Схема работы роторного двигателя: принцип работы, устройство, недостатки и преимущества, видео

Принцип работы роторного двигателя, устройство, преимущества и недостатки

Содержание:

• История возникновения
• Биография изобретателя
• Конструкция
• Строение
• Принцип работы
• Преимущества
• Недостатки
• Разновидности
• Советы и рекомендации
• Правила эксплуатации
• Какие машины были оснащены РПД?
• Итоги

Что такое роторный двигатель и когда он появился знает не каждый автовладелец. Мотор представляет собой стандартный ДВС, но его устройство иное. Принцип работы РД основывается на высоких оборотах и отсутствии движений, которыми наделен поршневой «движок». Роторный по-другому именуют двигателем Ванкеля. Рассмотрим, почему устройство получило такое название, какие особенности оно имеет и чем отличается от других.

История возникновения

После изобретения ДВС сфера автомобилестроения начала развиваться. Общее устройство двигателя остается прежним, но силовые агрегаты регулярно модернизируются. Появляются усовершенствованные модели, к примеру, роторного вида. Впервые такая конструкция появилась в 1957 году. Ее испытывали два разработчика: Ф. Ванкель и В. Фройде. Сначала двигатель установили на спортивную машину «Спайдер», после исследований были получены интересные данные. Выяснилось, что спорткар смог набрать скорость 150 км/час при 57 л.с. Со временем двигатель стали устанавливать на марки авто, доступные широкому кругу пользователей (Ситроен, Шевроле).

В России роторный «движок» появился в 1961 году. Советские ученые не могли воспользоваться наработками немецкого инженера, поэтому смастерили конструкцию самостоятельно, опираясь на РПД фирмы NSU. На свет появился односекционный роторно-поршневой двигатель. Произошло это официально в 1976 г. «Движок» испытывали на отечественных машинах. Со временем конструкцию улучшали, выявляя в ней недостатки. Данный тип мотора по-прежнему применяется в автоспорте. Это обусловлено его экономичностью и малым весом.

На Западе роторные «движки» не стали чем-то уникальным и необычным. Топливный кризис остановил разработки в 1973 году. В те годы стоимость на топливо возросла, поэтому люди старались эксплуатировать машины с меньшим расходом горючего. Продажи авто с РПД упали, но «на помощь» пришла Япония и начала оснащать машины бренда «Мазда» роторными двигателями. Их производство продолжалось даже после распада СССР, но ВАЗ перестал иметь дело с РПД лишь в 2004 году.

Биография изобретателя

Ф.Г. Ванкель — немецкий изобретатель, рожденный в городе Лар в начале XX века. Его отец умер во время боевых действий во время Первой Мировой. По этой причине будущий ученый был вынужден забросить учебу и пойти работать, чтобы содержать себя. Первое время он трудился в лавке, где продавались книги. Во время работы Феликс любил читать. Особенно ему нравилось изучать автомобилестроение. Изобретатель был талантливым человеком со способностями. Говорят, что изобретенный им двигатель приснился ему во сне.

Конструкция

Чтобы выяснить, какой имеет роторный двигатель принцип работы, необходимо изучить конструкционные особенности. В данном типе мотора энергия сгорания воспринимается ротором в форме треугольника.

Ротор находится внутри закрытого элемента, состоящего из боковых и центрального корпуса. Это нужно для создания процесса горения. Он проходит в статоре, а боковые грани создают герметичность.

Статор включает в себя цилиндр, а в нем находится сам ротор. Овальный цилиндр имеет прижатые бока. Именно такая форма дает возможность всем процессам внутри проходить слаженно. Кроме того, статор оснащен окошками для впуска горючего и выпуска газов. На противоположной стороне находятся специальные отверстия для свечей.

Верхушки ротора контактируют с цилиндром, поскольку движение проходит по эксцентриковому типу.

Строение

Ротор с выпуклыми сторонами работает как поршень. Скорость вращения увеличивается благодаря углублениям, которые есть в каждой стороне. Для твс (топливно воздушной смеси) остается больше пространства. Вершины граней с помощью металлических пластин создают камеры. С каждой стороны ротора также есть металлические кольца, помогающие формировать камерные стенки. В центре ротора расположен круг с зубьями.

Овальная камера создана таким образом, чтобы роторные вершины контактировали со стенками и создавали закрытые газовые объемы. Как было сказано, в РПД — 4 рабочих такта, к которым относят впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Впуск и выпуск осуществляется в отверстиях камеры, выхлоп происходит через трубу, а впускное отверстие подсоединено к газу.

Выходной вал работает по аналогии с коленвалом, заменяя его.

Принцип работы

Узнать, как работает роторный двигатель, можно лишь в сравнении его со стандартным ДВС с поршнями. Схема функционирования РПД и ДВС отличается технологией, учитывая что «движки» имеют разные конструкционные особенности.

Принцип работы роторного двигателя схож с ДВС, поскольку он основывается на преобразовании энергии от сгорания горючей смеси. Но в случае с ДВС давление, полученное от сгорания, заставляет поршни двигаться, тем самым коленвал и шатун преобразуют движения поршней во вращательные, запуская движение колес.

Ротор функционирует в овальной камере, поэтому мощность передается сцеплению с КП. Треугольная форма позволяет выдавить топливную энергию и перенаправить ее на колесную систему.

Внутри капсулы, в которой находится ротор, происходят различные процессы: сжатие твс, впрыск горючего, проникновение кислорода, воспламенение топлива и отправка сгоревших элементов на выпуск. Ротор крепится к механизму, который «бегает» внутри капсулы. В корпусе образуется несколько камер, в каждой из которых происходят определенные процессы. В первой камере возникает смешение топлива с воздушными массами, превращая их в твс. Во второй камере все это сжимается и воспламеняется, а из третьей вытесняется.

Преимущества

Роторный двигатель имеет плюсы и минусы, как и любое механическое устройство.

 КПД достигает 40%, это высокий показатель.

 Простые конструктивные особенности. РПД не обладает большим количеством узлов, что упрощает его конструкцию в целом.

 Концепция. РД вращается, поэтому на остановку в противоположных друг другу точках время не затрачивается. Благодаря этому, мотор можно посчитать высокооборотистым.

 Компактность силового агрегата способствует равномерной развесовки и высокой устойчивости машины при езде по трассе.

 Динамические характеристики двигателя позволяют автомобилю разгоняться на порядок быстрее, поэтому РПД устанавливали преимущественно на спорткары.

 При увеличении количества оборотов не возникает дополнительных нагрузок. Получается, что можно разогнать транспорт до 100 км/час даже на низкой передаче.

Смотря на внушительный список преимуществ, водители задаются вопросом, почему РПД не смогли вытеснить с рынка стандартные ДВС? Дело в том, что у роторных «движков» есть недостатки, которые не позволили им стать лучше поршневых двигателей.

Недостатки

При составлении плюсов и минусов РПД было выявлено, что с имеющимися характеристиками мотор не сможет реализоваться массово.

Минусы роторных моторов:

 Обслуживание. Многих водителей не устраивает высокий расход масла и необходимость его частой замены (каждые 5000 км пробега). Кроме того, РПД потребляет большое количество топлива (20 л на 100 км).

 Ограниченность ресурса. Из-за конструктивных особенностей ресурс двигателя сильно ограничен. Он быстро изнашивается, поэтому у него небольшой срок службы.

 Маленький срок службы объясняется не только конструкцией, но и перепадами температур, которые сопровождают все рабочие такты.

 Низкая экологичность. Серповидная внутренняя часть камер не дает топливу гореть до конца. Ротор выталкивает раскаленный газ в выхлоп, при этом в продуктах сгорания остаются фрагменты масла, что сильно повышает токсичность выброса.

 Уплотнители ротора изнашиваются быстрее из-за регулярных перепадов давления и небольшого ресурса самого «движка».

Для производства РПД используется технологичное оборудование. К качеству предъявлены высокие требования. В конечном итоге роторный двигатель обходится и производителю, и покупателю дороже, чем поршневой.

Разновидности

Узнав устройство роторного двигателя, автовладельцам важно уяснить классификацию РПД. К примеру, камера «движка» бывает замкнутой или незамкнутой, т.е. иметь связь с атмосферой.

Замкнутые моторы также подразделяются на виды по «наличию/отсутствию уплотнительных элементов» или «по режиму функционирования КС». Кстати, большая часть образцов представлена лишь на бумаге, а в реальности их не существует. Классификацию создавал российский инженер И.Ю. Исаев.

Какие существуют роторные ДВС:

 Двигатели с ВВД заставляют ротор создавать качания. Лопатки остаются неподвижными, но рабочие такты проходят между ними.

 Двигатели с однонаправленным движением. В период сближения роторов на корпусе происходит сжатие между лопастей, а при удалении возникает расширение.

 Схема работы двигателя с уплотнительными элементами используется в пневмомоторах. Вращение происходит с помощью сжатого воздуха. При этом данная схема не смогла найти применения в ДВС, там присутствуют высокие показатели температур и давления.

 Существует роторный двигатель с аналогичной предыдущей схеме работы, но уплотнители в этом случае находятся на корпусе.

Более перспективными на данный момент считаются двигатели с равномерным движением элементов. Они способны набирать высокие обороты и мощность, какие для привычных ДВС недопустимы.

Советы и рекомендации

Роторный «движок» разрешено заправлять высококачественным топливом, а именно октановым бензином. Это позволит не допустить детонаций, при этом не даст нагару скопиться на электродах СЗ.

Двигатель имеет повышенную чувствительность к качеству и типу масла. Запрещено заливать синтетику, иначе произойдет быстрое скапливание нагара и падение компрессии. Лучше всего заливать минеральное масло, которое рекомендует сам производитель.

При любых неполадках стоит сразу обращаться к мастерам, а не заниматься ремонтом самостоятельно. Роторный двигатель требует больших вложений. На сегодняшний день по-прежнему функционируют центры, которые специализируются на дефектовке и ремонте РПД.

Перед непосредственно ездой, роторный «движок» следует прогреть так же, как и поршневой. Нагружать силовой агрегат не рекомендуется до тех пор, пока он не выйдет на рабочую температуру. Своевременное обслуживание, использование только качественных ГСМ поможет продлить срок службы РД.

Правила эксплуатации

Говоря о правилах эксплуатации, эксперты придерживаются строгих тезисов.

 Замена масла производится каждые 3-5 тыс.км.

 Регулярно нужно осматривать масляные форсунки.

/

 Замена воздушного фильтра должна проходить каждые 20 000 км.

 Свечи зажигания должны быть установлены специальные.

 Предпочтительнее всего заправлять бензином марки АИ-98.

 При замене масла стоит проверять компрессию через специальный прибор.

 Не рекомендуется глушить мотор «на холодную», так как произойдет залив свечей зажигания.

 Жидкость тормозной системы стоит менять через каждые 20 000 км пробега.

При проверке компрессия должны быть 6,5-8 атм. Если она ниже, то ремкомплекта будет недостаточно. Возможно, заменить придется всю секцию.

Какие машины были оснащены РПД?

Существуют разные модели автомобилей, на которые ставили РПД.

Перечислим самые популярные из них:

 Мазда RX-8. Известная японская компания усовершенствовала двигатель. Последней разработкой стал РПД в 1,3 л, мощностью 215 л.с. Но из-за низкого спроса производство остановлено.

 Мазда Космо Спорт. Именно этот автомобиль стал первым транспортным средством, которое оснастили роторным «движком». В 1964 году зрителям продемонстрировали первый готовый вариант. Через год было произведено около 60 аналогичных моделей. Всего до 1968 года было изготовлено 343 модели. Далее производитель усовершенствовал серию «Космо спорт». Теперь машина могла разогнаться до 193 км/час. Данный вариант выпускался до 1972 года включительно.

 Мерседес с-111. В первый раз автомобиль представили в 1970 г. Спорткар был оснащен трехкамерным мотором, при этом его максимальная скорость могла составить 275 км/час при пятисекундном разгоне.

 Chevrolet Corvette — компания Шевроле получила лицензию на производство РПД. С 1970 года компания начала разрабатывать новые Корветы. В 1971 году модель получила одобрение президента фирмы General Motors. Только через год данная модель была представлена правлению GM.

 ВАЗ 2109-90. Это служебный автомобиль, который смог за 8 секунд разогнаться до 100 км/час. Машина имела способность развивать скорость до 200 км/час, что помогало гнаться за нарушителями.

Для нужд МВД в свое время закупили ВАЗ 21019 Аркан, который также имел роторный двигатель. Ее предельная скорость составляла 160 км/час.

Самой популярной моделью авто на роторном «движке» по-прежнему является Мазда Rx-8. Если водитель рассматривает этот вариант на вторичном рынке, то ему стоит присмотреться к нему. На фоне конкурентов такое авто продается по привлекательной цене, при этом имеет отличные характеристики. Конечно, б\\у авто может требовать ремонта и вложений, поэтому стоит приготовиться к дополнительным расходам.

Сегодня производители самолетов выбирают роторные «движки». Это еще раз говорит о том, что мотор не пользуется популярностью, но от этого не является плохим или бесполезным.

Итоги

РПД — интересная и полезная задумка, но такой мотор не прижился, даже несмотря на высокий КПД и мощность. Из-за конструктивных особенностей механизм быстро изнашивается. Кроме того, «движок» требует особых условий эксплуатации и обслуживания. РПД — лучший вариант для гоночных машин и спорткаров. Для них не требуется большой ресурс.

Высокие технические характеристики дают потребителям надежду, что когда-нибудь роторные моторы будут выпускать массово, заранее устранив их недостатки. Перспектива у двигателей есть, но выпуск РД будет налажен после перехода на водородное топливо. Именно такой мотор не подвержен детонации. Одна из последних современных разработок — Premacy Hydrogen RE Hybrid. Она ничем не уступает по своим характеристикам другим новинкам автомобилестроения.

Выбрать инструктора:

• Автоинструктор Михаил
• Автоинструктор Майя
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Марина
• Автоинструктор Виктор
• Автоинструктор Дмитрий
• Автоинструктор Ася
• Автоинструктор Яков
• Автоинструктор Юлия
• Автоинструктор Алексей

Отзывы:

Все отзывы

Устройство роторного двигателя. Принцип работы роторного двигателя — видео

Автор Master OffRoad На чтение 13 мин. Просмотров 1.9k. Опубликовано 28.12.2020

Содержание

1. История создания роторного двигателя
2. Строение и принцип работы роторного двигателя
3. Строение роторного двигателя
4. Фазы работы
5. Плюсы и минусы
6. КПД роторно-поршневой конструкции
7. Перегревы и высокие нагрузки
8. Ресурс
9. Машины с роторным двигателем
10. Видео: как устроен и работает роторный двигатель
11. Подведем итоги

История создания роторного двигателя

Второе имя роторного двигателя (РПД) — ванкель (этакий аналог дизеля). Именно Феликсу Ванкелю сегодня приписываются лавры изобретателя роторно-поршневого двигателя и даже рассказывается трогательная история о том, как Ванкель шел к поставленной цели тогда же, когда Гитлер шел к своей.

На самом деле все было чуточку иначе: талантливый инженер, Феликс Ванкель действительно трудился над разработкой нового, простого двигателя внутреннего сгорания, но это был другой двигатель, основанный на совместном вращении роторов.

После войны Ванкель был привлечен немецкой фирмой NSU, занимавшейся в основном выпуском мотоциклов, в одну из рабочих групп, трудившихся над созданием роторного двигателя под руководством Вальтера Фройде.

Вклад Ванкеля — это обширные исследования уплотнений вращающихся клапанов. Базовая схема и инженерная концепция принадлежат Фройде. Хотя у Ванкеля был патент на двойственное вращение.

Первый двигатель имел вращающуюся камеру и неподвижный ротор. Неудобство конструкции навело на мысль поменять схему местами.

Первый двигатель с вращающимся ротором начал работу в середине 1958 года. Он мало отличался от своего потомка наших дней — разве что свечи пришлось перенести на корпус.

Феликс Ванкель и его первый роторный двигатель

Вскоре фирма объявила о том, что ей удалось создать новый и очень перспективный двигатель. Почти сотня компаний, занимающихся производством автомобилей, закупила лицензии на выпуск этого мотора. Треть лицензий оказалась в Японии.

Строение и принцип работы роторного двигателя

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление которое создается при сжигании смеси воздуха и топлива. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и двигает поршни вперед и назад. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

• сжатие смеси;
• топливный впрыск;
• поступление кислорода;
• зажигание смеси;
• отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается. После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Как самому полировать фары автомобиля? Кроме того, японским инженерам удалось усовершенствовать роторный двигатель. Сегодня роторные двигатели Мазда имеют не один, а два и даже три ротора, что в значительной мере повышает производительность, тем более если сравнить его с обычным двигателем внутреннего сгорания. Для сравнения: двухроторный РПД сравним с шестицилиндровым ДВС, а 3-роторный с двенадцатицилиндровым. Вот и получается, что японцы оказались такими дальновидными и преимущества роторного мотора сразу распознали.

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из слоев. Двухроторный двигателя состоят из пяти основных слоев, которые удерживаются вместе благодаря длинным болтам, расположенным по кругу. Охлаждающая жидкость протекает через все части конструкции.

Как самостоятельно полировать автомобиль? Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

Центр состоит из двух камер подачи топлива, по одной для каждого ротора. Он также разделяет эти два ротора, поэтому его внешняя поверхность очень гладкая.

В центре каждого ротора крепится две большие шестерни, которые вращаются вокруг более маленьких шестерней и крепятся к корпусу двигателя. Это и является орбитой для вращения ротора.

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания.
   Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Плюсы и минусы

Есть ряд преимуществ:

• меньшее количество деталей, как минимум на 35% меньше относительно поршневого. Меньше деталей — меньше поломок;
• если сопоставить с конкурентом такой же мощности, то РПД будет в 2 раза меньше по размеру;
• отсутствие высокой нагрузки даже на больших оборотах и если на низких передачах разогнаться сильнее сотни километров в час;
• меньше весит, поэтому машину проще уравновесить, она становится более устойчивой;
• нет проблемы вибрации даже у самых легких авто. Поршневой вибрирует гораздо сильнее, ввиду чего роторный лучше сбалансирован.

Но есть и недостатки:

• главный минус — небольшой ресурс, это издержка простой конструкции. Рабочий угол уплотнителей постоянно меняется, из-за чего они быстро изнашиваются. Износ усиливается и от того, что через каждый такт меняется температура. Вдобавок давление, оказываемое на трущиеся поверхности, от этого есть только одно средство — впрыскивание масла в коллектор;
• при износе уплотнителей образуются утечки между камерами. Разница в давлении очень большая, от этого страдает КПД. Вред для экологии усиливается;
• из-за серповидной конфигурации камер топливо сгорает не полностью. Из-за небольшой длины рабочего хода и скорости вращения ротора выталкиваются несгоревшие газы высокой температуры. Выделяются не только продукты сгорания бензина, но и масло, ввиду чего окружающая среда подвергается крайне негативному влиянию. Поршневые двигатели не настолько вредные для экологии;
• про высокий расход топлива уже было сказано, но это касается не только бензина, но и масла. Такой двигатель съедает до литра на тысячу километров. Если забыть про масло, то можно столкнуться с необходимостью дорогого ремонта или вовсе замены мотора;
• высокая себестоимость. Требуются качественные дорогие материалы и высокотехнологичное оборудование.

У роторного двигателя достаточно недостатков, но и его конкурент не совершенный. Поэтому соревнование между ними длилось достаточно долго. Сейчас гонка окончена, но никто не может сказать, навсегда или нет.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

2. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

3. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Машины с роторным двигателем

В разработке усовершенствованных концепций силового агрегата с базовым элементом конструкции в виде подвижного ротора участвовали и российские конструкторы, включая Зуева, Желтышева, ингушских изобретателей братьев Ахриевых.

Игнорируя инновации, на автомобили по-прежнему устанавливают двигатели Ванкеля.

В число моделей с РПД входят:

1. Мазда RX-8. Конструкторское бюро японского концерна достигло прогресса в усовершенствовании. Их последняя разработка вместимостью 1,3 л развивает мощность 215 л.с. Более поздняя версия с аналогичным объемом выдает 231 л.с. Производство прекращено с августа 2011 г. в результате снижения спроса.
2. ВАЗ 2109-90. Такими машинами пользовались в служебных целях сотрудники российских правоохранительных органов. Милицейские автомобили за 8 секунд могли разогнаться до 100 км/ч и развивали скорость 200 км/ч, легко догоняя преступников. Производились и агрегаты с большей мощностью. Но большая цена и малый ресурс не позволили прижиться РПД, и полицейским пришлось пересесть на транспортные средства с поршневыми моторами.
3. Мерседес С-111. Впервые был представлен автолюбителям на женевском автосалоне в 1970 г. Спортивный автомобиль оснащался трехкамерным двигателем Ванкеля. Максимальная скорость составляла 275 км/ч. На разгон до первой сотни уходило 5 секунд.
4. ВАЗ 21019 Аркан. Модель также закупалась для нужд МВД. Советских милиционеров на таких машинах догнать было невозможно и, тем более, уйти от погони. Большинство преследований завершалось поимкой преступников. Объяснение тому – способность служебного транспорта развивать предельную скорость 160 км/ч. Трехсекционный мотор в 1,3 л выдавал 120 л.с.

Видео: как устроен и работает роторный двигатель

Подведем итоги

Моторы роторно-поршневого типа превосходно показывают себя в гонках. У них есть для этого высокая мощность, большое количество оборотов. Немаловажно, что машины на нем очень легкие относительно других, так как двигатель меньше и легче. Ресурс двигателя для гонок — не самый важный показатель, как и прожорливость. Но в обычной жизни нельзя этого не учитывать.

Вне недостатки обусловлены строением и принципом работы роторно-поршневого двигателя. Их нельзя отнести к недоработкам, скорее, это особенности. Но в теории есть способ вновь начать пользоваться РПД. Для этого нужно сделать его более экологичным, повысить ресурс и сделать его более экономичным.

Источники

• https://dolauto.ru/informations/articles/chto-takoe-rotornyy-dvigatel/
• https://krossovery.info/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy-sistemy/
• https://www.syl.ru/article/158520/new_rotornyiy-dvigatel-printsip-rabotyi-plyusyi-i-minusyi-rotornogo-dvigatelya
• https://geekometr.ru/statji/kak-rabotaet-rotorno-porshnevoy-dvigatel-v-mashine.html
• https://zewerok. ru/dvigatel-vankelya/
• https://remontautomobilya.ru/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy.html

Что такое роторный двигатель Ванкеля? Схема, детали, работа [PDF]

В этой статье вы узнаете  , как работает роторный двигатель Ванкеля?  И его  детали, функции, преимущества и приложения поясняются  диаграммами.  

Кроме того, вы также можете загрузить PDF-файл  этой статьи в конце.

Что такое роторный двигатель Ванкеля?

Он определяется как роторный двигатель внутреннего сгорания, в котором изогнутый, треугольный или эксцентрически поворачиваемый поршень вращается в эллиптической камере, создавая три камеры сгорания, различающиеся по объему. Или, проще говоря, это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором используется эксцентриковая вращающаяся конструкция для преобразования давления во вращательное движение.

Роторный двигатель Ванкеля Mazda RX-8 [Flickr]

Немецкий инженер Феликс Ванкель изобрел роторный двигатель, известный как роторный двигатель Ванкеля, который в основном использовался в гоночных автомобилях. Двигатель Ванкеля работает по обычному циклу Отто, но отличается от поршневого двигателя внутреннего сгорания. двигатели.

Это чисто роторный двигатель, не имеющий возвратно-поступательного движения или поршня. По сравнению с поршневыми двигателями двигатели Ванкеля обеспечивают больший крутящий момент, меньшую вибрацию и при заданной мощности более компактны и меньше весят.

В нем используется ротор вместо поршня, который вращается внутри камеры. Эта конструкция бросает новый вызов существующим поршневым двигателям.

Читайте также: Какие детали внутри автомобиля? [Пояснено схемами]

Детали роторного двигателя Ванкеля

Ниже приведены детали роторного двигателя Ванкеля:

1. Впуск
2. Выпуск
3. Коронная шестерня
4. Ротор 900 32
5. Камера сгорания
6. Корпус
7. Эксцентриковый вал
8. Верхнее уплотнение
9. Свеча зажигания

#1 Впуск

Впуск начинается, когда кончик ротора проходит через впускное отверстие. В этот момент камера находится в наименьшем положении и расширяется при вращении.

#2 Выпускное отверстие

Когда наконечник проходит через это выпускное отверстие, выхлопные газы под высоким давлением могут проходить через это отверстие.

#3 Коронная шестерня

В двигателе Ванкеля коронная шестерня имеет зубья, выступающие под прямым углом к ​​поверхности колеса.

Ротор №4

В роторном двигателе Ванкеля обычно используется ротор треугольной формы. Этот ротор состоит из трех выпуклых граней, каждая из которых действует как поршень. Ротор работает как первичный двигатель в роторном двигателе Ванкеля.

Сгорание происходит за счет сжигания топлива и воздействует непосредственно на ротор, поэтому он вращается эксцентрично. На одной стороне ротора имеется внутренняя синхронизирующая шестерня, которая входит в зацепление с фиксированной синхронизирующей шестерней, расположенной на боковом корпусе, для обеспечения правильного соединения между ротором и эксцентриковым валом.

#5 Камера сгорания

Ротор в двигателе Ванкеля вращается с орбитальным движением в корпусе специальной формы и образует серповидные камеры сгорания между его сторонами и криволинейной стенкой корпуса.

#6 Корпус

Представляет собой овальный эпитрохоидальный корпус, в котором заключен треугольный ротор с дугообразными гранями, напоминающими треугольник Рело. Корпус состоит из впускного и выпускного отверстий, свечи зажигания, водяной рубашки и т. д.

Этот двигатель имеет несколько корпусов, два из которых важны, это:

• Основной корпус: Закрывается с помощью боковых корпусов.
• Боковой кожух: Состоит из неподвижного зубчатого колеса, которое входит в зацепление с внутренним зубчатым колесом. Он сохраняет правильное соединение между ротором и эксцентриковым валом.

Вал эксцентрика #7

Это полезная деталь, которая используется для преобразования эксцентричного движения ротора в концентрическое и вывода его из двигателя.

Роторы вращаются на эксцентрике (соответствующем шатунной шейке), встроенном в эксцентриковый вал (соответствующий коленчатому валу). Ротор вращается вокруг эксцентриков и совершает орбитальное вращение вокруг эксцентрикового вала.

Верхнее уплотнение #8

Стороны треугольного ротора действуют как поршни, поэтому необходимо герметизировать всю эту камеру. Для герметизации камеры используются верхушечные уплотнения. Они сделаны из изогнутого металла, который соприкасается с корпусом двигателя при движении ротора.

#9 Свеча зажигания

В двигателе Ванкеля используются две свечи зажигания, т. е. ведущая и ведомая свечи зажигания. Ведущая свеча (расположенная в нижней части корпуса ротора) сжигает до 95% топливно-воздушной смеси, обеспечивая большую мощность.

Конструкция двигателя Ванкеля

На рисунках показана упрощенная схема роторного двигателя Ванкеля. Он состоит из трехлопастного ротора (ротор треугольной формы с загнутыми сторонами), эксцентрично вращающегося в овальной камере. Ротор крепится к коленчатому валу посредством внешней и внутренней шестерни.

Лопасти ротора плотно прилегают к стенкам овальной камеры. Сгорание форм ротора и камеры гарантирует, что они остаются в контакте друг с другом на протяжении всего вращения. Ротор имеет с трех сторон между кулачками углубление овальной формы.

Читайте также: Как работает турбокомпрессор? Преимущества и недостатки PDF

Как работает двигатель Ванкеля?

Обычно двигатель с ротором Ванкеля имеет трехлопастной ротор, который образует вокруг себя три пространства в овальной камере. Четыре основных цикла впуска, сжатия, мощности и выпуска выполняются одновременно в трех местах вокруг ротора во время работы двигателя.

Цифры (i) представляют впуск топлива, при котором сторона ротора AB создает всасывание. Топливно-воздушная смесь из карбюратора поступает во всасывающую камеру. Когда ротор вращается по часовой стрелке, смесь сжимается между ротором и камерой, как в (ii).

Далее воспламеняется, газы сгорания расширяются, вращая ротор, как в (iii), и, наконец, выхлопные газы выталкиваются из камеры, как в (iv). Сторона АВ ротора снова находится в исходном положении для приема нового заряда. Таким образом, цикл завершен.

Один и тот же цикл операций происходит одновременно на всех трех сторонах ротора. Очевидно, что на каждый оборот ротора приходится три импульса мощности, что в три раза больше, чем у двухтактного двигателя, и в шесть раз больше, чем у четырехтактного двигателя.

Двигатель почти непрерывно развивает мощность. Эксцентричное движение ротора вызывает вибрации, которые уменьшаются за счет использования симметрично установленного маховика.

Преимущества роторного двигателя Ванкеля перед поршневым двигателем

1. Роторный двигатель Ванкеля меньше по размеру, легче по весу и компактнее по сравнению с поршневыми двигателями.
2. Дешевле и проще по конструкции для серийного производства из-за отсутствия многих рабочих частей, таких как шатун, коленчатый вал, клапанный механизм и т.д.
3. Его легче балансировать, так как он не содержит возвратно-поступательных частей. Дорожные испытания показали, что этот двигатель практически не вибрирует.
4. Объемный КПД двигателя Ванкеля очень высок, часто превышает 100%.
5. Его мощность на кг двигателя значительно выше.
6. Двигатель Ванкеля требует меньших эксплуатационных расходов, чем поршневой двигатель.
7. Он не требует овердрайва, потому что его скорость очень высока.

Недостатки двигателя Ванкеля

1. Более высокий расход топлива на малых скоростях и более высокий расход масла на л.с.
2. Скорости с более низким крутящим моментом.
3. Тормозной эффект двигателя намного меньше.
4. Уменьшение скорости в трансмиссии необходимо из-за очень высоких оборотов двигателя.
5. Из-за проблем с зажиганием при использовании обычной системы зажигания. Свечи зажигания необходимо периодически менять. Однако это было устранено с помощью транзисторного зажигания.
6. Основным препятствием в разработке роторного двигателя Ванкеля была проблема уплотнения, которая к настоящему времени в значительной степени преодолена.
7. Возможно искривление цилиндра из-за близкого расположения впускного и выпускного отверстий.
8. Очень высокая температура выхлопных газов, около 1600°F, создает проблемы в конструкции выпускного коллектора и глушителя.

Применение роторного двигателя Ванкеля

Ниже приведены области применения роторного двигателя Ванкеля:

1. Двигатель Mazda 12A был первым двигателем, построенным с двигателем Ванкеля.
2. Он специально разработан для производства легкого, надежного и относительно мощного двигателя для использования в самолетах.
3. Производители мотоциклов также отдают предпочтение двигателям Ванкеля из-за их небольшого размера и привлекательного отношения мощности к весу.
4. Из-за компактных размеров и высокой удельной мощности двигателя Ванкеля было предложено, чтобы электромобили обеспечивали дополнительную мощность при низком уровне заряда аккумуляторной батареи.
5. Двигатели Ванкеля меньшего размера все чаще используются в других областях, таких как вспомогательные силовые установки для картингов и гидроциклов.
6. Простота двигателя Ванкеля делает его подходящим для двигателей мини, микро и микромини.

Разница между роторным двигателем и поршневым двигателем

Роторный двигатель	Поршневой двигатель
Роторный двигатель имеет четыре отдельных раздела , и каждый из них выполняет определенную работу: впуск, сжатие, сгорание (или воспламенение) или выпуск.	Поршневой двигатель — это один из двух типов двигателей внутреннего сгорания, которые работают за счет сжигания топлива для выработки энергии.
Роторный роторный двигатель имеет три движущиеся части, то есть два ротора и выходной вал.	Простые поршневые двигатели имеют не менее 40 движущихся частей.
В роторных двигателях ротор непрерывно вращается в одном направлении.	По сравнению с поршневым двигателем поршни резко меняют направление.
Основные движущиеся части роторного двигателя движутся с меньшей скоростью, что повышает надежность.	В поршневых двигателях основные движущиеся части движутся с высокой скоростью, что снижает надежность.

Закрытие

Насколько мы уже говорили, у двигателя Ванкеля есть много преимуществ, но есть также много недостатков. Эти двигатели определенно имеют свое место в этом мире. Однако из-за увеличения объема технического обслуживания, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии, и затрат, связанных с их вождением.

---

Теперь я надеюсь, что вы узнали о «роторном двигателе Ванкеля » и нашли то, чего раньше не слышали. Тем не менее, если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения относительно этой статьи, не стесняйтесь спрашивать в комментариях, я вам отвечу. Итак, если вам понравилась эта статья, то, пожалуйста, поделитесь ею с друзьями.

Хотите получать бесплатные PDF-файлы на свой почтовый ящик? Тогда просто подпишитесь на нашу рассылку.

Введите адрес электронной почты…

Скачать PDF файл этой статьи:

Скачать PDF

Вы можете прочитать больше статей в нашем блоге:

1. Какова основная функция системы подвески в автомобиле?
2. Чем дисковые тормоза отличаются от барабанных? PDF
3. 10 простых советов по экономии топлива во время вождения.

Внешние ссылки:

• wikipedia.org/wiki/
• autoevolution.com/
• energyeducation.ca/encyclopedia/

Как работают роторные двигатели Ванкеля

 

Содержание

Принцип работы роторных двигателей Ванкеля

Как работает роторный двигатель Ванкеля? Двигатель Ванкеля использует процесс кругового сгорания и имеет высокое отношение мощности к весу с небольшим количеством движущихся частей.

Цикл сгорания: как работает Ванкеля

Роторные двигатели срабатывают 3 раза за каждый оборот ротора. Функции впуска, сжатия, сгорания и выпуска происходят одновременно.

Топливные форсунки

Масляный инжектор

Сжатие

При герметичной камере топливно-воздушная смесь сжимается, увеличивая мощность и эффективность взрыва.

Впуск

При вращении ротора создается вакуум и открываются впускные отверстия, втягивая топливно-воздушную смесь в корпус.

Впускные каналы

Выпускное отверстие

Выхлоп

Когда ротор вращается, выпускные отверстия открываются, выталкивая выхлоп и любое несгоревшее топливо из корпуса.

Зажигание

Искры воспламеняют топливо, толкая ротор по часовой стрелке. Каждая сторона ротора имеет камеру сгорания, которая обеспечивает большее пространство для расширения топлива, позволяя сжечь как можно больше топлива.

Свечи зажигания

Нижняя свеча зажигания имеет большее отверстие и воспламеняет большую часть топлива, а верхняя свеча зажигания воспламеняет топливо в меньшем конце камеры сгорания.

Ротор и эксцентриковый вал

Из-за постоянного сгорания большинство серийных автомобилей имеют только один или два ротора (мощность сравнима с 3 или 6 цилиндрами в поршневых двигателях).

 

Верхние уплотнения

Каждый угол ротора имеет верхнее уплотнение, которое прижимается к корпусу.

Торцевые и угловые уплотнения

удерживают масло вокруг эксцентрикового вала и удерживают топливно-воздушную смесь в камере сгорания.

Эксцентриковый вал

Эксцентриковый вал вращается 3 раза при каждом обороте ротора и проходит через центр двигателя, передавая энергию сгорания приводному валу. Кулачки смещены и расположены напротив друг друга на валу 9.0009

Зубчатый венец

Противовес

Противовес компенсирует любой дисбаланс роторов и эксцентрикового вала, снижая шум и вибрацию двигателя.

Стационарная шестерня

Стационарная шестерня размещается в боковой пластине корпуса и привинчивается снаружи. Зубья входят в зацепление с зубчатым венцом ротора и заставляют ротор вращаться вокруг эксцентрикового вала.

об/мин

об/мин (оборотов в минуту) указывает, сколько раз эксцентриковый вал поворачивается на 360°. Поскольку эксцентриковый вал вращается 3 раза за каждый оборот ротора, при 3000 об/мин ротор будет вращаться 1000 раз.

Охлаждение

Поток

Поток охлаждающей жидкости сначала направляется через сторону сгорания корпуса (самая горячая поверхность), а затем через сторону впуска, что способствует поддержанию равномерной температуры во всем двигателе.

Водяной насос

Крыльчатка водяного насоса проталкивает охлаждающую жидкость внутрь корпуса и наружу.

Радиатор

Радиатор представляет собой набор металлических трубок и ребер. Горячий теплоноситель поступает и проходит по трубкам. Воздух, проходящий через радиатор (через ребра), охлаждает охлаждающую жидкость, прежде чем она будет закачана обратно в корпус.

Термостат

Термостат закрыт до тех пор, пока двигатель не достигнет оптимальной рабочей температуры, а затем периодически открывается, пропуская охлаждающую жидкость через радиатор для поддержания постоянной температуры.

Масляная система

Моторное масло помогает смазывать, очищать, защищать и охлаждать детали двигателя.

Эксцентриковый вал

Масло прокачивается через полый центр эксцентрикового вала для охлаждения и смазки подшипников. Отверстия в валу позволяют маслу разбрызгиваться на ротор и стационарные шестерни, а также на подшипники внутри боковых пластин.

Масляный инжектор

Инжекторы впрыскивают масло в корпус ротора для смазки верхних уплотнений и корпуса.

Масляный фильтр

Масляный фильтр удаляет из масла нежелательные примеси.

Дозирующий насос

Отдельно от масляного насоса дозирующий насос регулирует количество масла, впрыскиваемого в корпус ротора; чем выше обороты двигателя, тем больше масла впрыскивается.

Масляный радиатор

Перед циркуляцией масла через эксцентриковый вал.

Масляный поддон

Масляный поддон крепится непосредственно к нижней части корпуса. В этом месте масло может помочь охладить корпус.

Масляный насос

Масляный насос всасывает масло из поддона и проталкивает его через систему.

Схема роторного двигателя Ванкеля

Каталожные номера

• Как работают роторные двигатели — Mazda RX-7 Wankel — Подробное объяснение. (2016). YouTube. Получено 14 декабря 2016 г. с https://youtu.be/sd6pJtR4PaY 9.0032
• Как построить роторный двигатель. (2016). YouTube. Получено 14 декабря 2016 г. с https://youtu.be/LSEs8VXzVPU
.
• Сборка роторного двигателя (НОВИНКА!) Пользовательский трехроторный турбодвигатель Bridgeport Race Engine. (2016). YouTube. Получено 14 декабря 2016 г. с https://youtu.be/AQ4SLg5tXVE
.
• Система смазки роторного двигателя. (2016). YouTube. Получено 14 декабря 2016 г. с https://youtu.be/ESVouiAVyXg
.
• Письмо с новостями о роторных двигателях самолетов. (2017). Rotaryeng.net. Получено 31 марта 2017 г. с http://www.rotaryeng.net/ 9.0032
• Как работает роторный двигатель Ванкеля. (2016). Как работает автомобиль. Получено 14 декабря 2016 г. с https://www.howacarworks. com/technology/how-a-rotary-wankel-engine-works
.
• Термическое изображение нового дизельного роторного двигателя Liquid Piston в сравнении с традиционным роторным двигателем Ванкеля.. (2016). Имгур. Получено 14 декабря 2016 г. с http://i.imgur.com/jGsHqoS.gifv
.
• RX-8 Справка. (2017). Rx8help.com. Получено 31 марта 2017 г. с http://www.rx8help.com/home/overview.html
.

---

Совместное использование

Обмен изображениями

(щелкните для увеличения)

---

Используйте следующий код для встраивания и публикации на своем веб-сайте.

Введите ниже свой почтовый индекс, чтобы просмотреть компании с низкими страховыми тарифами.

AutoHomeЗдоровьеЖизньБизнесМотоциклPetMedicareАренда

 Защищено шифрованием SHA-256

Редакционные правила: Мы являемся бесплатным онлайн-ресурсом для всех, кто хочет узнать больше о страховании.