Роторный двигатель принцип действия: Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

Принцип работы роторного двигателя

Изобретенный доктором Ванкелем роторный двигатель, относится к группе двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от обычных поршневых конструкций двигателей, роторный двигатель принцип работы имеет совершенно другой. Основными деталями поршневых двигателей являются цилиндры и поршни, создающие рабочий объем и выполняющие определенное количество стандартных циклов. В роторных двигателях функции поршней выполняет ротор, представляющий собой деталь треугольной формы.

Как работает роторный двигатель

Движение роторного двигателя, как и в поршневом варианте, осуществляется благодаря давлению, создаваемому в процессе сгорания смеси топлива и воздуха. Здесь также происходит соединение входного отверстия и дроссельной заслонки, выпускного отверстия и выхлопной системы. В отличие от стандартного двигателя, в роторной конструкции нет передаточных звеньев. Ротор, имеющий треугольную форму, представляет собой своеобразный поршень, который вращается по кругу и осуществляет передачу крутящего момента к выходному валу.

В процессе вращения ротора, происходит разделение общей камеры на три отдельных, где в каждой из них, по очереди, происходит свой собственный цикл. Обычно, в конструкции роторного двигателя используется два ротора. За счет этого, уменьшается детонация, а работа двигателя становится более стабильной. Фактически, ротор выполняет ту же работу, что и поршни в обычном двигателе. Установка ротора на вал производится с определенным эксцентриситетом, позволяющим выполнять передачу крутящего момента.

Работа механизма разделяется на несколько этапов:

• Забор воздушно-топливной смеси происходит при прохождении одной из вершин ротора впускного клапана, расположенного в корпусе. За счет расширения объема камеры, смесь принудительно попадает в ее увеличенное пространство. Новый такт начинается во время прохождения впускного клапана следующей вершиной.
• Сжатие смеси происходит при повороте ротора, что приводит к уменьшению ее объема и возрастанию давления. Его максимальное значение образуется в момент нахождения смеси в зоне действия свечей.
• Зажигание смеси осуществляется с помощью двух свечей, срабатывающих синхронно. За счет этого происходит быстрое и равномерное воспламенение. В результате, образуется взрывная волна, давление которой создает рабочее усилие. Происходит проворачивание ротора на расстояние до выпускного отверстия. Одновременно, производится передача крутящего момента к выходному валу.
• Когда вершина ротора подходит к выпускному отверстию, наступает процесс выбрасывания отработанных выхлопных газов. После этого, начинается новый рабочий цикл.

Плюсы и минусы роторных двигателей

Основное достоинство роторных двигателей заключается в отсутствии передающих звеньев, характерных для поршневых двигателей. Здесь совершенно не нужны клапана и пружины к ним, распределительный вал, ремень ГРМ и другие детали. В связи с этим, значительно уменьшаются размеры и вес двигателя. За счет этого, вся масса автомобиля равномерно распределяется по осям. Это делает машину более устойчивой на дороге. Данные агрегаты отличаются хорошей сбалансированностью деталей, что позволяет практически полностью исключить вибрации. Крутящий момент, поступающий на выходной вал, продолжается значительно дольше. Одно вращение ротора соответствует трем оборотам вала, что существенно увеличивает его ресурс. В целом, эта силовая установка отличается прекрасными динамическими характеристиками.

Однако, данная конструкция имеет ряд существенных недостатков, из-за которых стало невозможно ее массовое использование. Прежде всего, низкие обороты мотора вызывают очень высокий расход топлива. Во время испытаний различных моделей, он достигал 20-ти литров на сто километров. То есть, экономичность в данном случае находится на очень низком уровне.

Другим серьезным недостатком являются сложности при изготовлении деталей. Особенно высокие требования предъявляются к геометрической точности цилиндров и роторов, которой можно добиться только на высокоточном дорогостоящем оборудовании.

Камера сгорания имеет особенности конструкции, из-за которых моторы этого типа могут часто перегреваться. Это происходит по причине избыточной тепловой энергии, образующейся при сгорании топливной смеси. Перегрев вызывает преждевременный износ основных деталей и выход из строя всего двигателя. Установленные между форсунками уплотнители очень быстро изнашиваются, поскольку камеры сгорания отличаются высокими перепадами давления. Из-за этого, агрегаты имеют низкий моторесурс и требуют частых капитальных ремонтов.

В данном двигателе, фактически отсутствует система смазки. Замену масла приходится проводить через каждые 5 тысяч км. В противном случае, узлы и детали выйдут из строя, после чего, понадобятся очень дорогие ремонтные работы.

устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Роторный двигатель (РПД или роторно-поршневой двигатель), в отличие от традиционного поршневого ДВС, проще в плане конструкции. Также данный тип силовой установки имеет более высокий КПД. Соответственно, даже при небольшом рабочем объеме «отдача» от такого мотора достаточно высокая. 

При этом РПД не получил широкого распространения в автомобильной индустрии. К сожалению, даже с учетом всех преимуществ, агрегат также имеет целый ряд недостатков. Далее мы рассмотрим, как устроен и работает роторный мотор, а также его сильные и слабые стороны.

Содержание статьи

• Роторный двигатель: устройство и принцип работы РПД
• Конструктивные особенности роторного мотора
• Недостатки роторного двигателя
• Советы и рекомендации
• Подведем итоги

Роторный двигатель: устройство и принцип работы РПД

Итак, роторный двигатель, который также называют двигатель Ванкеля в честь его создателя, представляет собой достаточно обособленный тип ДВС. При этом данный вид двигателей устанавливался на разные авто (например, роторный двигатель ВАЗ, роторный двигатель Мазда и т. д.), однако в большей степени популяризировали агрегат именно Mazda благодаря спорткару Мазда RX‑8 с роторным двигателем 13B-MSP.

Если коротко, в обычном поршневом моторе энергию от сгорания топлива в цилиндрах преобразует в возвратно-поступательное движение громоздкая поршневая группа, после чего происходит дальнейшее преобразование во вращательное движение (вращение коленвала).

В свою очередь, в роторном моторе нет ЦПГ, преобразование энергии происходит фактически «напрямую», то есть практически без потерь. Само собой, на Мазда роторный двигатель стал достаточно мощным «сердцем» с выдающимися характеристиками.

Примечательно то, что бензиновый атмосферный роторный мотор с рабочим объемом всего лишь 1.3 литра (13B-MSP) с 2  роторами в виде секций выдавал 192 лошадиных силы. В то же время его форсированная версия позволяла снять уже 231 «лошадку».

• Если рассматривать конструкцию, двигатель получил 5 корпусов, в результате чего были образованы 2 камеры. Указанные камеры, подобно цилиндрам, предназначены для сгорания топливно-воздушной смеси. Энергия сгорания топлива вращает роторы, которые закреплены на эксцентриковом валу, который напоминает коленвал обычного ДВС.

При этом движение ротора сложное, так как ротор не вращается, а фактически «обкатывается» своей внутренней шестерней вокруг стационарной шестерни, которая прикреплена в центре одной из боковых стенок камеры. Сам эксцентриковый вал проходит через все корпуса и стационарные шестерни. Вращение ротора, точнее, его вращательное движение происходит так, что на 1 его оборот приходится 3 оборота эксцентрикового вала.

Еще примечательно то, что хотя в роторном моторе также есть циклы впуска, сжатия, рабочего такта и выпуска, механизм ГРМ максимально упрощен. Отсутствует привод газораспределительного механизма, нет распределительных валов, а также и самих клапанов.

Все необходимые функции реализованы счет впускных и выпускных окон,  которые выполнены в боковых стенках. На деле, ротор во время вращения открывает, а также закрывает эти окна. Чтобы было понятно, давайте рассмотрим принцип работы роторного двигателя на примере агрегата с одной секцией.

• Итак, боковые стороны ротора вместе со стенками корпусов формируют рабочую полость. Кода ротор двигателя находится в начальном положении, по объему полость небольшая (это начало такта впуска). Далее, вращаясь, ротор, открывает впускные окна, в результате в камеру попадает рабочая топливная смесь. Когда полость достигает максимального объема, ротор перекроет впускные окна, после чего начнется такт сжатия (полость начнет уменьшаться).

В момент, когда объем полости снова минимален, за счет искры от свечи произойдет воспламенение смеси и начнется рабочий такт. Далее энергия сгорания топлива вращает ротор, после чего ротор перейдет в положение, при котором открываются выпускные окна (осуществляется выпуск отработавших газов). После выпуска весь цикл повторяется.

Другие полости будут работать точно так же. С учетом того, что полостей 3, за один оборот ротора произойдет 3 рабочих такта. Более того, эксцентриковый вал вращается быстрее ротора в 3 раза. Результат — по одному рабочему такту на один оборот вала мотора с одной секцией. Вполне очевидно, что поршневой четырехтактный ДВС с одним цилиндром имеет соотношение в 2 раза ниже по сравнению с роторным.

Получается, если сопоставить число рабочих тактов на оборот вала, тогда двухсекционный 13B-MSP напоминает обычный поршневой мотор на 4 цилиндра, однако при объеме 1.3 л двигатель такой же мощный, как и поршневой агрегат с объемом чуть более 2.5 литров. Еще добавим, что роторный мотор  имеет намного более высокую детонационную стойкость, что позволяет превратить этот мотор в двигатель на водороде.

Конструктивные особенности роторного мотора

Хотя роторный мотор конструктивно имеет меньше деталей, его принцип работы несколько сложнее. Также в устройстве роторного двигателя применены элементы из разных материалов (чугун, алюминий). Еще имеются особые покрытия (например, хром).

Статоры (корпусы роторов) имеют металлические вставки из особой стали, интегрированные в алюминиевый корпус. На деле, статор больше похож на цилиндр с хонингованной гильзой.

В свою очередь, боковые корпусы выполнены из чугуна, в них сделаны впускные и выпускные окна. На крайних статорах крепятся шестерни.

Сам ротор является поршнем и шатуном, сделан из облегченного чугуна. Н каждой стороне ротора есть камера сгорания и уплотнители для сохранения герметичности. Во внутренней части ротора стоит роторный подшипник, напоминающий вкладыш коленвала.

• На обычном поршне традиционного ДВС поршень имеет 3 кольца – пара компрессионных и маслосъемное кольцо. В свою очередь, ротор имеет апексы (уплотнители вершин ротора). Апексы играют роль компрессионных колец. Указанные элементы прижимаются к стенке статора пружиной, а также они прижаты за счет центробежной силы.

Функцию второго пояса компрессионных колец выполняют боковые, а также угловые уплотнения. Они тоже прижимаются пружинами. Эти боковые уплотнители выполнены из металлокерамики, в то же время  угловые уплотнители чугунные. Дополнительно имеются  уплотнения для изоляции, чтобы отработавшие газы не попадали во впускные окна через зазоры, которые образуются между самим ротором и боковым корпусом соответственно.

Еще с двух сторон ротора имеются особые масляные уплотнения (по аналогии с маслосъемными кольцами), которые удерживают масло, поступающее во внутреннюю полость ротора для охлаждения.

Кстати, система смазки роторного ДВС сложная, включает в себя радиатор охлаждения масла, а также целую группу из нескольких типов масляных форсунок. Форсунки интегрированы в эксцентриковый вал для охлаждения роторов, также они установлены в статоры.

Еще масло подается и в рабочую полость, смешиваясь с горючей смесью и выгорая вместе с топливным зарядом. На деле, роторный мотор весьма требователен к качеству масла. Если заливать неподходящую смазку, агрегат коксуется, возникает детонация и т.д.

Также добавим, что система питания простая, есть несколько форсунок (пара форсунок перед впускными окнами, а также во впускном коллекторе). Что касается зажигания, использованы две свечи на один ротор. Это сделано по причине того, что камеры сгорания сами по себе получились длинными. В результате, чтобы добиться равномерного и полноценного сгорания смеси,  используют две свечи, причем их электроды отличаются. При замене свечей важно обращать на это внимание.

Недостатки роторного двигателя

На старте продаж роторная Мазда пользовалась активным спросом, так как автомобиль привлекал автолюбителей своим  необычным и мощным двигателем (особенно форсированные версии с мощностью около 500 л.с.). Однако немного позже владельцы уже на относительно небольших пробегах столкнулись с первыми проблемами и минусами данного типа ДВС.    

Основные недостатки — большой расход топлива и относительно низкий ресурс роторного двигателя 13B-MSP. В идеальных условиях силовая установка данного типа способна выходить около 100 тыс. км пробега. Что касается реальной эксплуатации, часто моторы приходили в негодность уже к 50-60 тыс. км. пробега.

Обычно первыми выходят из строя уплотнения ротора. Причина вполне очевидна, так как уплотнения находятся под высокими нагрузками и сильно нагреваются. Также дает о себе знать и детонация, износ подшипников эксцентрикового вала, роторов и т.д.

• Примечательно то, что первыми сдаются апексы (уплотнения на торцах), тогда как боковые уплотнители ходят намного дольше. В результате износа апексов, а также их установочных мест на роторе, в двигателе падает компрессия, углы уплотнителей могут отваливаться, повреждая поверхности статора.

Также следует отметить быстрый выход из строя коренных вкладышей эксцентрикового вала. С учетом того, что вал осуществляет вращение в 3 раза быстрее роторов, роторы несколько смещаются по отношению к стенкам статора, причем вершины роторов должны всегда быть удалены на одно расстояние от стенок.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гибридный двигатель автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, как устроен и работает двигатель гибрид, а также что нужно знать о гибридном двигателе перед покупкой автомобиля с силовой установкой данного типа.

В результате, когда углы апексов выпадают, на поверхности статора неизбежно появляются задиры. При этом диагностика роторного двигателя сильно затруднена, так как, в отличие от обычного мотора, роторный двигатель не стучит в случае износа вкладышей.

Параллельно отметим, что на версиях данного мотора с наддувом работа агрегата на обедненной смеси приводит к перегреву апекса. Далее пружина, прижимающая апекс, просто гнет его и компрессия сильно снижается. Еще форсированные (роторные двигатели с наддувом) отличаются неравномерным нагревом корпуса.

В верхней части ДВС, где происходят такты впуска и сжатия, более холодные. В то же время нижняя часть, где протекает процесс сгорания смеси и выпуска раскаленных газов, нагревается намного сильнее. Результат – деформация корпуса форсированных версий.

• Также отметим, что отдельно проявились и проблемы системы смазки. На практике, масляные форсунки в статоре часто загрязняются и перестают работать. При этом промыть клапаны форсунок не получается, то есть нужна замена. Если же вовремя проблема не была установлена, масляное голодание становится причиной сильного износа целого ряда элементов роторного двигателя.

При этом во всех случаях и независимо от причины, статор на практике восстановить практически не представляется возможным, а также следует отметить отсутствие ремонтных запчастей.

Это значит, что если статор поврежден, восстановить двигатель очень сложно и дорого. То же самое касается и ротора. Если пазы под апексы повреждены, отремонтировать деталь практически невозможно.

Все это означает, что мотор фактически «одноразовый» и качественно его отремонтировать нет возможности. Единственный выход – покупка и установка нового двигателя, так как контрактные варианты в большинстве случаев тоже будут изношены и долго не прослужат. Само собой, купить роторный двигатель без пробега можно, но цена роторного двигателя будет высокой.   

Советы и рекомендации

Прежде всего, роторный двигатель необходимо «кормить» только качественным высокооктановым бензином (не ниже АИ-98). Только качественное топливо позволяет избежать детонации, а также замедляет процесс накопления нагара на электродах свечей зажигания.

Еще следует помнить, что этот мотор предельно чувствителен не только к качеству, но и типу масла. Например, не рекомендуется лить синтетику, так как быстро скапливается нагар на апексах, компрессия падает. Заливать в такой мотор следует исключительно рекомендуемое самим производителем масло или подходящую по всем допускам «минералку».

Также замену масла нужно производить часто, масло в роторном моторе меняют каждые 4-5 тыс. км.  Еще важно своевременно менять воздушный фильтр двигателя, так как его загрязнение может привести к закоксовке масляных форсунок системы смазки. Что касается свечей зажигания, лучше производить их замену каждые 10-15 тыс. км.

• Как правило, основным признаком проблем роторного мотора является потеря компрессии, которая проявляется в затрудненном холодном пуске. Далее неполадки прогрессируют, мотор начинает плохо заводиться как на «холодную», так и на «горячую». Обычно в таком случае очевиден износ апексов, скопление отложений на электродах свечей зажигания и т.д.

В подобной ситуации необходимо срочно отправляться на диагностику к специалистам по ремонту ДВС данного типа. На практике, хотя ремонт сложный и дорогой, в последнее время  в СНГ появилось  несколько центров, специализирующихся на дефектовке и ремонте роторного двигателя  с гарантией.

Как правило, в рамках ремонта выполняется замена статоров, уплотнений роторов, самих роторов и т.д. Конечно, ремонт не дешевый, но однозначно более доступный по сравнению с покупкой нового силового агрегата.

Напоследок отметим, как и поршневой двигатель, роторный мотор нуждается в прогреве перед поездкой. При этом пока мотор не выйдет на рабочие температуры, нагружать агрегат не следует. При таком подходе, а также в сочетании с качественным бензином и маслом, а также своевременном обслуживании, есть все шансы, что роторный двигатель Mazda RX-8 пройдет без ремонта около 80 или даже 100 тыс. км.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, почему роторный двигатель не получил широкого распространения даже с учетом целого ряда преимуществ. Прежде всего, небольшой ресурс,  необходимость частого и затратного облуживания, а также сложность ремонта РПД являются серьезными недостатками силовых установок данного типа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое двигатель на водороде. Из этой статьи вы узнаете, какие особенности имеет водородный двигатель, а также какие перспективы имеет двигатель на водороде.

По этой причине следует отдельно изучить все нюансы, рассмотренные выше, особенно если к покупке рассматривается автомобиль с роторным двигателем. Например, Мазда RX-8 на вторичном рынке может показаться  отличным вариантом, так как данные авто продаются по привлекательной цене на фоне конкурентов с аналогичными характеристиками.

Однако на практике такой автомобиль может требовать замены или серьезного и дорогостоящего ремонта силового агрегата. Более того, даже если с двигателем все в порядке, не стоит рассчитывать на большой ресурс, а также потенциальным владельцам следует готовиться к более высоким расходам на плановое обслуживание роторного двигателя по сравнению с форсированными поршневыми ДВС (как атмосферными, так и с наддувом).  

Что такое двигатель Ванкеля? | Как работает роторный двигатель?

Содержание

• 1 Что такое двигатель Ванкеля?
• 2 История двигателя Ванкеля
• 3 Конструкция роторного двигателя
• 4 Работа двигателя Ванкеля
• 5 Детали роторного двигателя Ванкеля
• 6 Экономия топлива и уровень выбросов роторного двигателя Ванкеля
• 7 Почему двигатель Ванкеля такой редкий?
• 8 Преимущества и недостатки роторного двигателя
  • 8.1 Преимущества двигателей Ванкеля
  • 8.2 Недостатки двигателей Ванкеля
• 9 Применение двигателя Ванкеля
• 10 В чем разница между поршневым двигателем и двигателем Ванкеля?
• 11 Часто задаваемые вопросы Раздел
  • 11.1 Кто изобрел двигатель Ванкеля?
  • 11.2 Почему роторный двигатель известен как двигатель Ванкеля?
  • 11.3 Почему роторные двигатели такие мощные?
  • 11. 4 Какие автомобили имеют двигатель Ванкеля?
  • 11.5 Почему вышел из строя двигатель Ванкеля?
  • 11.6 Из каких частей состоит двигатель Ванкеля?

Двигатели чаще всего используются во всем мире. Они стали важной частью всех транспортных средств. Существуют различные типы двигателей в соответствии с потребностями различных приложений. Двигатель Wankel   — один из самых известных типов двигателей внутреннего сгорания. В предыдущей статье мы обсуждали различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В этой статье речь пойдет в основном о двигателе Ванкеля.

Как работает автомобильный двигатель

Пожалуйста, включите JavaScript

Как работает автомобильный двигатель

Что такое двигатель Ванкеля?

Двигатель Ванкеля представляет собой тип роторного двигателя внутреннего сгорания, в котором используется вращательное движение треугольного ротора , установленного в эллиптической камере, для преобразования тепловой энергии во вращательное движение без использования традиционного возвратно-поступательного движения. поршень. Двигатель Ванкеля также известен как роторный двигатель 9.0050, потому что у него есть все вращающиеся части.

По сравнению с поршневыми двигателями , роторные двигатели Ванкеля имеют малый вес, небольшие размеры и компактную конструкцию. Напротив, поршневой двигатель имеет возвратно-поступательный поршень, который движется вверх и вниз внутри цилиндра.

Роторный двигатель Ванкеля имеет меньшую вибрацию и более равномерный крутящий момент, чем поршневой двигатель.

История двигателя Ванкеля

• В 1924 ,  Феликс Генрих Ванкель построил небольшую лабораторию и начал разрабатывать и исследовать двигатель своей мечты, который мог вращаться, всасывать, сжимать, сжигать и выхлопывать.
• В 1951 , NSU Motorenwerke AG начала разработку двигателя Ванкеля.
• В 1957 инженер Феликс Генрих Ванкель сконструировал первый роторный двигатель Ванкеля вместо обычного поршневого двигателя.
• Инженер Ханнс Дитер Пашке был разработан второй двигатель ККМ путем внесения некоторых технологических изменений и усовершенствования технологии двигателя Ванкеля.
• Роторный двигатель Ванкеля впервые был представлен специалистам и прессе на конференции Немецкого инженерного союза 1960 года в Мюнхене.
• В 1960-х годах , благодаря простоте, отличному соотношению прочности и веса, плавной работе и очень высокой эффективности работы роторных двигателей, они были у всех на слуху в автомобильной и мотоциклетной промышленности.
• В августе 1967 NSU Motorenwerke AG получила широкую огласку благодаря совершенно новому NSU Ro 80, который имел 115-часовой двигатель Ванкеля с двумя роторами. Это был первый немецкий автомобиль, который в 1968 году был выбран «Автомобилем года».
• Благодаря превосходным характеристикам двигателя Ванкеля многие крупные производители автомобилей (Ford, Toyota, Mercedes-Benz, Porsche, Rolls-Royce и Mazda) подписали лицензионные соглашения на производство роторных двигателей Ванкеля в течение следующего десятилетия.

Конструкция роторного двигателя

Роторный двигатель работает по принципу отто-цикла . В отличие от возвратно-поступательного действия поршневого двигателя, 4 такта стандартного двигателя с циклом Отто организованы последовательно вокруг эллиптического ротора в двигателе Ванкеля.

Вращающийся двигатель имеет один ротор и одну эллиптическую коробчатую окружность с треугольным ротором (трехсторонняя форма Рело), ​​который вращается и перемещается в коробке. Боковое уплотнение ротора соединено с тремя камерами сгорания со стороны корпуса и углами уплотнения ротора по периметру основной коробки.

По мере вращения ротора вращение и форма корпуса подталкивают ротор ближе к стенке корпуса, а камеру сгорания двигателя ближе и дальше вниз по «ходам» возвратно-поступательного поршня. Но эти 4-тактные двигатели производят такт сгорания после двух оборотов поршня внутри цилиндра.

Камеры сгорания двигателя Ванкеля производят один « тактов сгорания » за каждый оборот. Поскольку приводной вал Ванкеля вращается со скоростью, в три раза превышающей скорость вращения ротора, он становится одним «тактом» сгорания на один оборот выходного вала ротора, что в два раза больше, чем у четырехтактного поршневого двигателя, и эквивалентно такту двухтактного двигателя. .

Эти двигатели имеют большую выходную мощность по сравнению с четырехтактными бензиновыми двигателями с сопоставимым ходом двигателя.

Двигатель Ванкеля Рабочий

A Роторный двигатель Ванкеля — известный тип двигателя внутреннего сгорания, работающий по основному принципу отто-цикла .

Двигатель Ванкеля четырехтактный и работает следующим образом:

1. Всасывание
2. Сжатие
3. Сгорание
4. Выхлоп

Wankel Engine Working

1) Включение или всасывающий ход: —

• , когда наконечник ротора проходит через порт в заводе, свежее воздух начинает входить в столок. , как показано на приведенной выше схеме.
• Цилиндр 1 ^st продолжает подавать свежий воздух до тех пор, пока кончик ротора 2 ^nd не достигнет впускного отверстия и не закроет его.
• После этого впускной канал закрывается, а свежая топливно-воздушная смесь попадает в первый цилиндр для сжатия и сгорания.

2) Сжатие: –

• После завершения такта впуска начинается такт сжатия захваченной топливовоздушной смеси.
• По мере того, как ротор начинает вращаться, зазор между углом 1 и 2 углом первого цилиндра (как показано на схеме выше) уменьшается за счет того, что объем смеси уменьшается, и происходит сжатие смеси.
• По мере того, как топливовоздушная смесь сжимается в соответствии с требованиями, она направляется на процесс сжигания.

3) Сгорание: –

• Поскольку смесь первого цилиндра (между 1 и 2 углами) сжимается в соответствии с требованием, свеча зажигания создает искру внутри цилиндра, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. смесь.
• В результате воспламенения смесь превращается в газы с высокой температурой и давлением. Энергия сгоревшей смеси заставляет ротор двигаться вперед. Этот процесс продолжается до тех пор, пока угол 1 ^st не пройдет мимо выпускного отверстия.

4) Выхлоп: –

• Когда угол 1 касается выпускного или выпускного отверстия, из двигателя выбрасываются горючие газы под высоким давлением.
• После сброса выхлопных газов выпускное окно закрывается, и снова весь цикл повторяется.

Для лучшего понимания посмотрите следующее видео:

Читайте также: Работа двигателя Стирлинга

Детали роторного двигателя Ванкеля

Роторный двигатель может иметь сложную конструкцию, но у него не так много движущихся частей или компонентов, как у поршневого двигателя. Ниже мы рассмотрим основные компоненты роторного двигателя Ванкеля, чтобы дать вам лучшее представление о том, как все работает.

Роторный двигатель имеет следующие основные детали:

1. Ротор
2. Зажигание зажигания
3. Выходной вал
4. Корпус
5. По наборе и выхлопные порты

1) Ротор

1) Ротор

1)

1)

1)

1) 0002 Ротор представляет собой треугольную вогнутую деталь, обеспечивающую плотное прилегание при прижатии к корпусу двигателя. На каждой стороне ротора имеется воздушный карман или впускное отверстие для воздуха, чтобы в корпус поступало больше газа. Эти впускные отверстия или карманы эффективно увеличивают рабочий объем двигателя Ванкеля.

Ротор вращается на нескольких шестернях, соединенных с валом. Этот вал устанавливается в центре кожуха. Шестерни позволяют краям ротора вращаться таким образом, что они всегда соприкасаются с корпусом, поддерживая три отдельных камеры сгорания.

2) Корпус или кожух

Корпус является наиболее важной частью двигателя. Он также известен как корпус двигателя. Эллиптическая форма корпуса помогает увеличить рабочий объем двигателя при вращении ротора. При вращении ротора края ротора находятся в постоянном контакте с внутренней стенкой корпуса.

При вращении ротора в корпусе каждый воздушный карман проходит четыре этапа цикла сгорания:

1. От всасывания к сжатию
2. От сгорания к выхлопу.

Топливная форсунка и свеча зажигания вставляются непосредственно в камеру сгорания через стенку корпуса. Внешние каналы позволяют охлаждающей жидкости и маслам проходить через систему для поддержания температуры и целостности системы.

Корпус также защищает внутренние части двигателя. Он предохраняет внутренние детали от любого вида повреждений из-за падения любой внешней нагрузки на двигатель.

Читайте также: Типы поршневых двигателей

3) Выходной вал

Выходной вал передает энергию, полученную в результате сжатия и сгорания, в систему трансмиссии для привода колеса транспортного средства. Он оснащен круглым выступом, который касается ротора и вращает вал.

4) Впускные и выпускные отверстия

Впускное отверстие позволяет свежей смеси поступать в камеру сгорания, а выхлопные газы выбрасываются через выпускное или выпускное отверстие.

5) Свеча зажигания

Свеча зажигания — это часть двигателя, используемая для передачи электрического тока от системы зажигания в камеру сгорания двигателя SI для сжигания сжатой воздушно-топливной смеси с помощью электрической искры. Он имеет металлический корпус с резьбой, электрически изолированный от центрального электрода керамическим изолятором.

Этот штекер соединяется с катушкой зажигания , которая генерирует высокое напряжение. Когда ток проходит через катушку, между боковым электродом и центральным электродом возникает напряжение.

Когда напряжение превышает диэлектрическую прочность газа, газ ионизируется. Ионизированный газ работает как проводник, который позволяет току течь по комнате.

Экономия топлива и уровень выбросов роторного двигателя Ванкеля

Когда роторный двигатель работает на бензине, возникает много проблем с выбросами и эффективностью. По сравнению с водородом 0,6 мм бензин воспламеняется медленнее и имеет меньшую скорость распространения пламени, а также большую дистанцию ​​гашения с 2 мм цикл сжатия. Из-за этих факторов двигатель расходует больше топлива, а КПД двигателя снижается.

Когда роторный двигатель Ванкеля работает на бензине, зазор (в такте сжатия) между корпусом и ротором становится очень узким, в то время как этот зазор достаточно велик для водорода. Двигателю требуется этот узкий зазор для сжатия.

Когда двигатели используют бензин вместо дизельного топлива, оставшийся бензин выбрасывается в атмосферу через выпускной клапан. Но эта проблема не возникает, когда двигатель использует водород в качестве топлива. Это связано с тем, что вся топливная смесь сгорает внутри камеры сгорания, которая имеет очень низкий уровень выбросов, а эффективность использования топлива также повышается до 9. 0049 23% .

Конструкция камеры сгорания двигателя Ванкеля более устойчива к преждевременному воспламенению на бензине с более низким октановым числом, чем у аналогичного поршневого двигателя.

Конструкция камеры сгорания может привести к недостаточному сгоранию топливовоздушной смеси при использовании бензина. Из-за неполного сгорания в выхлопных газах выделяется большое количество несгоревших углеводородов.

Хотя температура сгорания роторного двигателя Ванкеля меньше, чем у других двигателей, ранние двигатели также имеют рециркуляцию отработавших газов (EGR). Поэтому выброс выхлопных газов двигателей Ванкеля относительно низок.

Роторный двигатель транспортного средства может работать на высокой скорости. Это связано с большим эксцентриситетом ротора, более длинными всасывающими каналами и ранним открытием всасывающего клапана, увеличивающим крутящий момент на малых оборотах — положение и конструкция выемки ротора влияют на расход топлива и выбросы.

Расход топлива и показатели выбросов зависят от конструкции камеры сгорания, которая через свечу зажигания определяет положение внутри камеры двигателя.

Читайте также: Различные типы двигателей EC

Почему двигатель Ванкеля так редок?

В настоящее время двигатели Ванкеля не очень распространены по следующим основным причинам:

1) Низкий тепловой КПД

Камера сгорания роторного двигателя Ванкеля имеет длинную и уникальную форму. Поэтому он имеет более низкий тепловой КПД, чем поршневые двигатели. Это часто приводит к выходу несгоревшего топлива из выхлопной трубы.

2) Burn Baby Burn

Благодаря своей конструкции эти двигатели потребляют масло. Впускной коллектор этого двигателя имеет распылители, а также форсунку, которая впрыскивает масло непосредственно в горелку. Поэтому водитель должен регулярно проверять уровень масла для надлежащей смазки ротора. Из-за этого из выхлопа выходит больше вредных веществ. Окружающая среда не любит плохих вещей.

3) Уплотнение ротора

Уплотнение ротора роторного двигателя является сложной задачей, когда температура вокруг ротора сильно колеблется. Эта проблема также увеличивает уровень выбросов двигателя.

Имейте в виду, что процессы всасывания и горения происходят одновременно, но в разных местах внутри корпуса двигателя. Это показывает, что верхняя часть кожуха двигателя имеет относительно более низкую температуру, чем нижняя часть кожуха.

4) Высокий уровень выбросов

Роторные двигатели Ванкеля не известны из-за их высокого уровня выбросов. Сочетание проблем с уплотнением, естественного сгорания масла и неэффективного сгорания приводит к неконкурентоспособности двигателей по текущим стандартам экономии топлива или выбросов.

5) Экономия топлива

Двигатели Ванкеля потребляют больше топлива, чем поршневые двигатели. Из-за высокого расхода топлива увеличивается стоимость топлива.

Преимущества и недостатки роторного двигателя

Роторный двигатель Ванкеля имеет следующие основные преимущества и недостатки:

Преимущества двигателей Ванкеля

• Эти типы двигателей имеют простую конструкцию.
• Роторный двигатель не имеет клапана для работы.
• Для этих двигателей не требуются коленчатые валы, шатуны и т. д. Удаление этих компонентов делает двигатель Ванкеля легче.
• Имеют широкий диапазон скоростей.
• Они также могут сжигать высокооктановое топливо без детонации.
• Эти двигатели обладают многочисленными преимуществами в плане безопасности, что делает их полезными в самолетах.
• На некоторых двигателях Ванкеля не появляется загрязнение картера топливом, что означает отсутствие необходимости замены топлива.
• Двигатель Ванкеля не имеет проблем с детонацией. Проблемы со стуком возникают из-за неполного сгорания топливовоздушной смеси.
• Эти двигатели имеют значительно более высокое отношение мощности к весу, чем двигатель колонны.
• Упаковывать в ограниченном пространстве двигателя проще, чем поршневой двигатель.
• Для этих двигателей не требуются возвратно-поступательные части.
• Роторный двигатель Ванкеля имеет более высокое передаточное число оборотов по сравнению с поршневым двигателем.
• Эти двигатели не издают большого шума при работе.
• Поскольку двигатель Ванкеля имеет очень низко движущиеся компоненты, поэтому его производственная цена является низкой.
• Эти двигатели не просто поршневые.
• Высокая скорость этих двигателей обеспечивает превосходную адаптивность.
• Они лучше всего подходят для использования водородного топлива.

Недостатки двигателей Ванкеля

• Высокая потеря герметичности: Это также незначительная проблема, поскольку корпус двигателя Ванкеля имеет немного разные температуры в каждом отдельном сегменте камеры. Различные коэффициенты расширения вещества способствуют несовершенству экранирования. Следовательно, эти двигатели имеют высокие потери уплотнения.
• Подъем уплотнения Apex: Центробежная сила прижимает уплотнение Apex к поверхности корпуса двигателя, создавая прочное уплотнение. При малой нагрузке зазоры между верхним уплотнением и корпусом могут образовываться в случае дисбаланса центробежной силы и давления газа.
• Высокий уровень выбросов: Поскольку несгоревшее топливо попадает в поток выхлопных газов по мере использования топлива, соблюдение стандартов выбросов затруднено. Непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания двигателя решит эту проблему.
• Низкая топливная экономичность бензинового топлива: Образуется из-за подвижной камеры сгорания, что способствует плохому сгоранию и хорошему давлению при частичной нагрузке и низких оборотах. Это приводит к присоединению несгоревшего топлива к потоку выхлопных газов; топливо, не используемое для производства электроэнергии, теряется.
• Иногда у роторного двигателя Ванкеля возникают проблемы с расходом бензина и сжиганием масла.
• Топливно-воздушная смесь не может быть предварительно сохранена, так как этот двигатель не имеет впускного отверстия.
• Для этих двигателей требуется сложная технология впрыска топлива.
• Эти двигатели имеют низкую степень сжатия. По этой причине они имеют низкую топливную экономичность и тепловую эффективность.
• В потоке выхлопных газов двигателя Ванкеля могут быть высокие выбросы несгоревших углеводородов и угарного газа.
• Роторный двигатель очень подвержен пропускам зажигания, так как потеря хода приводит к тому, что двигатель теряет импульс, а затем снова начинает двигаться при следующем воспламенении камеры сгорания. Техническое обслуживание системы зажигания необходимо, чтобы избежать этой проблемы.

Применение двигателей Ванкеля

• Миниатюрные двигатели Ванкеля используются в таких устройствах, как картинги, водные суда и вспомогательные силовые установки самолетов.
• Некоторые люди использовали двигатели Ванкеля в моделях транспортных средств, которые в основном использовались с 1970 . Даже с большим глушителем весь комплект весит всего 13,4 унции (380 грамм).
• Универсальность двигателей Ванкеля делает их подходящими для небольших, микро- и микромини-приложений.
• Эти двигатели используются в самолетах.
• Эти двигатели используются в автомобилях Mazda.
• Небольшие двигатели Ванкеля также используются в мотоциклах.
• Эти типы двигателей также используются в лодках.

В чем разница между поршневым двигателем и двигателем Ванкеля?

Двигатель Ванкеля	Поршневой двигатель
Он имеет вращательный ротор, который используется для преобразования тепловой энергии во вращательное движение.	Он имеет возвратно-поступательный поршень, который перемещается вверх и вниз для преобразования тепловой энергии в механическую.
Роторный двигатель Ванкеля легче поршневого двигателя.	Поршневой двигатель тяжелее двигателя Ванкеля.
Эти двигатели имеют меньшие размеры.	Они имеют большой размер.
Они сжигают больше топлива.	Они потребляют меньше топлива, чем двигатели Ванкеля.
Они производят меньше энергии, чем поршневые двигатели при том же количестве топлива.	Они обладают высокой мощностью.
Двигатели Ванкеля производят больше выбросов.	Эти двигатели производят меньше выбросов.
В них меньше движущихся частей, чем в поршневых насосах.	У них много движущихся частей.
Работает плавно.	У него нет такой плавной работы, как у двигателя Ванкеля.

FAQ Раздел

Кто изобрел двигатель Ванкеля?

В 1957 году инженер Феликс Генрих Ванкель сконструировал первый двигатель Ванкеля.

Почему роторный двигатель известен как двигатель Ванкеля?

Ванкель был изобретен Феликсом Генрихом Ванкелем. Поэтому он известен как двигатель Ванкеля по имени его создателя.

Почему роторные двигатели такие мощные?

Благодаря революционному механизму роторные двигатели имеют меньшую рабочую вибрацию, чем поршневые двигатели. Это позволяет настроить двигатель Ванкеля так, чтобы он работал быстрее и мог генерировать большую мощность.

Какие автомобили имеют двигатель Ванкеля?

The Wankel engines can be found in the following cars mode:

• 1969 Citroen M3
• 1970 Mazda RX-500 concept
• 1973 Citroen GS Birotor
• 1970 Mercedes-Benz C111-II
• 1975 Mazda Roadpacer AP
• 1973 Chevrolet Corvette XP897 GT concept
• 1974 Mazda Parkway RE13 Rotary 26 Superdeluxe
• 2003 Mazda RX-8 Hydrogen RE

Почему двигатель Ванкеля вышел из строя?

Двигатель Ванкеля выходит из строя по следующим причинам:

• У двигателей Ванкеля проблемы с расходом бензина и расходом масла.
• Им нужна сложная технология впрыска топлива.
• Расход топлива: Двигатель Ванкеля имеет тонкую и длинную камеру сгорания, приводимую в движение ротором. Это замедляет сгорание топлива. В двигателе пытались решить эту проблему двойными свечами зажигания (начало и конец).
• Эмиссия: В случае роторного двигателя как несгоревшее топливо, так и сгоревшее масло вызывают ужасные выбросы.

Из каких частей состоит двигатель Ванкеля?

Двигатель Wankel состоит из следующих деталей:

1. Ротор
2. Получив и выхлопные отверстия
3. Зажигание зажигания
4. Выходной вал
5. . очень чисто и, как следствие, имеют высокий уровень выбросов. Роторные двигатели также имеют высокий износ по сравнению с поршневыми двигателями и не могут служить так же долго, как поршневые двигатели.

   Кроме того, они являются ужасными двигателями для людей, которые ездят на короткие расстояния.

   Двигатели Ванкеля также используются для транспортных средств/машин, которые вращаются с высокой скоростью в течение длительного времени, например, в самолетах. Это связано с тем, что пиковая мощность достигается при этих высоких оборотах, и всем им не хватает крутящего момента, что делает переход к этому высокому диапазону мощности очень затратным по топливу.

   Подробнее
   1. Различные типы двигателей
   2. Различные типы двигателей внутреннего сгорания (ВС)
   3. Типы двигателей внешнего сгорания
   4. Типы тепловых двигателей
   5. Работа Rankine Cycle
   6. Работа Otto Cycle

   Ротари

   by Admin

   Содержание

   Делиться — значит заботиться :)-

   
   

   Роторный двигатель является альтернативой поршневому двигателю. Он разработан Ванкелем в 1957 году. В роторном двигателе сила давления, создаваемая сгоранием топлива, действует на ротор. Так ротор вращается и преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию. Этот двигатель компактен и имеет высокую удельную мощность, поэтому он широко используется на подводных лодках и вертолетах.

   Основные части роторного двигателя Ванкеля:

   В роторном двигателе Ванкеля некоторые части работают вместе и достигают цели преобразования энергии. Эти части:

   Ротор:

   В роторном двигателе используется ротор треугольной формы. Он имеет три выпуклые грани. Каждая грань действует как поршень. Ротор работает как первичный двигатель в роторном двигателе. Сила, возникающая при сгорании топлива, действует непосредственно на ротор, поэтому он вращается эксцентрично. Ротор имеет внутреннюю синхронизирующую шестерню с одной стороны, которая зацепляется с фиксированной зубчатой ​​передачей, расположенной на боковом корпусе, для поддержания правильного соотношения между ротором и эксцентриковым валом.

   Корпус:

   Ротор вращается в камере овальной формы, известной как корпус. Функция корпуса такая же, как функция цилиндра в поршневом двигателе. Корпус содержит входное и выходное отверстия, свечу зажигания, водяную рубашку и т. д. Основной корпус закрыт боковым корпусом. Боковой корпус содержит фиксированную зубчатую передачу, которая входит в зацепление с внутренней зубчатой ​​передачей и поддерживает правильное соотношение между ротором и эксцентриковым валом. Обычно изготавливается из алюминиево-кремниевого сплава.

   Эксцентриковый вал:

   Эксцентриковый вал, также известный как выходной вал, используется для преобразования эксцентричного движения ротора в концентрическое движение и передачи его от двигателя.

   Верхнее уплотнение

   Все стороны треугольного ротора работают как поршень. Поэтому необходимо запечатать всю эту камеру друг с другом. Для выполнения этой функции в каждом углу ротора используется верхнее уплотнение. Это газонепроницаемое уплотнение между ротором и корпусом. Обычно он изготавливается из чугуна, а иногда и из высокоуглеродистой стали.

   Работа роторного двигателя Ванкеля:

   Процесс преобразования энергии в роторном двигателе Ванкеля делится на четыре процесса. Это впуск, сжатие, мощность и выпуск. Все процессы происходят одновременно вокруг каждого ротора при работающем двигателе. Двигатель имеет три лопасти. Ротор вращается эксцентрично в корпусе таким образом, что между ротором и корпусом находятся три отдельных объема. Эти три тома последовательно выполняют процессы индукции, сострадания, сгорания и выхлопа.

   Процесс впуска:

   Впуск – это впуск воздушно-топливной смеси в двигатель. Когда доля А движется, пространство между долей А и С расширяется. Это приводит к тому, что воздушно-топливная смесь поступает в двигатель через впускное отверстие, чтобы заполнить пространство. Когда лепесток C проходит через впускное отверстие, пространство между A и C перекрывается.

   Процесс сжатия:

   Когда ротор вращается, пространство между кулачками A и B значительно уменьшается.