Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как выглядит роторный двигатель


Матчасть 3. Роторный двигатель — DRIVE2

Всем добрый день, сегодня мы поговорим о роторе) я же обещал)
что это такое? как работает? а нафига? ведь есть обычный, и есть оппозитный?

Знакомьтесь, это роторно-поршневой двигатель в разрезе, с ротором, изготовленным в форме треугольника Рёло

давайте разберемся, где и когда эта штука появилась и взялась)

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

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

Классификация роторных ДВС

Главное деление роторных двигателей происходит по типу работы камеры сгорания — запирается она на время герметично, или имеет постоянную связь с атмосферой. К последнему типу относятся газовые турбины, камеры сгорания которых отделены от выхлопного сопла (от атмосферы) лишь густым «частоколом» лопастей роторной крыльчатки.

В свою очередь, роторные ДВС с герметично запираемыми камерами сгорания делятся на 7 различных конструкционных компоновок:

роторные двигатели с неравномерным разнонаправленным (возвратно-вращательным) движением главного рабочего элемента;
роторные двигатели с неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента;
роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с уплотнительными заслонками-лопастями, движущимися в роторе. Частный случай — с заслонками-лопастями, отклоняющимися на шарнирах на роторе;
роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с уплотнительными заслонками, движущимися в корпусе;
роторные двигатели с простым и равномерным вращательным движением главного рабочего элемента и с использованием такого же простого вращательного движения уплотнительных элементов;
роторные двигатели с простым вращательным движением главного рабочего элемента, без применения отдельных уплотнительных элементов и спиральной организацией формы рабочих камер;
роторные двигатели с планетарным вращательным движением главного рабочего элемента и без применения отдельных уплотнительных элементов.

Роторные двигатели Фройде и Ванкеля, которые не вполне корректно с технической точки зрения называют «роторно-поршневыми», относятся к 7-й классификационной группе.

это теория, перейдем к конкретным вещам, сейчас выпускает роторы только Mazda, и та уже закончила производство RX-8
вот вам принцип работы этого зверя)

upload.wikimedia.org/wiki…-Wankel_Cycle_anim_en.gif

Преимущества и недостатки

Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями

низкий уровень вибраций. Роторно-поршневой двигатель 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 поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Высокая удельная мощность(л.с./кг), причины:

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.
К тому же однороторный двигатель выдаёт мощность в течение трёх четвертей каждого оборота выходного вала. В отличие 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 Ванкеля способен выдерживать гораздо большие обороты, но 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 (развесовка) и позволяют сделать автомобиль более просторным для водителя и пассажиров.

Недостатки:

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.

Наиболее 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 вала была решена применением высоколегированной стали.

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 геометрической точности изготовления деталей двигателя делают его сложным в производстве — требуется применение высокотехнологичного и высокоточного оборудования: станков, способных перемещать инструмент по сложной траектории эпитрохоидальной поверхности камеры объёмного вытеснения.

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.

если быть кратким о недостатках: малый ресурс(

Современное состояние РПД:

Инженерам фирмы Mazda, создавшим роторно-поршневой двигатель «Renesis» (производное от слов (англ. Rotary Engine:роторный двигатель и Genesis:процесс становления, название говорящее о появлении нового класса двигателей), удалось решить основные проблемы таких двигателей — токсичность выхлопа и неэкономичность. По сравнению с двигателями-предшественниками, удалось сократить потребление масла на 50 %, бензина на 40 % и довести выброс вредных окисей до норм, соответствующих Euro IV. Двухкамерный 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 объём 1,6 литра, и при большей мощности, нагревается меньше.

Автомобили марки Mazda с буквами RE в наименовании (первые буквы от названия «Renesis») могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород (так как менее чувствителен к детонации, чем обычный двигатель, использующий возвратно-поступательное движение поршня). Это явилось вторым витком роста внимания к РПД со стороны разработчиков.

Теперь непосредственно о моторе Мазды

Роторно-поршневый двигатель Renesis имеет очень интересную историю. Начиная со своего изобретения и заканчивая тем фактом, что Mazda RX-8 в настоящий момент единственный серийный автомобиль в мире, который выпускается с двигателем такого типа(производство на данный момент прекращено). Но давайте начнём по порядку.

Феликс ВанкельФеликс Ванкель (Felix Wankel) — гениальный изобретатель роторно-поршневого двигателя, не имел ни малейшего понятия даже об основах высшей математики, однако это не помешало ему создать революционный для своего времени тип двигателя. После того как старший Ванкель погиб в первой мировой войне, Феликс не имел средств или возможности не только поступить в университет, но даже получить какую-либо рабочую специальность. Но это не сломило духа юного изобретателя, и он самостоятельно изучал технические дисциплины. Уже в возрасте 22 лет, в 1924 году, Ванкель пришёл к идее роторно-поршневого двигателя. Но начало XX века — это совсем не легкое время для Германии, поэтому далее Ванкелю пришлось даже посидеть полгода в тюрьме, как противнику Гитлера, и только в 1936 году, после того как его разработки заинтересовали BMW, он получил финансирование и собственную лабораторию. За этим последовали долгие годы разработок, смена помощников и команд. После второй мировой войны Феликс Ванкель продолжал свои исследования, оборудовав лабораторию у себя дома заручившись поддержкой NSU (сейчас эта компания стала частью Audi AG). И только в 1954 году он наконец-то нашёл оптимальную конфигурацию камеры сгорания РПД, а уже в 1958 NSU выпустила первый автомобиль с упрошённым вариантом РПД.

Президент компании Mazda Цунеджи Мацуда сразу же оценил огромные возможности этого изобретения и лично заключил договор о сотрудничестве с NSU. В 1963 году было основано специальное подразделение компании Mazda, под руководством Кеничи Ямамото, которое занимается исследованием роторных двигателей и по сей день. 30 мая 1967 года в продажу поступил Cosmo Sport, оснащенный двигателем Type 10A мощностью 110 л.с. — первый автомобиль от Mazda с двухроторным двигателем. Разработки, которые были предприняты в дальнейшем, позволили снизить расход топлива более чем на 40% и существенно уменьшить количество токсичных выхлопов. К 1970 году общее число автомобилей с роторным двигателем достигло 100 тысяч. К 1975 году было собрано 500 тысяч таких автомобилей. К 1978 году — более миллиона.

Название самой последней разработки компании Mazda, роторного двигателя Renesis, образова

принципов роторного двигателя

Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует давление, создаваемое при сжигании комбинации воздуха и топлива. В поршневом двигателе это давление содержится в цилиндрах и заставляет поршни двигаться вперед и назад. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение, которое можно использовать для питания автомобиля.

В роторном двигателе давление сгорания содержится в камере, образованной частью корпуса и уплотненной одной стороной треугольного ротора, который используется двигателем вместо поршней.

Ротор следует по пути, похожему на то, что вы создадите с помощью спирографа. Этот путь удерживает каждый из трех пиков ротора в контакте с корпусом, создавая три отдельных объема газа. Когда ротор движется вокруг камеры, каждый из трех объемов газа попеременно расширяется и сжимается. Именно это расширение и сжатие втягивает воздух и топливо в двигатель, сжимает его и создает полезную мощность по мере расширения газов, а затем выталкивает выхлопные газы.

Мы посмотрим внутрь роторного двигателя, чтобы проверить детали, но сначала давайте взглянем на новую модель автомобиля с абсолютно новым роторным двигателем.

Mazda RX-8

Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей, в которых используются роторные двигатели. RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был, вероятно, самым успешным автомобилем с роторным двигателем. Но ему предшествовала серия автомобилей с роторным двигателем, грузовиков и даже автобусов, начиная с Cosmo Sport 1967 года.В прошлом году RX-7 был продан в США в 1995 году, но роторный двигатель должен вернуться в ближайшем будущем.

Mazda RX-8, новый автомобиль от Mazda, имеет новый, отмеченный наградами роторный двигатель под названием RENESIS . Названный Международным двигателем 2003 года, этот безнаддувный двухроторный двигатель будет производить около 250 лошадиных сил. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Mazda RX-8.

,

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 был законным 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 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.

Автомобиль Объем двигателя Вес Мощность MPG комбинированный рейтинг
2004 Mazda RX-8 1.3л Ванкеля 3053 фунтов (1385 кг) 197-238 HP (Авто / Человек) 18 миль на галлон (13 л / 100 км)
2004 VW GTI 1,8 л I4 2934 (1330 кг) 180 л.с. 24 миль на галлон (9,8 л / 100 км)
2004 Корвет 5,7 л V8 3214 фунтов (1458 кг) 350 л.с. 20 миль на галлон (11.8 л / 100 км)

Как вы можете видеть выше, RX-8 не складывается выгодно с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, на 47% большей мощностью и на 5% большей массой по-прежнему обеспечивает экономию топлива на 11%. Стоит также упомянуть, что это был первый модельный год для RX-8, тогда как двигатели Corvette и GTI существовали с предыдущих лет.Про RX-8 ничего не скажешь о экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно рассматривает это как отрицательный момент, без выбросов не будет автомобиля для покупки.

Стоит отметить, что со времени первоначальной публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, хотя и в качестве небольших расширителей диапазона в электромобилях. Другими словами, ничто не пойдет на пользу.

,

роторных двигателей: различия и проблемы

Существует несколько определяющих характеристик, которые отличают роторный двигатель от типичного поршневого двигателя.

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет гораздо меньше движущихся частей, чем сопоставимый четырехтактный поршневой двигатель. Двухроторный роторный двигатель имеет три основные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой четырехцилиндровый поршневой двигатель имеет не менее 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, распределительный вал, клапаны, пружины клапанов, коромысла, ремень ГРМ, зубчатые колеса и коленчатый вал.

Эта минимизация движущихся частей может привести к повышению надежности от роторного двигателя. Вот почему некоторые производители самолетов (в том числе производитель Skycar) предпочитают роторные двигатели поршневым двигателям.

Сглаживатель

Все детали вращающегося двигателя непрерывно вращаются в одном направлении, а не резко меняют направления, как это делают поршни в обычном двигателе. Роторные двигатели внутренне уравновешены вращающимися противовесами, которые постепенно снижают вибрации.

Мощность подачи во вращающемся двигателе также более плавная. Поскольку каждое событие сгорания длится до 90 градусов вращения ротора, а выходной вал вращается на три оборота за каждый оборот ротора, каждое событие сгорания длится до 270 градусов вращения выходного вала. Это означает, что двигатель с одним ротором обеспечивает мощность на три четверти каждого оборота выходного вала. Сравните это с одноцилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит в течение 180 градусов из каждых двух оборотов или только четверти каждого оборота коленчатого вала (выходной вал поршневого двигателя).

Медленнее

Поскольку роторы вращаются на одну треть скорости выходного вала, основные движущиеся части двигателя движутся медленнее, чем детали поршневого двигателя. Это также помогает с надежностью.

Задачи

При проектировании роторного двигателя возникают некоторые проблемы:

  • Как правило, более сложно (но не невозможно) заставить роторный двигатель соответствовать нормам США по выбросам.
  • Производственные затраты могут быть выше, в основном из-за того, что количество этих двигателей не так много, как число поршневых двигателей.
  • Как правило, они потребляют больше топлива, чем поршневой двигатель, потому что термодинамическая эффективность двигателя уменьшается из-за длинной формы камеры сгорания и низкой степени сжатия.

Для получения дополнительной информации о роторных двигателях и связанных с ними темах, перейдите по ссылкам ниже.

Статьи по теме

Больше замечательных ссылок

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020