Принцип работы роторного двигателя — особенности работы
Роторный двигатель довольно редкая вещь, о которой некоторые люди даже не подозревают. Кто-то что-то слышал, но никто толком не может объяснить хотя бы то, как он выглядит. По мощности роторный двигатель не уступает двигателю с поршнями.
Где можно встретить
Двигатель Мазда
Для начала немного истории. Роторный двигатель был изобретен уже давно, аж в 1957 году. И с тех пор его активно начали устанавливать на автомобили, но на рынке автомобилей их доля ничтожно мала. Через семь лет после выпуска первого роторного двигателя его начали устанавливать на такие автомобили, как Мерседес-Бенц, Ситроен и другие известные марки. Но эти самые фирмы вскоре начали отказываться от роторных двигателей. Такие двигатели, а называются они, кстати, двигатели Ванкеля, устанавливали долгие годы даже на ВАЗ небольшими партиями. Но со временем его заменили и сейчас даже старожилы волжского автозавода не могут вспомнить то время.
Единственная марка, которая с 1967 года и до сих пор выпускает двигатели с роторным двигателем в немалых партиях, – это Мазда. До сих пор роторный двигатель устанавливают на Мазду RX-8 – это двигатель модели 13B-MSP. Про этот автомобиль можно не стесняясь сказать, что он легенда. И стал он легендой именно благодаря своему роторному двигателю.
Мазда RX-8
Принципы работы ДВС и роторного двигателя
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с поршнями, который еще называют поршневым, сильно отличается от роторного и не только по принципу работы, но и по принципу передачи момента и потерям энергии. Энергия, выделяемая при сгорании топлива в поршневом двигателе, сначала приводит в движение поршневую группу, которая, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал. То есть передача момента энергии происходит в два этапа.
Принцип работы ДВС
Принцип работы роторного двигателя намного проще, он выполняет всю работу в один этап. Если объяснять простым языком, то в таком двигателей в центре находится эксцентриковый вал, который вращает сам ротор.
Вращается ротор внутри двигателя и выполняет те же функции, что и четырехтактный поршневой агрегат: впуск, сжатие, рабочий такт, выпуск. Но при этом нет сложных механизмов, таких как газораспределительный механизм (ГРМ), распределительные валы, клапаны, поршни. Здесь все эти функции выполняет сам ротор. Полость внутри двигателя, в которой вращается ротор, сама в себе несет все эти функции, но работают они как бы по очереди. Электронные «мозги» управляют «окнами» – это прорези в стенках двигателя – и открывают их по очереди так, что ротор, прокатываясь по шестерне вала, выполняет сразу четыре функции. Легендарный двигатель Мазды RX-8 13B-MPS представлял собой бутерброд из пяти таких двигателей, соединенных двумя герметичными камерами.
Фазы работы роторного двигателя
Достоинства и недостатки
Главное отличие роторного двигателя от поршневого – это то, что вал всегда движется в одну сторону, вращающихся масс в несколько раз меньше и, в отличие от поршневого, роторный двигатель не тратит мощность на газораспределительный механизм.
Именно поэтому с атмосферного двигателя 13B-MPS, объемом 1300 кубических сантиметров сняли 192 лошадиные силы. А с форсированного 231 лошадиную силу. Для сравнения, такую мощность у поршневого двигателя снимают с объема 2600 кубических сантиметров.
Мощность двигателя больше
К сожалению, у такого уникального мотора есть свои минусы, и они перевешивают большинство плюсов данной модели двигателя. Первый минус – это небольшой ресурс двигателя всего 100 тысяч километров. По современным меркам это совсем мало, особенно это заметно на фоне самого народного двигателя Тойоты Короллы, ресурс двигателя которого 1 миллион километров. Второй и самый основной минус – это то, что двигатель не поддается капитальному ремонту. Не существует запчастей на замену увеличенных размеров, и расточить детали двигателя тоже не получится, так как очень сложно найти такое оборудование в нашей стране. К тому же в нашей стране сложно найти настоящий 98-й бензин, а использование некачественного топлива приближает кончину роторного мотора.
Стоимость нового двигателя на Мазду RX-8 настолько огромна, что ставит под сомнение практичность покупки.
Малый ресурс
Вот в основном и все, что нужно знать о роторном двигателе. Он необычен по конструкции и интересен в работе, но обладает двумя большими минусами, из-за которых использовать данный автомобиль с практической точки зрения невыгодно.
Видео
Устройство роторного двигателя в следующем видео рассмотрено на примере движка Mazda RX-8:
Читайте также:
- Как работает вариаторная коробка передач.
- Как работает механическая коробка передач.
- Устройство турбонаддува.
- В чем отличие инжектора от карбюратора.
- Какие бывают автомобильные подвески.
org/Article»>
Роторный двигатель — Википедия
Эта статья о авиационном двигателе.
Так же есть статья про ДВС роторного типа на двигателе Ванкеля
Роторный двигатель был типом авиационного двигателя, который использовался в течение короткого периода времени, примерно между 1909 и 1918 годами. В то время у них были одни из лучших показателей мощности для класса средней мощности, около 100 л.с., но ограничения в дизайне означало, что у них было мало места для роста. Когда даже небольшие двигатели стали двигаться в районе 100 л.с., роторные двигатели перестали использоваться.
Роторный двигатель представлял собой традиционный двигатель цикла Отто с цилиндрами, расположенными направленными наружу от одного коленчатого вала, аналогично радиальному двигателю. В случае с роторным двигателем коленчатый вал был прочно прикреплен к раме самолета, а цилиндры вращались, прикрепленные к воздушному винту.
Первые эффективные роторные двигатели были построены Стивеном Бальцером, который интересовался конструкцией прежде всего по двум причинам.
Одна из них заключалась в том, что при низких оборотах двигателей того времени сила одного взрыва, необходимая для выработки 100 л.с., была довольно большой. Чтобы гасить эти импульсы, на двигателях должен был быть установлен большой маховик, который, по сути, был мертвым грузом. В роторной конструкции сам двигатель выступал в роли маховика, поэтому роторные двигатели автоматически были легче, чем двигатели аналогичного размера. Еще одним преимуществом роторного двигателя было то, что цилиндры имели хороший поток воздуха даже в неподвижном состоянии, что было важной проблемой, учитывая сплавы, с которыми им приходилось работать. В ранних двигателях Balzer даже не использовались ребра охлаждения, характерные для всех других конструкций с воздушным охлаждением, которые сложны в производстве. Еще одно преимущество, которое сначала не было реализовано, заключается в том, что поршни на самом деле не совершают возвратно-поступательного движения, а вращаются вокруг общего центра. Это приводит к более плавному ходу.
Следующим крупным достижением в дизайне стал Gnome Лорен Сегин 1908 года. Первоначально это был 5-цилиндровый двигатель мощностью 50 л.с., серийные версии были увеличены до 50-сильного 7-цилиндрового двигателя, который вскоре достиг 80 л.с. в этом более позднем стандарте, когда началась Первая мировая война, и Gnome быстро нашел применение в огромном количестве конструкций самолетов. Он был настолько хорош, что был лицензирован рядом компаний, включая немецкую 9.Фирма 0008 Oberursel , позже купленная Fokker. Французские гномы нередко встречали в бою немецкие версии.
Gnome (и его копии) обладал рядом особенностей, делавших его уникальным даже среди роторных.
На протяжении всего раннего периода войны соотношение мощности к весу роторных двигателей оставалось выше, чем у их конкурентов.
В 1918 году был представлен рядный двигатель Fokker D.VII. Благодаря превосходному дизайну D-VII мог вести воздушный бой с роторными двигателями, а также с легкостью превосходить их по набору высоты и опережать их благодаря двигателю мощностью 185 л.с. Самолет развивался так, что скорость стала самым важным аспектом способности, а скорость может быть обеспечена только за счет увеличения мощности. Были предприняты попытки создания роторных двигателей большего размера, но гироскопические эффекты были подавляющими, и они оказались в значительной степени неработоспособными.
Две первоначальные льготы перестали действовать в конце войны. Воздушное охлаждение оказалось полностью «выполнимым», поскольку технологии производства улучшились до такой степени, что оребрение больше не было проблемой. Кроме того, по мере роста размеров двигателей сами пропеллеры становились достаточно большими, чтобы действовать как маховик. Более высокие обороты также резко уменьшили потребность в маховике.
В результате у роторного двигателя был высокий расход топлива и масла по сравнению с другими конструкциями, и не более того.
Возможно, что еще серьезнее, такой большой вес, вращающийся в самолете, создает значительные гироскопические эффекты. Маневрирование самолета с таким двигателем требовало большого мастерства, поскольку он не всегда реагировал на органы управления должным образом. Говорят, что Sopwith Camel с роторным двигателем мог выполнять поворот вправо с удвоенной скоростью влево, маневрируя самолетом вокруг огромного гироскопического импульса двигателя. С еще большими роторами самолеты оказались почти нелетающими.
авиация общего назначения — Почему роторный двигатель Ванкеля не нашел более широкого применения в самолетах?
спросил
Изменено 1 год, 8 месяцев назад
Просмотрено 6к раз
$\begingroup$
Роторный двигатель Ванкеля, по-видимому, имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением.
Как правило, они имеют гораздо более высокое отношение мощности к весу, меньшую вибрацию и значительно сниженную частоту катастрофических отказов, а также многие другие преимущества. Я могу найти только недостатки, связанные с выбросами и топливной экономичностью. Итак, мой вопрос: почему он не нашел большего применения в авиации, хотя кажется, что он очень хорошо подходит для этого приложения?
- авиация общего назначения
- двигатель
- поршневой двигатель
- конструкция двигателя
$\endgroup$
9
$\begingroup$
Частота отказов у них не намного ниже, чем у сопоставимых поршневых двигателей. Их очевидная ненадежность в автомобильных приложениях является одной из причин, по которой они так сильно потерпели неудачу на рынке. У TA моего колледжа по материаловедению был один, и он четыре раза перестраивался.
Его рекорд по кратчайшему расстоянию до отказа на роторном двигателе Mazda с нулевой синхронизацией составлял 150 миль.
Причина поломки заключалась в выходе из строя апикальных уплотнений на концах ротора из-за плохой смазки, что привело к чрезмерному износу и задирам, а также к полному разрушению уплотнений. Согласно моему ТА, Mazda претерпела более шести фундаментальных изменений системы уплотнения вершины, но так и не смогла полностью решить основную проблему.
$\endgroup$
10
$\begingroup$
Как указывает другой ответ, основная проблема — низкая надежность.
В обычном поршневом двигателе скользящий контакт поршня со стенкой цилиндра в основном касается относительно холодного металла и постоянно смазывается снизу маслом. Контакт часто поддерживается плотно поршневыми кольцами, имеющими естественную пружину наружу.
В клапанах типа Ванкеля скользящий контакт торцевого уплотнения ротора с наружной стенкой камеры часто касается гораздо более горячего металла от недавнего сгорания, и его трудно смазывать. Требуется отдельный пружинный механизм, чтобы удерживать уплотнение закрытым против давления выстрела, так что все усложняется. В результате уплотнения наконечников чрезвычайно требовательны и имеют тенденцию изнашиваться или трескаться.
Кажется, я припоминаю, что Нортон считал, что решил проблемы, но их мотоциклы и БПЛА не принесли значительных доходов. Я не знаю, были ли другие проблемы, влияющие на это.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Я думаю, что большинство ответов на этот вопрос вызваны недостатком знаний о роторных двигателях, у этих двигателей есть недостатки, связанные с верхними уплотнениями, но 90% их заявлений о «ненадежности» исходят от чистых невежественных владельцев (по крайней мере, в автомобильном мире) и полного непонимания того, как его обслуживать.
Большинство rx8 могут проехать 100 000 км, прежде чем потребуется ремонт (среднее время пробега для такого количества километров составляет 2000 часов), так что это относительно соответствует большинству периодов капитального ремонта (спасибо Google). И, по крайней мере, мы не забываем, что роторный двигатель выиграл Ле-Ман в 1991 году, и с тех пор технология уплотнения вершин прошла долгий путь. Однако, чтобы на самом деле ответить на вопрос, настоящая причина связана с усилиями по сертификации двигателя и связанными с этим затратами.
$\endgroup$
$\begingroup$
Wankel RCE все еще используется сегодня для Ultralight, Parapente и других целей. Aixro, Wankel Supertec, Wankel GMBH, AIE.uk предлагают на продажу роторные двигатели Ванкеля, исследования проводятся в Индии. John Deere, также Curtiss-Wright, разработала линейку прототипов Ванкеля для авиации в нескольких диапазонах мощности.