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.
Все о роторных двигателях — виды и принцип работы
Главная страница » Все о роторных двигателях — виды и принцип работы
Главное отличие внутреннего устройства и принципа работы роторного двигателя от ДВС заключается в полном отсутствии двигательной активности, при этом удается добиться высоких оборотов работы мотора. У роторного двигателя или иначе двигателя Ванкеля, есть и ряд других преимуществ, их мы и рассмотрим подробнее.
Общий принцип устройства роторного двигателя
РПД облачен в овальный корпус для оптимального размещения ротора, имеющего треугольную форму. Отличительная особенность ротора в отсутствии шатунов и валов, что значительно упрощает конструкцию. По сути, ключевыми деталями РД являются ротор и статор. Основная двигательная функция в таком типе мотора осуществляется за счет движения ротора, расположенного внутри корпуса, имеющего схожесть с овалом.
Подпишитесь на наш Telegram-канал
Принцип действия основан на высокоскоростном движении ротора по окружности, в результате создаются полости для запуска устройства.
Почему роторные двигатели не пользуются спросом?
Парадокс роторного двигателя заключается в том, что при всей простоте конструкции он не столь востребован, как двигатель внутреннего сгорания, имеющий весьма сложные конструктивные особенности и сложности при осуществлении ремонтных работ.
Разумеется, роторный двигатель не лишен недостатков, иначе он бы нашел широкое применение в современном автопроме, а возможно мы бы и не узнали про существование ДВС, ведь роторный был сконструирован значительно раньше. Так зачем же так усложнять конструкцию, попытаемся разобраться.
Явными недочетами роторного мотора можно считать отсутствие надежной герметизации в камере сгорания. Это легко объяснить конструктивными особенностями и условиями работы мотора. В ходе интенсивного трения ротора со стенками цилиндра происходит неравномерный нагрев корпуса и, как следствие, металл корпуса расширяется от нагрева лишь частично, что и приводит к выраженным нарушениям герметизации корпуса.
Для усиления герметичных свойств, особенно при условии выраженной разницы температурных режимов между камерой и системой впуска или выпуска, сам цилиндр изготавливают из разных металлов и размещают их в разных частях цилиндра, для улучшения герметичности.
Для запуска мотора используют всего две свечи, это связано с конструктивными особенностями мотора, позволяющими выдавать на 20% больше КПД, в сравнении с двигателем внутреннего сгорания, за одинаковый промежуток времени.
Как и классический двигатель, двигатель Ванкеля имеет одинаковые параметры впуска, сжатия, рабочего такта и такта выпуска.
Поэтому к качеству масла и периодичности его замены предъявляются повышенные требования;
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.
Отличительная особенность ротора в отсутствии шатунов и валов, что значительно упрощает конструкцию. По сути, ключевыми деталями РД являются ротор и статор. Основная двигательная функция в таком типе мотора осуществляется за счет движения ротора, расположенного внутри корпуса, имеющего схожесть с овалом.
Так зачем же так усложнять конструкцию, попытаемся разобраться.