Роторный мотор принцип работы: Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

Роторный двигатель — Устройство, принцип работы

Не многие знают, что наряду с классическими поршневыми двигателями, в автомобилестроении применяются роторные агрегаты, называемые по фамилии изобретателя моторами Ванкеля. Они являются двигателями с внутренним принципом сгорания топлива, однако, его устройство и принципы работы совершенно иные. Сегодня мы поговорим роторных моторах более подробно.

Конструктивное устройство роторного двигателя

Основные части двигателя Ванкеля по своему устройству не имеют ничего общего с классическими ДВС.

Его главные части следующие:

1. Основная рабочая камера

Корпус любого роторного агрегата представляет собой овальную металлическую камеру, в которой происходят основные рабочие процессы – режим впуска, такт сжатия, процесс сгорания горючего и выпуск отработанных газов. Форма камеры неслучайна. Она выполнена таким образом, чтобы при взаимодействии с ротором, её стенки осуществляли соприкосновение со всеми его вершинами, образуя несколько закрытых контуров.

Впускные и выпускные отверстия таких моторов не имеют клапанов. Они находятся непосредственно на боковых частях рабочей камеры и подключаются напрямую к выхлопной трубе и системе питания.

2. Ротор

Форма ротора чем-то напоминает треугольник, грани которого имеют выпуклое наружу закругление. Помимо этого, каждая его сторона изготовлена с небольшой выборкой, увеличивающей объем образовывающейся замкнутой камеры сгорания и повышающей скоростные показатели вращения ротора. Назначение этого компонента аналогично функциям поршней в обычном ДВС. Возникновение тактов работы происходит методом создания уже упомянутых выше трех дочерних камер. Центральная часть ротора наделена зубчатым отверстием, соединяющим ротор с приводом, закрепленным в свою очередь с выходным валом. Это звено и определяет, в каком направлении и по какой траектории будет двигаться ротор внутри основной рабочей камеры.

3. Выходной вал

Функции выходного вала роторного двигателя аналогичны функциям коленвала классических силовых агрегатов.

Он наделен полукруглыми выступами-кулачками, имеющими несимметричное выстраивание с явным смещением от центральной рабочей оси. На валу размещается несколько роторов, надеваемых на свой рабочий кулачок. Их несимметричное расположение создает предпосылки для образования крутящего момента, происходящего в результате силового давления каждого из роторов.

Думаем, вы уже догадались, что роторные двигатели имеют многослойное строение, подразумевающее создание несколько рабочих камер, в которых вращаются несколько роторов. Единственным объединяющим звеном этой работы служит выходной вал, вращающийся в результате этого синхронного взаимодействия. «Слои» надежно скрепляются между собой множеством болтов, расположенных по краям. Охлаждение таких двигателей проточное. Оно подразумевает нахождение антифриза не только вокруг общего блока, но и в каждой из его частей.

Принцип работы роторного двигателя

В двигателе Ванкеля вся работа выстраивается тем же методом сгорания топливной смеси, что и у поршневых движков. Однако никаких статических камер сгорания у них не предусматривается. Давление, возникающее при сгорании горючего, создается в отдельно образуемых камерах, которые отделяются от общей рабочей камеры роторными гранями.

Сам ротор постоянно контактирует своими вершинами со стенками камеры, в каждый момент времени создавая очередной замкнутый контур. При его вращении контуры попеременно то расширяются, то осуществляет сжатие. Во время этих циклов внутрь камеры попадает воздух и топливо, которое в результате силового воздействия ротора сжимается и воспламеняется, своим расширением придавая ротору очередной вращательный импульс. Отработанные газы сквозь отверстия выбрасываются в выхлопную систему, после чего камера снова заполняется топливно-воздушным составом.

Преимущества и недостатки роторных моторов

Применение роторных моторов имеет ряд неоспоримых преимуществ.

• Меньшее количество внутренних компонентов. Аналогичный четырехцилиндровому поршневому двигателю роторный «собрат» наделен всего четырьмя основными частями: общая камера, пара роторов и кулачковый вал. Классический ДВС со схожими тактами работы состоит минимум из сорока подвижных частей, каждая из которых подвержена износу.
• Мягкость работы. При функционировании роторных агрегатов практически не возникает вибраций, благодаря тому, что все подвижные части осуществляют вращение лишь в одном направлении. Думаем, вы знаете, что работа поршней в обычном двигателе разнонаправленная. Она чередует поступательное движение с реверсивным ходом.
• Невысокий ритм. Ввиду того, что каждый ротор ответственен за вращение лишь одной трети полного круга выходного вала, движение, необходимое для этого, происходит заметно медленнее, чем существенно повышает надежность мотора Ванкеля.

Отрицательные факторы применения роторных двигателей исключать, разумеется, нельзя.

• Ни один роторный двигатель не может четко подстроиться под регламенты экологических норм различных стран. Его никак нельзя назвать экологичным из-за серьезного количества выбросов углекислого газа, снизить которые нереально.
• Дороговизна изготовления. Производство роторных движков весьма затратно, главным образом, в силу малых серийных партий. Концерны выпускают их совсем немного, что не требует особенной оптимизации затрат при изготовлении.
• Ограниченность ресурса. Функциональный запас роторных моторов Ванкеля весьма ограничен. Редко когда он превышает 100-150 тысяч километров, по достижении которого им требуется полная переборка (капитальный ремонт) или замена.
• Повышенное топливное потребление. Главной причиной увеличенной «прожорливости» является их низкая степень сжатия. Двигатель, удерживая необходимую мощность, компенсирует её за счет большего количество подаваемого внутрь замкнутых камер горючего.

Итог

Подводя итоги, скажем, что роторные силовые агрегаты, конечно, имеют право на существование. Они обладают рядом неоспоримых «плюсов», которые делают возможным их, пусть и небольшое, применение в автомобильном производстве. С другой стороны, тяжесть «минусов» весьма ощутима. Во многих странах мира они попросту не могут применяться из-за существующих экологических стандартов, а серьезное топливное потребление и ограниченный рабочий ресурс делает приобретение автомобилей с роторными двигателями совершенно нерентабельным. Прогнозируем, что какое-то время они еще будут на рынке, но достаточно скоро их вытеснят гибридные силовые системы, развитие которых осуществляется совершенно грандиозными темпами.

Принцип работы роторного двигателя

Как известно, принцип работы роторного двигателя основан на высоких оборотах и отсутствии движений, которыми отличается ДВС. Это и отличает агрегат от обычного поршневого двигателя. РПД называют ещё двигателем Ванкеля, и сегодня мы рассмотрим его работу и явные достоинства.

Ротор такого двигателя находится в цилиндре. Сам корпус не круглого типа, а овального, чтобы ротор треугольной геометрии нормально в нём помещался. У РПД не бывает коленчатого вала и шатунов, а также отсутствуют в нём другие детали, что делает его конструкцию намного проще. Если говорить другими словами, то примерно около тысячи деталей обычного двигателя внутреннего сгорания в РПД нет.

Работа классического РПД основана на простом движении ротора внутри овального корпуса. В процессе движения ротора по окружности статора создаются свободные полости, в которых и происходят процессы запуска агрегата.

Почему этот вариант не прижился

Удивительно, но роторный агрегат представляет собой некий парадокс. В чём он заключается? А в том, что он имеет гениально простую конструкцию, которая почему-то не прижилась. А вот более сложный поршневой вариант стал популярным и повсюду используется.

На видео показано строение и принцип работы роторного двигателя:

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

Преимущества ротора, или Как японцы взялись за дело

На видео показан принцип работы роторного двигателя Ахриевых:

Но имеются у РПД и преимущества. В частности, к ним можно отнести особую динамику агрегата. Расход у роторного двигателя очень большой, а кроме этого, у такого агрегата очень маленький ресурс — всего шестьдесят тысяч километров — что делает его непригодным для езды в условиях города. Если объём роторного двигателя будет равен 1,3 л, то он способен будет потреблять до двадцати литров топлива.

Кстати, большой расход бензина также является причиной того, что роторный двигатель не обрёл популярности. Дело в том, что в 1973 году, когда роторные двигатели только вышли, на Аравийском полуострове накалилась обстановка. Там проходили настоящие военные действия, а как известно, арабские страны до сих пор остаются основными поставщиками топлива. В связи с этим делом, цена на бензин резко поднимается. А роторный двигатель пожирал его просто как вечно голодный чревоугодник. Вот и получилось, что он стал лишним.

Зато такой агрегат при этом будет выдавать целых 250 л. с, оставаясь малогабаритным.

На видео показано строение и принцип работы роторного двигателя Ванкеля:

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Пришлось идти на крайние меры. Очередная модель Мазда RX-8 с роторным двигателем уже выходит с 200 лошадками, что позволяет сократить расход топлива. Но не это главное. Заслуживает уважения другое. Оказалось, что до этого никто, кроме японцев, не догадался использовать невероятную компактность роторного двигателя. Ведь мощность в 200 л. с. Мазда RX-8 открывала с двигателем объёмом 1,3 литра. Одним словом, новая Мазда выходит уже на другой уровень, где способна конкурировать с западными моделями, беря не только мощностью мотора, но и другими параметрами, в том числе и низким расходом топлива.

На видео рассмотрено устройство и принцип работы роторного двигателя Желтышева:

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб. Но проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Заглянем внутрь РПД

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

На видео показан принцип работы роторно-поршневого двигателя Зуева:

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

• сжатие смеси;
• топливный впрыск;
• поступление кислорода;
• зажигание смеси;
• отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом. В первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается.

После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Кроме того, японским инженерам удалось усовершенствовать роторный двигатель. Сегодня роторные двигатели Мазда имеют не один, а два и даже три ротора, что в значительной мере повышает производительность, тем более если сравнить его с обычным двигателем внутреннего сгорания. Для сравнения: двухроторный РПД сравним с шестицилиндровым ДВС, а 3-роторный с двенадцатицилиндровым. Вот и получается, что японцы оказались такими дальновидными и преимущества роторного мотора сразу распознали.

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Роторный двигатель: принцип работы с видео, устройство

Роторный двигатель является одной из разновидностей тепловых ДВС. Первый роторный двигатель, принцип работы которого кардинально отличается от традиционного двигателя внутреннего сгорания, появился в 19 веке.

Его особенностью было использование не возвратно поступательных движений, как в классическом ДВС, а вращение в специальном овальном корпусе трехгранного ротора. Такая схема применялась в первых поршневых паровых машинах и дала толчок к активному проектированию и созданию роторных паровых двигателей. С роторного парового двигателя и начиналась история двигателя внутреннего сгорания роторного типа. Впервые схему классического роторно-поршневого (двигателя Ванкеля) разработали в конце 1950-х годов в немецкой фирме NSU, авторами стали Феликс Ванкель и Вальтер Фройде.

Конструкция

Давайте рассмотрим основные части РПД:

• корпус двигателя;
• ротор;
• выходной вал.

Как и любой другой двигатель внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля имеет корпус, который включает основную рабочую камеру, в нашем случае – овальной формы.

Форма камеры сгорания (овал) обусловлена применением трехгранного ротора, грани которого при соприкосновении со стенками камеры сгорания овальной формы образуют изолированные закрытые контуры. В этих изолированных контурах и происходят все такты работы РПД:

• впуск;
• сжатие;
• воспламенение;
• выпуск.

Такая компоновка позволяет обойтись без впускных и выпускных клапанов. Впускные и выпускные отверстия находятся по бокам камеры сгорания, а соединены напрямую к системе питания и системе выпуска отработанных газов.

Следующей составной частью роторного мотора является непосредственно ротор. В РПД ротор выполняет функцию поршней в обычном двигателе. Своей формой ротор похож на треугольник с закругленными наружу краями и вдающимися внутрь гранями. Закругление краев ротора необходимо для лучшего уплотнения камеры сгорания. Выборка внутри грани нужна для увеличения объема камеры сгорания, правильного горения топливно-воздушной смеси и увеличения скорости вращения ротора. Вверху каждой грани и по ее бокам находятся металлические пластины, задача которых состоит в уплотнении камеры сгорания, аналогично поршневым кольцам классического ДВС. Внутри ротора расположены зубцы, вращающие привод, который, в свою очередь, вращает выходной вал.

Классический мотор имеет коленчатый вал, в РПД его функцию выполняет выходной вал. Относительно центра выходного вала расположены выступы-кулачки в форме полукругов. Выступы-кулачки несимметричны по отношению к центру и явно смещены относительно центра оси. На каждый выступ-кулачок выходного вала приходится по своему ротору. Вращательное движение каждого ротора, передаваемое на выступ-кулачок, заставляет выходной вал вращаться вокруг своей оси, что, в свою очередь, создает крутящий момент на выходном валу.

Рабочие такты РПД

Давайте теперь более подробно рассмотрим принцип работы роторного двигателя и рабочие процессы, происходящие внутри него. Как и классический мотор, двигатель Ванкеля имеет те же такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Начало такта впуска происходит в момент прохода одной из вершин ротора впускного канала корпуса мотора. В этот момент в постепенно расширяющуюся камеру сгорания всасывается топливно-воздушная смесь либо просто воздух, в зависимости от компоновки системы подачи топлива. При дальнейшем вращении ротора к точке, когда вторая вершина проходит впускной канал, начинается такт сжатия топливно-воздушной смеси. Давление смеси вместе с движением ротора постепенно нарастает и достигает своего пика в момент прохождения зоны свечей зажигания. В момент воспламенения начинается такт рабочего хода ротора.

В связи с особой формой камеры сгорания, вытянутой вдоль стенки корпуса, целесообразно использовать две свечи зажигания. Использование двух свечей позволяет быстро и равномерно произвести поджиг топливно-воздушной смеси, что гарантирует быстрое, плавное и равномерное распространение фронта пламени.

Две свечи может иметь и обычный поршневой мотор, например некоторые спортивные двигатели, но в РПД использование двух свечей зажигания просто необходимо.

Образовавшееся давление газов поворачивает ротор на эксцентрике вала, что в свою очередь приводит к возникновению крутящего момента на выходном валу. При приближении к выпускному каналу вершины ротора давление в камере сгорания плавно снижается. Вращаясь по инерции, вершина ротора достигает выпускного канала,  начинается такт выпуска. Выхлопные газы устремляются в выпускной канал, и как только вершина ротора достигает впускного канала, снова начинается такт впуска.

Система питания и смазка

Роторный мотор не имеет принципиальных отличий от классического ДВС в системах зажигания, топливоподачи и охлаждения. Однако система смазки имеет свои особенности. Для смазывания движущихся частей масло подается прямо в камеру сгорания через специальное отверстие, поэтому сгорает вместе с топливно-воздушной смесью как в двухтактном двигателе.
Как и любая техническая конструкция, роторный мотор обладает своими преимуществами и недостатками.

 Достоинствами роторно-поршневого двигателя

Обладая малым весом и габаритами, роторный мотор имеет больше возможностей для достижения правильной развески и улучшения управляемости, а так же делает автомобиль более просторным в салоне;

более высокая удельная мощность по сравнению с классическими моторами;

более ровная и широкая полка крутящего момента;

отсутствие кривошипно-шатунного механизма, клапанов, пружин, газораспределительного механизма, а вместе с ним и распредвалов, ремня грм или цепи;

хорошая сбалансированность и плавность работы РПД, которую можно сравнить с работой рядной «шестерки»;

меньшая склонность к детонации;

отсутствие кривошипно-шатунного механизма, а вследствие этого отсутствие необходимости преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение коленчатого вала, делает РПД более оборотистым нежели обычный мотор;

Недостатки

Необходимость применения эксцентрикового механизма для соединения ротора и вала увеличивает давление между трущимися деталями, что вместе с высокой температурой повышает износ двигателя. Именно поэтому выдвигаются повышенные требованию к качеству масла и периодичности его смены;

быстрый износ уплотнителей ротора вследствие малой площади пятна контакта и высокому перепаду давлений. Таким образом, роторный мотор быстро теряет свой КПД, экологические показатели ухудшаются;

линзовидная форма камеры сгорания гораздо хуже отдает тепло, нежели сферическая камера сгорания, что обуславливает склонность к перегреву;

низкие показатели экономичности на малых и средних оборотах, по сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания;

роторный мотор имеет очень высокие требования к обработке деталей и квалификации персонала при производстве данного типа двигателя;

необходимость добавления масла во время рабочих тактов РПД обуславливает плохие экологические характеристики;

Современные реалии

В настоящее время наибольших успехов в производстве роторных двигателей добились инженеры корпорации Mazda. Последняя генерация их двигателя Ванкеля, под названием «Renesis», совершила настоящий прорыв. Им удалось не только решить главные проблемы данного типа ДВС, такие как повышенный расход топлива и токсичность, но и снизить потребление масла на 50%, тем самым доведя экологические показатели до норм Euro 4. Новое поколение РПД Mazda могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород, что делает этот мотор интересными и перспективными для использования в будущем.

Поделиться «Роторный двигатель: принцип работы с видео, устройство»

Роторный двигатель — устройство и принцип действия

June 22, 2012

Как устроен роторный двигатель

В обыкновенном поршневом четырехтактном двигателе один цилиндр применяется для осуществления разнообразных процессов таких, как сжатие, впуск, сгорание и выпуск.

Роторный двигатель дает возможность реализовывать все эти процессы в различных долях корпуса. Каждый из процессов происходит как бы в отдельных цилиндрах.

В поршневых двигателях давление расширения, которое возникает во время сгорания топливовоздушной смеси, действует на поршни и заставляет их двигаться то вверх, то вниз внутри цилиндров. Коленвал и шатуны реорганизуют эти возвратно-поступательные движения во вращательное, которое необходимо для передвижения автомобиля.

В роторном двигателе нет преобразуемого возвратно-поступательного движения. В нем давление образуется в специальных камерах, которые создаются разнообразными корпусными частями, а также рельефными поверхностями треугольного ротора. Непосредственно сгорание и приводит к вращению ротора, что в свою очередь снижает количество и интенсивность вибраций, а также увеличивает потенциальную скорость вращения. Повышение эффективности, которое обеспечивается, таким образом, также дает возможность роторному двигателю иметь намного меньшие габариты относительно традиционных поршневых двигателей эквивалентной с ним мощности.

Основным элементом роторного двигателя является треугольный ротор, вращающийся внутри статора (овального корпуса) таким образом, что три роторные вершины располагаются в стабильном контакте с внутренней корпусной стенкой и при этом образует три замкнутых объема, которые содержат газ, либо же камеры сгорания. В принципе любая из трех боковых поверхностей работает точно так, как и поршень. Во время вращения ротора в корпусе объем трёх камер, которые создаются им, постоянно изменяется и действует в качестве насоса.

ротор двигателя

Внутри ротора располагается маленькая шестерня, которая имеет внешние зубья, прикрепленная непосредственно к корпусу. Большая шестерня, то есть с крупным диаметром и внутренними зубьями сопрягается с неподвижной шестерней и таким путем задается определенная траектория вращения ротора внутри его корпуса.

Так как ротор соединяется с выходным валом по эксцентричному принципу, то он вращает вал, таким образом, будто ручка вращает коленвал и при этом выходной вал делает по три оборота за один оборот ротора.

Джеймс Уатт, который является изобретателем паровой машины, обладающей вращательными движениями, также занимался и разработкой двигателя внутреннего сгорания, который имел роторный тип. За последние полтора десятка десятилетия изобретателями было предложено огромное количество разнообразных конструкций роторного двигателя.

Еще в 1846 году определили геометрическую форму рабочей камеры сгорания роторного двигателя, а также принцип работы дебютного двигателя, который был основан на свойствах эпитрохоиды. (Эпитрохоида является геометрической линией, которая создается какой-то точкой одной из окружностей, которая катится по внешней стороне иной окружности несколько большего диаметра без проскальзывания.)

В 1924 году, когда двадцати двух летний изобретатель Феликс Ванкель начал создание своего роторного двигателя, результатов, полученных практическим путем, еще не было. Ванкель проводил исследования и анализ возможностей разнообразных видов роторного двигателя, после чего ему удалось найти практически оптимальную форму трохоидообразного корпуса. Исследования, которые заняли много лет, а также разработки Ванкеля, которые были осуществлены им вместе с производителем мотоциклов, то есть компанией NSU, завершились только лишь в 1957 году созданием дебютного двигателя роторного типа Ванкеля – DKM. Этот двигатель доказал то факт, что роторный двигатель является не просто мечтой.

Особенности двигателя

Но сложная конструкция двигателя, когда вращался непосредственно сам трохоидообразный корпус, превращала эту конструкцию роторного двигателя в непрактичную. Но уже через год появился новый двигатель KKM, который имел неподвижный корпус. Он был прототипом уже современного роторного двигателя Ванкеля. Компания NSU в ноябре 1959 года официально заявила о том, что был создан роторный двигатель Ванкеля.

Президент компании Mazda мистер Мацуда Цунеджи тут же оценил существенный потенциал данного вида двигателя и лично сам заключил контракт о сотрудничестве с компанией NSU. В 1963 году специальное подразделение компании Mazda, которое занималось исследованиями роторных двигателей и возглавлялось господином Ямамото Кеничи, начало разрабатывать первый в мире роторный двигатель, предназначенный для серийного производства.

30 мая 1967 года компания Mazda начала продажи первого автомобиля, который был оснащен двухроторным двигателем Type 10A, имеющим мощность в 110 лошадиных сил.

Последующие разработки постепенно привели к понижению расходов топлива приблизительно на 40%, а также к значительному сокращению числа токсичных выхлопов, что соответствовало регулярно ужесточаемым экологическим требованиям. К 1970 году общее количество автомобилей с таким видом двигателей достигло 100 000. К 1975 году собрали уже более 500 000 подобных автомобилей. А к 1978 году – более чем миллион. Роторный двигатель ворвался в мир автомобилей мир всерьез и на очень продолжительный срок.
Из-за того, что в двигателе отсутствует необходимость в шатунах, поршнях и коленвале, главный его блок имеет меньшие размеры, а также массу при замечательных динамических характеристиках, а также отличной управляемости.

Роторный двигатель RENESIS

 

Роторный двигатель значительно меньше обыкновенного двигателя одинаковой с ним мощности. Новый двигатель RENESIS приблизительно равняется по размерам обыкновенному рядному четырехцилиндровому двигателю. Маленькие размеры роторного двигателя являются выгодными не только в том плане, что уменьшается масса, но также они улучшают и управляемость, а еще и облегчают наиболее рациональное размещение трансмиссии и дают возможность делать авто более просторным для его водителя и всех пассажиров.

Все компоненты роторного двигателя постоянно вращаются в одном и том же направлении. Они не меняют направление движения таким образом, как и поршни обыкновенного двигателя. Роторный двигатель являются внутренне сбалансированными, что уменьшает уровень вибрации.

Роторный двигатель подает равномерную и плавную мощность. Во время каждого полного оборота ротора вал трижды оборачивается. Все отдельные сгорания происходят на протяжении 90-градусной фазы роторного вращения, то есть на протяжении 270-градусной фазы вращения вала. Это означает то, что однороторный двигатель может выдавать мощность на протяжении трех четвертей всех оборотов его выходного вала. Одноцилиндровый поршневой двигатель способен выдавать мощность только лишь на протяжении одной четверти оборота вала.

Роторные двигатели имеют меньшее число частей, которые движутся, относительно аналогичных четырехтактных поршневых двигателей. Двухроторный двигатель оснащен тремя главными движущимися частями: два ротора, а также выходной вал. Наиболее простой четырехцилиндровый двигатель оснащен, по меньшей мере, сорока движущимися частями.ъ

Видео роторный двигатель

Роторный двигатель на автомобиль.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (или как его ещё называют роторно-поршневым, так как сам ротор выполняет роль поршня) был изобретён ещё в 1957 году прошлого века талантливыми инженерами Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Этот двигатель существенно отличается от обычного двигателя внутреннего сгорания. В этой статье мы подробно рассмотрим эти основные отличия, а так же преимущества и недостатки роторного двигателя перед обычным мотором, и почему всё таки РПД не так распространён, как обычный ДВС.

Основное отличие роторно-поршневого двигателя перед обычным поршневым, это отсутствие цилиндропоршневой группы, то есть поршней с кольцами, шатунов и цилиндров. Ну и самое главное — это отсутствие множества деталей механизма газораспределения, что позволило сэкономить на производстве около тысячи деталей!

 

 

 

 

 

 

Основная деталь такого двигателя — это ротор, имеющий форму треугольника (cм. фотографии и рисунок). И этот ротор, с помощью зубьев шестерни, входит в зацепление с шестерней другой детали, но неподвижной — статором. Принцип работы роторного двигателя можно посмотреть на видеоролике чуть ниже и он основан на том, что вершины треугольного ротора, при его вращении трутся по эпитрохоидальной (имеющей форму восьмёрки) и полированной внутренней поверхности картера (статора).

И при этом ротор своими гранями вершин отсекает при вращении переменные объёмы трёх камер (трёх камер потому, что у ротора три вершины, бывает и другое число, но три — самый распространённый вариант). Камеры образуются отсеканием вершинами ротора внутренней поверхности статора (при вращении ротора).

При вращении ротора получается, что ротор играет роль и поршня и клапанов при работе мотора. И такая уникальная конструкция позволяет осуществлять любой четырёхтактный цикл Отто, Стерлинга или Дизеля, и при этом не нужен отдельный механизм газораспределения с множеством деталей, который имеется в головке цилиндров обычного и хорошо известного нам ДВС.

А герметичность пар в роторном двигателе, достигается торцевыми и радиальными уплотнителями (пластинами), которые при работе ещё лучше прижимаются давлением газов, центробежной силой, а так же специальными плоскими пружинами.

К тому же благодаря отсутствию головки цилиндров с механизмом ГРМ, а так же отсутствию кривошипно-шатунного механизма (коленвала, шатунов) и самих цилиндров, роторно-поршневой двигатель получается очень компактным (см фото слева) и не занимает много места под капотом. Так ещё и кроме своей компактности, такие моторы имеют бóльшую мощность, чем обычные двигатели.

 

 

 

 

 

 

И у такого мотора гораздо меньше деталей, чем у привычного нам ДВС. Это хорошо видно на фото слева. И это далеко не все преимущества и подробнее о преимуществах РПД написано ниже.

 

 

 

Преимущества роторного двигателя.

• Меньшие габаритные размеры, чем у обыччного ДВС (примерно в полтора и даже в два раза). Это позволяет сделать машину более просторной и удобной для обслуживания.
• Бóльшая удельная мощность, при меньшем объёме камеры сгорания, чем у обычного ДВС. Это достигается благодаря тому, что однороторный мотор выдаёт мощность в течении трёх четвертей каждого оборота вала. А на знакомом нам обычном моторе, мощность выдаётся только в течении одной четверти оборота коленвала.
• Меньшее количество деталей (примерно около тридцати), а у обычного ДВС несколько сотен деталей.
• Способность развить большие обороты при отсутствии вибрации, так как нет кривошипно-шатунного механизма, который преобразует возвратно-поступательное движение поршней в вращательное.
• Низкий уровень вибрации, и мотор хорошо уравновешен.
• Отличные динамические показатели автомобиля с РПД, и на низкой передаче можно легко разогнаться более сотни км/ч.
• Ну и главный плюс, который я считаю вернёт эти моторы на дороги в будущем — это меньшая склонность к детонации, по сравнению с обычным ДВС. А значит можно использовать в качестве топлива не только бензин, но и водород — топливо будущего.

Так почему же такой двигатель не стал популярен у производителей автомобилей (исключение фирма Мазда) и до сих пор распространены обычные двигатели?. Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим недостатки роторного-поршневого двигателя (РПД).

Недостатки роторного двигателя.

Кроме множества преимуществ, у РПД имеется ряд недостатков, из-за которых он не получил широкого распространения:

• Повышенный расход топлива, особенно на низких оборотах, по сравнению с обычным двигателем.
• Сложность производства, так как требуется очень большая точность изготовления трущихся пар и очень качественные сплавы (легированные стали). К тому же на производстве должны быть очень дорогие, сложные и точные металлообрабатывающие станки, так как фреза должна при обработке (например внутренней поверхности статора) следовать очень сложной траектории.
• Быстрый износ уплотнителей, так как площадь пятна контакта маленькая а обороты вала большие. А при износе уплотнителей, из-за прорыва газов повышается токсичность, резко теряется коэффициент полезного действия (КПД) двигателя и потеря мощности.
• Бóльшая склонность к перегреву, чем обычный ДВС. Из-за повышенного перегрева, даже бывают проблемы с воспламенением смеси в камере и чтобы улучшить воспламенение, на такие моторы устанавливают по две свечи зажигания на камеру. Две свечи ставят ещё и потому, что камера сгорания имеет вытянутую плоскую форму, и одной свечи в ней недостаточно.
• В большинстве регионов не возможность ремонта таких двигателей, так как нет ни адекватных специалистов, ни запасных частей.
• Более частая замена моторного масла, из-за того, что ротор соединяется с выходным валом через эксцентриковый механизм и получается большое давление между трущимися деталями. В добавок к этому ещё и большая температура приводит к быстрому износу двигателя, особенно если вовремя не поменять масло, а менять как я уже говорил, его надо чаще. Если же вовремя менять масло, уплотнители и делать капремонт, то ресурс РПД будет достаточно большим. А у некоторых двигателях японской фирмы Мазда, проработать РПД без поломок может около трёхсот тысяч км.

Устройство и более подробный принцип работы роторно-поршневого двигателя.

В роторном двигателе, как и в обычном ДВС вращение выходного вала (работа двигателя) происходит за счёт сгорания топливно-воздушной смеси. И так же как в привычном нам обычном двигателе, РПД имеет впускной канал, через который впрыскивается рабочая смесь, и имеет выпускной канал, через который выбрасываются отработавшие газы.

Но основное отличие состоит в том, что газы, образуемые при сгорании топлива, давят не на поршень (поршни), а на ротор, и от этого ротор передаёт вращение через зубья шестерни и эксцентрики на приводной вал. При этом сам ротор при этом выполняет и роль газораспределителя (как в двухтактном моторе, но не совсем), и делит внутренний объём картера на три отдельных камеры.

 

 

И в каждой камере в определённый момент происходит всасывание рабочей смеси, её сжатие, вспышка рабочей смеси и сам рабочий ход от расширения газов, ну и выпуск отработанных газов (четыре такта). Подробно это показано на рисунке слева и описано ниже.

 

 

 

 

1. Такт впуска. Всасывание рабочей смеси происходит в тот момент, когда соответствующая вершина ротора проходит через впускное отверстие в картере двигателя. А при дальнейшем движении ротора, объём соответствующей камеры увеличиваетс и создаётся разряжение, при котором рабочая смесь засасывается в камеру.
2. Такт сжатия. Далее при вращении ротора, впускное отверстие отсекается кромкой другой (следующей) вершины ротора, и одновременно объём камеры уменьшается, таким образом рабочая смесь сжимается и давление в камере увеличивается. Пик сжатия (наибольшего давления смеси) достигается в районе свечей зажигания.
3. Такт рабочий ход. В этот момент происходит разряд на двух свечах зажигания и соответственно вспышка сжатой рабочей смеси. От вспышки происходит сгорание и расширение продуктов горения, которые с силой толкают ротор, и от этого он проворачивается и вращает выходной вал.
4. Такт выпуска. Далее, при вращении ротора, кромка одной из вершин ротора проходит выпускное отверстие в картере, открывая его, и через это выпускное отверстие под давлением выходят отработанные газы. Далее первый ротор благодаря силе инерции, а так же благодаря действию второго ротора, работающего асинхронно первому ротору, продолжает своё вращение и подходит опять кромкой к впускному отверстию, для нового такта впуска, и всё повторяется заново.

Но как понял читатель из выше описанного, чтобы лучше сбалансировать РПД, а так же уменьшить вибрацию и предотвратить детонацию, применяют не один а два ротора (см. фото выше, где показан РПД в разобранном виде). А сам ротор (роторы) немного смещён (эксцентричен) от выходного вала, ось которого расположена строго по центру и передаёт вращение на вал как бы обкатывая его по кругу.

Передача вращения происходит воздействием шестерни ротора на шестерню вала (а шестерня вала находится внутри шестерни ротора), а передаточное число рассчитано так, что за один оборот ротора, вал совершает три оборота.

Основные детали роторно-поршневого двигателя. Главная деталь РПД это ротор, имеющий форму треугольника. Причем на каждой из трёх немного выпуклых плоскостей ротора, имеются выборки (углубления — см. фото), которые делаются на заводе для того, чтобы немного увеличить рабочий объём двигателя.

На каждой из трёх вершин ротора, вставлены уплотнительные пластинки, которые уплотняют сам ротор относительно внутренней поверхности картера двигателя, и делят внутреннюю полость картера на три камеры. Пластинки трутся о внутреннюю поверхность картера с большой скоростью и разумеется постепенно изнашиваются. Поэтому они вставлены в вершину ротора так, что бы по необходимости их можно было заменить новыми, взамен изношенных.

Так же с каждой стороны ротора (ближе к центру — см. фото) установлены уплотнительные кольца, которые герметизируют (отделяют) полость камер от картера. Ну и в самом центре ротора жёстко вмонтирована кольцевая шестерня (зубчатый венец), которая как бы обкатывается вокруг меньшей шестерни, закреплённой на валу двигателя, и передаётся вращение выходному валу.

Сам ротор (роторы) помещён в картер, а картер состоит из нескольких плит, которые плотно соединяются между собой, образуя несколько отсеков и разделяющие их стенки. Как правило разделительная стенка делит двигатель на две основные части (полости), в каждой их которых работает свой отдельный ротор (обычно в моторе два ротора).

Каждая полость имеет впускной и выпускной каналы, и сложную форму в виде восьмёрки, которую не так то просто выполнить при производстве. К тому же стенки должны быть изготовлены из очень твёрдого материала, иначе они быстро износятся, и от этого давление в камерах упадёт, и соответственно упадёт и мощность мотора.

Сам картер имеет с наружи двойную стенку (как блок обычного ДВС) для циркуляции между стенками охлаждающей жидкости системы охлаждения. А в центре картера имеются отверстия, в которые запрессованы подшипники, на которых висит вал мотора.

Вал роторного двигателя с виду похож на распределительный вал обычного ДВС (см. фото), так как имеет эксцентрики, похожие на кулачки распредвала обычного мотора. Вал изготовлен так, что эксцентрики расположены на нём в противоположных сторонах вала. И когда на эти эксцентрики при сборке будет насажены два ротора (насажены на подшипники скольжения), то роторы будут работать в противофазе, помогая друг другу в работе.

То есть работа двух роторов будет подобна работе двух поршней четвёртого и второго цилиндров обычного четырёхцилиндрового мотора — один из них в начальной стадии впуска рабочей смеси, а другой в стадии выпуска отработавших газов. И именно из-за того, что роторы сидят на эксцентриках вала, при вращении роторов в противофазе будет вращаться и вал РПД, передавая вращение на трансмиссию.

Ну а как же применение роторно-поршневого двигателя на автомобилях — есть ли смысл?

Первым автопроизводителем, который установил РПД на свой автомобиль ещё в конце 60-х годов прошлого века, была компания NSU (о их машине, двигателе и о машинах Мазда, смотрите интересный видеоролик под статьёй). А авто-производитель, которому удалось поставить такие двигатели на поток, применяя их на своих автомобилях — является всем известная японская Мазда.

РПД установленный на некоторые её машины, при рабочем объёме всего в 1,3 литра, способен развить мощность в 250 лошадей. Но и это ещё не всё, благодаря постоянному совершенствованию своих роторных моторов, им удалось существенно снизить расход топлива и масла, а главное снизить токсичность. Это позволило вывести автомобили с РПД на европейский рынок, который наиболее жёсткий к экологическим нормам.

К тому же в 1995 году был разработан новейший РПД, который назвали RENESIS, что означает новая жизнь роторного мотора. Этот мотор был впервые установлен на новый маздовский концепткар «Mazda RX-01″ и показал отличную динамику разгона. А улучшенный вариант такого мотора был установлен в 1999 году на спортивный концепткар «RX-EVOLV». Этот двигатель планируют устанавливать серийно на автомобиль «Mazda RX-8″.

Большая экономичность нового двигателя была достигнута за счёт применения более совершенных форсунок и использования боковых окон для выпуска отработанных газов. Так же были установлены усовершенствованные свечи зажигания, которые существенно улучшили полноту сгорания топлива.

К тому же выпускной коллектор был изготовлен с двойной стенкой, позволяющей повысить температуру выпускных газов и быстро прогревать каталитический нейтрализатор, даже при минусовой температуре окружающего воздуха. Ну и была усовершенствована система смазки с мокрым картером, и количество масла в картере было уменьшено вдвое, по сравнению с обычными РПД.Ну и кроме идеальной плавности работы нового мотора, был улучшен и звук выхлопа, который не описать, это нужно слышать.

Многие могут сказать, что несмотря на многие преимущества, технология производства таких двигателей довольно сложна и требует новейшего оборудования. Но ведь многие высокотехнологические детали, которые имеются сейчас на многих серийных машинах, когда то казались сложными и не практичными, и применялись только на спортивных машинах.

Например когда то и никасилевое покрытие цилиндров серийного двигателя, или вентилируемые тормозные диски, казались сложными, дорогими и трудновыполнимыми, а сейчас на большинстве серийных машин это обычное явление.

Сейчас ведутся работы по применению на таких двигателях водородного топлива, ведь роторный двигатель не склонен к детонации и способен работать на водороде, и скорей всего за РПД будущее, поживём — увидим.

Роторный двигатель (принцип работы, достоинства, недостатки, перспективы)

 Роторный двигатель изобрел доктор Феликс Ванкель, вернее он был соавтором совместно с Вальтером Фройде. В 1957 году они разрабатывали две модели аналогичных роторных двигателей, но двигатель Ванкеля нашел более широкое применение. Именно поэтому этот двигатель часто также называют двигателем Ванкеля или роторным двигателем Ванкеля.
 Роторный двигатель, как и двигатель в вашей машине является двигателем внутреннего сгорания, но принцип его работы совершенно другой, в отличии от обычного поршневого двигателя.

 Если в поршневом двигателе, существует несколько (в зависимости от цилиндров) рабочих объемов (цилиндр и поршень),  поочередно выполняющих свои стандартные циклы – забор смеси, сжатие, зажигание и выхлоп, то в роторном, поршни заменены ротором. (рабочий треугольный орган в форме эпитрохоида), который в зависимости от угла поворота поочередно, совместно с корпусом, участвует все в тех же циклах перечисленных ранее (забор, сжатие, зажигание, выброс)
 В этой статье мы узнаем о том, как работает роторный двигатель, о его особенностях и интересных фактах связанных с ним, о достоинствах и недостатках. Давайте начнем наше знакомство с роторным двигателем, с принципа его работы.

Принцип работы роторно-поршневого  двигателя

Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует давление, создаваемое при сгорании топливно-воздушной смеси. Как и в поршневом двигателе, входное отверстие сообщается с дроссельной заслонкой, а выпускное с выхлопной системой. Если в поршневом двигателе это давление образуется в цилиндрах, а затем посредством поршней, шатунов передается на коленчатый вал, то в роторном двигателе передаточные звенья отсутствуют. Треугольный ротор в роторном двигателе является своеобразным поршнем, вращающимся по кругу и передающим крутящий момент на выходной вал.
 Фактически ротор при вращении делит общую камеру на три изолированных, в объеме каждой из этих условных камер происходит свой цикл (забор, сжатие, зажигание, выброс). Как и в случае с поршневым двигателем, роторные двигатели имеют всего 4 такта.
 Как правило, даже в самом простом роторном двигателе применяют два ротора. Такая конструкция позволяет уменьшить детонацию, увеличить стабильность работы двигателя. Если вы внимательно посмотрите на картинку, то увидите, что один полный оборот ротора, соответствует 3 оборотом вала.
 Сердцем роторного двигателя является ротор. Ротор в данном случае эквивалентен поршням в обычном двигателе. Ротор установлен на вал с неким эксцентриситетом. Фактически такое смещение можно сравнить с рукояткой на лебедке. Подобная установка ротора, позволяет передавать крутящий момент от него на вал.
 Как мы уже говорили, двигатель имеет 4 такта, они меняются в зависимости от угла поворота ротора. Сейчас мы кратко рассмотрим каждый из данных тактов в роторном двигателе. 

Забор топливно-воздушной смеси в роторном двигателе

Забор смеси начинается в тот момент, когда одна из вершин ротора проходит впускной клапан в корпусе. В это время, объем камеры расширяется, вовлекая в свое увеличивающееся пространство топливно-воздушную смесь. В тот момент, когда следующая вершина ротора проходит впускной канал, начинается следующий такт.
Сжатие топливно-воздушной смеси в роторном двигателе
Во время поворота ротора, объем смеси захваченной ротором уменьшается, что приводит к повышению давления. Максимальное давление образуется в тот момент, когда топливно-воздушная смесь находится в зоне свечей.

Сжигание топливно-воздушной смеси

Для зажигания смеси, как и в поршневом двигателе, используются свечи. Они зажигают смесь одновременно, то есть срабатывают синхронно. Обычно для роторного двигателя применяют две свечи зажигания. Применение двух свечей зажигания связано с особенностями рабочего объема. Он как бы вытянут по стенке корпуса, именно поэтому, эффективней использовать две свечи, чтобы смесь сгорала более быстро и равномерно. В случае с одной свечкой, смесь будет сгорать дольше, если можно так сказать постепенно, что значительно понизит пиковое давление во время взрыва при зажигании топливно-воздушной смеси.
 В итоге, от образовавшегося давления взрывной волны, получается рабочее усилие, проворачивающее ротор на эксцентрике вала. Крутящий момент передается на выходной вал. Ротор проворачивается до отверстия выпуска выхлопных газов.

Выброс отработавших выхлопных газов

Как только ротор одной из своих вершин пересекает границу выпускного отверстия, начинается выброс выхлопных газов. Ротор по инерции, а также посредством второго ротора, работающего асинхронно, продолжает менять свой угол и перемещается вершиной до впускного отверстия. Здесь все происходит заново от такта забора до такта выброса.

Узлы (детали) роторного двигателя

Далее мы расскажем о составляющих частях роторного двигателя, что также отчасти поможет вам в более точном понимании работы двигателя. Роторный двигатель имеет в своем составе систему зажигания, систему питания, систему охлаждения, которые похожи на те, что применяются в поршневых двигателях. А теперь о уникальных деталях.

Ротор роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых поверхности с фразированными углублениями. Углубление позволяют несколько увеличить рабочий объем.  На вершинах (углах) ротора имеются уплотнительные, однонаправленные пластинки. Именно они учувствуют в герметизации между ротором и корпусом. Есть также металлические кольца на каждой из сторон ротора, которые отделяют рабочую камеру от картера двигателя.  Кроме того, ротор имеет в центре с одной стороны зубчатый венец. Этот венец жестко закреплен с ротором. Именно через данную зубчатую передачу передается рабочий крутящий момент от двигателя.

Корпус роторного двигателя

 

Корпус роторного двигателя, словно многослойный пирог. Он имеет свои крышки, рабочие камеры, разделительные стенки. Лучше всего понять конструкцию корпуса можно будет взглянув на картинку.
Из нее видно, что двигатель имеет две камеры, разделенные стенкой и крышки с двух сторон. Все остальное конечно тоже имеет значение, но первостепенно именно то, что мы перечислили.
 А теперь мы расскажем о рабочих камерах корпуса роторного двигателя. 

  Внутренняя полость корпуса представляет из себя сложную форму, напоминающую овал. На самом деле овал имеет определенные компенсирующие отливы, которые обеспечивают герметизацию всех трех камер разделенных ротором, вне зависимости от угла его поворота и происходящего цикла. Для каждого цикла, в корпусе роторного двигателя, отведено свое место. В зависимости от угла поворота ротора выполняется соответствующий цикл, который повторяется с периодичностью через каждые 360 градусов поворота ротора
 Выпускные отверстия для выброса сгоревших газов, находятся также в корпусе рабочей камеры. Промежуточная стенка между камерами (на фото ниже)

удерживает вал в совеем центральном отверстии, уплотняется с роторами по боковым стенкам, имеет элементы системы охлаждения, инжекционные порты, направляющие втулки.

Выходной вал роторного двигателя

 Выходной вал имеет эксцентрики, в данном случае их два, так как на вал устанавливается два ротора, которые работают в противофазе, когда один в цикле выброса отработавших газов, второй в цикле забора смеси. Применение двух роторов позволяют скомпенсировать биения во время работы двигателя и соответственно уменьшить детонацию. За счет смещения эксцентрика и перемещения каждого из роторов по стенкам в корпусе двигателя, они стараются провернуть вал. В итоге, на нем образуется рабочий крутящий момент.

Достоинства роторного двигателя

Как мы уже упоминали, главным достоинством роторного двигателя является отсутствие передающих звеньев, а именно шатунов. Кроме того, для роторного двигателя не требуется  клапанов, пружин клапанов, распределительного вала, ремня ГРМ и т.д. Все это в итоге сказывается на габаритах и массе двигателя. Именно поэтому многие производители самолетов (например Skycar, Schleicher), предпочитают поршневым двигателям роторные.
 К плюсам роторного двигателя, как мы уже тоже говорили, можно отнести и очень хорошую сбалансированность деталей в нем. Его можно сравнить с оппозитным 4 поршневым двигателем.
 роторный двигатель более длительное время, по сравнению с поршневым, выдает крутящий момент на выходной вал. Если для роторного двигателя выход мощности на вал длится порядка ¾ оборота (270 градусов), то для поршневого двигателя крутящий момент передается только в течении ½ оборота (180 градусов)
 Так как ротор вращается всего один раз за три оборота вала, это также сказывается на ресурсе ротора, в отличии от поршневых двигателей, где поршень делает полный цикл за оборот вала. У японский моделей автомобилей, ресурс двигателя может достигать 300 т. км.

Недостатки роторных двигателей

 Так в современном мире роторные двигатели массово не применяются вследствие низкой экологичности.
 Роторные двигатели потребляют большее количество топлива, вследствие низких рабочих давлений в камере сгорания.
 Роторные двигатели не так распространены, что может стать проблемой при их ремонте и эксплуатации.
 В двигателе фактически нет системы смазки. Определенное количество смазки (моторного масла) постоянно выбрасывается в корпус к ротору. В итоге у двигателя имеется значительный расход масла. Кроме того, это должно быть высококачественное минеральное масло без присадок, так как «синтетика» выгорая, образует на стенках корпуса нагар.
 Двигатели намного сильнее нагреваются чем поршневые двигатели.

Всемирно известные автомобили, выпускающиеся с роторными двигателями

(На фото Mazda Cosmo Sport и Mazda RX8)

 Японская компания Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей с роторным двигателем. Так первая Мазда Cosmo Sport увидела свет в далеком 1967 году. Следующее поколение — Mazda RX-7 поступила в продажу в 1978 году. Пожалуй, это была одна из самых удачных машин с роторным двигателем.  И последнее поколение автомобилей с роторным двигателем это Мазда RX-8.
 И в итоге, самым мощным без турбонаддува двигателем внутреннего сгорания стал двигатель «Renesis» от Мазда, объёмом всего 1,3 л. Именно у него рекордный показатель мощности к рабочему объему двигателя, а именно 250 л. с.
 В последние годы компании Мазда удалось значительно улучшить характеристики роторных двигателей. Двигатели стали более экологичны, и не требуют такого объема масла для смазки.
Выпускались автомобили с роторным двигателем и другими авопроизводителями: Audi, Mercedes.
  В СССР на АвтоВАЗе также выпускали ряд роторных двигателей. Роторные двигатели ставились на автомобиль 21079 (1,3 л 140 л.с.) и планировались к эксплуатации в спецслужбах.
 В 90 годах, в Научно-техническом центре ВАЗ были созданы следующие роторные двигатели ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526.

Перспективы роторных двигателей

Основные перспективы роторных двигателей связаны с переходом на водородное топливо. Во-первых сразу решается проблема экологичности, а во-вторых, роторные двигатели практически не подвержены детонации при работе с этим видом топлива.

Шаговый двигатель

: основы и принцип работы

Основы шагового двигателя
Что такое шаговый двигатель? Шаговый двигатель — это исполнительный механизм, преобразующий электрический импульс в угловое перемещение. Обычно при получении импульсного сигнала шаговый двигатель будет вращаться на фиксированный угол (а именно «угол шага») в соответствии с направлением, установленным для шагового двигателя. Объем углового смещения можно контролировать, контролируя количество импульсов для точного позиционирования.В то же время, скорость вращения и ускорение двигателя можно контролировать, регулируя частоту импульсов для достижения цели управления скоростью.

Принцип работы шагового двигателя
Как работает шаговый двигатель? Ротор шагового двигателя представляет собой постоянный магнит, когда ток течет через обмотку статора, обмотка статора создает векторное магнитное поле. Магнитное поле заставляет ротор вращаться на угол, так что пара магнитных полей ротора и направление магнитного поля статора согласованы.Когда векторное магнитное поле статора поворачивается на угол, ротор также вращается вместе с магнитным полем на угол. Каждый раз, когда подается электрический импульс, двигатель поворачивается еще на один градус. Выходное угловое смещение пропорционально количеству входных импульсов, а скорость пропорциональна частоте импульсов. Измените порядок мощности намотки, двигатель будет реверсивным. Следовательно, он может управлять вращением шагового двигателя, контролируя количество импульсов, частоту и электрическую последовательность каждой фазной обмотки двигателя.

Типы шаговых двигателей
Шаговые двигатели делятся на три типа: шаговые двигатели с постоянными магнитами (PM), шаговые двигатели с переменным сопротивлением (VR) и гибридные шаговые двигатели (HB).

1. Шаговый двигатель с постоянными магнитами обычно двухфазный, с небольшим крутящим моментом и малым объемом; его шаговый угол обычно составляет 7,5 ° или 15 °.
Шаговый двигатель
2. VR обычно трехфазный, может быть реализован высокий крутящий момент; угол шага обычно составляет 1,5, но шум и вибрация велики; Магнитная цепь ротора шагового двигателя VR изготовлена ​​из магнитомягких материалов.На роторе имеется многофазная обмотка возбуждения. Крутящий момент создается за счет изменения магнитной проводимости.
Шаговый двигатель
3. HB, показывающий смешение преимуществ PM и VR, делится на 2-фазный, 3-фазный и 5-фазный. Угол шага для 2-фазной схемы обычно составляет 1,8 °, для 3-фазной схемы — 1,2 ° и для 5-фазной схемы — 0,72 °. В основном это широко применяется.

Выбор шагового двигателя

1. Угол шага: необходимо выбрать угол шага двигателя в соответствии с требованиями точности нагрузки.Наименьший коэффициент разрешения нагрузки обычно преобразуется в вал двигателя, обратите внимание на угол для каждого коэффициента разрешения, а угол шага двигателя должен быть равен или меньше угла. Как правило, угол шага 2-фазной схемы электродвигатель 0,9 ° / 1,8 °, 3-фазный 1,2 ° и 5-фазный 0,36 ° / 0,72 °. Двухфазный шаговый двигатель ATO имеет угол шага 1,8 градуса, а трехфазный шаговый двигатель — угол шага 1,2 градуса.
2. Статический крутящий момент: выберите статический крутящий момент в соответствии с нагрузкой двигателя, при этом нагрузку можно разделить на инерционную и фрикционную.При прямом запуске двигателя (как правило, с низкой на высокую скорость) следует учитывать два вида нагрузки. При запуске двигателя с ускорением учитывайте инерционную нагрузку; когда двигатель вращается с постоянной скоростью, учитывайте только фрикционную нагрузку. Как правило, статический крутящий момент должен быть в пределах 2-3-кратной нагрузки трения.
3. Ток: Что касается двигателей с одинаковым статическим крутящим моментом, их характеристики движения сильно различаются из-за разницы в текущих параметрах.О величине тока можно судить по диаграмме характеристики крутящего момента и частоты.

Если вы ищете шаговый двигатель Nema 17, шаговый двигатель Nema 23, шаговый двигатель Nema 34, сайт ATO.com — лучший выбор для вас.

PPT — ECE5320 Мехатроника Задание № 01: Обзор литературы по датчикам и исполнительным механизмам Тема: Молекулярный двигатель Презентация PowerPoint

Мехатроника ECE5320 Задание № 01: Обзор литературы по датчикам и исполнительным механизмам Тема: Молекулярный двигатель Подготовлено: Joseph Thomas Dept.электротехники и вычислительной техники Государственный университет Юты E: (435)757-7962; Т: (435) 797-; F: (435)797-3054 (Департамент ECE) 3/6/2009

Краткое описание • Справочный список • Для дальнейшего исследования • Основные области применения • Проиллюстрирован базовый принцип работы • Типичный пример конфигурации в приложении (примечания по применению ) • Ограничения ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и приводов

Список ссылок • Реверсивный однонаправленный молекулярный роторный двигатель, управляемый химической энергией Стивен П.Флетчер, Фредерик Дюмур, Майкл М. Поллард и Бен Л. Феринга (7 октября 2005 г.) Science310 (5745) • Наноразмерные роторные двигатели, управляемые электронным туннелированием Boyang Wang, Lela Vukovic и Petr Kral, Phys. Rev. Lett. 101, 186808 (2008) • Химически настраиваемые наноразмерные пропеллеры жидкостей Boyang Wang и Petr Kral, Phys. Rev. Lett. 98, 266102 (2007) ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Для дальнейшего изучения (указатели выживаемости веб-ссылок и т.д.) • http: // www.chemistry.illinois.edu/research/organic/seminar_extracts/2002_2003/Quinn.pdf • http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/310/5745/80 • http://scitation.aip.org/ getabs / servlet / GetabsServlet? prog = normal & id = JCPSA6000123000018184702000001 & idtype = cvips ​​& gifs = yes ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Основные области применения • Сборка молекулярного пропеллера и молекулярного двигателя может сформировать наноразмерную машину, которая может перекачивать жидкости или совершать движения.Будущие применения этих наносистем варьируются от новых аналитических инструментов в физике и химии, доставки лекарств и генной терапии в биологии и медицине, передовых технологий наножидкостной лаборатории на кристалле до крошечных роботов, выполняющих различные действия в наномасштабе или микромасштабе. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Иллюстрированный базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с химическим приводом ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с химическим приводом Система состоит из трехлопастного трехлопастного ротора и геликена и способна выполнять однонаправленное вращение на 120 °.Это вращение происходит в пять шагов. Сначала аминогруппа, присутствующая в триптиценовом фрагменте, превращается в изоцианатную группу путем конденсации с молекулой фосгена (а). Тепловое или самопроизвольное вращение вокруг центральной связи затем приближает изоцианатную группу к гидроксильной группе, расположенной на геликеновом фрагменте (b), тем самым позволяя этим двум группам реагировать друг с другом (c). ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Исследование датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрированный базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с химическим приводом Эта реакция необратимо захватывает систему в виде деформированного цикликуретана, который имеет более высокую энергию и, следовательно, энергетически ближе к энергетическому барьеру вращения, чем исходный штат.Дальнейшее вращение триптиценового фрагмента, следовательно, требует лишь относительно небольшого количества термической активации, чтобы преодолеть этот барьер, тем самым высвобождая штамм (d). Наконец, расщепление уретановой группы восстанавливает аминные и спиртовые функциональные возможности молекулы (е). ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован основной принцип работы Роторные молекулярные двигатели с легким приводом ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с легким приводом Система молекулярных двигателей на 360 ° состоит из бис-геликена, соединенного двойной алкеновой связью, демонстрирующей осевую хиральность и имеющую два стереоцентра.Один цикл однонаправленного вращения занимает 4 шага реакции. Первым шагом является низкотемпературная эндотермическая фотоизомеризация транс (P, P) изомера 1 в цис (M, M) 2, где P означает правую спираль, а M — левую спираль. В этом процессе две аксиальные метильные группы превращаются в две менее стерически благоприятные экваториальные метильные группы. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с легким приводом При повышении температуры до 20 ° C эти метильные группы экзотермически преобразуются в цис-аксиальные группы (P, P) (3 ) в инверсии спирали.Поскольку аксиальный изомер более стабилен, чем экваториальный изомер, обратное вращение блокируется. Вторая фотоизомеризация превращает (P, P) цис 3 в (M, M) транс 4, снова с сопутствующим образованием стерически неблагоприятных экваториальных метильных групп. Процесс термической изомеризации при 60 ° C закрывает цикл 360 ° обратно в осевые положения. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован основной принцип работы Роторные молекулярные двигатели с легким приводом ECE5320 Мехатроника.Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с приводом от света Другой пример синтетического химически управляемого молекулярного двигателя, о котором сообщалось в литературе, использует стереоселективное раскрытие кольца рацемического биарила лактон за счет использования хиральных реагентов, что приводит к направленному вращению одного арила на 90 ° по отношению к другому арилу. Феринга и его сотрудники использовали этот подход при разработке молекулы, которая может многократно совершать вращение на 360 °.Полное вращение этого молекулярного мотора происходит в четыре этапа. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с легким приводом На стадиях A и C вращение арильного фрагмента ограничено, хотя возможна инверсия спирали. На стадиях B и D арил может вращаться относительно нафталина, однако стерические взаимодействия не позволяют арилу проходить через нафталин.Цикл вращения состоит из четырех этапов, вызванных химическим воздействием, которые осуществляют преобразование одного этапа в следующий. Стадии 1 и 3 представляют собой реакции асимметричного раскрытия кольца, в которых используется хиральный реагент для управления направлением вращения арила. Этапы 2 и 4 состоят из снятия защиты с фенола с последующим региоселективным образованием кольца. Пока что этот молекулярный двигатель является единственным описанным примером полностью химически управляемого искусственного вращающегося молекулярного двигателя, который способен вращаться на 360 °.ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован основной принцип работы Роторные молекулярные двигатели с туннельным приводом от электронов ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрированный базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели с туннельным электронным приводом Как показано на рисунке выше, один тип двигателя имеет вал, образованный углеродной нанотрубкой (12,0), которая может быть установлен в подшипники CNT.Три (шесть) стеблей, образованных полимеризованными молекулами айсана с насыщенными связями, прикреплены к валу под углом 120 ° (60 °) друг к другу. Стержни выбираются длиной 2 нм, чтобы предотвратить нерезонансное туннелирование электронов от лезвий к валу. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрированный базовый принцип работы Роторные молекулярные двигатели, управляемые электронным туннелированием Энергии их электронных состояний должны также предотвращать перенос электронов вдоль стержней за счет резонансного туннелирования.Лопасти образованы молекулами с сопряженными связями (фуллеренами), ковалентно прикрепленными к верхушке стеблей. В принципе, такой гибридный молекулярный ротор может быть синтезирован реакциями циклоприсоединения. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован основной принцип работы Молекулярный пропеллер ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Иллюстрированный базовый принцип работы Молекулярный пропеллер Молекулярные пропеллеры, разработанные в группе проф.У Петра Крала из Университета Иллинойса в Чикаго их лезвия образованы планарными ароматическими молекулами, а стержень — углеродной нанотрубкой. Моделирование молекулярной динамики показывает, что эти пропеллеры могут служить эффективными насосами в объеме и на поверхности жидкости. Их эффективность откачки зависит от химического состава поверхности раздела между лопастями и жидкостью. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Молекулярный пропеллер Например, если лопасти гидрофобны, молекулы воды не связываются с ними из-за их небольшой полярности связи, и гребные винты могут их накачивать хорошо.Если лопасти гидрофильные, молекулы воды образуют водородные связи с атомами полярных лопастей. Это может в значительной степени заблокировать поток других молекул воды вокруг лопастей и значительно замедлить их перекачку. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и исполнительных механизмов

Проиллюстрирован базовый принцип работы Молекулярный пропеллер Молекулярные пропеллеры могут вращаться с помощью молекулярных двигателей, которые могут приводиться в движение химическими, биологическими, оптическими и электрическими средствами или различными храповыми механизмами.Природа реализует большую часть биологической активности с помощью большого количества очень сложных молекулярных моторов, таких как миозин, кинезин и АТФ-синтаза. Например, роторные молекулярные моторы, прикрепленные к белковым хвостам, называемым жгутиками, могут продвигать бактерии. ECE5320 Мехатроника. Задание № 1 Обзор датчиков и приводов

Ограничения • Молекулярные двигатели и пропеллеры находятся в стадии исследований и разработок, поэтому они далеки от коммерческой пользы. ECE5320 Мехатроника.Задание № 1 Обследование датчиков и исполнительных механизмов

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ — ДВИГАТЕЛЬ ВРАЩЕНИЕ НАЗАД ДВИЖЕНИЕ ВПЕРЕД.

Презентация на тему: «ПРИНЦИП РАБОТЫ — ДВИГАТЕЛЬ ВРАЩЕНИЕ НАЗАД ДВИЖЕНИЕ ВПЕРЕД.» — Стенограмма презентации:

1 ПРИНЦИП РАБОТЫ — ДВИГАТЕЛЬ ВРАЩЕНИЕ НАЗАД ДВИЖЕНИЕ ВПЕРЕД

2 ПРИНЦИП РАБОТЫ — ВРАЩЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПРАВОЕ ДВИЖЕНИЕ ЛЕВОЕ ДВИЖЕНИЕ

3 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

4 ПРЕИМУЩЕСТВА Малогабаритные квадрокоптеры имеют рамы, охватывающие роторы, что позволяет выполнять полеты в более сложных условиях с меньшим риском повреждения транспортного средства или его окрестностей.Малогабаритные БПЛА делают автомобили более безопасными для тесного взаимодействия. Квадрокоптерам не требуются механические рычаги для изменения угла наклона лопастей ротора во время вращения. Это упрощает конструкцию и обслуживание автомобиля. Использование четырех роторов позволяет каждому отдельному ротору иметь меньший диаметр, чем эквивалентный винт вертолета, что позволяет им обладать меньшей кинетической энергией во время полета.

5 НЕДОСТАТКИ Самой серьезной проблемой на сегодняшний день является амбициозный график разработки в сочетании с очень ограниченными средствами.За амбициями следует сложность расчетов и проектирования.

6 ПРИМЕНЕНИЕ — ОБЫЧНЫЙ Квадрокоптер — Беспилотный летательный аппарат используется для наблюдения и разведки военными и правоохранительными органами, а также для поисково-спасательных операций в городских условиях. Одним из таких примеров является Aeryon Scout, созданный канадской компанией Aeryon Labs, который представляет собой небольшой БПЛА, который может незаметно парить на месте и использовать камеру для наблюдения за людьми и объектами на земле.Компания утверждает, что машина сыграла ключевую роль в борьбе с наркоторговлей в Центральной Америке, обеспечив визуальное наблюдение за комплексом торговцев наркотиками глубоко в джунглях (Эрион не раскрывает название страны и другие подробности).

7 ПРИЛОЖЕНИЯ — КОММЕРЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Наибольшее распространение квадрокоптеры использовались в области аэрофотосъемки, хотя в США в настоящее время запрещено использование транспортных средств с дистанционным управлением в коммерческих целях.БПЛА с квадрокоптерами подходят для этой работы из-за их автономности и огромной экономии средств. Квадрокоптеры теперь используются в Индии для тех же целей. Одним из таких примеров является Zee Cine Awards, проведенная в 2013 году, где использовался квадрокоптер для съемки с функцией награждения для лучшего обзора сверху.

Dropshipping принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока на Chinabrands.com

Все категории

• Все категории
• Новинки
• Горячие продажи
• Клиренс
• Продвижение
• Планшеты и аксессуары
• Телефоны и аксессуары
• Компьютеры и офис
• Бытовая электроника
• Игрушки и хобби
• Дом и сад
• Спорт и развлечения
• Автомобили и мотоциклы
• Часы
• Светильники и освещение
• Женская одежда
• Мужская одежда
• Сумки
• Обувь
• Красота и здоровье
• Мать и ребенок
• Аксессуары для одежды
• Ювелирные изделия

Поиск Похожие Запросы : сетевой тестер кабеля локальной сети rj45 rj11 rj12 cat5 cat6 utp тестер кабеля локальной сети сетевой инструмент для проверки провода телефона локальной сети … b01ijaplo2 Автомобили и мотоциклы Цифровой 12V 24V Напряжение в автомобиле Сигнализация Температура Термометр Часы ЖК-монитор Датчик заряда батареи Дисплей хардкор высокие ноты феникс мари джорди эль ниньо полла AC 100 240V to DC 12V 5A 60W адаптер питания для светодиодной ленты классический стиль ретро мотоцикл открытое лицо полушлем и защитные очки m11p p15d 25 1 светодиодная лампа дальнего света с rgb-фарами для мотоциклов 5 Вт Xiaomi Mi Drone RC Quadcopter Запасные части Gimbal DIY 4 порта RCA розетки 10PCS DC 50V 0.3А 6-осевой гироскоп, квадрокоптер, инструкция по эксплуатации olx мотоцикл для продажи

Популярные запросы:

одежда

обувь Nike

приборы для приготовления кофе и чая

светодиодные лампы и трубки

1.OutLife Охотничий голографический рефлекторный прицел с красной зеленой точкой, 4 прицела с апертурой 22 x 33 мм, рефлекторная линза и крепление на рейку 20 мм

мужские кварцевые военные наручные часы oulm adventure с двойным компасом и термометром, круглый коричневый кожаный ремешок 23 мм

kingfast f9 ssd 512 гб 2,5 «твердотельный накопитель sata3 для настольных ПК ноутбуков новый

Шпионская камера — миниатюрная ручка

.