Роторные тату машинки виды, преимущества, особенности

+7 495 374 9461

С 10:00 до 20:00 по Мск

Вход или регистрация

Каталог

• Хиты продаж
• Новинки
• Скидки
• Отзывы
• Контакты
• О магазине
• Блог

БЛОГ

Разбираемся в устройстве роторной тату машинки, определяем основные виды, плюсы и минусы, а также традиционно выбираем лучшие тату машинки по версии наших покупателей.

БЛОГ

Разбираемся в устройстве роторной тату машинки, определяем основные виды, плюсы и минусы, а также традиционно выбираем лучшие тату машинки по версии наших покупателей.

Содержание статьи:
1. Принцип работы роторной тату машинки
2. Чем она отличается от индукционной?
3. Виды роторных тату машинок
4. Преимущества
5. Недостатки
6. Как подготовить роторную тату машинку к работе?
7. Об обслуживании
7. ТОП-5 роторных тату машинок по версии наших покупателей

Содержание статьи:
1. Принцип работы роторной тату машинки
2. Чем она отличается от индукционной?
3. Виды роторных тату машинок
4. Преимущества
5. Недостатки
6. Как подготовить роторную тату машинку к работе?
7. Об обслуживании
8. ТОП-5 роторных тату машинок по версии наших покупателей

Принцип работы роторной тату машинки

Все мы знаем: тату мастер — это художник, у которого вместо красок тату пигменты. Но чтобы «рисовать», ему не обойтись без самого важного инструмента — тату машинки. Современная тату индустрия предлагает нам разные типы тату машинок, которые делятся на 2 основных вида: роторные тату машинки и индукционные, и сегодня мы будем подробно говорить о первых.

Роторная тату машинка — это инструмент татуировщика, принцип которого основывается на механическом преобразовании вращательного движения роторного двигателя в возвратно-поступательное движение иглы. Преобразование движения происходит за счет разницы расположения осей вращения мотора и эксцентрика, который к нему крепится.

Самый простой вариант роторной тату-машинки — директ, он же поворотник. Движение мотора передается на иглу через эксцентрик без использования каких-либо дополнительных механизмов. В других типах роторных машинок есть дополнительные механизмы для стабилизации поперечных движений иглы, но о типах роторов мы поговорим позже.

Скорость работы роторной тату машинки определяет задачу, которую она выполняет. Изменение скорость достигается путем регулировки вольтажа на блоке питания. Чем выше вольтаж, тем быстрее крутится мотор.

Сейчас роторные машинки значительно популярнее индукционных, так как их принцип работы позволяет вносить улучшения и модернизировать машинки, делая работу татуировщиков более эффективной, в то время как индукция не меняется уже более 100 лет.

Чем роторная тату машинка отличается от индукционной?

Основное отличие этих типов машинок — это принцип работы. В роторе, как мы сказали выше, это механическое движение от мотора, в индукции же — колебательное движение в электро-магнитном поле. Принцип работы обуславливает и главное развитие в работе: роторы универсальны для всех типов работ, индукционные машинки обладают рядом характеристик и настроек для решения узкой задачи. При том, чем точнее и уже настроена индукционная машинка, тем эффективнее она справится со своей задачей.

Среди остальных важных отличий — компактность и малый вес роторов в сравнении с индукцией, но более сложное и хрупкое техническое устройство.

Виды роторных тату машинок

Директ

Директ (он же поворотник) конструктивно самый простой ротор: сам двигатель, корпус, эксцентрик, и замок. В них нет дополнительных механизмов стабилизации, а тату игла крепится напрямую к пину эксцентрика, который прикреплен к роторному мотору. Простота механизма определяет его доступную цену, а также легкость использования.
Директы долговечны и надежны, за счет отсутствия дополнительной нагрузки от стабилизации, однако это делает их менее подходящими для контурных работ, чем остальные типы роторных машин.

Гибрид

Этот тип машинок получил свое название, так для стабилизации иглы использует боёк, конструктивно схожий с бойком индукционной машинки.
Движение с эксцентрика через шатун передается на боёк, который передает игле строго-вертикальное движение.
Плавность движения бойка обеспечивает амортизирующая пружина, расположенная между корпусом и бойком.
Гибриды бывают двух типов: прямоход, в котором боёк расположен параллельно двигателю и бокоход, где боёк расположен перпендикулярно.

Слайдер

В этом типе роторных машинок используется слайд-ползунок, который крепится к пину эксцентрика и двигается как лифт по направлящим в корпусе. Ограничители по бокам не дают слайду совершать горизонтальных биений, что стабилизирует иглу.
А вертикальное движение делает плавным и стабильным возвратная пружина.
Сама игла в таком варианте машинки крепится к пину этого слайда.
Эти машинки сочетают в себе легкость и компактность директа, но гораздо лучше справляются с контурными работами, потому являются эффективными универсалами.

Ручка

Самый популярный вид роторных тату машинок. Ручки выбирают из-за их и удобной формы и универсальности. Для этого в них используется более сложный механизм стабилизации: диск с лопастями или, так называемый, пьяный подшипник. Такая модель тату машинки работает исключительно с картриджами, и обслуживание ручки обойдется дороже. Тем не менее, это надежный инструмент и удачное вложение, которое гарантирует удобство в работе и прекрасно справится с любыми задачами в татуировке

Поршневик

По сути, это слайдер, но устроен он технически немного сложнее. Возвратным механизмом в нем является не просто пружина, целый поршень с пружиной.
Узнать такую машинку можно по характерной «шапкой» над корпусом и дополнительному прижимному механизму для иглы в районе замка.
Хотя эта машинка действительно круто держит стабильный и ровный ход иглы, она довольно хрупкая и её ремонт обойдется дороже, чем ремонт других машинок.

Коромысло

Довольно редкая машинка, которая, в целом, похожа на прямоход. Параллельно корпусу над ним расположено длинное коромысло, которое, по сути, является аналогом бойка, только цилиндрической формы и длиннее.

Особенностью данного типа является возможность замены коромысел для разных типов работ, а отличным примером послужит R1 от Skinductor.

Преимущества роторных тату машинок

Высокий КПД

Роторные машинки являются мощными инструментами, которые при малых затратах энергии могут выдавать более эффективные результаты, чем индукция.

1

Универсальность

Профессиональные тату машинки роторы отлично подойдут для выполнения татуировок с огромным количеством цветов и техник. Одна роторная тату машинка справится с контуром, тенями и покрасом.

2

Низкий уровень шума

Роторный мотор практически не шумит, в отличии от мощного жужжания элетро-магнитного поля индукции.

3

Минимальная травматичность для кожи

Устройство роторной тату машинки позволяет тату мастеру регулировать силу удара и жесткость, что сводит к минимуму травматизацию кожи.

4

Эргономичность и легкость

При длительной работе вес и баланс имеют большое значение, так как от него зависят такие факторы как усталость руки и маневренность в работе.

5

Низкая вибрация

Еще одно достоинство роторного мотора по сравнению с электрическим магнитом — отсутствие сильной вибрации.

6

Недостатки роторных тату машинок

Меньшая эффективность в узких задачах

Роторы универсальны и это и их достоинство, и не достаток. В максимально узких задачах они будут менее эффективными, чем тонко настроенная индукция. Особенно это проявляется в контурных работах.

1

Износ мотора

У каждого роторного мотора есть ресурс, который со временем расходуется.
Если машинка оснащена дополнительными механизмами, это увеличивает нагрузку на мотор и изнашивает его еще быстрее.

2

Сложная и хрупкая конструкция

То, что не навредит индукции может убить ротор почти наверняка: падения, самостоятельное вмешательство и.т.д. Особенно, когда речь идет о машинках со сложными механизмами стабилизации иглы.

3

Стоимость

Универсальность роторных машинок и их прогресс влияют и на цену. Хотя самые бюджетные директы стоят меньше, чем 2-часовой сеанс даже у неопытного мастера, за эффективный современный ротор придется отдать серьезную пятизначную сумму, а может потребоваться и дорогой блок с функцией Jump Start.

4

Дорогостоящий ремонт

Практика тату мастеров показывает, что роторные машинки для тату изнашиваются быстрее, чем индукционные, да и серьезная поломка ротора может ударить по вашему бюджету. К тому же, большинство проблем с индукцией можно решить самостоятельно, а вот ротор лучше доверить производителю. Иногда проще купить новый ротор, чем отремонтировать старый.

5

Как подготовить роторную тату машинку к работе?

Продезинфицировать и подготовить рабочую поверхность. Достать держатель из крафт-пакета.

Установить держатель, а на нем закрепить винтами бэкстем и насадку (если используются иглы).

Поместить тату иглу в штангу, которую затем прикрепить к пину иглу или штангу картриджа.

Зафиксировать иглу бандажной резинкой, если нужно, забарьерить машинку и держатель.

Подключить машинку к блоку питания.

В процессе работы скорость роторной машинки под разные задачи настраивается регулировкой вольтажа.
Но тут важно учитывать, что превышение допустимого диапазона может вывести мотор роторной машинки из строя. Иными словами он просто сгорит.

Обслуживание роторных тату машинок

Если машинка не работает при подключению к блоку питания, не стоит паниковать раньше времени. Возможно, машинка требует запуск на повышенном вольтаже, а ваш блок не имеет такого функционала. Также следует проверить полярность при подключении через клипкорд.

После каждого сеанса любая тату машинка должна проходить стандартный цикл очистки и дезинфекции. Обычно все рекомендации по уходу за тату машинкой прилагает производитель.

Как мы и писали выше, есть разные виды тату машинок, и самый долговечный из роторов — директ. В его простой конструкции нет хрупких механизмов, которые изнашиваются сами и дают дополнительную нагрузку на движок. Практика показывает, что быстрее всего изнашивается поршневик, потому что в его конструкции есть множество мелких и хрупких деталей.

Большинство современных роторов не требуют смазки, однако некоторые модели могут требовать капли масла на движущиеся видимые части (например, слайд), раз в 10-15 сеансов. Как правило, такие машинки комплектуются маслом и инструкцией.

Качественная работа мастера во многом зависит от функционала и надежности аппарата. Перед тем как купить роторную тату машинку, нужно обращать внимание на множество нюансов.

ТОП-5 роторных тату машинок по версии наших покупателей

Ни для кого не секрет, что российская мастерская Mustang Tattoo дает качественные инструменты для тату мастеров любого уровня. Звезда именитой мастерской – роторная тату машинка-ручка Vader. Она надежная, простая и совместима с картриджами всех известных производителей. Эта шустрая тату машинка работает от мощного мотора, а высокое качество элементов сборки и комфортная форма добавляют бонусы в ее копилку достижений. ПОДРОБНЕЕ

jpeg»/>

Легендарная роторная машинка ручка от мастерской Skinductor, у которой целый список не только поклонников, но и преимуществ. Эта роторная тату машинка славится своей универсальностью и шустро справляется как с задачей нарисовать контур, так и сделать покрас. Работает она с картриджами, что облегчает процесс замены, а держать такой инструмент в руках удобно. ПОДРОБНЕЕ

«Азиатские птички» бренда Hummingbird не первый год собирают восторженные отзывы профессионалов со всего мира. Вторая версия популярной роторной тату машинки покорила тату мастеров своей легкостью, компактностью и эргономичностью. Эта малышка при своих малых размерах обладает высокой универсальностью. Ход иглы регулируется от короткого к длинному, что гарантирует уверенную работу и для контуров, и для покраса. Вы только посмотрите на ее дизайн! ПОДРОБНЕЕ

jpg»/>

Verge — молодая команда опытных билдеров, которые вручную собирают надежное и качественное оборудование для тату мастеров любого уровня. Роторная тату машинка Ghost — это уверенный слайдер, который сочетает в себе качество, надежность и при этом остается доступным. А еще он компактный и подходит для задач в любых стилях. ПОДРОБНЕЕ

Мастерская Mustang Tattoo стабильно снабжает тату мастеров прогрессивными решениями в создании тату машинок. Летом 2019 билдеры представили свою улучшенную роторную тату машинку, созданную на основе предыдущей хитовой модели, которая сразу же полюбилась тату мастерам. Сердце тату машинки — качественный мотор Velleman. Снаружи этот совершенный инструмент создан из сверхпрочного авиационного алюминия. А цветовая палитра точно понравится любителям ярких цветов. ПОДРОБНЕЕ

Часто задаваемые вопросы

Перманентный макияж — тонкое дело, поэтому для него понадобится отдельная тату машинка, которая предназначена для работы на лице. У таких устройств тонкие иглы и предусмотрены ограничители вылета иглы, благодаря чему клиент испытывает минимум дискомфорта во время процедуры.

Роторные тату машинки по многим критериям выигрывают у индукционных. Они легки, бесшумны и универсальны. Индукционные же имеют преимущество в стоимости и доступности. Однако разные тату мастера имеют разные предпочтения. Поэтому окончательное решение о том, какая лучше — роторная или индукционная тату машинка, решать непосредственно самому мастеру. А для этого нужно попробовать, испытать или хотя бы подержать устройство в своих руках. По качеству работы как ротор, так и индукция делают свою работу на отлично. Не лучше и не хуже, они просто разные.

Храните ее в чистоте. Используй те методы очистки и стерилизации, которые доступны и рекомендованы именно для вашего инструмента. Тщательно изучите инструкцию или советы от производителя. Тату машинка – главный инструмент, относиться к которому следует с уважением. Чем лучше вы о нем позаботитесь, тем дольше он вам прослужит.

В ассортименте Tattoo Mall представлен широкий выбор роторных тату машинок с высоким уровнем качества от профессиональных билдеров России и всего мира.

ВЫБРАТЬ РОТОР

Вам также может быть интересно

РОТОР — ДВИГАТЕЛЬ БУДУЩЕГО? | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

О роторных двигателях пишут, говорят, ими широко интересуются. Но спросите кого угодно (кроме узких специалистов, разумеется), какие он знает двигатели такого типа. И назван будет лишь один — двигатель Ванкеля. А между тем специалисты условно делят все роторные двигатели на три большие группы.

К первой относятся собственно роторные, в которых рабочие такты проходят в «камерах», создаваемых вращающимся ротором. К этому типу и относится ванкель-мотор. Его иногда называют роторно-поршневым, потому что ротор считают своеобразным поршнем. Но это абсолютно неверно.

Двигатели с поршнем — это следующая группа. В них поршни оставлены, но нет сложного и громоздкого шатунно-кривошипного механизма; менее сложен и механизм газораспределения, включающий золотник и систему выходных окон для выхлопа отработанных газов.

Третий тип — роторно-лопастные двигатели, где рабочий процесс тоже происходит в камерах переменного объема. Только создаются они уже не ротором, а плоскими деталями — лопастями.

Рис. 1. Общий вид нового микрованкеля «ОСТраупнер», объемом 5 см³ и весом 385 г, и отдельные детали

Общий принцип устройства ванкель-мотора широко известен. Ротор в форме треугольника с изогнутыми сторонами вращается внутри цилиндра. Между ним и стенками цилиндра создаются камеры переменного объема. В одной камере горючая смесь сжимается, в другой происходит взрыв, из третьей выхлопные газы выталкиваются наружу. Теоретически двигатель Ванкеля имеет огромные преимущества перед поршневым. Но понадобится не один десяток лет упорной работы самого Феликса Ванкеля и лучших конструкторских коллективов разных стран, чтобы появились на дорогах мира первые серийные образцы автомобилей, оснащенных этим двигателем Однако и сейчас их немного.

Успехи в области создания микрованкелей — двигателей для моделей и небольших машин — более значительны, чем в области создания моторов подобного же типа для автомобилей. Недавно появился новый, очень интересный микрованкель (рис. 1), о котором оповестили автомодельные журналы мира. Это двигатель размером с мандарин, с рабочим объемом 5 см3 и максимальным числом оборотов ротора 16 000 об/мин. Мощность его — 0,67 л. с.

Теперь поговорим немного о цене такого успеха, о труде, который ему предшествовал. В 1961 году, вскоре после того, как технический мир облетело сообщение о реализации доктором Ванкелем идеи двигателя с вращающимся ротором, западногерманская фирма Иоганнеса Граупнера решила создать серийный микрованкель. За проектирование взялся инженер Шегг, один из ведущих конструкторов, имевший к тому же большой опыт по разработке двигателя Ванкеля в натуральную величину. Шеггу понадобилось три года, чтобы создать конструкцию действующего микрованкеля, и еще три года, чтобы поднять на нем в воздух радиоуправляемую модель.

Итак, конструкция была как будто бы уже отработана, оставалось найти серийного производителя. Им стала японская фирма ОС. Еще два года весь экспериментальный отдел фирмы работал над тем, чтобы приспособить новый микродвигатель к условиям серийного производства. В 1969 году появились первые пятьдесят предсерийных образцов, а затем двести серийных. Но и в 1970 и в 1971 году работы над усовершенствованием двигателя не прекращались.

В чем же они заключались?

Главная трудность, из-за которой роторно-поршневой двигатель долгое время не мог увидеть света, заключается в том, что очень сложно создать уплотнение между вращающимся ротором и стенками цилиндра. Если зазор слишком мал, ротор не может вращаться, если велик — рабочая смесь будет просачиваться, не создавая нужного давления и, следовательно, мощности.

Есть и другие конструктивные сложности, например сильное нагревание. В микрованкеле «ОС-Граупнер» зазор между ротором и корпусом при всасывании и сжатии на 0,008— 0,01 мм больше, чем при расширении и выхлопе. Этот последний составляет всего 0,02 мм — чтобы уменьшить потери мощности, улучшить работу при запуске и на холостых оборотах. Дальнейшим усовершенствованием было расширение фазы впуска, применение алюминиевого сплава для внутренней поверхности цилиндра.

Может возникнуть у читателя вопрос: к чему столь подробный рассказ о работе всего над одним типом микрованкеля? А вот к чему. Человек, вздумавший заняться изготовлением его в домашних условиях, должен совершенно отчетливо представить себе, какие трудности перед ним встанут. Конструкция поршневых двигателей отрабатывалась почти столетие. Опыт их изготовления стал достоянием огромного количества людей. Нет в настоящее время двигателя лучше отработанного, пригодного для серийного выпуска в огромном количестве экземпляров, нежели обычный поршневой. Но, как известно, творческая мысль опережает реальность, поиски изобретателей не ограничиваются жесткими рамками современного промышленного производства. Они создают свои конструкции, а вопрос о пригодности их решит время.

Рис. 2. Схематический разрез двигателя Меркера:

а — четырехцилиндрового, б — шестицилилдрового; 1 — цилиндр, 2 — поршень, 3 — опорный ролик, 4 — жесткая рама, 5 — корпус, 6 — золотник, 7 — рабочая дорожка, 8 — канал золотника, 9 — впускные клапаны, 10 — выпускные клапаны.

Поговорим о роторно-поршневых двигателях. Наиболее широко известен вариант (рис. 2), созданный австрийским инженером Остином Меркером. Четыре цилиндра расположены крестообразно внутри жесткой рамы. К концу каждого цилиндра крепится жесткий ролик. Он упирается в специально проточенную внутри рамы дорожку сложной формы. Имеющие выпускные и впускные каналы цилиндры крепятся к корпусу, внутри которого помещается золотник с каналами для подвода горючей смеси. Когда ролик одной соосной пары поршней проходит через места сужения рабочей дорожки, в цилиндрах этой пары происходит максимальное сжатие. В этот момент вспыхивает искра, горючая смесь воспламеняется, давление газов заставляет Цилиндры двигаться по окружности. Ролики попадают на самое широкое место рабочей дорожки, и происходит выхлоп отработанных газов. Но в этот момент сжатие начинается уже в другой паре цилиндров, все повторяется вновь. Ролики поочередно проходят наиболее широкие и наиболее узкие места внутренней дорожки рамы, поршни движутся внутри цилиндров, выхлопные газы уходят через открываемые поршнями окна, золотник вращается, и в тот момент, когда его каналы совпадают с впускными каналами цилиндров, происходит наполнение горючей смесью. Смесь эта поступает в золотник из небольшого нагнетателя, приводимого в действие от вала двигателя.

Вот такой двигатель предложил Остин Меркер. Заманчиво, ничего не скажешь. Нет шатунов, и вал не коленчатый, а прямой; нет инерционных сил, нет мучающего всех автомобилистов стука клапанов, нет даже прерывателя, распределителя, механизма опережения зажигания. Вместо этого неподвижная пластинка с выступами, на которую подается высокое напряжение Свечи, ввернутые в цилиндры, движутся вместе с ними, последовательно проходят выступы, и искра перескакивает с пластинки на свечу. Все предельно просто.

Рис. 3. Силы, действующие в двигателе Меркера на ролик и поршень:

1 — цилиндр, 2 — поршень, 3 — опорный ролик, 4 — рабочая дорожка.

Так почему же двигателестроители мира не бросили поспешно моторы обычного типа и не взялись дружно за конструкции Меркера? Почему эти моторы существуют пока только в виде экспериментальных вариантов и нет даже опытных образцов? Ответ на этот вопрос дает теоретическая механика, а конкретно — та ее часть, которая касается разложения сил. Посмотрим на рисунок 3, где показан ролик, катящийся по дорожке, и поршень. Сила Р, воспринимаемая роликом от дорожки, вовсе не направлена по оси цилиндра. Ее можно разложить на составляющие. Составляющая направлена по оси цилиндра, а сила — вбок. Она-то и перекашивает поршень в цилиндре, вызывая его усиленный износ. Поэтому высокие рабочие обороты в двигателе невозможны. Существуют, правда, конструкции, где основной ролик дополняют два вспомогательных, берущих на себя боковые нагрузки. Но это уж очень большое конструктивное усложнение. Так что двигатель Меркера пока что всего лишь мечта, хотя и очень заманчивая.

К этой же разновидности двигателей относятся и такие, в которых поршни и цилиндры расположены, как гнезда и патроны в револьверном барабане, вокруг оси. С поршнями соединены наклонные диски. Двигаясь, поршни вращают эти диски, а те, в свою очередь, вал. Двигатель подобной схемы был предложен очень давно. Еще в 1916 году молодые инженеры А. Микулин и 6. Стечкин, оба — будущие советские академики, выдающиеся двигателестроители — предложили сконструированный именно по такой, «барабанной» схеме мотор АМБС-1 мощностью 300 л. с. В 1924 году вариант такого же двигателя создал инженер Старостин. Судьба их всех схожа с судьбой двигателя Меркера.

И причина та же. большие потери на трение, быстрый износ.

Рис. 4. Схема роторно-лопастного двигателя:

1 — корпус, 2 — система охлаждения, 3 — выпускное окно, 4 — впускное окно, 5 — свеча.

Рис. 5. Циклы работы роторно-лопастного двигателя.

Рассмотрим теперь, что представляет собой роторно-лопастной двигатель (рис. 4). В корпусе, снабженном системой охлаждения, впускными и выпускными окнами и свечой зажигания, вращаются две лопасти. Если лопасть А вращается равномерно, а лопасть Б то догоняет ее, то отстает, замкнутый объем между лопастями и корпусом все время меняется. Тут-то и возможны всякого рода циклы, имеющие место в двигателях внутреннего сгорания (рис. 5). В камере 1 (позиция «а») горючая смесь воспламеняется от свечи зажигания. В камере 2 газы расширяются — происходит рабочий ход; в камере 3 всасывается новая порция рабочей смеси, в камере 4 она сжимается. Лопасти движутся дальше; камеры меняются местами (позиция «б»)- в 1-й — рабочий ход; во 2-й — выпуск; в 3-й — всасывание; в 4-й — сжатие свежей смеси. Затем все повторяется вновь (позиции «в» и «г»).

Идея заманчивая, что и говорить. Преимущества перед обычным, шатунно-кривошипным механизмом все те же: нет инерционных сил, все уравновешено, двигатель может развивать колоссальные обороты. Перед двигателями Меркера или Ванкеля тоже есть преимущества: сила давления газов воспринимается не крохотной поверхностью контакта ротора или ролика, а большими поверхностями лопастей. И щели между лопастями и внутренней поверхностью корпуса гоже легче уплотнять, нежели в двигателе Ванкеля.

Но одна проблема есть и тут. Как добиться точного движения лопастей относительно друг друга? Для этой цели создано множество механизмов — шестеренчатых, кулачковых, рычажных, — но говорить о результатах пока еще рано. Если эксперименты увенчаются успехом, техника получит высокооборотный, долговечный, надежный, легкий и мощный двигатель.

Рис. 6. Двигатель финских изобретателей, совмещающий в себе особенности роторного и обычного двигателя (механизм газораспределения — клапанный). Описание и чертежи двигателя были любезно предоставлены нашей редакции одним из его авторов, Ману Пайоненом

Таковы основные разновидности двигателей нового типа — роторных. К ним примыкает двигатель с вращающимся поршнем — как бы переходное звено между роторными и обычными двигателями. Эта конструкция предложена финскими изобретателями Онни Хейнола, Матти Кейхманиеми, Ману Пайоненом. Здесь поршень (рис. 6), вращаясь на эксцентриковой оси, то приближается к стенкам цилиндра, то удаляется от них. Цикл идет следующим образом. В одном пространстве происходит взрыв горючей смеси и рабочий ход; в другом — выпуск; в третьем — всасывание. Сохранена в какой-то степени и газораспределительная система обычного поршневого двигателя. В этой конструкции как бы наложились друг на друга, совместились разные типы роторных двигателей.

Роторные двигатели Ванкеля

— я полагаю, что существуют разные типы роторных двигателей Ванкеля. В чем отличия и какой лучше?

Да. Как и в случае с поршневыми поршневыми двигателями, существует несколько «типов» или вариантов роторного двигателя Ванкеля. Опять же, как и в случае с поршневыми двигателями, основной принцип роторного двигателя остается неизменным во всех случаях, и меняется только конфигурация интерфейсов двигателя, системы охлаждения и конфигурация портов.

Наиболее заметным различием между двигателями является внешняя система охлаждения двигателя. Как и в случае с поршневыми двигателями, Ванкельс может использовать воздушное или жидкостное охлаждение в качестве основного средства управления температурой.

Однако, в отличие от поршневых двигателей, двигатель Ванкеля также нуждается во вторичной форме охлаждения специально для ротора двигателя. Выбор системы охлаждения ротора сложнее классифицировать, чем внешнее охлаждение, но вот:

Роторный двигатель Mazda rx-8 (Изображение предоставлено yahoo. com)

• Оригинальные роторные двигатели используют масляное охлаждение ротора, как и Mazda. сделал в своей недавней машине RX8. Масляное охлаждение эффективно и хорошо зарекомендовало себя и соответствует более традиционному автомобильному мышлению (с кривошипом на подшипнике скольжения), но также довольно сложно в отношении уплотнения ротора. Эта система также вносит элемент «торможения» в ротор, поскольку масло переворачивается внутри него, а также увеличивает трение двигателя из-за дополнительного контакта поверхности скольжения, необходимого для масляных уплотнений, что снижает общую эффективность двигателя.
• После масляного охлаждения, вероятно, наиболее распространенным способом охлаждения ротора в двигателях Ванкеля является «охлаждение наддува», при котором используется воздух, поступающий в двигатель, для охлаждения ротора перед сжиганием в сгорании (это не слишком отличается от двухтактной системы с продувкой трещин). . Плюсы этой системы в том, что она проста и имеет низкое трение, а минусы в том, что она использует много масла (как в двухтактном), а также за счет нагрева всасываемого воздуха снижает общую мощность двигателя.
• Третья система охлаждения ротора является британской разработкой, впервые разработанной мотоциклистами Дэвида Гарсайда и Нортона в 80-х годах. Эта система использует преимущества охлаждения наддува (простота, низкое трение) и устраняет потери мощности из-за нагрева всасываемого воздуха, просто продувая окружающий воздух непосредственно через ротор двигателя, полностью отключая его от системы впуска двигателя. Теперь двигатель всасывает более холодный окружающий воздух, что позволяет ему производить больше энергии, а охлаждение ротора можно варьировать в зависимости от применения с помощью другой системы принудительной подачи воздуха. Недостатком этой системы является то, что, открывая ядро ​​​​двигателя и, следовательно, вращающиеся и скользящие поверхности для переходного охлаждающего воздуха, вы фактически удаляете смазочное масло из ядра двигателя и выбрасываете его в атмосферу вместе с отходами. охлаждающий воздух. Эта потеря масла означает, что вам нужно впрыскивать много дополнительного масла в двигатель, чтобы все оставалось хорошо смазанным. Отработанный воздух/масляный туман системы охлаждения также делает работу двигателей немного грязной, что ограничивает их возможное применение.
• Однако последней и самой последней системой охлаждения ротора, разработанной для роторных двигателей, является «SPARCS» или «Система охлаждения ротора с самонагнетанием воздуха», разработанная AIE и снова задуманная Дэвидом Гарсайдом (CREL Ltd), первоначальным вдохновителем Технология роторного двигателя мотоцикла Norton, как обсуждалось выше.

SPARCS потенциально является самым большим шагом вперед в технологии охлаждения роторных двигателей за 30-40 лет и настоящим прорывом для роторных двигателей в широком диапазоне применений.

В системе SPARCS используются преимущества мощности, простоты и низкого трения технологии роторов Norton с воздушным охлаждением, а недостатки устраняются за счет замкнутого контура системы.

Sparcs

Запатентованная AIE SPARCS (система охлаждения ротора с самонагнетанием воздуха) переписывает правила проектирования роторных двигателей с усовершенствованной способностью использовать сжатые газы из процесса сгорания в качестве среды для охлаждения. Благодаря внешнему теплообменнику, обеспечивающему превосходный отвод тепла, и полностью герметичному сердечнику двигателя SPARCS обеспечивает роторным двигателям AIE Wankel более длительный срок службы и нулевые потери масла для повышения производительности.

Подробнее о SPARCS

Сделав систему замкнутой, вы:

• Прекратите выброс влажного масла, что сделает двигатель чище и его будет легче упаковывать.
• Значительно сократить расход масла, так как масло больше не выбрасывается из сердцевины двигателя, а вместо этого рециркулирует с охлаждающим газом внутри сердцевины двигателя.
• Усиление теплового контроля ротора, позволяющее обеспечить достаточное охлаждение при более высокой мощности, при этом не допуская переохлаждения двигателя при малой мощности

В системе SPARCS вместо окружающего газа система использует картерные газы, образующиеся в процессе сгорания (которые попадают внутрь активной зоны двигателя через боковые уплотнения ротора) в качестве охлаждающей среды. Эта смесь воздуха и газа под давлением рециркулирует в полностью замкнутом контуре с помощью внутреннего вентилятора, который приводится в движение главным валом. По мере рециркуляции воздушно-газовая смесь проходит через ротор двигателя, где она собирает тепло, а затем направляется через внешний теплообменник для отвода тепла.

Настоящим ключом к системе является то, что высокая плотность газовоздушной смеси под давлением обеспечивает более высокий уровень отвода тепла от ротора двигателя, чем при использовании стандартных методов воздушного охлаждения.

Подводя итог, можно сказать, что система AIE SPARCS обеспечивает более чистый, простой и эффективный двигатель, который идеально подходит для любого применения, требующего небольшого мощного силового агрегата с низкой вибрацией.

Чтобы узнать больше о технологии охлаждения AIE SPARCS, посетите веб-страницу AIE https://www.aieuk.com/sparcs/

Эта статья является частью серии вопросов и ответов, которую можно найти по адресу: Обсуждены десять неточных предубеждений о роторных двигателях Ванкеля.

Поделитесь этой статьей

Tags:

• #650S
• #AieUk
• #HybridCars
• #HybridVehicles
• #MazdaRotary
• #MazdaRX8
• #NortonRotary
• #RotaryEngine
• #WankelRotary
• #WankelRotaryEngine

Возрождение роторных двигателей

Благодаря усовершенствованию типов топлива и конструкции двигателей роторные двигатели могут вернуться. Глобальное потепление, ограниченное количество ископаемого топлива и автомобильное загрязнение — актуальные проблемы, требующие современных решений. Роторные двигатели, оснащенные усовершенствованиями, могут быть частью решения этих проблем. Новым приоритетом для многих автомобильных компаний является разработка автомобилей с уменьшенным расходом топлива и минимальными выбросами. Роторные двигатели могут предложить улучшенные характеристики в этих областях по сравнению с традиционными поршневыми двигателями. В этой статье обсуждаются роторные двигатели, их преимущества и недостатки, а также описывается технология двигателей, которая потенциально может позволить роторным двигателям сыграть решающую роль в автомобилестроении будущего.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель, также известный как двигатель Ванкеля, представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, в котором используется ротор треугольной формы в овальной камере, как показано на рис. 1. Треугольный ротор имеет три выпуклые поверхности, каждая из которых действует как поршень. Вершина каждой грани имеет металлическую пластину, которая образует уплотнение с внутренней стенкой камеры сгорания, как показано на рис. 2. Внешний корпус ротора имеет форму овала, а именно эпитрохоиды. Эта эпитрохоидальная форма позволяет трем концам или вершинам ротора всегда находиться в контакте с камерой. Эти уплотнения создают внутри камеры три герметичных объема газа.

Каждая секция корпуса предназначена для одной из четырех стадий процесса сгорания: впуск, сжатие, сгорание и выпуск (см. рис. 1). В корпусе расположены впускные и выпускные отверстия. Впускной порт соединяется с дроссельной заслонкой, а выпускной порт соединяется непосредственно с выхлопом. Нет шатунов и впускных/выпускных клапанов. Выходной вал роторного двигателя имеет круглые выступы эксцентричной формы. Ротор давит на эти лепестки, когда ротор движется по своему пути внутри корпуса. Из-за эксцентричного расположения кулачков по отношению к выходному валу сила, прикладываемая ротором к кулачкам, создает крутящий момент. Это заставляет выходной вал вращаться и генерировать мощность.

Преимущества роторных двигателей

Одним из основных преимуществ роторных двигателей по сравнению с обычными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением является то, что роторные двигатели имеют более простую общую конструкцию. Роторный двигатель имеет гораздо меньше движущихся частей по сравнению с четырехтактным поршневым двигателем, который включает в себя клапаны, клапанные пружины, шатуны, поршни, зубчатые колеса, зубчатый ремень, распределительный вал и коленчатый вал. С другой стороны, роторный двигатель с двумя роторами будет иметь только три движущихся части — выходной вал и два ротора. Меньшее количество движущихся частей в двигателе означает более высокий потенциал надежности.

Еще одним преимуществом роторных двигателей перед поршневыми является более плавный рабочий цикл. Все движущиеся части роторного двигателя постоянно вращаются в одном направлении. Роторные двигатели также содержат противовесы, которые вращаются с определенной скоростью, подавляющей вибрацию. Поршни в обычном поршневом двигателе энергично движутся в разные стороны. Следовательно, роторные двигатели демонстрируют меньшую вибрацию и более плавную работу в целом. Плавность движения роторного двигателя желательна для автомобилей и пассажиров.

Дополнительным преимуществом роторных двигателей является более высокая эффективность двигателя по сравнению с поршневыми двигателями. Например, однороторный роторный двигатель обеспечивает мощность 75% каждого оборота выходного вала. Одноцилиндровый поршневой двигатель выдает мощность только за 25% каждого оборота коленчатого вала. Следовательно, роторные двигатели имеют более высокую выходную мощность за цикл сгорания. Роторные двигатели также имеют больший массовый коэффициент, более сильный поток топливно-воздушной смеси и требуют меньшего обслуживания, чем поршневые двигатели. Роторные двигатели имеют более высокое отношение мощности к весу, чем поршневые двигатели, поэтому роторные двигатели обычно легче и мощнее.

Недостатки роторных двигателей

Хотя роторные двигатели имеют много преимуществ по сравнению с обычными поршневыми двигателями, недостатки традиционных роторных двигателей препятствуют их широкому использованию. Хотя роторный двигатель был впервые изобретен в 1929 году немецким инженером Феликсом Ванкелем, он не смог стать широко используемым типом двигателя из-за плохой экономии топлива и высокого уровня загрязнения. В результате роторные двигатели не получили большой популярности в современных транспортных средствах, а поршневой двигатель стал основным типом используемого двигателя.

Одним из основных недостатков обычных роторных двигателей является высокий удельный расход топлива. Хотя теоретически они более эффективны, на практике роторные двигатели имеют более высокий удельный расход топлива, чем традиционные двигатели. Частично это происходит из-за износа верхних уплотнений, которые препятствуют надлежащей герметизации полостей двигателя, что приводит к утечке топлива и воздуха из одной полости в другую. Негерметичность верхних уплотнений является распространенной проблемой для обычных роторных двигателей. Это минимизирует максимальное давление и увеличивает расход топлива.

Еще одним фактором, вызывающим высокий расход топлива роторными двигателями, являются длинные и узкие камеры сгорания. Длинная камера сгорания снижает термодинамический КПД двигателя. Это приводит к тому, что роторным двигателям требуется больше топлива, чем поршневым двигателям.

Вторым основным недостатком является то, что роторные двигатели сильно загрязняют окружающую среду по сравнению с поршневыми двигателями. Роторные двигатели могут иметь низкокачественное сгорание, что приводит к проблемам с выбросами, особенно с высоким уровнем выбросов окиси углерода и углеводородов. Высокий уровень образования парниковых газов и токсичных выбросов роторных двигателей обусловлен несколькими аспектами.

Одна из причин заключается в том, что не полностью сгоревший газ может выделяться из камеры сгорания в виде выбросов углеводородов и угарного газа. Другая причина заключается в том, что эффект гашения из-за большого отношения поверхности к объему камеры сгорания приводит к выбросу большого количества углеводородов. Третья причина заключается в том, что несгоревший газ, просачивающийся из верхних уплотнений в выхлопную систему, является источником выбросов углеводородов и угарного газа.

Хотя механическая конструкция роторных двигателей позволяет получить более высокую удельную мощность и производительность на высоких скоростях, форма камеры сгорания и проблемы с уплотнением роторного двигателя могут выделять больше углеводородов и угарного газа, чем поршневые двигатели.

Снижение уровня выбросов и улучшение топливной экономичности являются основными изменениями, которые необходимо внести в роторные двигатели, чтобы облегчить их широкое практическое применение. Как правило, производительность роторных двигателей ухудшается, когда в них используется жидкое топливо, такое как бензин. Относительно низкая скорость пламени бензина и других обычных жидких топлив может вызвать неполное сгорание из-за большого расстояния, которое пламя должно пройти в роторных двигателях. Большое расстояние гашения бензина в роторных двигателях также препятствует способности пламени достигать более узких участков на концах ротора и стенке камеры сгорания. Выбросы несгоревших углеводородов образуются в стенке камеры сгорания и других холодных поверхностях из-за гасящего действия высокого отношения поверхности к объему на задней поверхности двигателя.

В результате роторный двигатель должен потреблять большое количество топлива. Это создает чрезмерные выбросы загрязняющих веществ при работе на бензине, особенно при высокой скорости и нагрузке. Многообещающим решением этих проблем экономии топлива и токсичных выбросов является улучшение процесса сгорания. Длинная камера сгорания и высокая рабочая скорость роторных двигателей требуют топлива с высокой скоростью пламени, которое легко испаряется. Улучшение свойств топлива является возможным подходом к повышению производительности роторных двигателей.

Возможные усовершенствования роторных двигателей

Одним из способов превратить недостатки роторных двигателей в преимущества является использование водорода в качестве топлива. Водород имеет низкую минимальную энергию воспламенения (MIE), что означает, что для воспламенения водорода в воздухе требуется очень небольшое количество энергии. MIE газообразного водорода в воздухе составляет всего 0,019 мДж, в то время как MIE других горючих газов, таких как бензин, пропан и этан, составляет 0,1 мДж. Энергия воспламенения водорода еще ниже в чистом кислороде со средним MIE ниже 0,004 мДж. Водород также имеет относительно высокую скорость пламени, что означает, что водород обладает характеристиками, необходимыми для хорошей работы роторных двигателей. Многие из этих преимуществ могут быть реализованы за счет использования бензина с водородной примесью.

В исследовании, проведенном для изучения сгорания и выбросов водородных бензиновых роторных двигателей, было установлено, что роторные двигатели, работающие на водородном топливе, работают более эффективно, чем роторные двигатели, работающие только на бензине. Среднее эффективное давление тормоза, тепловой КПД, температура цилиндра и давление сгорания роторного двигателя были одновременно увеличены после того, как объемная доля водорода во впуске была увеличена с 0% до 5,2%. Использование топлива с водородной примесью также привело к сокращению периодов развития и распространения пламени. Выбросы углеводородов, окиси углерода и двуокиси углерода были снижены при увеличении объемной доли водорода во впуске. При увеличении объемной доли водорода во впуске с 0% до 5,2% выбросы углеводородов снизились на 44,8%. Это показывает, что включение водорода в топливо, используемое для роторных двигателей, может уменьшить количество производимых выбросов и повысить эффективность роторных двигателей.

Чтобы максимизировать производительность водородных роторных двигателей, следует рассмотреть конструкцию треугольных роторных двигателей и эллиптических роторных двигателей. Треугольные роторные двигатели представляют собой традиционные роторные двигатели Ванкеля с ротором треугольной формы. Эллиптические роторные двигатели содержат ротор цилиндрической формы, который вращается внутри цилиндрической камеры корпуса. В одном исследовании было проведено количественное исследование для сравнения свойств поля внутреннего потока треугольных роторных двигателей и эллиптических роторных двигателей. Для каждого из двух типов двигателей были созданы трехмерные модели анализа жидкости на основе геометрической формы их роторов. Эти модели были разработаны с использованием вычислительной гидродинамики, в которой предполагалось, что жидкости — это воздух и водород, и пренебрегали тепловыми эффектами и горением для более простого моделирования. Модель анализа жидкости, которая имитировала поток водорода через треугольные и эллиптические роторные двигатели, показала, что коэффициент флуктуации газового момента и коэффициент флуктуации скорости потока были выше для эллиптических роторных двигателей, чем для треугольных роторных двигателей. Это показывает, что треугольные роторные двигатели имеют меньше колебаний и поэтому более стабильны, чем эллиптические роторные двигатели.

Другим преимуществом, которое продемонстрировали треугольные роторные двигатели в этом исследовании, было то, что они были менее подвержены утечкам, имели меньшее рассеивание энергии и меньшую эффективность выхлопа и всасывания по сравнению с эллиптическими роторными двигателями. Треугольные роторные двигатели также имеют более простой путь потока топлива и более стабильный поток, чем эллиптические двигатели. Хотя было показано, что треугольный роторный двигатель имеет эти преимущества перед эллиптическими роторными двигателями, эллиптический двигатель действительно превосходил треугольный роторный двигатель в некоторых категориях. Например, было обнаружено, что вихревое число выше в эллиптических роторных двигателях, чем в треугольных роторных двигателях, что указывает на то, что эллиптические двигатели имеют более высокую эффективность сгорания. Эллиптические двигатели также производили меньше выхлопных газов, чем треугольные роторные двигатели. Преимущества и недостатки каждой конструкции роторного двигателя следует учитывать при реализации этих двигателей в реальных приложениях.

Одним из факторов, который можно изменить для улучшения характеристик роторных двигателей, является положение свечи зажигания. Оптимальное положение свечи зажигания может способствовать максимально эффективному сгоранию роторных двигателей с минимальными выбросами. Одно исследование было проведено для изучения влияния положения свечи зажигания на выбросы и сгорание водородного роторного двигателя Ванкеля. Были протестированы два положения свечи зажигания: ведущая свеча зажигания и задняя свеча зажигания. Из-за сложности сжигания длинной камеры в роторном двигателе используются две свечи зажигания в каждом корпусе. Нижняя свеча зажигания называется «ведущей» свечой зажигания, а верхняя — «замыкающей» свечой зажигания (см. рис. 6). Было обнаружено, что ведущая свеча зажигания лучше подходит для роторных двигателей Ванкеля, работающих на водороде, чем задняя свеча зажигания. Ведущая свеча зажигания позволила роторному двигателю иметь более высокий максимальный тормозной момент, лучший выброс оксида азота, более широкий диапазон воспламенения и более низкие циклические колебания.

Например, максимальный тормозной момент задней свечи зажигания оказался равным 31,2 Нм. Это всего 87% от максимального тормозного момента ведущей свечи зажигания, который составлял 36,0 Нм. Это показывает, что ведущая свеча зажигания приводит к большей мощности тормозной системы. Это исследование также показало, что установка передней свечи зажигания приводит к более высокой тепловой нагрузке и меньшим циклическим колебаниям, чем при использовании задней свечи зажигания. Таким образом, установка ведущей свечи зажигания в водородных роторных двигателях, скорее всего, улучшит функциональные характеристики двигателя.

Другим фактором, который можно использовать для улучшения текущей конструкции роторных двигателей, является синхронизация зажигания. Исследование, посвященное времени зажигания, позволило сравнить влияние опережающего и замедленного момента зажигания на работу водородно-бензинового двухтопливного роторного двигателя. Это исследование показало, что усовершенствованная синхронизация зажигания имеет множество преимуществ. Экспериментальные результаты показали, что для определенного объемного процента водорода опережающее время зажигания приводило к увеличению пикового давления сгорания и температуры в камере сгорания, а тепловой КПД тормозов сначала увеличивался, а затем уменьшался. Увеличение момента зажигания также увеличило период развития пламени и уменьшило период распространения пламени и температуру выхлопных газов. Кроме того, увеличение опережения зажигания также уменьшило циклическую изменчивость двигателя. Это означает, что улучшенная синхронизация зажигания привела к меньшим случайным колебаниям в поле потока двигателя.

Однако одним из основных преимуществ искрового зажигания с отсроченным зажиганием было то, что выбросы углеводородов и оксидов азота были снижены по сравнению с усовершенствованным искровым зажиганием. Следовательно, эти эффекты должны быть сопоставлены с общей конструкцией двигателя при разработке усовершенствованного роторного двигателя.

Обогащение кислородом — еще один способ улучшить роторный двигатель. Было показано, что увеличение количества кислорода, подаваемого в цилиндры двигателя, повышает эффективность сгорания и снижает выбросы твердых частиц. Добавление избыточного кислорода к топливно-воздушной смеси, используемой для сгорания в роторном двигателе, также приводит к более широкому диапазону воспламеняемости, более высокой скорости пламени и увеличению мощности двигателя. Эти результаты были получены в ходе исследования, направленного на изучение потенциальных улучшений сгорания в роторном двигателе уменьшенного размера за счет обогащения всасываемого кислорода. Исследование также показало, что присутствие кислорода во впускном воздухе двигателя оказывает сильное влияние на увеличение объема сгорания и развитие пламени.

Кроме того, увеличение содержания кислорода во впускном воздухе двигателя привело к повышению пикового давления. Это привело к быстрому периоду сгорания двигателя, что повысило эффективность сгорания и эффективность тепловыделения. Эти улучшения также привели к снижению токсичных выбросов. Также наблюдалось существенное снижение образования окиси углерода, сажи, несгоревших углеводородов и окиси азота при наличии смеси с более высоким содержанием кислорода. Это конкретное исследование показало, что объем всасываемого кислорода 30% и избыток воздуха в соотношении 1: 1 позволили роторному двигателю уменьшенного размера работать с максимальной производительностью при минимальных выбросах. При реализации роторного двигателя важно учитывать оптимальный объем кислорода и коэффициент избытка воздуха. Чтобы определить, какими должны быть объем кислорода и коэффициент избытка воздуха для определенного роторного двигателя, следует учитывать свойства сгорания и уровни выбросов.

Одной из успешных новых конструкций роторных двигателей, которая была разработана и испытана в 2019 году, был небольшой роторно-поршневой двигатель с оппозитными поршнями или двигатель ORP. Этот двигатель ORP использовал типичный четырехтактный принцип. Этот тип двигателя обещает обеспечить меньший углеродный след, снижение шума, более плавную подачу мощности и возможность использовать несколько видов топлива. Было обнаружено, что он имеет более низкий уровень выбросов выхлопных газов и более высокий тепловой КПД, чем обычные роторные двигатели Ванкеля, потому что конструкция двигателя ORP не имеет узкой камеры сгорания, как типичные двигатели Ванкеля. Двигатель ORP имеет неэксцентрическую конструкцию, которая снижает скорость холостого хода, а также расход топлива по сравнению с типичными роторными двигателями и поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением. Двигатель ORP также имеет цилиндрическую камеру сгорания, что привело к повышению тепловой эффективности тормозов и снижению выбросов по сравнению с роторным двигателем Ванкеля и традиционными поршневыми двигателями. Кроме того, этот новый двигатель ORP достиг более высокой выходной мощности за цикл сгорания, чем роторные двигатели Ванкеля и обычные поршневые двигатели. Конструкция этого малогабаритного двигателя ОВП показана на рис. 7.9.0003

Внедрение роторных двигателей

Чтобы внедрить конструкцию двигателя ORP в реальное приложение, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы успешно увеличить размер малогабаритной конструкции двигателя и определить, какие факторы могут повысить эффективность двигателя. Двигатель ORP является возможной альтернативой нынешним поршневым двигателям с возвратно-поступательным движением и расширителям диапазона, используемым в гибридных транспортных средствах, поскольку двигатель ORP обладает всеми преимуществами, которые роторный двигатель Ванкеля имеет по сравнению с поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением, а также имеет более высокий тепловой КПД и более низкий уровень выбросов, чем традиционные. Роторные двигатели Ванкеля. Двигатель ORP также может использоваться в гибридных транспортных средствах, использующих водород в качестве топлива. Использование водорода в качестве топлива в двигателях ORP позволит гибридным автомобилям иметь повышенную выходную мощность, высокую эффективность сгорания и тепловую эффективность, а также высокую удельную мощность.

Роторные двигатели можно легко внедрить в гибридную архитектуру, где энергия двигателя идет на поддержание заряда аккумуляторной батареи. Например, гибридные транспортные средства, работающие на сжатом воздухе и электричестве, в которых используется система накопления энергии на сжатом воздухе (CAES), являются многообещающим применением роторных двигателей. Эти гибридные пневматическо-электрические транспортные средства способны преобразовывать кинетическую энергию транспортного средства посредством торможения в сжатый воздух. Затем этот сжатый воздух может храниться в резервуаре для хранения в транспортном средстве для повторного использования во время транспортных операций, таких как запуск двигателя, ускорение и движение. Детандеры и компрессоры Ванкеля также могут быть внедрены в такие автомобили.

Роторные детандеры и компрессоры Ванкеля играют важную роль в выработке электроэнергии гибридными транспортными средствами, работающими на сжатом воздухе и электричестве, и, как было показано, приводят к значительному сокращению выбросов парниковых газов. Детандеры и компрессоры Ванкеля имеют много преимуществ по сравнению с обычными расширителями и компрессорами. Детандеры Ванкеля имеют повышенную компактность, меньшую вибрацию, пониженный уровень шума и меньшую стоимость по сравнению с традиционными расширителями и компрессорами. В одном исследовании уже были созданы эффективные детандер и компрессор для гибридного автомобиля, работающего на сжатом воздухе и электричестве, в котором использовался роторный двигатель Ванкеля. В этом исследовании были проведены испытания, в ходе которых изменялись значения таких параметров, как начальная скорость транспортного средства, вес транспортного средства, время торможения и размер бака, чтобы проверить эффективность гибридной системы Ванкеля. Максимальная эффективность энергосбережения, достигнутая этой системой Ванкеля, составила около 77%, а мгновенная эффективность системы была достигнута на уровне 85%.

В гибридных конфигурациях, таких как системы CAES, в ближайшем будущем могут быть реализованы роторные двигатели. В настоящее время эти гибридные конфигурации хоть и перспективны, но не используются из-за расхода, связанного с двигателем и необходимой доочисткой. Однако, учитывая простоту роторных двигателей и возможную оптимизацию выбросов, гибридный вариант с использованием роторного двигателя может быть финансово осуществимым. В этой конфигурации двигатель должен работать в ограниченных условиях, избегая переходных процессов, вызывающих проблемы в гибридных двигателях. Между тем, он предлагает легкую, компактную и надежную альтернативу обычным двигателям.

Внедрение улучшенных роторных двигателей в передовые технологии будет иметь безграничные возможности. Из-за своих преимуществ роторные двигатели рассматривались для использования в различных приложениях. Роторные двигатели могут быть использованы для улучшения крейсерской способности электромобилей с батарейным питанием из-за их легкого веса и низкой вибрации. Роторные двигатели использовались в других приложениях, таких как электрические пилы, расширители сжатого воздуха и моторные сани, а также снегоходы из-за их небольшого размера и легкого запуска при низких температурах.

Роторные двигатели использовались в серийных транспортных средствах, и они могут получить более широкое распространение по мере разработки и выпуска новых транспортных средств. Например, Mazda успешно внедряет роторные двигатели в свои автомобили с 1960-х годов. Mazda впервые разработала автомобиль с роторным двигателем Ванкеля в 1967 году, когда компания выпустила Cosmic Sport. В 1970-х годах почти половина автомобилей компании производилась с роторными двигателями Ванкеля, а в серийных спортивных автомобилях, таких как RX-7 и RX-8, использовался известный роторный двигатель Mazda. Хотя производство RX-8 было прекращено в 2012 году, Mazda работает над тем, чтобы вернуть в свои автомобили роторные двигатели. Концептуальный спортивный автомобиль Mazda RX-Vision был представлен компанией в 2015 году и может быть запущен в производство в будущем. Кроме того, компания недавно выпустила свой MX-30 EV 2022 года и гибридный автомобиль с подключаемым модулем. Этот автомобиль с роторным двигателем в настоящее время находится на рынке и доступен для покупки в Европе и Калифорнии прямо сейчас.

MX-30 2022 года — это полностью электрический автомобиль с вращающимся расширителем диапазона. Несмотря на то, что этот автомобиль имеет расчетный диапазон EPA только в 100 миль при полной зарядке, производство этого электрического роторного двигателя является важным шагом на пути к разработке передовых транспортных средств, работающих на возобновляемых источниках энергии и роторных двигателях. Это знаменует собой важную веху в возрождении роторного двигателя Ванкеля и новом применении роторных двигателей в гибридных транспортных средствах. В будущем роторные двигатели могут быть использованы в большем количестве электрических и гибридных транспортных средств.

Заключение

Усовершенствованный современный роторный двигатель произведет революцию в автомобильной промышленности. Этот тип двигателя позволит разработать автомобили с уменьшенным расходом топлива и минимизированными выбросами. Двигатели будут иметь более простую и легкую конструкцию, но при этом будут более мощными. Усовершенствования, такие как водородное топливо, обогащение кислородом, расположение свечей зажигания и синхронизация свечей зажигания, позволят роторным двигателям стать более эффективными и безопасными для окружающей среды. В то время как поршневые двигатели производят меньше загрязнения с помощью современных технологий по сравнению с роторными двигателями, эти достижения могут дать роторным двигателям преимущество. Роторные двигатели не следует отбрасывать как технологию прошлого. Скорее, их следует улучшать и использовать в более широком масштабе для обеспечения более эффективных и экологически чистых транспортных средств.

Авторы

Доктор Радж Шах — директор компании Koehler Instrument Company в Нью-Йорке, где он проработал последние 27 лет. Он является избранным членом своих коллег в IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSTMC, Институте физики, Энергетическом институте и Королевском химическом обществе.

Доктор Викрам Миттал, доцент Военной академии США на кафедре системной инженерии.