8-900-374-94-44
Что такое роторный двигатель? Как при малом объеме он развивает высокую мощность? Почему роторные двигатели так редко встречаются? Сейчас во всем разберемся!
Двигатель роторного типа или ванкель, был разработан еще в 1957 году Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Первое время двигатель активно использовался на различных автомобилях, а затем даже на мотоциклах, но со временем стал появляться все реже.
Роторный двигатель — это 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания. Однако, его строение очень сильно отличается от привычного нам поршневого движка. В виду отсутствия множества элементов, роторный двигатель конструктивно проще поршневого.
Hercules W-2000. Объем 294 см3. Мощность до 32 л.с.В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и благодаря вращению ротора происходит заполнение камеры «впуска». Такт работы двигателя проходит в отдельном «цилиндре».
Чтобы разобраться как устроен двигатель, нужно рассмотреть его принцип работы.
1 такт — подача топлива.
В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и, благодаря вращению ротора, происходит заполнение камеры «впуска».
2 такт — сжатие.
Благодаря форме ротора и «цилиндра», рабочая смесь попадает в камеру «сжатия», где она прижимается ротором к стенке «цилиндра».
3 такт — рабочий (воспламенение).
Когда рабочая смесь находится в максимально сжатом состоянии происходит воспламенение (обычно посредствам 2-х свечей). Высвобождающаяся энергия от воспламенения вращает ротор на 1-й такт.
4 такт — выпуск.
После воспламенения отработанная смесь высвобождается через выпускное отверстие.
Высокая мощность двигателей роторного типа обусловлена тем, что на выходе каждый такт идет как рабочий.
Так как ротор заменяет собой минимум 4 поршня, используя малый объем и возможность развивать высокие обороты, двигатели роторного типа имеют преимущество примерно в 2-3 раза над поршневыми ДВС.
К тому же у роторного двигателя есть еще несколько плюсов:
Причин здесь несколько:
Сложность конструкции. Производство двигателя роторного типа требует больших затрат. Это обусловлено необходимостью использовать специальное высокоточное оборудование и качественные износостойкие материалы.
Маленький ресурс и неремонтопригодность. Для качественной работы двигателя необходима точная подгонка всех элементов, а так как в процессе использования двигателя происходит износ комплектующих (особенно ротора и корпуса-цилиндра), то не только снижается КПД, но и в разы повышается расход масла.
Локальный перегрев. Роторный двигатель очень боится перегрева. Причиной этому служит малое пятно контакта цилиндра и ротора, которое и является причиной частого перегрева этих моторов.
А на сегодня все!
Роторный двигатель — родовое наименование конструкции теплового двигателя, за которым стоит целое семейство близких по конструкции двигателей, объединенное ведущим признаком — типом движения главного рабочего элемента.
Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя — ротор, совершает вращательное движение. Двигатели должны давать на выходе вращательное движение главного вала. И именно этим роторные ДВС выгодно отличаются от наиболее распространенных сегодня поршневых ДВС, в которых главный подвижный рабочий элемент — поршень, совершает возвратно-поступательные движения. В роторных моторах, где главный рабочий элемент и так вращается, не требуется дополнительных механизмов для получения вращательного движения.
А вот в поршневых моторах приходится применять громоздкие и сложные кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Именно в свойствах этих механизмов кроются многие недостатки современных поршневых ДВС.
Содержание
|
С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. Самый первый тепловой двигатель в истории — эолипил Герона Александрийского (I в. н. э) также относится к роторным двигателям. В XIX веке, вместе с массовым появлением поршневых паровых машин, начинают создаваться и активно использоваться и роторные паровые двигатели. К ним можно отнести как паровые роторные машины с непрерывно открытыми в атмосферу камерами расширения — это паровые турбины, так и паровые машины с герметично запираемыми камерами расширения: к ним, например, можно отнести «коловратную машину» Н.
Н. Тверского, которая успешно эксплуатировалась во многих экземплярах в конце XIX века в России.
С началом массового применения ДВС в первые десятилетия XX века начались и работы по попыткам создать эффективный роторный ДВС. Однако эта задача оказалась большой инженерной трудностью, и лишь в 1930-х годах была создана работоспособная газовая турбина, которая по классификации относится к роторным ДВС с непрерывно открытой в атмосферу камерой сгорания.
Работоспособный роторный ДВС с герметично запираемой камерой сгорания удалось создать лишь в конце 1950-х годов группе исследователей из немецкой фирмы NSU, где Вальтер Фройде и Феликс Ванкель разработали схему роторно-поршневого двигателя.
В отличие от газовых турбин, которые широко и массово применяются уже более 50 лет, роторный двигатель Ванкеля и Фреде не показал очевидных преимуществ перед поршневыми ДВС, а также имел заметные недостатки, которые и сдерживают массовое применение этих моторов в промышленности. Но потенциально широкий набор возможных конструктивных решений создают широкое поле для инженерных поисков, которые уже привели к появлению таких конструкций, как роторно-лопастной двигатель Вигриянова, трёхтактный и пятитактный роторные двигатели Исаева.
Главное деление роторных двигателей происходит по типу работы камеры сгорания — запирается она на время герметично, или имеет постоянную связь с атмосферой. К последнему типу относятся газовые турбины, камеры сгорания которых отделены от выхлопного сопла (от атмосферы) лишь густым «частоколом» лопастей роторной крыльчатки.
В свою очередь, роторные ДВС с герметично запираемыми камерами сгорания делятся на 7 различных конструкционных компоновок:
Роторные двигатели Фройде и Ванкеля, которые не вполне корректно с технической точки зрения называют «роторно-поршневыми», относятся к 7-й классификационной группе.
Роторные двигатели могут звучать как что-то из ушедшей эпохи, потому что обычно так оно и есть. Когда-то считавшиеся самыми эффективными и элегантными двигателями, десятилетия назад они были заменены поршневыми двигателями, главным образом из соображений экономии и защиты окружающей среды.
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, в том числе то, как они работают, каковы их преимущества и какие автомобили работают на этом типе двигателя. Воспользуйтесь приведенными ниже ссылками, чтобы упростить навигацию по руководству.
Быстрые ссылки
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 19 века.
20 с.
Как и в обычном поршневом двигателе, в роторных двигателях автомобиль выполняет четыре функции: впуск, сжатие, сгорание и выхлоп. Однако они работают совершенно иначе, чем стандартные двигатели, к которым мы привыкли.
Итак, как работают роторные двигатели? Вот пошаговый взгляд на то, как выглядит цикл сгорания в роторном двигателе:
Как и в стандартном поршневом двигателе, температура роторных двигателей поддерживается системой охлаждения, каналы для охлаждающей жидкости выстилают внешнюю оболочку камеры сгорания. Масло также циркулирует по аналогичным каналам, смазывая движущиеся части ротора, выходного вала и клапанов.
Роторные двигатели могут показаться сложными, но на самом деле в них не так много движущихся частей и компонентов, как в поршневых двигателях. Ниже мы рассмотрим основные компоненты роторного двигателя, чтобы дать вам лучшее представление о том, как все работает.
Ротор представляет собой трехсторонний компонент с вогнутыми сторонами, которые предназначены для газонепроницаемого уплотнения при прижатии к боковой стороне корпуса. На каждой стороне ротора есть впускное отверстие или карман, что позволяет увеличить объем газа внутри корпуса, эффективно увеличивая рабочий объем 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 соприкасается с корпусом, поддерживая три отдельных кармана сгорания. Думайте об этом немного как о спирографе с ротором, вращающимся немного смещенным образом.
Корпус является основным корпусом роторного двигателя. Его овальная форма предназначена для максимального увеличения рабочего объема двигателя, позволяя ротору вращаться так, чтобы его края постоянно контактировали с внутренней стенкой корпуса.
По мере того как ротор вращается внутри корпуса, каждый из газовых карманов проходит четыре этапа цикла сгорания: от впуска до сжатия, от сгорания до выпуска.
Свечи зажигания и топливные форсунки вставлены непосредственно через стенку корпуса, а каналы снаружи пропускают масло и охлаждающую жидкость через систему, сохраняя ее целостность и температуру.
Выходной вал передает энергию сжатия и сгорания на трансмиссию, передавая мощность на колеса. Сам вал имеет круглые выступы, которые соприкасаются с ротором, заставляя вал вращаться.
Роторные двигатели встречаются редко, поскольку большинство производителей автомобилей используют обычные поршневые двигатели с 1920-х годов. Это связано с тем, что они считаются менее экономичными, чем их поршневые аналоги, в основном потому, что они обеспечивают более низкую термодинамическую эффективность из-за размера камеры сгорания и низкой степени сжатия.
Однако роторный двигатель имеет некоторые преимущества по сравнению с поршневым двигателем, в том числе:
Противовесы на внешней стороне поворотного корпуса предназначены для гашения вибрации и обеспечения плавной работы. Очень немногие современные автомобили имеют роторный двигатель.
Из-за недостатков, связанных с их экономичностью, а также относительной стоимости их производства, большинство автопроизводителей придерживаются поршневых двигателей. Но не каждый из них.
Японский автомобильный бренд Mazda экспериментирует с автомобилями с роторными двигателями с 1960-х годов. Его первым успехом стало Cosmo Coupé 1967 года, известное своим эффективным и сверхмягким роторным двигателем. С тех пор компания разработала несколько других моделей с роторным двигателем, в том числе RX-7, RX-8 и роторную версию Mazda 2, выпущенную еще в 2013 году.0003
А теперь Mazda объявила о планах по созданию совершенно нового роторного двигателя, который будет использоваться вместе с электродвигателем для увеличения запаса хода гибридно-электрических автомобилей. Бренд считает, что роторный двигатель идеально подходит для гибридного автомобиля, обеспечивая звук и надежную работу с гораздо большей утонченностью, чем стандартный поршневой двигатель.
Кроме того, известно, что роторные двигатели очень хорошо работают на топливе следующего поколения, особенно на водороде.
Более длительный период впуска воздуха, предлагаемый роторным двигателем, очень эффективно смешивает воздух и топливо, поэтому можно впрыскивать большее количество водорода для правильной топливно-воздушной смеси, повышая эффективность и производительность.
С новой инновацией Mazda, возможно, другие автомобильные бренды могут последовать примеру законодательства о стандартах выбросов. Ожидается, что роторный двигатель будет выглядеть по-новому в 21 веке.
Мы надеемся, что вам понравилась эта статья о всех тонкостях роторных двигателей. Хотели бы вы, чтобы на дорогах было больше автомобилей с роторными двигателями? Присоединяйтесь к разговору по телефону Redex Club и дайте нам знать. Кроме того, чтобы узнать о наших инновационных присадках к топливу и очистителях системы, посетите домашнюю страницу сегодня .
