Двигатель ванкеля википедия: HTTP 429 — too many requests, слишком много запросов

Двигатель Ванкеля | это… Что такое Двигатель Ванкеля?

Роторно-поршневой двигатель в разрезе.

Ро́торно-поршнево́й дви́гатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ва́нкеля), конструкция которого разработана в 1957 инженером компании NSU Вальтером Фройде (англ.), ему же принадлежала идея этой конструкции. Двигатель разрабатывался в соавторстве с Феликсом Ванкелем, работавшим над другой конструкцией роторно-поршневого двигателя. ^[1]

Особенность двигателя — применение трёхгранного ротора (поршня), имеющего вид треугольника Рело, вращающегося внутри цилиндра специального профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Содержание 1 Конструкция 2 Преимущества, недостатки и их разрешение 2.1 Применение 2.2 Современные двигатели 3 Авиационные двигатели 4 Сноски 5 Литература 6 Ссылки 7 См. также

Конструкция

Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй — статором.

Диаметр ротора намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трёхгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре с помощью трёх клапанов.

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый)

Роторно-поршневой двигатель

Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще четырехтактного поршневого (экономия составляет около тысячи деталей), а отсутствие сопряжения (картерное пространство, коленвал и шатуны) между отдельными рабочими камерами обеспечивают необычайную компактность и высокую удельную мощность.

За один оборот ванкель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя.

Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Практическое применение получили двигатели с трёхгранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса: R:r = 2:3, которые устанавливают на автомобилях, лодках и т. п.

Преимущества, недостатки и их разрешение

Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями

• низкий уровень вибраций. РПД полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность лёгких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров;
• главным преимуществом роторно-поршневого двигателя являются отличные динамические характеристики: на низкой передаче возможно без излишней нагрузки на двигатель разогнать машину выше 100 км/ч на более высоких оборотах двигателя (8000 об/мин и более), чем в случае конструкции обычного двигателя внутреннего сгорания.
• Малая удельная масса при высокой удельной мощности, причины:

1. Масса движущихся частей в РПД гораздо меньше, чем в аналогичных по мощности «нормальных» поршневых двигателях, так как в его конструкции отсутствуют коленчатый вал и шатуны.
2. К тому же однороторный двигатель выдаёт мощность в течение трёх четвертей каждого оборота выходного вала. В отличии от одноцилиндрового поршневого двигателя, который выдаёт мощность только в течение одной четверти каждого оборота выходного вала. (современный серийный РПД с объёмом рабочей камеры 1300 см³ имеет мощность 220 л.с., а с турбокомпрессором — 350 л.с.)

• меньшие в 1,5—2 раза габаритные размеры.
• меньшее на 35—40 % число деталей

За счёт отсутствия преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное двигатель способен выдерживать бо́льшие обороты с меньшими вибрациями, по сравнению с традиционными двигателями. Роторно-поршневые двигатели обладают более высокой мощностью при небольшом объёме камеры сгорания, сама же конструкция двигателя сравнительно мала и содержит меньше деталей. Небольшие размеры улучшают управляемость, облегчают оптимальное расположение трансмиссии и позволяют сделать автомобиль более просторным для водителя и пассажиров.

Соединение ротора с выходным валом через эксцентриковый механизм, являясь характерной особенностью РПД Ванкеля, вызывает давление между трущимися поверхностями, что в сочетании с высокой температурой, приводит к дополнительному износу и нагреву двигателя.

В связи с этим возникает повышенное требование к периодической замене масла. При правильной эксплуатации периодически производится капитальный ремонт, включающий в себя замену уплотнителей. Ресурс при правильной эксплуатации достаточно велик, но не заменённое вовремя масло неизбежно приводит к необратимым последствиям, и двигатель выходит из строя.

Важной проблемой считается состояние уплотнителей. Площадь пятна контакта очень невелика, а перепад давления очень высокий. Следствием этого, неразрешимого для двигателей Ванкеля, противоречия являются высокие утечки между отдельными камерами и, как следствие, падение коэффициента полезного действия и токсичность выхлопа.

Проблема быстрого износа уплотнителей на высокой скорости вращения была разрешена применением высоколегированной стали.

При всех преимуществах (высокая удельная мощность, простота устройства, несложный ремонт при правильной эксплуатации), важной проблемой является меньшая экономичность на низких оборотах по сравнению с обычными ДВС.

Другой особенностью двигателей Ванкеля является его склонность к перегреву. Камера сгорания имеет линзовидную форму, то есть при маленьком объёме у неё относительно большая площадь. При температуре горения рабочей смеси основные потери энергии идут через излучение. Интенсивность излучения пропорциональна четвёртой степени температуры, таким образом идеальная форма камеры сгорания — сферическая. Лучистая энергия не только бесполезно покидает камеру сгорания, но и приводит к перегреву рабочего цилиндра. Эти потери не только снижают эффективность преобразования химической энергии в механическую, но и вызывают проблемы с воспламенением рабочей смеси, поэтому в конструкции двигателя часто предусматривают 2 свечи.

Высокие требования к точности исполнения деталей делают его сложным в производстве. Оно требует высокотехнологичного и высокоточного оборудования — станков, способных перемещать инструмент по сложной траектории эпитрохоидальной поверхности камеры объёмного вытеснения.

Применение

NSU Ro80.

Двигатель разрабатывался изначально именно для применения на автотранспорте. Первый серийный автомобиль с роторным двигателем — немецкий спорткар NSU Wankelspider.

Первый массовый (37,204 экземпляра) — немецкий седан бизнес-класса NSU Ro80. Автомобиль имел достаточно инноваций и помимо двигателя — в частности, кузов с рекордно-низким аэродинамическим сопротивлением, полуавтоматическую коробку передач с гидротрансформатором, блок-фары, и так далее. Ro80 отличалась не только уникальной конструкцией, но и передовым дизайном, который оказался непонятен публике середины шестидесятых; через десять лет именно он был положен в основу стиля моделей «Ауди» 100 и 200 поколения C2.

К сожалению, ресурс двигателя оказался весьма мал (ремонт требовался уже после пробега порядка 50 тыс. км), поэтому автомобиль заслужил плохую репутацию и относительно малоизвестен. На многих сохранившихся автомобилях оригинальный двигатель заменён на поршневой V4 «Essex» фирмы Ford.

Citroën также экспериментировал с РПД — проект Citroën M35.

После этого серийное и мелкосерийное производство роторно-поршневых двигателей Ванкеля производились только фирмой ВАЗ, в конечном счёте взявшим за основу конструкцию двигателя

Современные двигатели

Инженерам фирмы Euro IV. Двухцилиндровый двигатель «Renesis» объёмом всего 1,3 л выдаёт мощность в 250 л. с. и занимает гораздо меньше места в моторном отсеке. Следующая модель двигателя Renesis 2 16X имеет меньший объём, но бо́льшую мощность, меньше нагревается.

Автомобили марки [2] могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород. Это явилось вторым витком роста внимания к РПД двигателю со стороны разработчиков. Двигатель успешно может использовать водород, так как менее чувствителен к детонации, чем обычный двигатель, использующий возвратно-поступательное движение поршня.

Автомобили с РПД потребляют от 7 до 20 литров топлива на 100 км, в зависимости от режима движения, и масла от 0,4 л до 1 л на 1000 км (для двигателей Mazda 0,4 — 0,6 л.). В настоящее время исследование этого типа двигателя активно ведёт японский автоконцерн

Авиационные двигатели

В начале 50-х годов была создана серия авиадвигателей ВП-760, ВП-1300, ВП-2650 — пятилучевых двухтактных звёзд мощностью от 40 до 130 л. с. и весом от 25 до 100 кг авиационного инженера В.Полякова, созданных для лёгкой авиационной техники и прошедших успешные испытания в небольшой серии в ДОСААФ.

[3]

Сноски

1. ↑ Иван Пятов. РПД изнутри и снаружи, Журнал Двигатель, № 5-6 (11-12) сентябрь-декабрь 2000
2. ↑ первые буквы от названия «Renesis», производным от слов (англ. Rotary Engine:роторный двигатель и Genesis:процесс становления, название говорящее о появлении нового класса двигателей)
3. ↑ альманах АэроМастер, №1/98г, Новосибирск.

Литература

• Роторно-поршневой двигатель // Большая советская энциклопедия

Ссылки

• Все о роторном двигателе
• Круглый треугольник Рело
• Анимация: Двигатель Ванкеля
• Иван Пятов. РПД изнутри и снаружи
• Роторный двигатель
• Инженер от Бога — Феликс Ванкель
• История роторного двигателя Mazda
• Роторный двигатель: преимущества и недостатки
• История двигателя Ванкеля
• Оборудование.Регион. «ДВС. Эволюция в лицах», №7(24)
• Последняя разработка РПД Mazda: Renesis 16X(англ.), www.mazda.com
• Wankel-ag.de (нем.) (англ.)
• Англоязычный форум по РПД (англ.)

РПД СССР/России

• ВАЗ: Описание моделей с РПД, Ladaonline.ru
• История СКБ РПД
• FAQ по РПД АВТОВАЗа
• Опыт тюнинга РПД
• «За рулем» — Тест-драйв: сравнение ВАЗ 2110 и ВАЗ 21099 с РПД
• Сайт о РПД, форум

Авиационные РПД

• Шнякин,В. А. На земле, на небесах и на море
• Новости ВПК и военно-технического комплекса, 2001
• Коробецкий С.П. Нужен ли нам свой, Российский двигатель для СЛА и какой?расширенная версия (54 с.)
• На АВТОВАЗе разрабатывают двигатели для самолетов
• Тридцать лет вазовскому РПД
• Одноместный сверхлёгкий вертолет КА-56, КБ Камова

См. также

• Роторно-лопастной двигатель Вигриянова
• Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Ротор вместо цилиндров. Почему двигатель Ванкеля так и не покорил СССР

Советское автомобилестроение «не заметило» многие инновации XX-го века. А вот роторно-поршневой двигатель Ванкеля, суливший настоящую революцию, до конвейера-таки добрался. Но революции не произошло. Вспоминаем историю.

• Mazda
• Lada
• история
• технологии

25.07.2017

Источник:Свободная пресса

• Поделиться на facebook
• Поделиться на whatsapp
• Поделиться на general
• Поделиться на general
• Поделиться на twitter
• Поделиться на email
• Поделиться на OK
• Поделиться на VK
• Поделиться на talkbacks

Creative Commons

Серийные советские легковушки не отличались особым техническим разнообразием. Мимо них прошли почти все инновации XX-го века, будь то автоматы или дизельные моторы. Во главе угла стояла простота конструкции и ее ремонтопригодность. Но роторно-поршневой мотор (РПД) все-таки сумел добраться до конвейера.

«Чудище» Ванкеля

Немец Феликс Ванкель, инженер-самоучка, колдовал над роторно-поршневым мотором для авиации еще в 1920-е. Но до начала Второй мировой войны завершить разработку не смог. И это несмотря на то, что за Ванкелем стояли такие зубры Германии, как министерство авиации и BMW.

Когда война отгремела, Франция на правах страны-победительницы изъяла оборудование Ванкеля. Но немец не сдался. В лице компании NSU он нашел верного союзника и продолжил работу над роторно-поршневым двигателем (РПД). Вот его схема:

Процесс изрядно затянулся — опытный образец появился лишь в 1957 году. А на серийный автомобиль — Prince Spyder — роторно-поршневой двигатель попал в 1963-м. Спустя некоторое время его прописали и на седане NSU Ro 80.

Это NSU Ro 80. Помимо роторного двигателя имела передовой дизайн, но прославилась своей ненадежностью. Фото: Wikipedia.

Но триумф оказался недолгим. Вскоре стало очевидно, что в силу ряда специфических особенностей и проблем, РПД не в состоянии на равных конкурировать с классическими ДВС. Правда, некоторые маститые автопроизводители все-таки решили рискнуть, и приобрели патент на производство.

Это Mazda Cosmo-Sport выпуска 1967 года. Она считается самым успешным автомобилем с роторным двигателем. До сих пор есть фанаты этой машины. Фото: Torsten Maue — OMMMA 2011, Wikipedia.

Так, в компании Mazda на роторного идола молились долго. Но и там, со временем, решили сменить религию.

Это Mazda Cosmo AP. Выпускалась с 1975 года. На ней тоже в одной из версий устанавливали двигатель Ванкеля. Но в итоге вернулись к привычной схеме. Фото: Wikipedia.

Свой путь

В СССР еще в довоенный период конструкторы баловались опытами над вариациями поршневых силовых агрегатов. Причем, что интересно, поначалу их тоже привязывали исключительно к самолетам. Об автомобилях никто особо не задумывался.

Роторной темой в СССР плотно занимались три научно-исследовательских института — НАМИ, НАТИ и ВНИИМотопром. Делали они это по прямому приказу Минавтопрома и Минсельхозмаша. Любопытно, что происходило это еще в «дованкелевские времена». И когда немец представил свой ДВС, его разработками заинтересовались серьезно. Ведь подобный мотор мог пригодиться как в милиции, так и в автоспорте.

Советские верхи посовещались и решили передать карты в руки ВАЗу. И в 1973 году там началась кропотливая работа над РПД, в специально созданном конструкторском бюро. Тамошним инженерам поручили решить еще одну задачу — заведомо провальную — проанализировать главные недостатки мотора Ванкеля и найти (!) способы их устранения.

Надо сказать, советский РПД действительно создавали с нуля. Никто не думал о покупке патента или лицензии на производство. А чтобы работа шла быстрее, была куплена Mazda RX-2 — как раз с роторным мотором. Силовой агрегат разобрали, изучили и собрали. После чего поставили японский РПД на вазовскую «трешку».

Во время испытаний стало понятно, что РПД крайне неэкологичнен и неэкономичен. Кроме того, очень часто приходилось менять уплотнители на роторе. Другими словами, советские конструкторы столкнулись с главной проблемой РПД. Ее пытались решить лучшие европейские и японские конструкторские умы на протяжении долгих лет — и безуспешно. Как, собственно, и сам Ванкель. Ведь именно недолговечность уплотнителей поставила крест на NSU Ro-80. И, соответственно, на перспективах мотора.

Но опыт заграничных коллег если и пугал советских конструкторов, то они этого не показывали. И свой собственный опытный РПД продемонстрировали уже в 1976 году. Он получил индекс ВАЗ-301. Правда, о его серийном производстве не было речи: образец явно требовал многочисленных усовершенствований.

На это ушло еще 6 лет. И в 1982 году появился РПД ВАЗ-311, чья мощность составляла 70 лошадиных сил. Этот мотор установили на ВАЗ-21011, изменив индекс на 21018.

Для пробы было выпущено 50 таких автомобилей. Но уже спустя полгода в живых остался лишь один. На остальных РПД поменяли на привычные моторы. С главным проклятием моторов Ванкеля — недолговечными уплотнителями и подшипниками — справиться не удалось.

Фото: Wikipedia

Танцы с РПД

Провал лишь подогрел интерес к мотору. Проанализировав ситуацию, на предприятии решили, что нужно отказаться от идеи довести до ума односекционную конструкцию. Ее заменили на двухсекционную — в теории этот вариант мог быть не только надежнее, но и мощнее.

Потенциальных клиентов такого ДВС нашли быстро — ими стали силовые структуры. ГАИ, КГБ и МВД нуждались в автомобилях-«зажигалках», чтобы догонять преступников. В ведомствах о повышенном расходе топлива не думали, а про экологичность вообще не знали. Во главе угла стояли динамические характеристики.

В начале 1980-х годов появилось сразу два РПД: ВАЗ-411 (около 120 л.с.) и ВАЗ-413 (140 л. с). Задумывалось, что эти моторы появятся под капотами не только «Жигулей», но и «Волг». Более того, в планах было создать РПД под мотоциклы, амфибии и лодки. Благо, такие заказы ВАЗ уже получил. Но… очередная попытка закончилась ничем. Повезло еще, что предприятие работало по хозрасчету, поэтому убытка моторы Ванкеля не принесли.

Пытался ВАЗ подружить с РПД и свое главное на тот момент детище — переднеприводную «восьмерку». ВАЗ-2108 только готовился к производству, а роторно-поршневой мотор под него уже создавался.

Фото: Wikipedia

В 1987 году появилось два мотора. Первый — ВАЗ-414 — сватали для машин Волжского и Запорожского заводов. А второй — ВАЗ-1185 — готовили для «Оки», поэтому его мощность составляла всего 40 лошадиных сил. Но и эта попытка не увенчалась успехом.

Нет, ВАЗовская «пятерка» с мотором Ванкеля выпускалась вплоть до развала СССР. Но тираж таких машин был минимален, и только для нужд силовых ведомств. В народ эти машины не так и не пустили.

Павел Жуков

• Поделиться на facebook
• Поделиться на whatsapp
• Поделиться на general
• Поделиться на general
• Поделиться на twitter
• Поделиться на email
• Поделиться на OK
• Поделиться на VK
• Поделиться на talkbacks

Читайте также

• Mazda хочет свернуть производство в России вслед за Toyota
• В Mazda рассказали о сверхуспешных продажах своего первого люкс-кроссовера
• Названы самые надежные и проблемные японские автомобили. Список
• Престижный кроссовер Mazda CX-60: производство началось
• Mazda приостановит производство в Японии из-за коронавируса

Комментарии, содержащие оскорбления и человеконенавистнические высказывания, будут удаляться.

Пожалуйста, обсуждайте статьи, а не их авторов.

Статьи можно также обсудить в Фейсбуке

Выбор читателя

• Антисемитизм в российском медиа-ландшафте

• Замок Максима Галкина и Аллы Пугачевой выставлен на продажу

• Соседка Моисеева рассказала, что творилось в его квартире

• Глава Киево-Печерской Лавры задержан за контрабанду

• Вах, баклажан-джан! Готовим курицу с баклажанами дома

• Сотрудничество правительства с убийцами евреев аморально

• Как в судьбе певца отразилась российская сексуальная политика

• Не готов убивать. Рэпер покончил с собой из-за мобилизации

Роторный двигатель

Роторный двигатель — одна из самых продолжительных и неоднозначных разработок в мире автомобилестроения

Двигатель

История появления роторных двигателей

Первое упоминание роторного двигателя датируется 1919 годом. На тот момент изобретателю Феликсу Ванкелю было всего 17 лет. С одной стороны, сложно предположить, что юный Феликс смог изобрести роторный двигатель в таком возрасте, с другой – к примеру, Вольфганг Моцарт, который писал гениальные симфонии в еще более раннем возрасте.

В биографии Ванкеля были и учеба в университете, и принудительные работы в компаниях BMW и Daimler, и даже тюремное заключение.

После освобождения из под стражи Феликс Ванкель устроился на работу в мотоциклетную компанию, где его разработками заинтересовался один из инженеров этой компании Вальтер Фройде. Работа в тандеме ускорила темпы исследований, и в 1957 году заработал первый роторный двигатель Ванкеля и Фройде.

Впоследствии конструкция двигателя была пересмотрена и претерпела ряд изменений. Только в 1958 году свет увидел окончательный вариант роторного двигателя, который используется и в наши дни.

Устройство и принцип работы роторного двигателя

Роторный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. Даже количество тактов у него не отличается от классического 4-х тактного поршневого ДВС. Его принципиальное отличие в том, что роль поршня играет ротор.

— он участвует в образовании камер внутреннего сгорания;

— при его помощи осуществляется впуск и выпуск газов;

— приводит в действие главный вал;

Роторный двигатель имеет такой же цилиндр, как и двигатель поршневой. Отличается цилиндр формой, а называется — статор. Ротор является главным движущим элементом, его вращение внутри статора осуществляется за счет шестерней. Имеются, аналогичные поршневому ДВС, впускной и выпускной клапаны, а воспламенение происходит с помощью свечи. Рассмотрим все 4 такта вращения ротора:

— Впуск топлива. Положение, которое занимает ротор, позволяет создать отдельную камеру и заполнить ее топливом.

— Сжатие. Происходит поворот ротора за счет давления топливной смеси.

— Рабочий ход. На данном этапе происходит еще один поворот и воспламенение. Выделяется большое количество энергии и возрастает давление, что приводит к следующему повороту ротора.

— Выхлоп. Завершающий этап цикла, при котором продукты сгорания выводятся через выпускной клапан.

Достоинства и недостатки роторных двигателей

В 50-ые годы прошлого столетия роторный двигатель казался новым этапом в развитии автомобилестроения. На первый взгляд двигатель имел одни преимущества: низкий уровень вибраций и отсутствие газораспределительной системы (ротор сам открывает и закрывает клапаны, что значительно упрощает конструкцию). Однако позднее были выявлены и существенные недостатки этого типа двигателя, которые и не позволили ему получить широкое применение.

Основной недостаток – вытянутая форма статора. Благодаря этому площадь рабочей поверхности больше чем у поршневого ДВС, и это приводит к значительным потерям энергии. Кроме того, отсутствие распределительной системы осложняет процесс смешивания горючего, что увеличивает расход топлива. Экологические показатели роторных двигателей также оставляют желать лучшего. 

Следующий недостаток – высокие температуры при работе двигателя. В роторном ДВС все процессы осуществляются в одной камере сгорания, и такая особенность не позволяет охлаждать двигатель чаще, чем один раз в 4 такта. Учащенное охлаждение приведет к потере энергии, ведь все процессы осуществляются в одной камере – статоре.  Единственный выход из этой ситуации – это использование более стойкого к температурам материала, что в разы увеличивает затраты на производство.

Вышеперечисленные недостатки не позволяют использовать в качестве топлива дизель  — нагрузки слишком высокие. 

Роторные двигатели на автомобилях различных марок

Несмотря на недостатки, ведущие авто — концерны пытались наладить серийное производство автомобилей с роторными двигателями.

Первые шаги сделали Mercedes-Benz. На основе роторного ДВС был собран опытный образец гоночного автомобиля, который мог похвастаться мощностью в 280 л.с. и разгоном до сотни за 5 секунд. Для 1969 года – невероятные показатели.

Ровно через год компания Chevrolet получила лицензию на использование роторного двигателя. Результатом стал новый Corvette XP-987GT. Старт был очень уверенным, и модель пережила несколько модернизаций, но в результате производство закрыли из-за чрезмерных денежных затрат.

Благодаря СМИ новость о разработке немецкого инженера распространялась быстро и вскоре французская фирма Citroen заинтересовалась автомобильным ноу-хау. Начало серийное производства роторных Citroen GS Birotor (название означает 2 секции двигателя по 498 см³) затянулось на 7 лет. На рынок машины так и не попали – дело закончилось оно полной ликвидацией производства. За это время успели выпустить порядка 200 автомобилей, которые невероятным образом потерялись. Возможно, кто-нибудь из коллекционеров по сей день хвастается друзьям своей жемчужиной.

Отличились как всегда СССР. Наши соотечественники нашли применение роторным движкам в среде служебных автомобилей. «Волги» для ГАИ использовали главное преимущество ротора  – высокие скоростные и динамические показатели. 

Пожалуй, самый знаменитый серийный автомобиль на основе роторного ДВС – Mazda RX-8.

На этом история роторного двигателя не заканчивается. В своем первоначальном виде он не прижился, но послужил хорошей платформой для новых разработок. Российские инженеры сделали шаг вперед и разработали 3- и 5-тактные роторные двигатели, а концерн АвтоВАЗ уже давно заявил о своем намерении разработать принципиально новый ДВС на основе роторного.

Категория:Двигатели Ванкеля — Wikimedia Commons

Взято из Викисклада, бесплатного репозитория медиафайлов

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Английский: Двигатель Ванкеля

Подкатегории

Всего в этой категории 6 подкатегорий .

G

• Роторный двигатель внутреннего сгорания General Motors‎ (3 F)

Страницы в категории «Двигатели Ванкеля»

Эта категория содержит только следующую страницу.

W

• Двигатель Ванкеля

Медиа в категории «Двигатели Ванкеля»

Следующие 73 файла находятся в этой категории, всего 73.

• Роторный двигатель GM 1974 года.jpg 233 × 314; 30 КБ
  

• 1974-1976 Suzuki RE5 Роторный двигатель фото1.JPG 2109 × 2479; 994 КБ
  

• 1974-1976 Suzuki RE5 Роторный двигатель фото2.JPG 3969 × 2973; 4,69 МБ
  

• ApexSeals.jpg 460 × 99; 7 КБ
  

• Ч Ру Exzenter.jpg 640 × 524; 26 КБ
  

• CT624.jpg 400 × 418; 28 КБ
  

• РОТАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ CURTISS WRIGHT — NARA — 17473649.jpg 6 179 × 4 853; 27,22 МБ
  

• РОТАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ CURTISS WRIGHT — NARA — 17473650.jpg 6 179 × 4 853; 21,47 МБ
  

• Демонстрационный цикл Ванкеля анимация de.gif 240 × 320; 398 КБ
  

• DEWankel.JPG 464 × 313; 26 КБ
  

• DKM-Abs.jpg 400 × 223; 12 КБ
  

• Двигатель DKW Wankel 2000.JPG 3648 × 2736; 3,85 МБ
  

• ДрехколбенмоторDKM54.JPG 1284 × 1054; 138 КБ
  

• DS619. jpg 400 × 338; 28 КБ
  

• EA871ETA.gif 731 × 465; 21 КБ
  

• Effektiver Wirkungsgrad для Audi NSU EA871, Стенд 1977.gif 960 × 605; 54 КБ
  

• Равновесие Ванкеля.svg 1003 × 701; 147 КБ
  

• EW-612-619.jpg 400 × 300; 14 КБ
  

• ExWelle3.jpg 400 × 150; 6 КБ
  

• Exzenter.jpg 400 × 415; 31 КБ
  

• IAE 75R.JPG 1024 × 768; 518 КБ
  

• Карт-Ванкель.jpg 400 × 300; 28 КБ
  

• Лада 21018 Поворотный (1978-83) (23944256948).jpg 4896 × 3672; 6,09 МБ
  

• M35-513.jpg 500 × 375; 31 КБ
  

• OMC-BSFC.gif 470 × 719; 22 КБ
  

• Поречный пресек Ванкелова мотора од 9 кС.jpg 3648 × 5472; 3,71 МБ
  

• Радкурве Ванкельмотор Gehäuse.png 423 × 409; 5 КБ
  

• Роторный двигатель Toyota 1970-х годов (сзади).jpg 3164 × 2537; 5,35 МБ
  

• РР-Р-6. jpg 400 × 533; 137 КБ
  

• Роторный двигатель Toyota (опытная модель).jpg 2183 × 2031; 5,23 МБ
  

• Двухступенчатый роторный RR R1C.jpg 456 × 645; 104 КБ
  

• БПЛА-741-F.jpg 500 × 482; 66 КБ
  

• УЭЛАР-8010.jpg 280 × 192; 13 КБ
  

• W Без.3 neu.PNG 596 × 491; 9 КБ
  

• W Bez2.svg 744 × 613; 344 КБ
  

• W Drücke.PNG 361 × 375; 7 КБ
  

• W-AR-Cooling.jpg 500 × 171; 22 КБ
  

• Авиадвигатель Wankel AG на выставке AERO Friedrichshafen 2018 (1X7A4494).jpg 3584 × 4477; 7,07 МБ
  

• Ванкель аним.gif 200×250; 196 КБ
  

• Цикл Ванкеля (вектор).svg 611 × 617; 8 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация af.gif 240 × 320; 329 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация ar.gif 240 × 320; 335 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация de.gif 240 × 320; 369 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация en. gif 240 × 320; 365 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация es.gif 240 × 320; 295 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация fr.gif 236 × 315; 630 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация ja.gif 240 × 320; 364 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация tr.gif 240 × 320; 314 КБ
  

• Цикл Ванкеля анимация zh.gif 240 × 320; 360 КБ
  

• Цикл Ванкеля anim.gif 240 × 320; 301 КБ
  

• Цикл Ванкеля anim2 ca.gif 240 × 320; 343 КБ
  

• Цикл Ванкеля.gif 611 × 617; 22 КБ
  

• Цикл Ванкеля.jpg 611 × 617; 34 КБ
  

• Цикл Ванкеля.svg 1000 × 1010; 160 КБ
  

• Улучшенная анимация двигателя Ванкеля.gif 236 × 315; 630 КБ
  

• Схема двигателя Ванкеля.png 300 × 400; 40 КБ
  

• Схема двигателя Ванкеля.svg 300 × 400; 16 КБ
  

• Схема двигателя Ванкеля.svg 1520 × 1100; 89 КБ
  

• Роторный двигатель Ванкеля RC2-60. jpg 4651 × 3648; 16,96 МБ
  

• Роторный двигатель Ванкеля Mazda RX-7.jpg 498 × 613; 157 КБ
  

• Семь с роторным двигателем Ванкеля — Flickr — exfordy.jpg 3,888 × 2,592; 3,93 МБ
  

• Ванкель Schrägbild.svg 709 × 567; 14 КБ
  

• Ванкель-Bewegung.PNG 460 × 476; 10 КБ
  

• Ванкель-Эйрко.jpg 400 × 415; 25 КБ
  

• Ванкель-Бевегунг.svg 1000 × 1207; 54 КБ
  

• -двигатель-все-ходы Ванкеля.png 960 × 320; 84 КБ
  

• Ванкель-Трохойден.jpg 600 × 199; 27 КБ
  

• Ванкельмотор-KKM57P.jpg 500 × 375; 20 КБ
  

• ВанкельPP.jpg 1346 × 1682; 1,09 МБ
  

• WankelRotaryEngine thumbnail.png 300×300; 43 КБ
  

• WankelRotaryEngine.gif 300×300; 236 КБ
  

• Виланд3.jpg 701 × 736; 117 КБ
  

• Zweikreisverteilerfinger.jpg 1718 × 1363; 402 КБ
  

Форма ротора Ванкеля

Я написал несколько статей о криволинейных треугольниках, которые не являются треугольником Рело, в том числе о Kresge Auditorium Массачусетского технологического института, рисунках из трифорса, крышках клапанов, столике в патио и логотипе Whale Cove, Нунавут. Я давно собирался написать о другой очевидной теме в этой теме, о криволинейном треугольном роторе двигателя Ванкеля, но, в конце концов, меня заставили это сделать, когда я увидел две последние популярные книги по математике, Насколько круглая ваша окружность? (2008) и Иконы математики (2011) повторяют ложь о том, что роторы Ванкеля являются треугольниками Рело. Они не.

В Википедии есть хорошая визуализация работы двигателей Ванкеля, которую я скопировал ниже. Они проходят те же четыре этапа, что и обычный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень отходит от камеры сгорания, всасывая смесь топлива и воздуха, толкается обратно к камере, сжимая смесь, воспламеняет смесь. выталкивая поршень обратно и прилагая усилие к приводному валу, а затем толкает обратно к камере, выталкивая выхлоп. Разница в том, что в двигателе Ванкеля эти четыре этапа происходят в четырех разных местах внутри камеры сгорания, поскольку газы внутри нее толкаются изогнутым треугольным поршнем, ротором двигателя.

Карданный вал в двигателе — фиксированная меньшая шестерня в центре анимации; в реальном двигателе эта шестерня сама вращалась бы, но это не показано. Треугольный ротор соединяется с карданным валом с помощью эксцентриковой планетарной шестерни и вращается вокруг карданного вала, как хула-хуп вокруг вращающейся танцовщицы. Шестерни имеют зубья и радиусы в соотношении 3: 2, в результате чего карданный вал вращается в три раза быстрее, чем ротор. При этом три угла ротора («верхние уплотнения») остаются в контакте с внешней стенкой двигателя, называемой его статором, так что газы в двигателе не просачиваются между разными фазами.

Форма статора определяется не изгибом самого ротора, а только траекторией движущихся уплотнений вершины. Эта траектория представляет собой кривую, называемую эпитрохоидой. Если вы когда-нибудь играли со спирографом, вы знаете, что такое эпитроихоид: это то, что вы получаете, фиксируя один круглый диск, позволяя другому круговому диску вращаться вокруг него, помещая точку где-то внутри вращающегося диска и прослеживая кривую, по которой он движется. следует. Вот еще одна анимация из Википедии:

Различные соотношения радиусов между внутренним и внешним диском дают разное количество лепестков на кривой, а различное расположение движущейся точки на внешнем диске (ближе или дальше от центра диска) дает кривые, которые ближе к круг или более пышные. Размещение движущейся точки на самом внешнем круге дает вам заостренные, а не изогнутые эпитрохоиды, а размещение ее еще дальше превращает внутренние выпуклости этих кривых в самопересекающиеся петли.

Траектории спирографа отличаются от траекторий вращения апексного уплотнения по крайней мере в трех отношениях: в двигателе Ванкеля центральный круг (карданный вал) вращается, а не остается неподвижным, внешний круг (планетарная шестерня) окружает центральный круг, а не вне его, а точка, движение которой прослеживается (вершинная печать), находится вне внешнего круга, а не внутри него. Тем не менее форма по-прежнему двухлопастная эпитрохоида; см. «теорему о двойном поколении» Бернуллиса, описанную Нэшем, ¹ , почему одну и ту же кривую можно построить разными способами. По модулю масштаба всей системы имеется один свободный параметр, определяющий точную форму этой эпитрохоиды: отношение расстояний от центра ротора до апикальных уплотнений и до планетарной передачи. Если верхние уплотнения расположены слишком близко, планетарная передача врежется в статор; если они слишком далеко, статор будет близок к круглому, и давление от одной части цикла сгорания к другой изменится незначительно, что приведет к снижению эффективности двигателя. Выбор, сделанный в реальных двигателях, заключается не в том, чтобы разместить верхние уплотнения как можно ближе, а, по-видимому, в более тщательной оптимизации, которая учитывает форму и размер областей, образованных ротором и статором на разных стадиях цикла сгорания.

После определения формы статора можно переходить к ответу на вопрос, с которого мы начали: какова форма ротора? Основное конструктивное ограничение заключается в том, что он должен касаться или, по крайней мере, оставаться близко к внутренней выпуклости статора (на его «боковых уплотнениях»), чтобы предотвратить обратный поток выхлопных газов к впускному отверстию. Форму, которая достигает этого, можно понять с помощью мысленного эксперимента, в котором мы представляем ротор каким-то образом зафиксированным в пространстве, в то время как транспортное средство, содержащее его, вращается вокруг него, а не наоборот. При вращении транспортного средства его статор проходит части пространства, которые не могут быть заняты ротором. Части пространства, которые остаются нетронутыми вращающимся статором, доступны для использования ротором и должны использоваться им, если мы хотим, чтобы ротор оставался в контакте со статором на его боковых уплотнениях. Математически это описывается как «огибающая» положений вращающегося статора по отношению к неподвижному ротору. Эта оболочка представляет собой изогнутый треугольник, но не треугольник Рело. Его кривые более плоские, чем дуги треугольника Рело, но они также не являются дугами окружности. Как оболочка алгебраических кривых, они предположительно сами по себе алгебраичны, но более высокого порядка; тригонометрические формулы даны Шунгом и Пенноком. ²

На практике форма ротора отличается от идеальной эпитрохоидальной оболочки несколькими способами. Во-первых, как объясняет Дрогош, ³ для простоты изготовления часто аппроксимируется дугами окружности, а не точно повторяет форму конверта. Пока аппроксимация остается в пределах огибающей, ротор будет избегать столкновения со статором, а контакт бокового уплотнения не так важен вблизи углов треугольника, поэтому именно здесь аппроксимация наиболее заметна. Во-вторых, настоящие роторы Ванкеля часто имеют лопатки, выведенные из середины их сторон, чтобы сформировать мини-камеры сгорания, которые направляют и формируют дымовые газы внутри двигателя.

Подробнее обо всем этом см.:

1. Нэш, Дэвид Х. (1977), «Геометрия роторного двигателя», Mathematics Magazine 2: 87–89, doi: 10.1080/0025570X.1977.11976621, JSTOR: 2689731 ↩

2. Шунг, Дж. Б. и Пеннок, Г. Р. (1994), «Геометрия для машин трохоидального типа с сопряженными оболочками», Механизм и теория машин 29 (1): 25–42, doi: 10.1016/0094-114X(94)

3. -5 ↩

4. Дрогош, П. (2010), «Геометрия роторного двигателя Ванкеля», Журнал KONES 17 (3): 69–74, http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1. element.baztech-article-BUJ5-0031-0018 ↩

(Обсудить на Mastodon)

Что такое роторный двигатель Ванкеля и как он работает?

 Wikimedia

 

В первые несколько лет после изобретения более 60 лет назад роторный двигатель Ванкеля считался вершиной технологии вождения. Практически отсутствие вибраций, плавная работа двигателя и достаточная мощность побудили многих производителей экспериментировать с роторно-поршневым двигателем.

Однако это никогда не преобладало. Высокое потребление, техническая восприимчивость и, что не менее важно, дальнейшее развитие других концепций приводов привели к тому, что лишь несколько моделей были успешными.

В 2021 году Mazda предприняла новую попытку. В прошлом японцы были единственным крупным производителем, который полагался на двигатели Ванкеля, например, в RX-8 (до 2012 г.). Теперь они снова используют недавно разработанный двигатель Ванкеля. Mazda сейчас переживает ренессанс с MX-30.

Двигатель Ванкеля имеет ряд преимуществ. Несмотря на это, он так и не прижился. Здесь вы можете узнать, как именно работает принцип Ванкеля и какие у него есть преимущества и недостатки.

История двигателей Ванкеля

Он работал над новым принципом двигателя с 1930-х годов. Поэтому двигатель Ванкеля (также известный как роторный двигатель) был изобретен в 1954 году немецким инженером-механиком в качестве альтернативы классическому поршневому двигателю.

Феликс Генрих Ванкель разработал роторно-поршневую машину DKM32 и в 1954 он изобрел роторно-поршневой двигатель. После некоторых технических усовершенствований инженером Ханнсом Дитером Пашке в 1957 году двигатель Ванкеля был впервые представлен экспертам и прессе в 1960 году на мероприятии, организованном Ассоциацией немецких инженеров (VDI) в Мюнхене.

В 1960-х годах двигатели Ванкеля занимали всеобщее внимание в автомобильной и мотоциклетной промышленности из-за их простоты, плавности хода и высокой удельной мощности. В августе 1967 года компания NSU Motorenwerke AG привлекла большое внимание своим современным легковым автомобилем NSU Ro 80, оснащенным двухпоршневым роторно-поршневым двигателем мощностью 115 л.с. Это был первый немецкий «Автомобиль года» в 1919 году.68.

Изобретатель умер в 1988 году, так и не проехав ни одного автомобиля с двигателем Ванкеля. Из-за крайней близорукости у Ванкеля не было даже водительских прав.

 

 

Wikimedia

 

В течение следующих нескольких десятилетий многие крупные производители автомобилей подписали лицензионные соглашения на разработку роторных двигателей Ванкеля, включая Ford, Toyota, Mercedes-Benz, Porsche, Rolls-Royce и Mazda.

После дальнейших усовершенствований двигателя, включая решение проблемы верхнего сжатия, Mazda успешно использовала роторные двигатели в своих спортивных автомобилях серии RX до 2012 года. Технологический прогресс двигателей Ванкеля в автомобильной промышленности был отмечен в гонке «24 часа Ле-Мана» 1991 года. когда автомобиль с 4-роторным двигателем Mazda 26B выиграл престижный конкурс.

Постоянно совершенствуемые роторно-поршневые двигатели Ванкеля в настоящее время используются в мотоциклах, гоночных автомобилях, самолетах, небольших кораблях и генераторах электроэнергии. Следующий этап развития связан с применением этих приводов в наступающей эре низкоэмиссионного, климатически нейтрального, надежного и доступного энергоснабжения.

Как работает вращающийся двигатель

Wikimedia

Двигатель Wankel является внутренним двигателем сжигания, в котором зажигает той или более треуговой ротаж. смесь сгорает в кинетическую энергию. Идея была очень творческой.

Вместо движения вверх и вниз, как в поршневом двигателе, поршень в двигателе Ванкеля вращается по кругу. Вместо перенаправления подъемного движения во вращательное посредством отдельного коленчатого вала этот этап опускается. Энергия сгорания напрямую преобразуется в энергию привода без обходных путей.

Кроме того, отсутствуют клапаны для газообмена. Это делает конструкцию более легкой и компактной. Это также устраняет раздражающие вибрации. Создается плавный, похожий на турбину ход.

Количество газа, транспортируемого в пространствах между боковыми сторонами ротора и корпусом, поочередно проходит четыре различные фазы: фазу впуска, фазу сжатия, фазу воспламенения и фазу выпуска. Эти этапы называются тактами и делают двигатель Ванкеля четырехтактным двигателем, похожим на поршневой двигатель Отто.

 

 

Университет штата Пенсильвания

 

Всасывание — всасывание

. Вращение ротора подталкивает смесь ко второму такту цикла.

Сжатие

По мере того как поршень продолжает вращаться, объем, находящийся между ротором и корпусом, уменьшается, что приводит к сжатию топливно-воздушной смеси.

Зажигание

Когда объем смеси минимальный, одна или несколько свечей зажигания инициируют воспламенение, вызывая быстрое повышение давления и температуры. Внезапное расширение газообразной топливной смеси продолжает вращать ротор и эксцентрик.

Выпуск — выпуск

Расширяющиеся выхлопные газы покидают камеру через выпускное отверстие, открытое на четвертом такте. По мере того, как поршень продолжает вращаться, выпускное отверстие закрывается, а впускное снова открывается, чтобы начать новый цикл.

Преимущества и недостатки двигателей Wankel

Wikimedia

Из -за их строительства, Envines Wankel Energy — это много, а также и устойчивые, а также, а также устойчивые, а также устойчивые. Здесь нет возвратно-поступательных поршней, кривошипов, клапанов, шатунов или других хлопотных сложных деталей.

Роторные двигатели содержат только три движущихся части, что делает их более надежными, долговечными и простыми в обслуживании, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания. Кроме того, эти движущиеся части постоянно вращаются в одном направлении, что обеспечивает более высокие рабочие скорости, упрощенную балансировку и низкий уровень вибрации.

Благодаря беспрецедентному соотношению веса и мощности и размера и мощности двигатели Ванкеля используются в самых разных областях. Как только проблема с выхлопными газами будет решена, Ванкель покажет свои настоящие преимущества: почти полное отсутствие вибраций, плавная работа двигателя и достаточная мощность.

Одним из недостатков роторных двигателей является их низкий тепловой КПД. Длинная, тонкая и подвижная камера сгорания приводит к относительно медленному и неполному сгоранию топливно-воздушной смеси. Это приводит к более высоким выбросам углерода и более низкой эффективности использования топлива по сравнению с двигателями с искровым зажиганием. Однако эта проблема становится преимуществом при переходе на водородный режим работы.

Еще одна слабость двигателей Ванкеля связана с ротором и верхним уплотнением. Плохая герметизация между краями ротора и кожухом — например, из-за износа или недостаточной центробежной силы в более низких диапазонах скоростей — может привести к выходу продуктов сгорания в соседнюю камеру.

Поскольку сгорание происходит только в одной секции двигателя, существует большая разница температур в двух отдельных камерах. В результате разный коэффициент расширения используемых материалов приводит к неоптимальному уплотнению ротора. Кроме того, потребление масла также является проблемой, поскольку масло необходимо постоянно впрыскивать в камеру для улучшения смазки и обеспечения герметичности ротора.

Двигатель Ванкеля из-за своего принципа имеет более высокий расход топлива, чем поршневой двигатель, что было самой большой неудачей с его стороны. А еще это было очень ненадежно, легенда гласит, что водители Ро-80 приветствуют друг друга поднятыми вверх пальцами, и каждый палец означает замену двигателя.

 

 

Автомобили с роторными двигателями Ванкеля

Wikimedia

 Особенно много экспериментировали NSU (позже Audi), Mazda, General Motors, Toyota и Mercedes, но также MAN, Rolls-Royce, Porsche, Nissan, Suzuki, Ford, Kawasaki и Yamaha приобрели лицензии у самого Ванкеля.

Принцип действия двигателя был хорошо известен в Германии в 1967 году благодаря NSU Ro 80 (Ro для роторно-поршневого двигателя) и в Японии благодаря Mazda 110 Cosmo Sport. Затем последовали экспериментальные концептуальные автомобили, такие как Citroen M35 или Mercedes C111.

Четырехроторный двигатель Ванкеля Mercedes C111 развивал мощность 350 л.с. и разгонял тестовый автомобиль до 180 миль в час. Даже с такими характеристиками привод так и не пошел в серийное производство. Mazda была единственной компанией, которая усовершенствовала этот двигатель и продолжала использовать эту технологию до 2012 года. Японский производитель продал более миллиона автомобилей с этой технологией.

За моделью 110 Cosmo Sport в 1968 году последовала модель R100, а годом позже — модель R130. Позже серия RX началась с разработки RX-2. RX-3 появился в 1971 году, а в следующем, 1972 году, последовал RX-4.

Япония с двигателями Ванкеля. С RX-7 Mazda наконец совершила прорыв за пределы Японии и распродала все единицы, которые были отправлены в Европу.

Спортивное купе хорошо продавалось на протяжении многих лет, несколько раз переделывалось и получило преемника в виде RX-8 только в 2002 году. Мощность двухкамерного двигателя колеблется от 192 до 231 л.с. Это позволяет Mazda двигаться со скоростью до 150 миль в час.

 

 

Успех двигателя Ванкеля в гонках Mazda 787B с роторно-поршневым двигателем выиграла знаменитую гонку «24 часа Ле-Мана» в 1991. Его четырехроторный двигатель Ванкеля с объемом камеры 2,6 литра развивает мощность около 700 л.с. при 9000 оборотах благодаря высоким оборотам — без турбокомпрессора.

 

 

Есть ли у Ванкеля будущее? Ожидается, что будущее двигателя Ванкеля наступит в 2022 году. Mazda по-прежнему остается единственной автомобильной компанией, которая придерживается высоких технологий. Новый и пока единственный полностью электрический внедорожник Mazda MX-30 вскоре получит расширитель диапазона, работающий по принципу Ванкеля.

Подобно двигателю внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля заряжает аккумулятор MX-30 и, таким образом, увеличивает запас хода. Mazda недавно подала новый патент, в котором три электродвигателя, два устройства накопления энергии (конденсаторы) и двигатель внутреннего сгорания, который может быть Ванкелем, работают вместе.

 

 

 

Ресурсы

• https://en.wikipedia.org/wiki/Wankel_engine
• https://en.wikipedia.org/wiki/Mazda_Wankel_engine
• https://www.carthrottle.com/post/engineering-explained-why-the-rotary-engine-had-to-die/
• https://mechanicalboost.com/wankel-engine/
• https://www.popularmechanics.com/cars/car-technology/a7103/mazda-wankel-rotary-engine/
• https://www.engineerine.com/2021/08/why-are-automakers-no-more-production.html
• https://www.history.com/this-day-in-history/rotary-engine-inventor-felix-wankel-born
• https://www.britannica.com/technology/Wankel-engine
• https://www.roadandtrack.com/new-cars/car-technology/a25684786/how-wankel-rotary-hydrogen-engine-works-mazda-rx-8/
• https://www.