Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что значит роторный двигатель


принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя :: SYL.ru

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле».

Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже.

В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых.

В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

  1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
  2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
  3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
  4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС.

Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов.

Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия.

Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

  1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
  2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.
  3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.
  4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.
  5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля.

Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества:

  • Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд.
  • Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров).
  • Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил.
  • Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах.
  • Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения.

Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

Роторный двигатель | Britannica

Роторный двигатель , двигатель внутреннего сгорания, в котором камеры сгорания и цилиндры вращаются с ведомым валом вокруг неподвижного вала управления, к которому прикреплены поршни; давление газа сгорания используется для вращения вала. Некоторые из этих двигателей имеют поршни, которые скользят в тороидальных (пончиковых) цилиндрах; другие имеют одно- и многолепестковые роторы. Ранние роторные двигатели использовались в самолетах Первой мировой войны. Они были с воздушным охлаждением, а цилиндры располагались по кругу вокруг коленчатого вала, жестко прикрепленного к фюзеляжу.Пропеллер был прикреплен непосредственно к круглой раме, на которой были установлены вращающиеся цилиндры. Различная неэффективность этих двигателей привела к их отказу от войны.

Подробнее на эту тему

Бензиновый двигатель

: Роторные (Ванкель) двигатели

Разработанный в Германии роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания радикально отличается по конструкции от обычного поршневого поршня...

После Второй мировой войны разработка нового типа роторного двигателя пробудила интерес. Ванкель является наиболее полно разработанным и широко используемым роторным двигателем. В двигателе Ванкеля ротор в форме равностороннего треугольника вращается с орбитальным движением в кожухе специальной формы и образует вращающиеся камеры сгорания в форме полумесяца между его сторонами и изогнутой стенкой кожуха. Три вершины ротора снабжены подпружиненными уплотнительными пластинами, которые поддерживают непрерывный скользящий контакт с вогнутой внутренней поверхностью кожуха, а камеры сгорания постепенно увеличиваются и уменьшаются в размере по мере вращения ротора.Заряд топлива из карбюратора поступает в камеру через впускное отверстие, сжимается по мере того, как размер камеры уменьшается за счет вращения ротора, и в соответствующее время зажигается свечой зажигания.

Двигатель Ванкеля впервые был испытан для использования в автомобилях в 1956 году. С тех пор он стал использоваться для таких промышленных применений, как приводные воздушные компрессоры, где требуются небольшие, легкие, высокоскоростные двигатели с механической простотой. См. Также бензиновый двигатель.

Проблема с роторными двигателями: объяснение техники

Мощности в крошечном, простом и легком корпусе. В роторном двигателе Ванкеля есть что любить, но этого недостаточно, чтобы поддерживать его. Давайте посмотрим на то, что пошло не так

Они компактные, мощные и издают потрясающий шум.Итак, почему роторные двигатели никогда не взлетали, и почему эта концепция была почти заброшена одним производителем, который отстаивал ее? Давайте проведем вас через это.

NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, который плавил задние шины под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Wankel составляли десятилетия, хотя его срок службы был относительно коротким, и он закончился с Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:

  1. Как работает роторный двигатель?
  2. Какие преимущества имеет этот двигатель? (Почему это было сделано?)
  3. Какие недостатки у двигателя? (Почему он умер?)

1.Как работает роторный двигатель?

Процесс роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном поршневом цилиндровом двигателе. Разница заключается не в поршнях, а в роторе треугольной формы, а в цилиндрах вместо корпуса, напоминающего овал.

Впуск

Когда ротор движется внутри корпуса, маленький воздушный карман расширяется в больший, создавая вакуум.Этот вакуум подвергается воздействию впускных отверстий, через которые воздух и топливо поступают в камеру сгорания.

Сжатие

Ротор продолжает вращаться, сжимая топливовоздушную смесь с плоской стороной корпуса ротора.

1 МБ

Привет Итану Смейлу за грандиозный GIF!

Мощность

Две свечи зажигания используются для зажигания воздушно-топливной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить горение большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.

Выхлоп

Аналогично такту впуска, ротор движется до тех пор, пока не будут доступны выхлопные отверстия, и выхлопные газы под высоким давлением затем вытесняются, когда ротор закрывает корпус.

Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как потребление происходит на одной части ротора, также происходит рабочий ход, приводящий к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшой упаковке.

2. Какими преимуществами обладает двигатель Ванкеля?

от массы к силе

Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но производил значительное количество энергии для своих небольших пропорций.

Меньше движущихся частей

Часто в разработке самое простое решение - одно из лучших. Роторный двигатель значительно уменьшает количество деталей, необходимых для возникновения сгорания, поскольку в двухроторном двигателе вращаются всего три основных компонента.

Гладкая и высокая обороты

Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способностью развивать высокие обороты, не заботясь о таких вещах, как клапан-поплавок.

3. Почему роторный двигатель умер?

Mazda RX-8 2011 года была последним серийным автомобилем с ротором Wankel, 1.3-х литровый ренесис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 ротационному названию, мы все пролили слезу из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 был не в состоянии соответствовать нормам выбросов Евро-5, и, таким образом, он не мог быть продан в Европе после 2010 года. Несмотря на то, что он по-прежнему разрешен в штатах, продажи значительно упали, так как модель была примерно с 2004 года.

Какие недостатки есть у поворотной конструкции?

Всего три основные движущиеся части в двухроторном двигателе Ванкеля

Низкая тепловая эффективность

Благодаря длинной камере сгорания уникальной формы термический КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми цилиндрами.Это также часто приводило к тому, что несгоревшее топливо оставляло выхлопные газы (следовательно, роторные двигатели имели обратную реакцию, что, очевидно, так же здорово, как и неэффективно).

Burn Baby Burn

По своей конструкции роторный двигатель сжигает масло. Во впускном коллекторе имеются брызги масла, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это означает не только то, что водитель должен регулярно проверять уровень масла, чтобы обеспечить правильную смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.И окружающая среда ненавидит плохие вещи.

В этом отверстии в корпусе масло впрыскивается непосредственно во время «такта» впуска двигателя.

Уплотнение ротора

Еще одна проблема, которая также может влиять на выбросы: трудно герметизировать ротор, когда он окружен очень разными температурами.Помните, что впуск и сгорание происходят одновременно, но в самых разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть корпуса намного горячее. С точки зрения герметизации это проблематично, так как вы пытаетесь создать металлическое уплотнение с металлами, которые работают при существенно различных температурах. Используя рубашки с охлаждающей жидкостью, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эта проблема может быть уменьшена, но никогда полностью не уменьшена.

Выбросы

Когда вы сложите все вместе, выбросы погубят ротор. Сочетание неэффективного сгорания, присущего масла и проблемы с уплотнением приводит к тому, что двигатель не конкурентоспособен по сегодняшним стандартам выбросов или экономии топлива.

Как RX-8 складывается с конкурентами?

Печально известное уплотнение из ротора RX-7 13B

В моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнил автомобили модельного года 2015 с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо с точки зрения Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя первый модельный год RX-8.

,

Руководство для начинающих: Что такое роторный двигатель (и как он работает)?

Ранее мы уже объясняли, как работают четырехтактных поршневых двигателей , но это не единственный способ превратить топливо и воздух в энергию. Возможно, самый необычный дизайн двигателя, когда-либо находившийся в серийном автомобиле, роторный двигатель Wankel элегантен своей простотой; у него примерно на 75% меньше движущихся частей, чем у аналогичного силового поршневого двигателя. Существовали буквально дюжина различных конструкций роторных двигателей, в которых не использовались поршни с возвратно-поступательным движением (см. Этот список Википедии ), но только конструкция Феликса Ванкеля была успешно использована в автомобилях.

Прежде чем разбираться с концепцией роторного двигателя, давайте рассмотрим основные принципы работы обычного поршневого двигателя. Поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, и когда он движется вверх и вниз, он вращает вал. Напротив коленвала находится камера сгорания с клапанами, которые впускают топливо и воздух и выпускают выхлопные газы. Поршень движется вверх и сжимает эту взрывоопасную воздушно-топливную смесь, которая затем зажигается свечой зажигания, когда поршень приближается к максимальному сжатию.Это вызывает взрыв, который толкает поршень вниз. Это вызывает вращательное движение кривошипа, который затем входит в коробку передач и в конечном итоге поворачивает колеса.

Теперь роторный двигатель также использует те же принципы сгорания, но совершенно по-другому.

Вместо цилиндров он имеет корпуса ротора, а внутри корпуса ротора расположены приблизительно треугольные роторы. Эти роторы имеют округлые, дугообразные боковые стороны, и они вписываются в овально-подобные корпуса (правильное название - , эпитрохоид , но воспринимайте его как овал с защемленными сторонами).Роторы связаны с эксцентриковым валом (который эквивалентен коленчатому валу), который позволяет «остриям» ротора постоянно контактировать со стенками корпуса во время его вращения. Форма ротора и корпуса создает пустоты, которые расширяются и сжимаются в зависимости от того, где находится ротор во время его цикла, и каждая из этих пустот обрабатывает один аспект цикла сгорания.

В роторном двигателе нет клапанов, что является одной из причин, по которой их часто можно вращать до 10000 об / мин или более.Часть камеры с впускным отверстием является большой, всасывая в нее топливо и воздух, когда ротор открывает порт. Когда ротор вращается, он сжимает смесь, снова расширяет камеру при ее воспламенении, а затем выдавливает выхлопные газы из выпускного отверстия.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020