенно если используется ископаемое топливо. В настоящее время большая часть водорода производится из природного газа путем переработки пласта, и Keolian et al. (1997: 86) указывают, что эффективность этого процесса составляет 70–75%. Финансовые затраты в два-три раза превышают затраты на сырье, хотя и на уровне цен в США. Электролиз воды может иметь эффективность 75%, хотя и требует больших затрат энергии, тогда как газификация угля с эффективностью 60–65% является самой низкой стоимостью в США. В связи с этим привлекательность недорогих природных источников энергии, таких как тепловая или гидроэнергетика, очевидна.С другой стороны, как Burns et al. (2002: 49) указывает, что, поскольку автомобили на топливных элементах, вероятно, будут почти вдвое эффективнее автомобилей с бензиновым двигателем, можно допустить значительную надбавку к цене за водород, поскольку стоимость мили будет ключом к успеху.

Водород также представляет проблемы с хранением. Существующие системы хранения, такие как резервуары со сжатым водородом или металлогидридом, громоздки, и экспериментальные водородные автомобили часто были фургонами, которые могли их перевозить. Проблема в том, что водород имеет только одну четверть плотности энергии бензина, поэтому для преодоления такого же расстояния требуется больше энергии (Таблица 7.2). К концу 1990-х одно направление мышления, таким образом, больше сдвинулось в сторону выработки водорода на борту транспортного средства из углеводородного топлива, такого как метанол или даже бензин. Это бортовое преобразование, при котором водород извлекается переработчиком по мере необходимости из топлива, с которым легче обращаться и хранить в автомобиле, как в двигателях внутреннего сгорания. Споры о том, что лучше - метанол или бензин, все еще продолжаются. Последний был продвинут Chrysler среди других в 1990-х годах, поскольку он позволяет сохранить существующую бензиновую инфраструктуру.Однако это не решает проблему нашей чрезмерной зависимости от скудных запасов нефти. Автомобиль Nissan на топливных элементах (FCV) использует метанол и воду, которые вступают в реакцию и выделяют водород. Метанол, одна из форм спирта, может быть извлечен из различных видов сырья.

Таблица 7.2. Относительная плотность энергии топлива (бензин / бензин = 1)

Топливо Плотность энергии
Бензин / бензин 1,00
Дизельное топливо 1.06
Этанол 0,74
Метанол 0,54
Сжиженный нефтяной газ 0,67
СПГ 0,42
сжатый водород

Источник: Schuetzle and Glaze (1999).

Преимущества и недостатки роторного двигателя

Gear and Tech: 29 января 2009 г.

Что, черт возьми, такое роторный двигатель? Что это за роторы и NO PISTONS !? Богохульство! На самом деле все очень просто.В отличие от поршневого двигателя, который имеет фазы сжатия и зажигания для каждого цилиндра, Rotary делает все это за один оборот ротора треугольной формы.

Преимущества

Роторный двигатель очень прост. В конструкции двигателя используется гораздо меньше движущихся частей, чем в его поршневом аналоге. 13B-MSP Renesis (от RX8) имеет самую высокую мощность на рабочий объем среди всех безнаддувных двигателей, произведенных на заводе в Америке.Для своего размера роторный инструмент обладает мощным ударом. Для справки: 13B от RX8 имеет объем 1,3 литра и выдает 232 лошадиных сил. Это равняется смехотворным 178 лошадиных сил на литра. Теоретически это было бы эквивалентно 6,0-литровому LS2 (от Corvette) , производящему 1068 лошадиных сил на заводе.

В отличие от поршневых двигателей, роторные двигатели почти не подвержены катастрофическим отказам. В поршневом двигателе поршень может заедать и вызывать всевозможные повреждения, но в роторном двигателе, когда двигатель теряет мощность, он будет продолжать вырабатывать ограниченное количество мощности до тех пор, пока, наконец, не умрет.

Роторные двигатели также полетят на Луну и по-прежнему будут производить энергию. Например, RX8 имеет красную отметку 9k , и именно здесь он также обеспечивает пиковую мощность. Излишне говорить, что Rotary любит оставаться на высоких оборотах.

Недостатки

Некоторые основные жалобы на Rotary - расход топлива и сжигание масла. Одним из наиболее распространенных заблуждений является то, что роторный двигатель сжигает масло из-за неисправности, это не всегда так. В Rotary используются масляные распылители, которые собирают небольшое количество масла и смешивают его с топливом для смазки уплотнений.Расход бензина очень Меххххх в середине 20-х годов (предположительно ... намного меньше в действительности.)

Роторы также имеют тенденцию производить примерно такой же крутящий момент, как отвертка , и уплотнения через некоторое время становятся большой проблемой, если вы живете в более холодном климате. Детали, как правило, дорогие, и, поскольку это роторный двигатель, вы должны отнести его к механику или в дилерский центр, чтобы он работал, когда что-то пойдет не так.

У роторных машин

также иногда возникают проблемы с заливкой топливом при холодном пуске.Обычно это происходит только со старыми 13B, поэтому необходимо , чтобы дать двигателю прогреться до рабочей температуры, прежде чем вы решите взлететь.

В целом у ротора есть свои взлеты и падения, как и у всего остального. Ничто не может сравниться со звуком 26B, который звучит как огромный V8 с кулачковым механизмом на холостом ходу, а затем набирает обороты, как стритбайк. Надеюсь, эта статья была информативной и прояснила некоторые заблуждения. Ротари могут быть разными, но они всегда будут в моем сердце.

Проект роторного двигателя

Сореньи | Новая конструкция роторного двигателя

Представьте себе треугольники, вращающиеся вокруг стержня для занавески для душа внутри пивного бочонка - это элементарное описание кричащего роторного двигателя Ванкеля. Эту силовую установку любят редукторы во всем мире из-за ее простой конструкции с минимумом движущихся частей, плавности хода от низких до высоких оборотов и огромного количества мощности, которое достигается за счет крошечного рабочего объема.

Однако у легендарного треугольного ротора Ванкеля количество оборотов ограничено из-за того, что его треугольные роторы эксцентрично крепятся к коленчатому валу, что означает, что скорость двигателя ограничена примерно 9000 об / мин, потому что коленчатый вал изгибается, если он вращается быстрее.Конечно, красная линия на 9000 об / мин - это высокий показатель для уличного автомобиля, но возможность более высоких оборотов может обеспечить большую мощность в других приложениях.

Может быть, если бы мы вышли за рамки вращающихся треугольников.

Двигатель Сорени, взорванная схема.

REDA

Более десяти лет австралийские инженеры, работающие под названием Rotary Engine Development Agency (REDA), разработали новую конструкцию роторного двигателя, основанную на деформирующемся ромбе, а не на традиционных треугольных роторах.Основным преимуществом двигателя является большая удельная мощность, чем может достичь двигатель Ванкеля, потому что более сбалансированная конструкция позволяет двигателю развивать более высокие обороты - так говорит Питер Кинг, один из двух партнеров REDA.

Другое главное преимущество Кинга состоит в том, что предел оборотов Szorenyi не ограничивается изгибом коленчатого вала, который возникает из-за эксцентриковых роторов Ванкеля. Уравновешенные роторы Szorenyi (в которых вращающий их коленчатый вал находится в центре ротора) позволяют ему вращаться выше, чем у роторов Ванкеля, у которых центр тяжести находится вне центра коленчатого вала.

Эта новая роторная конструкция называется ротором Сореньи, в честь изобретателя двигателя и партнера REDA Петера Сореньи. После того, как он скончался в 2012 году, его сын Адам занял его место в REDA вместе с Кингом.

Легендарный роторный двигатель Mazda Wankel.

Getty Images

Ванкель никогда не был единственной роторной конструкцией, но он стал визитной карточкой. Созданный в Германии 1920-х годов, Wankel, наконец, начал производство в 1950-х годах на немецком автопроизводителе NSU.Mazda, наряду с огромным списком производителей автомобилей и самолетов, а также парой производителей мотоциклов, лицензировала Wankel у NSU и разработала свои собственные версии. Только Mazda на самом деле пошла на это за , используя роторные двигатели, наиболее известные в спортивных автомобилях, таких как RX-7, и в больших туристических автомобилях, таких как Cosmo.

NSU обанкротилась в 1970-х годах, потому что ее ранние версии Wankels продолжали самоуничтожаться, и, хотя компания в конечном итоге исправила недостатки, ее репутация была подорвана.Когда разразился нефтяной кризис 1973 года, Mazda переводила почти все свои производственные линии на станки Ванкельса. С тех пор роторный двигатель был зарезервирован в основном для нишевых легких спортивных автомобилей и роскошных гранд-туреров, пока Mazda не разочаровала всех поклонников Ванкеля, остановив производство после 2012 года.

Сзореньи пережили свою собственную сагу. REDA разрабатывала четырехкамерный Szorenyi в течение многих лет и построила действующий прототип в 2008 году. Но когда группа опубликовала свой технический документ совместно с Обществом автомобильных инженеров в 2017 году, все наткнулось на препятствие.Инженеры известной британской автомобильной инженерной фирмы проверили двигатель и сказали Кингу, что угловые шарниры будут испытывать экстремальные нагрузки от давления и их будет сложно смазывать должным образом.

«В результате того [разговора] у меня возникло вдохновение снять петли и просто смириться с потерей одной [камеры сгорания]», - говорит Кинг. Это упростило двигатель и устранило проблемы со смазкой и высокими нагрузками, но также вернуло Szorenyi к трехкамерному роторному двигателю, более близкому по концепции к Ванкелю.

Роторный двигатель Szorenyi сохраняет основные особенности Ванкеля в отношении неподвижных частей двигателя, однако у него все еще есть ключевое преимущество - у Szorenyi используется более закругленная форма для своего статора (неподвижная часть двигателя в форме бочонка пива). Его роторы испытывают центробежные силы, которые деформируют их относительно верхних уплотнений, выстилающих камеры сгорания, что улучшает герметичность этих камер. В отличие от этого, утверждает Кинг, эксцентриковые роторы Ванкеля испытывают силу, действующую по направлению к центру двигателя, и это может вызвать подъем уплотнения верхушки, что приводит к утечке газов между камерами.

Потеря четвертой камеры уменьшает рабочий объем двигателя - если все остальное остается прежним - но трехкамерный Szorenyi сохраняет сбалансированные роторы, которые позволяют ему вращаться выше, чем эквивалентный двигатель Ванкеля. «Мой подход сейчас состоит в том, чтобы поставить четырехкамерный двигатель и сконцентрироваться на трехкамерном двигателе», - говорит Кинг. Это будет первая версия Szorenyi, которую мы увидим, хотя Кинг не говорит, для какого приложения она дебютирует.

Лицо трехкамерного поворотного Сорени.

REDA

Предполагая, что его окончательный дизайн будет реализован, Szorenyi столкнется с экзистенциальным вопросом: каково место ротора в мире?

Подобно двигателю с воздушным охлаждением, роторный двигатель вызвал интерес, и производство среди крупных производителей прекратилось на рубеже веков. Wankel просуществовал до 2012 года, когда Mazda убила RX-8 с роторным двигателем. Ужесточение стандартов выбросов и экономии топлива привело к подписанию смертного приговора Ванкелю.

За исключением небольшого оживления.Примерно в то же время REDA решила сконцентрироваться на трехкамерном Szorenyi, Mazda объявила, что возродит Wankel в качестве расширителя диапазона для автомобилей с электрическим приводом. Таким образом, Mazda Wankel не будет напрямую вращать колеса, а будет действовать больше как бортовой генератор, который в крайнем случае вырабатывает дополнительную электроэнергию для электродвигателей, приводящих в движение колеса автомобиля. Внезапно роторный обрел еще одну жизнь.

Непосредственная судьба Сореньев остается неясной. В отличие от того, чтобы найти свой путь в автомобиле - долгий и трудный процесс - эту конструкцию можно было сначала использовать в беспилотных летательных аппаратах и ​​легких самолетах, где Ванкель был популярен в течение многих лет.Szorenyi был бы идеальным двигателем для сверхлегких самолетов и автожиров по тем же причинам, что и Wankel: хорошая мощность, малый вес, небольшие размеры.

После всех положительных отзывов со стороны отрасли, единственное препятствие, которое остается для REDA, - это убедить кого-то построить его.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

6 увлекательных роторных автомобилей - это не Mazda RX

В то время как знаменитое стремление Mazda к созданию спортивных автомобилей с роторным двигателем, возможно, является самым большим успехом Ванкеля, RX-7 и RX-8 были не единственными, кто добился успеха. Изображение: Wikimedia Commons / Tennen-Gas

Никто не станет спорить, что Mazda RX-7 и RX-8 были самыми известными рокадными автомобилями, построенными с роторными двигателями.Была также потрясающе красивая Mazda 787B, единственная машина с роторным двигателем, когда-либо выигравшая Ле-Ман.

Но было много других автомобилей, в которых использовалась поворотная конструкция. Некоторые из них преуспели в жизни лучше, чем другие, но все они разделяли дух сочетания небольшой емкости с высокой удельной производительностью. Давайте прокатимся по переулку памяти и рассмотрим некоторые из проектов, о которых забыла роторная слава.

Audi A1 e-tron концепт

Маловероятная запись в этот список с четырьмя кольцами также является самой последней.Концепция A1 e-tron появилась в 2010 году как видение того, как можно приводить в движение малый автомобиль будущего. Он использовал гибридную трансмиссию, основанную на двух электродвигателях и двигателе; в данном случае это был Ванкель объемом 254 куб. см, но можно было заменить и другие типы двигателей.

Как и любой расширитель диапазона, он мог работать только на электричестве или на комбинации двигателя и моторов. Он весил всего 1190 кг, даже с учетом батарей и двигателей, но все равно был не очень впечатляющим в движении.Разгон 0-100 км / ч занял неторопливые 10,2 секунды. У него всегда было только 60 лошадиных сил; его пиковая мощность в 101 л.с. была только вашей короткими очередями. По крайней мере, его 12-литровый наперсток топливного бака мог превысить общий теоретический пробег автомобиля до 155 миль.

Mazda Cosmo

(HB)

- цена: + 0 руб. Изображение: Wikimedia Commons / Tennen-Gas

Cosmo был первым автомобилем Mazda с роторным двигателем и долгое время был флагманом компании.Mazda продолжала придерживаться этого, пока не стало ясно, что она потеряла потребительскую привлекательность вместе с более гладким и желанным RX-7. Это было огромным позором, потому что последний (JC) Cosmo стал технологическим центром, намного опередив свое время.

Это HB Cosmo, который, как правило, остается незамеченным, хотя он менее желателен, чем JC или ранние версии, L10A / B и CD. Модель HB была воплощена в чистом дизайне 1980-х годов, она отличалась потрясающим интерьером и, конечно же, выдвижными фарами.Это не самая красивая вещь в мире, но сегодня она сохраняет сладкий ретро-шарм.

NSU Ro 80

Изображение: Wikimedia Commons / Лотар Спурзем

NSU был первым западным автопроизводителем, построившим автомобиль с роторным двигателем.Это был Паук 1964 года, но нам не удалось найти его достаточно больших изображений. Вместо этого мы представляем более позднюю модель. Ro 80 1967 года был четырехдверным седаном, предназначенным для семей из бывшей Западной Германии. Wankel, построенный на Comotor, имел объем 995 куб.см и выдавал на переднюю часть очень здоровые 106 л.с.

NSU был постепенно поглощен Audi в течение следующих десятилетий, но место, на котором он был построен, в Неккарзульме, до сих пор используется Audi для производства A4, A5, A6, A7 и A8. Audi Sport также базируется там.

AMC Pacer

Изображение: Wikimedia Commons / Кристофер Зимнович

Прежде, чем кто-либо начнет яростно комментировать, что Pacer на самом деле не использовал роторный двигатель, для которого он был разработан; мы знаем.Мы говорим о прототипе, который поразил Северную Америку в то время, когда обстоятельства только начинали выталкивать людей из их гигантских пожирателей бензина в сторону чего-то меньшего. В этом прототипе использовался ротор.

К несчастью для AMC, соглашения о поставке двигателей были разорваны и забыты поставщиком General Motors, когда стало ясно, что агрегат просто не будет соответствовать грядущим и более строгим нормам США по выбросам. Спешно адаптированный рядный шестицилиндровый Pacer сначала продавался хорошо, но его низкая топливная экономичность подводила его по сравнению с четырехцилиндровыми автомобилями GM и другими, выпущенными в конце 70-х годов.

Citroen GS Биротор

Исходные изображения: Wikimedia Commons / order_242 / Gérard Delafond

Великолепный Citroen GS породил роторного брата, иногда называемого GZ, но обычно известного как Birotor.Два ротора Ванкеля работали в идеальной гармонии, обеспечивая плавную передачу мощности, которая шла рука об руку с удивительно удобной гидропневматической подвеской Citroen.

Но это был ужасный провал. Великолепно, но с соответствующей ценой, он стоит столько же, сколько больший DS и примерно на 70 процентов дороже, чем обычный GS. Как только он был выпущен, разразился нефтяной кризис 1970-х, и жаждущий Birotor стал таким же желанным, как лицевые бородавки. Сообщается, что было продано всего 847 автомобилей, и Citroen фактически попытался полностью отказаться от модели, первоначально отказавшись поставлять запчасти или даже признать существующих владельцев.

Шевроле Аэроветт

Независимо от того, что приводило в движение, Aerovette со средним расположением двигателя был абсолютным шедевром американского дизайна.Первоначально написанный в 1960-х годах, он сохранял чувство родства с Corvette Stingray, но в то же время выглядел намного быстрее. Экспериментальный проект 882 (XP-882) был постоянным проектом во второй половине десятилетия, прежде чем в 1972 году он был модернизирован новым четырехроторным двигателем.

Два двухроторных двигателя Chevrolet Vega были объединены, и автомобиль был переименован в XP-895. Он производил 420 л.с. и, скорее всего, звучал эпично, но, как и в случае с другими роторными автомобилями той эпохи, нефтяной кризис разрушил любые шансы на его производство.В 1976 году Wankel был заменен красивым, эффективным 6,6-литровым двигателем V8, названным Aerovette и добавленным в производственный календарь 1980-х годов. Затем он был снова отменен после того, как несколько высокопоставленных сотрудников GM ушли на пенсию и компания сменила направление. Жаль, если вы спросите нас, хотя спорткар Chevrolet со средним расположением двигателя наконец-то прибывает в США.

Tech Tidbit: 3 стороны гладкой работы роторного двигателя

Mazda была единственным производителем автомобилей, производившим в больших объемах роторный двигатель Феликса Ванкеля, и этот дизайн был снят с производства, когда RX-8 покинул рынок в 2012 году.

В гибридном электромобиле Mazda MX-30 2022 года в качестве источника энергии сгорания бортового генератора будет использоваться роторный двигатель. Это обеспечит более плавную альтернативу обычным поршневым двигателям с возвратно-поступательным движением, используемым в других гибридах, чья вибрация является резким нарушением качества вождения на электричестве.

Связано: В Mazda3 2020 года ангел в деталях

Mazda подчеркнула эту плавность, продвигая роторный двигатель в U.С. с рекламными роликами, в которых звучала мелодия: «Поршневой двигатель гудит [звук« боинг, боинг, боинг »], а Mazda -« ММММММ »».

Роторы двигателя представляют собой отливки треугольной формы, которые вращаются на эксцентриковом валу, который является аналогом роторного вала коленчатого вала поршневого двигателя. В то время как поршни качаются вверх и вниз, меняя направление дважды за каждый оборот коленчатого вала, роторные двигатели вращаются плавно, их легкое колебание отслеживает путь через корпус ротора, имеющий нечеткую форму «восьмерки».

Связано: Новая стратегия испытаний Mazda может сэкономить «сотни миллионов иен» в год

Ротор выполняет тройную работу, запуская три цикла сгорания каждый раз, когда он вращается на 360 градусов, причем одно событие сгорания происходит на каждой стороне треугольника проходит свечи зажигания в корпусе ротора. Ротор предназначен для однократного вращения за три оборота эксцентрикового вала, поэтому каждый ротор выполняет одно событие сгорания за один оборот вала.

В каждом цилиндре поршневого двигателя происходит одно событие сгорания при каждом втором обороте коленчатого вала, если это четырехтактный двигатель.Компактные электроинструменты, такие как цепные пилы, используют двухтактные двигатели, вырабатывающие мощность при каждом обороте коленчатого вала.

Двигатели

Mazda имели внутри два ротора, причем роторы располагались под углом 180 градусов друг к другу, так что они работали по очереди. Роторы и вал представляют собой три движущихся части роторного двигателя, что резко отличается от функции Руба Голдберга движущихся и возвратно-поступательных частей внутри поршневого двигателя. Сюда входят не только поршни, шатуны и коленчатый вал, но также цепь и шестерни ГРМ (или ремень и шкивы), распределительный вал, толкатели клапанов, толкатели, коромысла и клапаны.

Роторный двигатель прост, легкий, компактный, плавный и вырабатывает большую мощность для своего размера. Эти атрибуты когда-то побудили мировых автопроизводителей предсказать, что это двигатель будущего. В середине 1970-х годов на Chevrolet Corvette и AMC Pacer планировалось внедрить новые роторные двигатели этих компаний.

Увы, техническая проблема создания таких двигателей с удовлетворительной долговечностью была решена всеми автомобильными компаниями, не названными Mazda, и некоторые недовольные владельцы могли даже включить эту компанию в список.

Основной технической задачей является создание прочных уплотнений на трех концах треугольника ротора. Известно, что эти верхние уплотнения изнашиваются при меньшем пробеге, чем внутренние детали поршневого двигателя.

У роторных двигателей

есть и другие проблемы, даже если они находятся в идеальном рабочем состоянии. Они потребляют масло в процессе сгорания, потому что они используют впрыск масла для смазывания внутренних поверхностей. У них огромный аппетит к топливу из-за почти непрерывного процесса сгорания.Они также производят много тепла и шума выхлопных газов по той же причине, по которой, казалось бы, непрерывное сгорание.

Mazda

Это роторы четырехроторного гоночного автомобиля Mazda 787B 1991 года, победившего в гонке «24 часа Ле-Мана».

Mazda, по-видимому, разработала эффективные глушители для сдерживания этого звука, чтобы водители MX-30, ожидающие использования электромобилей, не слышали громкого шума при запуске роторного генератора. «Роторный генератор ознаменует возвращение нашей уникальной роторной трансмиссии, - сказал Джефф Гайтон, президент Mazda North American Operations.«Эта технология разработана для почти бесшумной работы и будет заряжать аккумулятор, а не приводить в движение колеса. В результате MX-30 всегда будет ездить как привлекательный электромобиль, но с возможностью заряжаться от стены или на ходу ».

В качестве генератора роторный двигатель сможет работать на более стабильных оборотах двигателя, чем двигатель, который обеспечивает единственное средство движения автомобиля, поэтому это, вероятно, является источником адекватной топливной экономичности, шума двигателя и долговечности двигателя.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *