Роторный двигатель принцип работы: принцип работы, устройство, недостатки и преимущества, видео

Содержание

Роторный двигатель. Каковы принципы действия, минусы и плюсы

В этой статье мы узнаем что такое роторный двигатель, рассмотрим принцип действия роторного двигателя, его устройство, узнаем о преимуществах, недостатках и сфере применения.

Оглавление

1 Роторный двигатель, принцип действия
2 Конструктивные особенности
3 Достоинства
4 Роторный двигатель, недостатки
5 Применение

Роторный двигатель, принцип действия

В роторном двигателе используется давление, которое создается во время сгорания топливно-воздушной смеси в пространстве между ротором и корпусом двигателя.

Только если в поршневом моторе внутреннего сгорания это давление получают в цилиндрах, после чего через поршни, и шатуны передают на коленчатый вал, то в роторном упомянутых промежуточных звеньев нет.

Треугольный ротор в устройстве играет роль поршня, вращающегося по кругу и передающего крутящий момент непосредственно на выходной вал.

Получается, что ротор, в процессе вращения, делит камеру на 3 изолированных сегмента. В объеме каждого из них происходит один из циклов: впуск, сжатие, зажигание и выброс.

Оборот ротора, соответствует трем оборотом вала. Обычно используют два ротора. Это позволяет убрать детонацию, повысить стабильность работы движка.

Ротор устанавливается на вал с эксцентриситетом, это позволяет перенести крутящий момент непосредственно на вал.

Роторный двигатель принцип работы заключается в том, что имеет четыре такта, они изменяются в зависимости от угла расположения ротора. Рассмотрим каждый из тактов:

Конструктивные особенности

Теперь познакомимся с узлами и деталями двигателя. Это поможет более точно понять как работает устройство.

В его составе присутствуют: системы зажигания, питания (в том числе карбюратор), охлаждения, которые напоминают те, что используются в поршневом варианте. Но есть и уникальные элементы.

Ротор содержит три выпуклых поверхности с углублениями, которые увеличивают рабочий объем. На углах расположены однонаправленные уплотнительные пластины. Они обеспечивают герметизацию пары ротор-корпус.

Еще предусмотрены стальные кольца с каждой стороны, для отделения рабочей камеры от картера.

Также у ротора есть в центре с одной стороны зубчатый венец. Через эту зубчатую передачу снимается крутящий момент.

Корпус роторного движка напоминает многослойный пирог. Он состоит из крышек, рабочих камер, разделительных стенок. Предусмотрено две камеры, разделенные стенкой и с двух сторон крышки.

Внутри корпус представляет собой сложную форму типа овала, с компенсирующими отливами, которые отвечают за герметизацию всех трех камер разделяемых ротором.

Выходной вал имеет два эксцентрика, так как на валу установлены два ротора, работающие в противофазе – на одном цикл выброса отработавших газов, на втором цикл забора смеси.

Использование двух аналогичных узлов исключает возникновение биений и уменьшает детонацию.

При смещении эксцентриков и перемещении каждого ротора по стенкам корпуса, они проворачивают вал.

Достоинства

Главное достоинство – отсутствие шатунов. Также в конструкции не используются клапана, пружины клапанов, распредвал, ремень ГРМ и т. п. Все это уменьшает габариты и массу силовой установки.

Следующий плюс – хорошая сбалансированность деталей. Мотор более продолжительное время передает на выходной вал крутящий момент – передача мощности на вал продолжается ¾ оборота (для поршневого варианта только в течении ½ оборота).

Так как ротор делает всего 1 оборот на 3 оборота вала, это увеличивает его ресурс. Для японский моделей он достигает 300.000 километров.

Роторный двигатель, недостатки

Роторные двигатели не получили массового распространения из-за низких экологических показателей.

Также отмечается потребление большого количества топлива, вследствие невысокого рабочего давления в камере сгорания.

Так как такой тип двигателя редко встречается, при его ремонте и эксплуатации могут возникнуть проблемы.

Практически отсутствует система смазки. Моторное масло постоянно поступает в корпус к ротору из-за чего наблюдается значительный его расход.

Само масло должно иметь высокие качественные показатели и быть минеральным без присадок. Дело в том, что «синтетика» выгорает и образует на поверхности корпуса нагар.

Следует отметить что роторные моторы нагреваются намного сильнее чем поршневые.

Применение

Перспектива у этих двигателей есть. Как только остановим засилье нефтяных компаний, и мир перейдёт на водородное топливо.

К тому же роторный двигатель, работающий на водороде, не подвержен детонации.
Первый автомобиль с таким двигателем был спорткар NSU Spider, он мог двигаться со скоростью до 150 км/час, имея мощность мотора 57 лошадок.

Массово выпускался автомобиль с роторным двигателем компанией NSU – седан Ro-80. Также такими моторами оснащались: Citroen (GS Birotor), Chevrolet (Corvette), Mercedes-Benz (С111), ВАЗ (21018) и некоторые другие.

Самые массовый автомобиль японской компании Mazda, это Mazda RX8. Производство последней из них в версии Spirit R, свернуто в 2012 году из-за выбросов движка, которые не отвечали европейским стандартам.

Правда, компания уже создала современный роторный двигатель Renesis 16X, который соответствует международным экологическим стандартам. В нем значительно переработана топливная система впрыска – теперь горючее расходуется намного экономнее. Корпус движка изготовили из алюминиевого сплава. Также создан агрегат, который работает и на водороде.

Последняя разработка с роторным двигателем ‒ Premacy Hydrogen RE Hybrid в принципе ни в чем не уступает другим новинкам мирового автопрома.

Кстати, многие производители самолетов предпочитают поршневым бензиновым двигателям роторные, например, такие как Skycar и Schleicher.

Думаю, пример роторного двигателя подтверждает истину, что не популярный, не значит – плохой. Просто его время ещё не наступило.

Теперь в знаете принцип действия роторного двигателя. Расскажите об этом устройстве своим друзьям в социальных сетях, пусть подписываются на наш блог, и будут в курсе.

До новых встреч.

принцип работы с видео, устройство — zarulem.moscow

Роторный двигатель является одним из типов тепловых двигателей внутреннего сгорания. Первый роторный двигатель, принцип действия которого принципиально отличается от традиционного двигателя внутреннего сгорания, появился в 19 веке.

Его функцией было использование не возвратно-поступательных движений, как в классическом двигателе внутреннего сгорания, а вращения в специальном овальном корпусе трехгранного ротора. Такая схема использовалась в первых поршневых паровых машинах и дала толчок к активному проектированию и созданию роторных паровых машин. История роторного двигателя внутреннего сгорания началась с роторной паровой машины. Впервые схема с классическим роторно-поршневым двигателем (двигатель Ванкеля) была разработана в конце 1950-х годов в немецкой фирме NSU, авторами были Феликс Ванкель и Вальтер Фройде.

Конструкция

Рассмотрим основные части РПД:

корпус двигателя;
ротор;
выходной вал.

Как и любой другой двигатель внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля имеет корпус, включающий основную рабочую камеру, в нашем случае овальной формы.

Форма камеры сгорания (овальная) обусловлена применением трехгранного ротора, края которого при соприкосновении со стенками овальной камеры сгорания образуют изолированные замкнутые контуры. В этих изолированных цепях происходят все циклы работы РДП:

вход;
сжатие;
зажигание;
выпускать.

Такое расположение устраняет необходимость во впускных и выпускных клапанах. Впускные и выпускные отверстия расположены по бокам камеры сгорания и напрямую подсоединяются к источнику питания и выхлопной системе.

Следующим компонентом роторного двигателя является сам ротор. В RPD ротор действует как поршень в обычном двигателе.

По своей форме ротор напоминает треугольник с закругленными наружу и выступающими внутрь ребрами. Закругление кромок ротора необходимо для лучшей герметизации камеры сгорания. Отбор проб внутри обода необходим для увеличения объема камеры сгорания, правильного сгорания топливно-воздушной смеси, увеличения скорости вращения ротора. Сверху с каждой стороны и по бокам расположены металлические пластины, задачей которых является уплотнение камеры сгорания, аналогично поршневым кольцам классического двигателя внутреннего сгорания. Внутри ротора находятся зубья, которые поворачивают приводной механизм, который, в свою очередь, вращает выходной вал.

Классический двигатель имеет коленчатый вал; в РПД его функцию выполняет выходной вал. Выступающие кулачки в виде полукругов расположены относительно центра выходного вала. Выступы-гребни несимметричны относительно центра и явно смещены от центра оси. Каждый кулачок на выходном валу имеет свой ротор. Вращательное движение каждого ротора, передаваемое на выступ кулачка, заставляет выходной вал вращаться вокруг своей оси, что, в свою очередь, создает крутящий момент на выходном валу.

Рабочие такты РПД

Теперь подробнее рассмотрим принцип работы роторного двигателя и рабочие процессы, происходящие внутри него. Как и классический двигатель, двигатель Ванкеля имеет одинаковые параметры впуска, сжатия, рабочего такта и такта выпуска.

Обычный поршневой двигатель, например некоторые спортивные моторы, может иметь две свечи зажигания, но в РПД использование двух свечей зажигания просто необходимо.

Результирующее давление газа делает ротор на валу эксцентричным, что, в свою очередь, вызывает крутящий момент на выходном валу. По мере приближения к выхлопному патрубку в верхней части ротора давление в камере сгорания постепенно снижается. Вращаясь по инерции, вершина ротора достигает выпускного канала, начинается такт выпуска. Выхлопные газы устремляются в выпускное отверстие, и как только вершина ротора достигает впускного отверстия, снова начинается такт впуска.

Система питания и смазка

Достоинствами роторно-поршневого двигателя

При малом весе и габаритах роторный двигатель имеет больше возможностей для достижения правильной подвески и улучшения ходовых качеств, а также делает автомобиль более просторным в салоне;
более высокая удельная мощность по сравнению с классическими двигателями;
более гладкая и широкая торсионная полка;
отсутствие кривошипно-шатунного механизма, клапанов, пружин, газораспределительного механизма, а вместе с ним и распределительных валов, ремня ГРМ или цепи;

хороший баланс и плавность работы РПД, которую можно сравнить с работой рядной «шестерки»;
менее склонен к детонации;
отсутствие кривошипно-шатунного механизма и, как следствие, отсутствие необходимости преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала делает РПД более оборотистым, чем обычный двигатель;

Недостатки

Необходимость использования эксцентрикового механизма для соединения ротора и вала увеличивает давление между трющимися деталями, что вместе с высокими температурами увеличивает износ двигателя. Поэтому к качеству масла и периодичности его замены предъявляются повышенные требования;
быстрый износ уплотнений ротора из-за малой площади пятна контакта и высокого перепада давления. Таким образом, роторный двигатель быстро теряет эффективность, ухудшаются экологические показатели;

двояковыпуклая форма камеры сгорания значительно хуже выделяет тепло, чем сферическая камера сгорания, что обуславливает склонность к перегреву;
низкий КПД на малых и средних оборотах, по сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания;
роторный двигатель предъявляет очень высокие требования к обработке деталей и квалификации персонала при производстве данного типа двигателя;
необходимость доливки масла во время рабочих циклов РПД вызывает плохие экологические показатели;

Современные реалии

В настоящее время инженеры Mazda добились наибольших успехов в производстве роторных двигателей. Последнее поколение их двигателя Ванкеля, получившее название «Ренезис», стало настоящим прорывом. Им удалось не только решить основные проблемы этого типа ДВС, такие как повышенный расход топлива и токсичность, но и снизить расход масла на 50%, доведя, таким образом, экологические показатели до норм Евро 4. РПД Mazda нового поколения могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород, что делает этот двигатель интересным и перспективным для использования в будущем.

Роторный двигатель: основные части и работа

Содержание

Принцип работы ротаметра

Пожалуйста, включите JavaScript

Принцип работы ротаметра

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. Таким образом, смесь между лепестками А и В сжимается.

Процесс сгорания:

Когда смесь между A и B полностью сжимается, на свече зажигания возникает искра, которая воспламеняет смесь. Он горит и заставляет ротор вращаться. Он также известен как процесс генерации энергии.

Процесс выхлопа:

Когда лепесток B проходит через выхлопное отверстие, горючая смесь выбрасывается.

Эти такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска следуют непрерывно в каждой камере ротора. Это происходит, пока работает двигатель.

Сегодня мы обсудили роторный двигатель: основные части и работу. Если у вас есть какие-либо вопросы, спросите, комментируя.

Делиться — значит заботиться :)-

Как работает роторный двигатель? Изучение принципа работы и компонентов

Введение

Роторный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором для производства энергии используется ротор вместо поршня.

Он был изобретен Феликсом Ванкелем в 1950-х годах и с тех пор используется во многих автомобильных приложениях. В этой статье мы рассмотрим, как работает роторный двигатель, обсудим его компоненты и подсистемы, исследуем процесс сгорания, проанализируем его плюсы и минусы, сравним его с другими типами двигателей и продемонстрируем примеры транспортных средств с роторными двигателями.

Объяснение принципа работы роторного двигателя

Принцип работы роторного двигателя можно разделить на три основных компонента: ротор, камеру сгорания, впускной и выпускной коллекторы. Ротор представляет собой деталь треугольной формы, которая вращается внутри камеры сгорания. При вращении он создает три отдельные камеры, которые затем заполняются воздухом и топливом. Впускной и выпускной коллекторы позволяют воздуху и топливу входить и выходить из камеры сгорания соответственно. При срабатывании свечи зажигания создается искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь, заставляя ее расширяться и толкать ротор.

Ротор соединен с коленчатым валом, который отвечает за преобразование вращательного движения ротора в поступательное движение, которое можно использовать для привода транспортного средства. Когда ротор вращается, он вырабатывает мощность, как поршневой двигатель. Однако благодаря своей уникальной конструкции роторный двигатель производит больше мощности, чем традиционный поршневой двигатель, потребляя при этом меньше топлива и производя меньше выбросов.

Обсуждение различных компонентов и подсистем роторного двигателя

Ротор — важнейший компонент роторного двигателя. Он состоит из трех лепестков, которые соединены друг с другом и вращаются внутри камеры сгорания. Когда ротор вращается, он создает три отдельные камеры, которые затем заполняются воздухом и топливом из впускного и выпускного коллекторов. Ротор соединен с коленчатым валом, который преобразует вращательное движение ротора в поступательное движение, которое можно использовать для привода транспортного средства.

В камере сгорания происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Он имеет форму треугольника и имеет две стенки, образующие вершину на одном конце. Такая форма помогает создать лучший поток воздуха и топлива, что необходимо для эффективного сгорания. Впускной и выпускной коллекторы отвечают за подачу воздуха и топлива в камеру сгорания и из нее соответственно. Свеча зажигания и система зажигания отвечают за срабатывание искры, которая воспламеняет смесь воздуха и топлива.

Исследование процесса сгорания в роторном двигателе

Процесс сгорания в роторном двигателе аналогичен процессу сгорания в поршневом двигателе. Он следует за четырехтактным циклом, который состоит из такта впуска, такта сжатия, рабочего такта и такта выпуска. Во время такта впуска воздух и топливо всасываются в камеру сгорания из впускного коллектора. Во время такта сжатия воздушно-топливная смесь сжимается по мере того, как ротор движется к вершине камеры сгорания.

Во время рабочего такта свеча зажигания вызывает искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь, заставляя ее расширяться и толкать ротор. Наконец, во время такта выпуска выпускные клапаны открываются, и выхлопные газы выбрасываются из камеры сгорания.

Анализ плюсов и минусов роторных двигателей

Роторные двигатели

имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями других типов. Они меньше и легче поршневых двигателей, что делает их идеальными для использования в небольших автомобилях и мотоциклах. Они также производят больше энергии, потребляя меньше топлива и производя меньше выбросов. Кроме того, они относительно просты и требуют меньше обслуживания, чем поршневые двигатели.

Однако у роторных двигателей есть и недостатки. Они дороги в производстве и ремонте, и они производят больше шума и вибрации, чем поршневые двигатели. Кроме того, они не так эффективны, как другие типы двигателей, а это означает, что они потребляют больше топлива и производят больше выбросов.

Сравнение роторных двигателей с двигателями других типов

Роторные двигатели можно сравнить с другими типами двигателей, такими как поршневые двигатели, роторные двигатели Ванкеля и электродвигатели. Поршневые двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используются в большинстве легковых и грузовых автомобилей. Они крупнее и тяжелее роторных двигателей, но они более эффективны и требуют меньше обслуживания. Роторные двигатели Ванкеля похожи на обычные роторные двигатели, но в них используется другой тип ротора, который позволяет им производить больше энергии при меньшем потреблении топлива.

Электродвигатели становятся все более популярными в автомобилях благодаря их эффективности и низкому уровню выбросов. Они тише и плавнее, чем роторные двигатели, но они намного дороже и требуют специальных деталей и опыта для обслуживания. Кроме того, они не такие мощные, как роторные двигатели, и не могут сравниться с ними по производительности.

Демонстрация автомобилей с роторными двигателями

Mazda — один из немногих автопроизводителей, использующих в своих автомобилях роторные двигатели. Mazda RX-7 — классический спортивный автомобиль, оснащенный роторным двигателем с двойным турбонаддувом. Mazda RX-8 — более новая модель, в которой используется роторный двигатель без наддува. Mazda Cosmo Sport — еще один классический спортивный автомобиль с роторным двигателем.

Иллюстрация работы роторного двигателя с помощью диаграмм

Диаграммы могут быть очень полезны для понимания того, как работает роторный двигатель. На схеме ротора показаны три лепестка, составляющие ротор, и то, как они взаимодействуют с камерой сгорания. Схема камеры сгорания иллюстрирует форму камеры и то, как она помогает создать лучший поток воздуха и топлива. Схема впускного и выпускного коллекторов показывает, как воздух и топливо поступают в камеру сгорания и выходят из нее.