Принцип работы роторного двигателя видео: Принцип работы роторного двигателя — видео

Роторный двигатель является одной из разновидностей тепловых ДВС. Первый роторный двигатель, принцип работы которого кардинально отличается от традиционного двигателя внутреннего сгорания, появился в 19 веке.

Его особенностью было использование не возвратно поступательных движений, как в классическом ДВС, а вращение в специальном овальном корпусе трехгранного ротора. Такая схема применялась в первых поршневых паровых машинах и дала толчок к активному проектированию и созданию роторных паровых двигателей. С роторного парового двигателя и начиналась история двигателя внутреннего сгорания роторного типа. Впервые схему классического роторно-поршневого (двигателя Ванкеля) разработали в конце 1950-х годов в немецкой фирме NSU, авторами стали Феликс Ванкель и Вальтер Фройде.

Конструкция

Давайте рассмотрим основные части РПД:

• корпус двигателя;
• ротор;
• выходной вал.

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

Форма камеры сгорания (овал) обусловлена применением трехгранного ротора, грани которого при соприкосновении со стенками камеры сгорания овальной формы образуют изолированные закрытые контуры. В этих изолированных контурах и происходят все такты работы РПД:

• впуск;
• сжатие;
• воспламенение;
• выпуск.

Такая компоновка позволяет обойтись без впускных и выпускных клапанов. Впускные и выпускные отверстия находятся по бокам камеры сгорания, а соединены напрямую к системе питания и системе выпуска отработанных газов.

Следующей составной частью роторного мотора является непосредственно ротор. В РПД ротор выполняет функцию поршней в обычном двигателе. Своей формой ротор похож на треугольник с закругленными наружу краями и вдающимися внутрь гранями. Закругление краев ротора необходимо для лучшего уплотнения камеры сгорания. Выборка внутри грани нужна для увеличения объема камеры сгорания, правильного горения топливно-воздушной смеси и увеличения скорости вращения ротора. Вверху каждой грани и по ее бокам находятся металлические пластины, задача которых состоит в уплотнении камеры сгорания, аналогично поршневым кольцам классического ДВС. Внутри ротора расположены зубцы, вращающие привод, который, в свою очередь, вращает выходной вал.

Классический мотор имеет коленчатый вал, в РПД его функцию выполняет выходной вал. Относительно центра выходного вала расположены выступы-кулачки в форме полукругов. Выступы-кулачки несимметричны по отношению к центру и явно смещены относительно центра оси. На каждый выступ-кулачок выходного вала приходится по своему ротору. Вращательное движение каждого ротора, передаваемое на выступ-кулачок, заставляет выходной вал вращаться вокруг своей оси, что, в свою очередь, создает крутящий момент на выходном валу.

Рабочие такты РПД

Давайте теперь более подробно рассмотрим принцип работы роторного двигателя и рабочие процессы, происходящие внутри него. Как и классический мотор, двигатель Ванкеля имеет те же такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Две свечи может иметь и обычный поршневой мотор, например некоторые спортивные двигатели, но в РПД использование двух свечей зажигания просто необходимо.

Образовавшееся давление газов поворачивает ротор на эксцентрике вала, что в свою очередь приводит к возникновению крутящего момента на выходном валу. При приближении к выпускному каналу вершины ротора давление в камере сгорания плавно снижается. Вращаясь по инерции, вершина ротора достигает выпускного канала,  начинается такт выпуска. Выхлопные газы устремляются в выпускной канал, и как только вершина ротора достигает впускного канала, снова начинается такт впуска.

Система питания и смазка

 Достоинствами роторно-поршневого двигателя

1. Обладая малым весом и габаритами, роторный мотор имеет больше возможностей для достижения правильной развески и улучшения управляемости, а так же делает автомобиль более просторным в салоне;
2. более высокая удельная мощность по сравнению с классическими моторами;
3. более ровная и широкая полка крутящего момента;
4. отсутствие кривошипно-шатунного механизма, клапанов, пружин, газораспределительного механизма, а вместе с ним и распредвалов, ремня грм или цепи;
5. хорошая сбалансированность и плавность работы РПД, которую можно сравнить с работой рядной «шестерки»;
6. меньшая склонность к детонации;
7. отсутствие кривошипно-шатунного механизма, а вследствие этого отсутствие необходимости преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала, делает РПД более оборотистым нежели обычный мотор;

Недостатки

1. Необходимость применения эксцентрикового механизма для соединения ротора и вала увеличивает давление между трущимися деталями, что вместе с высокой температурой повышает износ двигателя. Именно поэтому выдвигаются повышенные требованию к качеству масла и периодичности его смены;
2. быстрый износ уплотнителей ротора вследствие малой площади пятна контакта и высокому перепаду давлений. Таким образом, роторный мотор быстро теряет свой КПД, экологические показатели ухудшаются;
3. линзовидная форма камеры сгорания гораздо хуже отдает тепло, нежели сферическая камера сгорания, что обуславливает склонность к перегреву;
4. низкие показатели экономичности на малых и средних оборотах, по сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания;
5. роторный мотор имеет очень высокие требования к обработке деталей и квалификации персонала при производстве данного типа двигателя;
6. необходимость добавления масла во время рабочих тактов РПД обуславливает плохие экологические характеристики;

Современные реалии

В настоящее время наибольших успехов в производстве роторных двигателей добились инженеры корпорации Mazda. Последняя генерация их двигателя Ванкеля, под названием «Renesis», совершила настоящий прорыв. Им удалось не только решить главные проблемы данного типа ДВС, такие как повышенный расход топлива и токсичность, но и снизить потребление масла на 50%, тем самым доведя экологические показатели до норм Euro 4. Новое поколение РПД Mazda могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород, что делает этот мотор интересными и перспективными для использования в будущем.

Роторный двигатель. Принцип работы, достоинства, недостатки и история на примере Mazda :: Autonews

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Autonews

Телеканал

Pro

Инвестиции

Мероприятия

+

Новая экономика

Тренды

Недвижимость

Спорт

Стиль

Национальные проекты

Город

Крипто

Дискуссионный клуб

Исследования

Кредитные рейтинги

Франшизы

Газета

Спецпроекты СПб

Конференции СПб

Спецпроекты

Проверка контрагентов

Библиотека

Подкасты

ESG-индекс

Политика

Экономика

Бизнес

Технологии и медиа

Финансы

РБК КомпанииРБК Life

adv.rbc.ru

Читайте также

Тест-драйвы, обзоры, интервью — это и многое другое смотрите на нашем Youtube-канале

Ни одной другой компании в истории автомобилестроения так и не покорился роторный двигатель Ванкеля. Многие пытались, но сделать коммерчески успешный продукт, который провел на конвейере почти 50 лет, удалось только упорным до безумия ребятам из Mazda.

Как у них получилось приручить эту гениальную, но сложную технологию? Каковы принципы работы роторно-поршневого двигателя, чем он отличается от традиционного и почему остальные столкнулись с непреодолимыми сложностями? Вспоминаем интереснейшую историю роторного чуда из Хиросимы и отслеживаем путь самых важных моделей Mazda.

adv.rbc.ru

adv.rbc.ru

Как работает роторный двигатель?

Всегда хотели знать, о чем все говорят, вращая Doritos? Давайте погрузимся в

Что такое роторный двигатель?

Говоря простым языком (на грани упрощения), это двигатель с одним или несколькими роторами, которые вращаются — представь себе — вместо поршней, совершающих возвратно-поступательное движение. Основные принципы внутреннего сгорания — всасывать, сжимать, хлопать, дуть — по-прежнему применимы, но разница заключается в методе, с помощью которого это осуществляется на практике. Подробнее об этом чуть позже.

Он также используется для обозначения больших двигателей старых самолетов, в которых целая куча поршней расположена по кругу вокруг эксцентричного центрального коленчатого вала и фактически вращается вокруг него. Без сомнения, это зрелище, но не то, о чем мы здесь говорим.

Хотя вы, вероятно, ассоциируете роторный двигатель с Mazda, учитывая, что это единственная автомобильная компания, добившаяся заметного потребительского успеха, роторный двигатель использовался в автомобилях от Citroen до NSU, а также в мотоциклах, вертолетах. , легкие самолеты, беспилотники, водные мотоциклы — вы называете это. Мы уверены, что если бы вы искали достаточно внимательно, вы могли бы найти кого-то, кто прикрепил его к газонокосилке (теперь есть идея) или к рыбацкой лодке, но, тем не менее, это довольно широкое распространение.

Роторный двигатель на самом деле особенный, учитывая, что это один из трех типов двигателей, когда-либо изобретенных человечеством. Первый — это тот, с которым вы больше всего знакомы — поршни — которые затем можно разделить на четырехтактные и двухтактные, дизельные, бензиновые и так далее. Во-вторых, это турбины, с которыми вы хорошо знакомы по последнему полету Ryanair/Jetstar/Delta. И третье — роторные. Вот примерно так, если только не начать считать ракеты.

Как работает роторный двигатель?

О, мы можем просто сказать «феиная пыль и слезы гонщиков» и двигаться дальше?

Нет? Отлично. Это будет немного концептуально, так что пристегнитесь.

Представьте себе овал, слегка сжатый посередине, чтобы получилась едва заметная восьмерка. Теперь представьте себе треугольник с выпуклыми сторонами внутри этой восьмерки, совершающий что-то вроде вальса вокруг и вокруг так, что длинная изогнутая сторона выпуклого треугольника создает четыре отдельные «зоны» в восьмерке, когда она танцует.

Эти четыре зоны являются четырьмя частями цикла сгорания – впуск, сжатие, зажигание, выпуск. Гениальность роторного двигателя заключается в том, что один оборот означает три отдельных рабочих такта, в отличие от четырехтактных поршневых двигателей, которые, как следует из названия, производят мощность только при одном движении из четырех.

Поскольку одна сторона треугольника удаляется от воздухозаборника, происходит всасывание топливно-воздушной смеси. И по мере его удаления соседняя сторона сжимает смесь. Который затем воспламеняется, а) позволяя расширяющемуся газу толкать ротор, и б) создавая мощность. Но поскольку эта сторона ротора толкается горением, она толкает следующую сторону треугольника, чтобы выпустить выхлопные газы. Удивительные вещи, на самом деле.

Внутри треугольника находится шестерня, которая как бы крутится вокруг меньшей шестерни, прикрепленной к чему-то, что называется эксцентриковым валом. Да, много танцев составляет роторный двигатель. Во всяком случае, этот эксцентриковый вал, или буква «Е», немного похож на большой распределительный вал с гигантскими кулачками. И он действует аналогичным образом, но с другой целью. В то время как лепестки на распределительных валах преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательное — толкают клапаны вверх и вниз, когда идеально круглая часть вала вращается нормально — «лепестки» на эксцентриковом валу позволяют ротору совершать пируэты внутри корпуса, преобразовывая энергию от Dorito. танцуйте в регулярных вращениях.

На фото: роторный двигатель Mazda Renesis

Чем отличается роторный двигатель?

Во многом это та же идея, что и у любого другого бензинового двигателя. Ротари по-прежнему берут топливо, смешивают его с воздухом, сжимают смесь, поджигают ее свечами зажигания, используют расширяющийся газ для выполнения механической работы и вращения вала, а затем выбрасывают отработанный газ из камеры сгорания.

Роторный двигатель отличается… примерно везде. Поскольку мы уже говорили о том, как вальсировать Doritos с хулахупом вокруг эксцентрикового стержня, можно с уверенностью сказать, что здесь есть над чем подумать.

Количество деталей, необходимых для создания роторного двигателя, составляет лишь часть поршневого двигателя, и многие проблемы, присущие поршневым двигателям, и сложные инженерные решения, необходимые для их преодоления, устраняются исключительно благодаря конструкции роторного двигателя. Подробнее об этом… ну, а теперь, собственно.

Чем хорош роторный двигатель?

Ну, BRAP, есть множество BRAAAP-позитивов роторного двигателя BRAP-BAP-BAP-BAP, таких как небольшой размер, малый вес, малое количество деталей, простота изготовления, BRAAAAAP… И, конечно же, уникальный, хриплый и, в конечном счете, непревзойденный звук, если мы еще не сообщили об этом ранее. Звук наполовину мотоцикл, наполовину болид F1, и все хорошо. Даже турбины — печально известные шумоглушители — не могут подавить ярость ротора в полном полете.

И это тоже будет на полном ходу — роторные машины легендарны тем, как они набирают обороты, и действительно, как высоко они могут вращаться. Это потому, что ротор… ну, вращается, а не совершает возвратно-поступательные движения. Таким образом, каждая часть цикла сгорания продолжает двигать ротор в одном и том же направлении, а не преодолевать инерцию поршня, чтобы остановить его и отправить обратно в том же направлении, в котором он пришел. Во время вождения это означает четкую реакцию на нажатие педали газа; при сборке, обслуживании и восстановлении это означает некую простоту, с которой не могут сравниться даже старые двигатели Detroit V8.

Роторному двигателю не нужны коленчатые валы, шатуны или сложные клапанные механизмы. На самом деле, в клапанах нет необходимости — ротор берет на себя всю работу с несколькими портами.

Итак, когда приходит время настраивать роторный двигатель, это означает доставать Дремель и веселиться с впускными и выпускными отверстиями. Хотя это, очевидно, возможность настройки поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением, вы делаете больше, чем вы думаете, изменяя порты на роторном — вы также фактически меняете синхронизацию.

Так что, если вам нужны вышеупомянутые BRAP-BAP-BAP и так далее, они появятся только после того, как вы повозитесь с впускным и выпускным отверстиями для большего потока воздуха и большего перекрытия. Итак, теперь вы знаете — за бредом стоит наука.

Чем плох роторный двигатель?

Не слишком ли сильно мы ударим по ротору, если скажем, что расход топлива не уступает Конкорду, срок службы можно измерить секундомером, а крутящего момента едва хватает, чтобы сорвать винт с крестообразным шлицем? Ну, да. Не хочу звучать как апологеты Spinning Dorito или что-то в этом роде, но все не так уж и плохо.

Здесь применима часто повторяемая поговорка «ничто в жизни не бывает бесплатным» — роторные двигатели имеют ряд преимуществ перед поршневыми двигателями, но это означает принятие определенных сопутствующих недостатков. В двух словах, это обычно расход топлива (и масла), более короткие интервалы между необходимостью серьезного механического вмешательства и просто ощущение того, что вы управляете чеховским пистолетом конфигураций двигателя. Это будет взрыв; именно там, где в пятом акте происходит тревожная часть.

В интересах баланса мы должны указать, что любой механически склонный к управлению а) классическим автомобилем или б) мотоциклом для бездорожья сможет управлять автомобилем с роторным двигателем без каких-либо проблем. Конечно, полный двухроторный двигатель (или тройной, если вы удачливый нищий с Cosmo начала девяностых) будет более сложным, чем стандартный классический карбюраторный или одноцилиндровый двигатель, но образ мышления, который восстанавливает являются лишь частью опыта владения, уже есть у владельцев Triumph TR3 и трейлрайдеров.

Но, если вас интересует чуть больший промежуток между заменой апексных уплотнений (самая распространенная большая работа на любом роторном двигателе, которая каждый раз включает в себя эквивалент операции на открытом сердце) (совершенно неофициальный) экспертный совет Часто это предварительное смешивание масла для двухтактных двигателей в топливном баке. Да, действительно.

Это для продления срока службы верхних уплотнений с дополнительной смазкой, по-видимому, даже несмотря на то, что роторные двигатели уже имеют впрыск масла. Очевидно, недостаточно, или в достаточно равномерном распределении по верхнему уплотнению.Кроме того, давайте рассмотрим очевидные опасения, которые могут возникнуть у вас по поводу работы вашего RX-8 на двухтактном: при соотношениях, которые, по словам эксперта, которого мы спросили, соотношение было около 1: 400. Это часть вашего среднего двухтактного двигателя, и не заблокирует форсунки или грязные свечи зажигания Грета может захотеть поговорить с вами, пожалуйста.0003

Когда Mazda собирается превратить RX-Vision в RX-9, чтобы я мог воплотить свои мечты о квадроцикле в дороге?

Хотя мы мало что хотели бы больше, чем то, чтобы Mazda придала роторному двигателю четырехроторную лебединую песню со скоростью вращения 10 000 об/мин – особенно если он прибыл в такой великолепной форме, как RX-Vision – есть все шансы, что мы приходится утешаться виртуальной версией в Gran Turismo Sport.

Но это не значит, что мастерам двигателей Mazda эта идея тоже не нравится; в то время как Mazda разрабатывала роторный двигатель для MX-30 R-EV, извлекая выгоду из его небольшого размера и малого веса, используя его в качестве расширителя диапазона, очевидный вопрос был … ну, очевидно, немного обсуждался.

В конце концов, как сказал чудак в Mazda: «Мечта инженеров состоит в том, что когда-нибудь у нас будет спортивный автомобиль с роторным двигателем». Быть правдой?

Электромобили штурмом захватывают мир, и судьба двигателя внутреннего сгорания кажется решенной, но старая газовая электростанция все еще жива. По крайней мере, так думают инженеры Astreon, демонстрируя новый концепт ДВС. Они утверждают, что это двигатель с почти нулевым уровнем выбросов, несмотря на сжигание топлива внутри его камер сгорания.