23Авг

Двигатель ванкеля принцип работы видео: Видео: Как работает роторный мотор в замедленной съемке

Содержание

Роторный двигатель видео смотреть | Assa59.ru

Видео, в котором показано, как работает роторный двигатель изнутри

Посмотрите, как работает роторный двигатель Ванкеля в замедленной съемке

Редчайшее видео, которое мы никогда не увидели бы, если бы не рукастость владельца и по совместительству ведущего YouTube канала «Warp Perception».

Этот технически подкованный гражданин, похоже, самостоятельно сделал работающий мини-роторный двигатель внутреннего сгорания, поместил вместо крышки прозрачный пластиковый колпак и, подсоединив шланг с бензином и свечу накаливания, принялся за дело.

Отснятый материал просто не описать словами. Это настолько завораживающее зрелище! Работа миниатюрного роторного двигателя видна изнутри, в замедленной съемке! Вы когда-нибудь сталкивались с чем-то подобным? Вряд ли.

Создатель по ходу съемок рассказывает о своем творении. Он называет крошечный мотор «авиадвигателем Ванкеля». То есть этот нестандартный двигатель, похоже, будет установлен на радиоуправляемую модель самолета. Но как игрушку такой шедевр просто невозможно воспринимать. Вот как он выглядит и самое главное – как работает:

В видео ясно показано, как ротор, вращающийся на эксцентриковом валу, втягивает внутрь воздух через впускное отверстие, увеличивает давление в камере сгорания перед воспламенением воздушно-топливной смеси*, с одной стороны, и, напротив, создавая разряженное давление на такте выпуска, с другой.

*В отличие от реальных двигателей Ванкеля, смесь поджигается свечой накаливания.

Учитывая, что карбюратор/впуск находится в левой нижней части изображения, источник зажигания – справа, а выхлоп – справа вверху, можно составить визуальную схему, показывающую процесс работы ДВС, начиная с впуска топливо-воздушной смеси:

Затем ротор проворачивает эксцентриковый вал и повышает давление в камере сгорания:

Источник зажигания (или две свечи, как в случае с многими двигателями Ванкеля) начинает процесс возгорания:

Это сгорание топлива и воздуха закручивает ротор во время рабочего такта:

И наконец, двигатель выплевывает газы и остатки несгоревшего топлива наружу:

На этот работающий шедевр можно смотреть вечно!

Роторный двигатель Ахриевых

Просмотров: 186 013
Влад Кайтмазов

Гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Где прототип? Хоть какой нибудь? Покажите рабочую модель установленную хоть на запорожце. Пять лет прошло. Нету? Тогда это просто туфта. Реклама несуществующего товара. По моему здесь реклама РИ и конкретных людей а не самой разработки.

lion Sova

Соберите сночало а потом демонстрируйте

Volodymyr Kushnir

Росіяни звісно молодці, – придумали ідею і зразу кричать що в нас геніальне відкриття. А як доходить до справи то підрахунків немає, прототипу немає а якщо і є то він не має якихось видатних показників.

p.s. захід цей етап пройшов вже так років 50-70 тому.

Anton Sydorenko

Жаль, что я не вижу сейчас, как он ревёт, работая на безотходном водороде и развивая десятки тысяч оборотов в минуту. Может попробуете на английском видео сделать: у иностранцев с инвесторами должно быть поинтересней

Елена Горлатова

Это не Роторный двигатель, да и не Двигатель вообще, так как у Роторного вал смещён относительно центра, за счёт чего при возникшем давлении в камере сгорания давление на вал с одной стороны больше в эту сторону и начинается вращение !

в представленной зарисовки вал по центру, при возникновении давления в камере на вал будет равномерное давление не приводящее к вращению не в одну сторону ! ))))

Иван Иванов

Проф а концепт есть? Явите видос плиз.

Алексей Доброхот
Сергей Толстошеев

почему бы 4 этих херни не сделать для экономии места внутри

Дмитрий Кислицын

А как же не рабочие камеры, как в них будет циркулировать “газ”? Они же будут либо засасывать и сжимать топливовоздушную смесь с последующим выпуском ее в выхлопной коллектор, либо создавать вакуум.. В общем механизм не работоспособный, либо что-то не рассказали в видео..

Amon Ra

экологичность можете вычеркнуть из своего списка.

baklazan ivanovich

жаль что нерабочая версия – тот же шибер, а как многим известно шибер можно юзать только под масло+пар+замкнутый контур. Данная схема очень неэффективна хотябы из свойств всех шиберов – “боковой поверхности”. Ребят не забываем про силу трения ))))

Forever

да вы просто завистники

Алексей Бизяев

проблемы те же что и у ванкеля- перегрев и недостаточная смазка компрессионных элементов, “поршневых колец”. и ничего с этим не поделаешь. и ни о какой экологичности и речи быть не может, через уплотнители масло будет лезть только в лёт. ну и сама механика процесса вызывает сомнение, рабочего образца, я так понимаю, нет.

lera koroleva

вопрос как решили проблему неравномерного износа уплотнителей, которые выполняют роль поршневых колец? в мазде над этим очень долго бились и назвали их полосами дьявола, потому, что при износе появляются продолные полосы канавки из за неравномерного износа. второе достаточно ли одной свечи? и третья- я считаю что данный мотор очень будет требователен к качеству топлива.

pavelmyp pavelmyp

Сомневаюсь, что оно вообще заработает, и что тут с системой смазки Оо то что остаётся в камере сгорания летит в масло или картер ? и что с выпуском ? масло туда вылетает ? вообще бред какой то лохов по разводить. а раз уж трение используется, то тут без масла в двойне никак, да и ресурс ? хоть до 5000 моточасов имеет шансы дотянуть ? ибо то, что тут выполняет роль колец поршневых, жить вообще врятли будет.

mimi mimi

Это карбюраторный двигатель? Или откуда воздух туда идёт?

Евгений Рычков

Ну всё, луздец теперь, скоро на воздухе будем летать. Пойду тарелки переплавлю в блок, движок из фарфора конечно легче!

Владимир Феникс

Опытный образец в студию. И не надо говорить мол- “это невозможно сделать в гаражных условиях”- время не то, чтоб говорить так.

Константин Ладушкин

Вот мазда ездит на роторном двигателе. А у этих кто на нем ездит?

Vitiok Tara

ia dumuiu cito svecia pre pervom zapuske vilitit kak propka ot shampanskogo tam vsei etoi inerghii ne kuda detsea

Принцип работы роторного двигателя

Роторный двигатель (РД) считается двигателем внутреннего сгорания, который практически полностью отличается от привычного поршневого агрегата. Как известно, в цилиндре поршневого двигателя выполняется несколько тактов: впуск, сжатие, затем рабочий ход и в заключении – выпуск.

Что касается РД, то он осуществляет все те же такты, при этом они осуществляются в разных частях камеры. Сравнить их можно было бы лишь в том случае, если в поршневом агрегате присутствовал отдельный цилиндр для каждого из тактов и поршень постепенно перемещался бы от цилиндра к цилиндру.

Принцип работы

Роторный двигатель использует давление, возникающее во время сгорания топливовоздушной смеси. Такое давление в поршневых двигателях создается в цилиндрах, что привод в движение поршни.

Коленчатый вал и шатуны приводят поршень во вращательное движение и благодаря этому колеса автомобиля начинают вращаться. В данном двигателе, давление при сгорании возникает в камере, которая сформирована частью самого корпуса и закрыта одной из сторон треугольного ротора, выполняющего роль поршней.

В данном видео, вам покажут, как работает роторный двигатель для Mazda RX-8. Приятного просмотра!

Вращения ротора напоминают линию, которая нарисована спирографом. Такая траектория позволяет вершинам ротора контактировать с корпусом движка, что образует при этом три разделенных между собой объема газа.

Когда ротор вращается, эти объемы поочередно расширяются и сжимаются.Именно это обеспечивает поступление в движок топливовоздушной смеси, а также сжатие и выпуск выхлопа. Он обладает системой зажигания и впрыска топлива, которые похожи на используемые системы в поршневых агрегатах.

Его конструкция полностью отличается от поршневого движка. Ротор обладает тремя выпуклыми сторонами, которые исполняют роль поршней. На каждой стороне устройства, присутствует специальное углубление, увеличивающее скорость вращения самого ротора.

Это оставляет для топливовоздушной смеси больше свободного места. На вершине всех граней расположены металлические пластины, которые разделяют все свободное место на камеры. На каждой из сторон ротора присутствуют два кольца из металла, формирующие стенки камер.

В центральной части устройства, находится зубчатое колесо, зубья которого смотрят внутрь. Это колесо сопрягается с шестерней, которая закреплена на корпусе двигателя. Данное сопряжение задает направление и траекторию вращения в корпусе движка.

Особенности роторного двигателя

В данном видео, вам расскажут об истории двигателей, а так же чем они так примечательны.

Корпус двигателя отличается овальной формой.Форма самой камеры сконструирована таким образом, чтобы все вершины ротора контактировали со стеной камеры.

Они образуют три разделенные между собой объемы газа. В корпусе происходит процесс внутреннего сгорания. Свободное пространство корпуса делится на четыре части для впуска, сжатия, рабочего такта и выпуска.

Важно отметить, что порт впуска и выпуска находятся в корпусе. Клапаны в порте отсутствуют. Впускной порт напрямую соединен с дросселем, а выпускной порт – с выхлопной системой.

Выходной вал отличается закругленными выступами-кулачками, которые эксцентрично расположены. С каждым из выступов сопряжен ротор. Выходной вал представляет собой аналог коленчатого вала в поршневом движке.Вращаясь, ротор толкает выступы-кулачки.

Поскольку они расположены несимметрично, ротор давит на них с силой, которая заставляет вращаться выходной вал.

Роторный двигатель собирают слоями.Движок с двумя роторами собирается пятью слоями, которые крепятся длинными болтами, расположенными по кругу.

Через все элементы конструкции проходит охлаждающая жидкость. Два крайних слоя обладают уплотнениями и подшипниками для выходного вала.

Кроме того, они изолируют части корпуса двигателя, в которых находятся роторы. Внутренняя поверхность каждой части является гладкой и это обеспечивает должное уплотнение роторов.

Следует отметить, что впускной порт присутствует в крайних частях. Овальный корпус ротора и выпускной порт расположен в следующем слое. Здесь и установлен ротор.

В центральной части присутствуют впускные порты – для каждого ротора отведен один такой порт.

Роторный движок Mazda RX-8

Центральная часть разделяет между собой роторы, именно поэтому ее поверхность внутри является совершенно гладкой.

Достоинства и недостатки

На роторный двигатель в свое время обратило внимание множество ведущих производителей авто.

Благодаря своей конструкции и принципу работы, он обладал весомыми преимуществами перед поршневыми движками. В первую очередь, роторный агрегат отличается лучшей сбалансированностью и подвергается минимальной вибрации.

Помимо этого, такой двигатель отличается превосходными динамическими характеристиками (на низкой передаче автомобиль с таким движком можно без особых усилий разогнать более чем на 100 км/ч при высоких оборотах).

Данный агрегат гораздо легче и компактнее поршневого движка. В данном двигателе используется меньше узлов, и он отличается высокой мощностью по сравнению с поршневым агрегатом.

Среди недостатков роторного движка следует выделить:

  • повышенный расход топлива при низких оборотах;
  • сложность производства отдельных деталей, которое требует использования дорогостоящего высокоточного оборудования;
  • склонность к перегреву из-за особенной формы камеры сгорания;
  • износ уплотнителей, которые расположены между форсунками из-за частых перепадов давления;
  • потребность в своевременной и частой смене моторного масла (замена должна производиться каждые 5000 километров).

К эксплуатации роторных агрегатов нужно подходить ответственнее, чем к обслуживанию поршневых агрегатов.

Стоянка запрещена знак. Более детальную информацию, ищите на нашем сайте.

Здесь, вы найдёте много картинок с предупреждающими знаками дорожного движения.

При помощи данной статьи, вы сможете ознакомится с рейтингом видеорегистраторов 2015 года.

Их капитальный ремонт и техобслуживание важно проводить вовремя.

Особенность двигателей автомобилей Mazda

Компания Mazda начала производство моделей с роторными движками еще в далеком 1963-ом году.

Наиболее успешным авто компании оснащенным роторным агрегатом стала модель RX-7, выпущенная в 1978-ом году. Правда, до нее было выпущено множество машин, автобусов и грузовиков с роторными двигателями. После модели RX-7, производство которой было остановлено в 1995-ом году, роторным двигателем начали снабжать модель RX-8.

Данный двигатель считался лучшим агрегатом в 2003-ом году. Данный движок с двумя роторами производил 250 лошадиных сил. Однако в 2008-ом году компания прекратила продажу Mazda RX-8 в Европе из-за выбросов ее движка, которые не соответствовали европейским стандартам.

Однако разработчики компании решили на этом не останавливаться и создали современный роторный двигатель Renesis 16X, соответствующий международным и европейским стандартам.

Помимо этого, корпус движка изготовлен из современного алюминиевого сплава. Компания также выпустила роторный агрегат, который может работать на водороде. Последней разработкой производителя с роторным двигателем на данный момент является модель Premacy Hydrogen RE Hybrid.

Роторный двигатель: принцип работы и наглядное видео

Роторный двигатель (РД) считается двигателем внутреннего сгорания, который практически полностью отличается от привычного поршневого агрегата. Как известно, в цилиндре поршневого двигателя выполняется несколько тактов: впуск, сжатие, затем рабочий ход и в заключении – выпуск.

Что касается РД, то он осуществляет все те же такты, при этом они осуществляются в разных частях камеры. Сравнить их можно было бы лишь в том случае, если в поршневом агрегате присутствовал отдельный цилиндр для каждого из тактов и поршень постепенно перемещался бы от цилиндра к цилиндру.

Роторный двигатель использует давление, возникающее во время сгорания топливовоздушной смеси. Такое давление в поршневых двигателях создается в цилиндрах, что привод в движение поршни.

Коленчатый вал и шатуны приводят поршень во вращательное движение и благодаря этому колеса автомобиля начинают вращаться. В данном двигателе, давление при сгорании возникает в камере, которая сформирована частью самого корпуса и закрыта одной из сторон треугольного ротора, выполняющего роль поршней.

В данном видео, вам покажут, как работает роторный двигатель для Mazda RX-8. Приятного просмотра!

Вращения ротора напоминают линию, которая нарисована спирографом. Такая траектория позволяет вершинам ротора контактировать с корпусом движка, что образует при этом три разделенных между собой объема газа.

Когда ротор вращается, эти объемы поочередно расширяются и сжимаются.Именно это обеспечивает поступление в движок топливовоздушной смеси, а также сжатие и выпуск выхлопа. Он обладает системой зажигания и впрыска топлива, которые похожи на используемые системы в поршневых агрегатах.

Его конструкция полностью отличается от поршневого движка. Ротор обладает тремя выпуклыми сторонами, которые исполняют роль поршней. На каждой стороне устройства, присутствует специальное углубление, увеличивающее скорость вращения самого ротора.

Это оставляет для топливовоздушной смеси больше свободного места. На вершине всех граней расположены металлические пластины, которые разделяют все свободное место на камеры. На каждой из сторон ротора присутствуют два кольца из металла, формирующие стенки камер.

В центральной части устройства, находится зубчатое колесо, зубья которого смотрят внутрь. Это колесо сопрягается с шестерней, которая закреплена на корпусе двигателя. Данное сопряжение задает направление и траекторию вращения в корпусе движка.

В данном видео, вам расскажут об истории двигателей, а так же чем они так примечательны.

Корпус двигателя отличается овальной формой.Форма самой камеры сконструирована таким образом, чтобы все вершины ротора контактировали со стеной камеры.

Они образуют три разделенные между собой объемы газа. В корпусе происходит процесс внутреннего сгорания. Свободное пространство корпуса делится на четыре части для впуска, сжатия, рабочего такта и выпуска.

Важно отметить, что порт впуска и выпуска находятся в корпусе. Клапаны в порте отсутствуют. Впускной порт напрямую соединен с дросселем, а выпускной порт – с выхлопной системой.

Выходной вал отличается закругленными выступами-кулачками, которые эксцентрично расположены. С каждым из выступов сопряжен ротор. Выходной вал представляет собой аналог коленчатого вала в поршневом движке.Вращаясь, ротор толкает выступы-кулачки.

Поскольку они расположены несимметрично, ротор давит на них с силой, которая заставляет вращаться выходной вал.

Роторный двигатель собирают слоями.Движок с двумя роторами собирается пятью слоями, которые крепятся длинными болтами, расположенными по кругу.

Через все элементы конструкции проходит охлаждающая жидкость. Два крайних слоя обладают уплотнениями и подшипниками для выходного вала.

Кроме того, они изолируют части корпуса двигателя, в которых находятся роторы. Внутренняя поверхность каждой части является гладкой и это обеспечивает должное уплотнение роторов.

Следует отметить, что впускной порт присутствует в крайних частях. Овальный корпус ротора и выпускной порт расположен в следующем слое. Здесь и установлен ротор.

В центральной части присутствуют впускные порты – для каждого ротора отведен один такой порт.

Роторный движок Mazda RX-8

Центральная часть разделяет между собой роторы, именно поэтому ее поверхность внутри является совершенно гладкой.

На роторный двигатель в свое время обратило внимание множество ведущих производителей авто.

Благодаря своей конструкции и принципу работы, он обладал весомыми преимуществами перед поршневыми движками. В первую очередь, роторный агрегат отличается лучшей сбалансированностью и подвергается минимальной вибрации.

Помимо этого, такой двигатель отличается превосходными динамическими характеристиками (на низкой передаче автомобиль с таким движком можно без особых усилий разогнать более чем на 100 км/ч при высоких оборотах).

Данный агрегат гораздо легче и компактнее поршневого движка. В данном двигателе используется меньше узлов, и он отличается высокой мощностью по сравнению с поршневым агрегатом.

Среди недостатков роторного движка следует выделить:

  • повышенный расход топлива при низких оборотах;
  • сложность производства отдельных деталей, которое требует использования дорогостоящего высокоточного оборудования;
  • склонность к перегреву из-за особенной формы камеры сгорания;
  • износ уплотнителей, которые расположены между форсунками из-за частых перепадов давления;
  • потребность в своевременной и частой смене моторного масла (замена должна производиться каждые 5000 километров).

К эксплуатации роторных агрегатов нужно подходить ответственнее, чем к обслуживанию поршневых агрегатов.

Стоянка запрещена знак. Более детальную информацию, ищите на нашем сайте.

Здесь, вы найдёте много картинок с предупреждающими знаками дорожного движения.

При помощи данной статьи, вы сможете ознакомится с рейтингом видеорегистраторов 2015 года.

Их капитальный ремонт и техобслуживание важно проводить вовремя.

Компания Mazda начала производство моделей с роторными движками еще в далеком 1963-ом году.

Наиболее успешным авто компании оснащенным роторным агрегатом стала модель RX-7, выпущенная в 1978-ом году. Правда, до нее было выпущено множество машин, автобусов и грузовиков с роторными двигателями. После модели RX-7, производство которой было остановлено в 1995-ом году, роторным двигателем начали снабжать модель RX-8.

Данный двигатель считался лучшим агрегатом в 2003-ом году. Данный движок с двумя роторами производил 250 лошадиных сил. Однако в 2008-ом году компания прекратила продажу Mazda RX-8 в Европе из-за выбросов ее движка, которые не соответствовали европейским стандартам.

Однако разработчики компании решили на этом не останавливаться и создали современный роторный двигатель Renesis 16X, соответствующий международным и европейским стандартам.

Помимо этого, корпус движка изготовлен из современного алюминиевого сплава. Компания также выпустила роторный агрегат, который может работать на водороде. Последней разработкой производителя с роторным двигателем на данный момент является модель Premacy Hydrogen RE Hybrid.

Принцип работы роторного двигателя.

Роторный двигатель – представитель класса двигателей внутреннего сгорания, где энергия сгорания топлива превращается в движущую силу, заставляя чувствовать свободу сидя за рулем автомобиля. Кроме названия роторный можно встретить второе название данного силового агрегата – двигатель Ванкеля, по имени его создателя Феликса Ванкеля.

Познакомимся с принципом работы роторного двигателя.

И начнем с того, что роторный мотор имеет те же фазы работы, что и поршневой: впуск, сжатие, поджигание смеси (зажигание) и выпуск. В остальном же такой двигатель неповторим.

Итак, в основе роторного двигателя Ванкеля лежит ротор, имеющий форму в поперечном сечении близкую к треугольнику с выпуклыми сторонами. Каждая из таких сторон ротора, по сути, является поршнем.

Вторым значимым элементом роторного двигателя является корпус, внутри которого вращается ротор. Сам корпус имеет эпитрохоидальную форму (форму близкую к овалу). Ротор вращается в корпусе по эксцентричной оси, образуя тем самым между стенками корпуса и сторонами ротора три замкнутые камеры, объем которых при вращении ротора меняется.

Именно изменение объема камер при вращении ротора и создает в различных точках вращения необходимое всасывание воздушно топливной смеси:

  • объем камеры увеличивается, смесь затягивается через впускное отверстие;
  • далее идет уменьшение камеры, тем самым провоцируя наступление второй фазы — сжатия, где при прохождении точки максимального сжатия возникает воспламенение воздушно-топливной смеси;
  • далее расширение газов толкает ротор в дальнейшем направлении (тем самым и создается движущая сила), вызывая выпуск отработанных газов;
  • в дальнейшем цикл повторяется.

Таким образом, ротор, вращаясь, имеет три камеры, где поочередно происходят этапы всасывания, сжатия, зажигания и выпуска. При этом возвратно-поступательное движения в таком двигателе отсутствуют (не то что в поршневом), а значит — нет необходимости в газораспределительной системе, так как эту роль выполняет сам ротор, открывая и закрывая собой при вращении впускной и выпускной каналы.

Вся эта магия при меньших размерах двигателя и отсутствии возвратно-поступательных движений (меньше количество деталей) придает авто большую мощность, динамику, надежность и небольшой вес. Отсюда вывод, что такой двигатель идеален для спортивных автомобилей.

В заключении, хотелось бы назвать ключевые недостатки двигателя Ванкеля, которые не дали этому силовому агрегату сыскать ту же популярность, какую обрели поршневые движки. Конечно, со многими из них уже довольно успешно борются автопроизводители, но знать их все же стоит.

Недостатки роторного двигателя.

  1. Большой расход топлива, а значит – и низкая экологичность по сравнению с поршневыми собратьями. Причина этого – неидеальная для таких целей форма камеры сгорания (она имеет форму молодой Луны).
  2. Высокая теплопротводность рабочих элементов (вытекает из предыдущего недостатка), что создает дополнительную нагрузку на элементы мотора и требует применения более теплостойких материалов.
  3. Непосредственно сам ротор, а точнее его грани: вращаясь, каждая грань должна идеально плотно скользить в теле корпуса, что требует идеальной точности изготовления и прочности самих граней ротора (ведь небольшие пропуски снизят давление при сжатии, как итог, уменьшив мощность), что весьма трудноосуществимо и накладно.

Автомобили с роторным двигателем – стоят ли они внимания? видео; АвтоНоватор

Обычно «сердце» машины представляет собой цилидро-поршневую систему, то есть основано на возвратно-поступательном движении, однако есть и другой вариант – автомобили с роторным двигателем.

Автомобили с роторным двигателем – главное отличие

Основная сложность в работе ДВС с классическими цилиндрами – преобразование возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент, без которого колеса не будут вращаться. Именно поэтому с того момента, как был создан первый двигатель внутреннего сгорания, ученые и механики-самоучки ломали головы над тем, как сделать мотор с исключительно вращающимися узлами. Удалось это германскому технику-самородку Ванкелю.

Первые эскизы были им разработаны в 1927 году, по окончании высшей школы. В дальнейшем механик купил небольшую мастерскую и вплотную занялся своей идеей. Итогом многолетней работы стала рабочая модель роторного ДВС, созданная совместно с инженером Вальтером Фройде. Механизм оказался похожим на электромотор, то есть основой его стал вал с трехгранным ротором, очень похожим на треугольник Рело, который был заключен в камеру овальной формы. Углы упираются в стенки, создавая с ними герметичный подвижный контакт.

Полость статора (корпуса) делится сердечником на соответствующее числу его сторон количество камер, причем за один оборот ротора отрабатываются три основных такта: впрыск топлива, воспламенение, выброс отработанных газов. На деле их, конечно, 5, но два промежуточных, сжатие топлива и расширение газов, можно не принимать во внимание. За один полный цикл происходит 3 оборота вала, а если учесть, что обычно устанавливаются два ротора в противофазе, автомобили с роторным двигателем имеют мощность в 3 раза больше, чем классические цилиндро-поршневые системы.


Насколько популярен роторный дизельный двигатель?

Первыми машинами, на которых был установлен ДВС Ванкеля, стали легковушки NSU Spider 1964 года выпуска, мощностью в 54 л.с., что позволяло разгонять транспортные средства до 150 км/ч. Далее, в 1967 году, был создан стендовый вариант седана NSU Ro-80, красивый и даже элегантный, с суженым капотом и несколько более высоким багажником. В серийное производство он так и не вышел. Впрочем, именно этот автомобиль подтолкнул многие компании покупать лицензии на роторный дизельный двигатель. В их число вошли Toyota, Citroen, GM, Mazda. Нигде новинка не прижилась. Почему? Тому причиной были серьезные ее недостатки.

Образуемая стенками статора и ротора камера значительно превышает объем классического цилиндра, топливно-воздушная смесь получается неравномерной. Из-за чего даже с применением синхронного разряда двух свечей не обеспечивается полное сгорание топлива. Как следствие – ДВС неэкономичен и неэкологичен. Именно поэтому, когда разразился топливный кризис, NSU, сделавшая ставку на роторные двигатели, была вынуждена слиться с Volkswagen, где от дискредитировавших себя «ванкелей» отказались.

Компанией Mercedes-Benz было выпущено лишь два автомобиля с ротором – С111 первого (280 л.с., 257.5 км/ч, 100 км/ч за 5 сек) и второго (350 л.с., 300 км/ч, 100 км/ч за 4.8 сек) поколения. Компанией Chevrolet также были выпущены две пробные машины Corvette, с двухсекционным двигателем на 266 л.с. и с четырехсекционным на 390 л.с., но все ограничилось их демонстрацией. За 2 года, начиная с 1974, компанией Citroen были выпущены с конвейера 874 автомобиля Citroen GS Birotor мощностью в 107 л.с., затем их отозвали для ликвидации, однако около 200 так и остались у автолюбителей. А значит, есть вероятность встретить их сегодня на дорогах Германии, Дании или Швейцарии, если, конечно, их владельцам дался капитальный ремонт роторного двигателя.

Наиболее стабильное производство смогла наладить компания Mazda, с 1967 по 1972 годы было выпущено 1519 автомобилей марки Cosmo, воплощенные в двух сериях по 343 и 1176 машин. За тот же период было выпущено в массовое производство купе Luce R130. «Ванкели» начали ставить на все без исключения модели Mazda с 1970 года, в том числе и на автобус Parkway Rotary 26, развивающий скорость до 120 км/ч при массе 2835 кг. Приблизительно в то же время началось производство роторных двигателей в СССР, правда, без лицензии, а, следовательно, до всего доходили своим умом на примере разобранного «ванкеля» с NSU Ro-80.

Разработка осуществлялась на заводе ВАЗ. В 1976 году был качественно изменен двигатель Ваз-311, а через шесть лет массово стала выпускаться марка Ваз-21018 с ротором мощностью 70 л.с. Правда, на всей серии вскоре был установлен поршневой ДВС, поскольку все «ванкели» сломались при обкатке, и потребовалась замена роторного двигателя. С 1983 года с конвейера стали съезжать модели Ваз-411 и Ваз-413 на 120 и 140 л.с. соответственно. Ими были оснащены отряды ГАИ, МВД и КГБ. В настоящее время роторами занимается исключительно компания Mazda.


Возможен ли ремонт роторного двигателя своими руками?

Самостоятельно что-либо сделать с ДВС Ванкеля довольно сложно. Наиболее доступное действие – замена свечей. На первых моделях они были вмонтированы непосредственно в неподвижный вал, вокруг которого вращался не только ротор, но и сам корпус. В дальнейшем, наоборот, статор сделали неподвижным, установив в его стенке 2 свечи напротив клапанов впрыска топлива и выпуска отработанных газов. Любые другие ремонтные работы, если вы привыкли к классическим поршневым ДВС, практически невозможны.

В двигателе Ванкеля деталей на 40 % меньше, чем в стандартном ДВС, работа которого основана на ЦПГ (цилиндро-поршневой группе).

Опорные вкладыши вала меняются в том случае, если начала проглядывать медь, для этого снимаем шестерни, осуществляем замену и снова напрессовываем зубчатые колеса. Затем осматриваем сальники и, если необходимо, меняем их тоже. Осуществляя ремонт роторного двигателя своими руками, будьте внимательны при снятии и установке пружин маслосъемных колец, передние и задние различаются по форме. Торцевые пластины тоже при необходимости подвергаются замене, причем устанавливать их нужно согласно буквенной маркировке.

Угловые уплотнения в первую очередь монтируются с передней стороны ротора, желательно их сажать на зеленую кастроловскую смазку, чтобы зафиксировать на время сборки механизма. После установки вала ставятся тыльные угловые уплотнения. Накладывая на статор прокладки, смажьте их герметиком. Апексы с пружинами в угловые уплотнители вставляются уже после того, как ротор помещен в корпус статора. В последнюю очередь смазываются герметиком прокладки передней и задней секций перед крепежом крышек.

На момент создания роторно-поршневого двигателя его концепция казалась идеальной. К тому же были очевидными недостатки других типов двигателя. Компания Мазда верила в идеальность концепции вплоть до 2012 года. Затем иллюзии развеялись, и они сняли с производства свою последнюю модель с таким типом мотора — RX-8. В этой статье мы расскажем о принципе работы роторно-поршневого двигателя, и ты поймешь, почему он так нравился именитому автопроизводителю. Также мы расскажем об истории создания, преимуществах и недостатках, об автомобилях, которые работают на моторе такого типа.

Роторный мотор можно назвать аналогом дизеля, он обозначается РПД и имеет второе название — ванкель. Изобретение долгое время приписывали Феликсу Ванкелю, на эту тему есть трогательная легенда, как изобретатель шел к поставленной цели в те времена, пока Гитлер стремился к его цели. Но если исходить из исторических фактов, а не из легенд, то все будет иначе.

История создания

Выдающийся инженер и разработчик Феликс Ванкель действительно в тот период работал над созданием нового двигателя. Он хотел сделать простую систему, работающую по принципу внутреннего сгорания. Но создал он не совсем РПД, а мотор, который работает за счет синхронного кругового движения роторов. Когда завершилась вторая мировая, Ванкеля привлекли к разработкам германского объединения NSU, они специализировались на мотоциклах. Ванкель вошел в группу, которая трудилась над роторным мотором.

Вклад Ванкеля значительный, он провел обширные исследования уплотнений клапанов, у него даже был патент на роторное вращение. Но сама концепция принадлежит руководителю этой рабочей группы — инженеру Фройде.

Первый созданный прототип представлял собой статичный элемент, ротора, и подвижные камеры. Быстро стали очевидными неудобства. В 1958 их поменяли местами, так родилась первая в мире конструкция с вращающимся ротором. Она не сильно отличается от современных потомков, разве что расположением свечей, теперь они находятся на корпусе. Совсем скоро компания заявила, что изобрела самый современный двигатель новейшего типа. Лицензии на эту установку закупили сотни компаний, примерно треть из них приходится на японских автопроизводителей.

Что сделали в Советском Союзе

Союз не стал приобретать лицензию, вместо этого было решено разработать свой уникальный мотор роторного типа. Сначала советским ученым привези авто, произведенное немецким NSU. Машину разобрали и начали изучать, работы начались в 1967. Прошло 7 лет, и при концерне ВАЗ открылось конструкторское бюро, оно проектировало и производило РПД. Так был создан ВАЗ-311, похвастаться им не получилось, машину доделывали еще 6 лет.

Модель с таким типом мотора для серийного производства — ВАЗ 21018, его представили в 1982. И это тоже привело к неудаче, у всех пробных авто отказали двигатели, последовал год доработок. Затем вышли ВАЗ 411 и 413, они использовались силовыми ведомствами страны. То, что получилось, пришлось кстати для сотрудников охраны правопорядка. Им были нужны неприметные авто, которые обладают достаточной мощностью, чтобы догнать иномарку. К тому же в ведомствах особенно не беспокоились о высоком расходе топлива и небольшом ресурсе двигателя. Рядового автомобилиста такое конечно же не устроило бы.

Что сделали на Западе и Востоке?

Там тоже шли работы, но перспектива сделать РПД не стала фурором. Работы завершились с началом топливного кризиса, в 1973 бензин очень сильно подорожал. Тогда автолюбители начали проявлять интерес к экономичным двигателям, к ним РПД конечно же не относился. Он потреблял до двадцати л на сто километров, поэтому абсолютно не пользовался спросом.

Но на востоке осталась страна, которая не разочаровалась, это Япония. С течением времени многие японские производители отказались от столь непопулярного двигателя. В итоге его сторонником осталась лишь Мазда.

Для Советского Союза топливный кризис прошел незаметно. Поэтому машины с роторным двигателем производили, это продолжилось и после распада СССР. В результате ВАЗ использовал такую концепцию до 2004 года, Мазда продержалась за нее дольше — до 2012.

Особенности

Ключевой элемент конструкции — треугольник Рёло, это ротор треугольной конфигурации с выпуклостью на гранях. Он вращается вокруг оси, представленной статором. Верхняя часть рисует эпитрохоиду, кривую определенной формы. По данной кривой создается оболочка для ротора.

Главный конкурент роторного мотора — это поршневой. И у того, и у другого рабочий цикл делится на четыре такта. У РПД между капсулой и гранями треугольника образуются капсулы переменной серповидной формы. Эта особенность породила некоторые недостатки. Чтобы изолировать камеры, используют разные типы уплотнителя.

Система газораспределения сделала конструкцию проще. Также стоит выделить высокую для таких небольших габаритов мощность. Отказ от коленвала сделал конструкцию легкой, также отсутствуют межкамерные сопряжения, они бы тоже добавили веса.

Плюсы и минусы

Есть ряд преимуществ:

  • меньшее количество деталей, как минимум на 35% меньше относительно поршневого. Меньше деталей — меньше поломок;
  • если сопоставить с конкурентом такой же мощности, то РПД будет в 2 раза меньше по размеру;
  • отсутствие высокой нагрузки даже на больших оборотах и если на низких передачах разогнаться сильнее сотни километров в час;
  • меньше весит, поэтому машину проще уравновесить, она становится более устойчивой;
  • нет проблемы вибрации даже у самых легких авто. Поршневой вибрирует гораздо сильнее, ввиду чего роторный лучше сбалансирован.

Но есть и недостатки:

  • главный минус — небольшой ресурс, это издержка простой конструкции. Рабочий угол уплотнителей постоянно меняется, из-за чего они быстро изнашиваются. Износ усиливается и от того, что через каждый такт меняется температура. Вдобавок давление, оказываемое на трущиеся поверхности, от этого есть только одно средство — впрыскивание масла в коллектор;
  • при износе уплотнителей образуются утечки между камерами. Разница в давлении очень большая, от этого страдает КПД. Вред для экологии усиливается;
  • из-за серповидной конфигурации камер топливо сгорает не полностью. Из-за небольшой длины рабочего хода и скорости вращения ротора выталкиваются несгоревшие газы высокой температуры. Выделяются не только продукты сгорания бензина, но и масло, ввиду чего окружающая среда подвергается крайне негативному влиянию. Поршневые двигатели не настолько вредные для экологии;
  • про высокий расход топлива уже было сказано, но это касается не только бензина, но и масла. Такой двигатель съедает до литра на тысячу километров. Если забыть про масло, то можно столкнуться с необходимостью дорогого ремонта или вовсе замены мотора;
  • высокая себестоимость. Требуются качественные дорогие материалы и высокотехнологичное оборудование.

У роторного двигателя достаточно недостатков, но и его конкурент не совершенный. Поэтому соревнование между ними длилось достаточно долго. Сейчас гонка окончена, но никто не может сказать, навсегда или нет.

Машины на РПД

Автомобили с таким типом двигателя используются по сей день.

Mazda RX 8

В Мазде не просто слепо верили в перспективу такого двигателя, они его постоянно совершенствовали. И делали это довольно успешно, им удалось добиться, чтобы двигатель объемом всего 1,3 литра выдавал мощность на 215 лошадиных сил. С таким же объемом был еще более мощный вариант — на 231 лошадку. Но продажи таких автомобилей начали падать, поэтому в конце 2011 года производить RX-8 перестали.

Ваз 2109-90

На момент создания возможности этого авто на роторном двигателе впечатляли. Его устанавливали на полицейские экипажи, чтобы они были быстрыми и мощными. Показатель мощности — 140 лошадиных сил, разгон до сотни километров в час составлял 8 секунд, максимальная скорость — две сотни километров в час. Такие машины не стали популярными, они обходились дорого и не были достаточно надежными. Их использование было выгодным только в виду высокий скоростных характеристик, они обгоняли любой советский автомобиль и многие иномарки.

Mercedes C111

Его презентовали в 1970 году, в него установлен роторный двигатель на три секции объемом 1,8 литра. Мощность — 280 лошадиных сил. Максимальная скорость — 275 километров в час, причем до первой сотни разгоняется за пять секунд.

Ваз 21019 Аркан

Если бегло глянуть на эту машину, то можно перепутать его с ВАЗом 21011. Если судить по тому, что внутри, то это скорее ВАЗ-411. Это роторный мотор из двух секций, благодаря которому авто может развивать мощность до 120 лошадок. Разогнаться он может до 160 километров в час, это в теории, на практики удавалось разогнать и до более высоких скоростей. В советские времена это был один из самых скоростных автомобилей, ни одна другая отечественная машина не могла его обогнать. Превзойти Аркан могли бы, пожалуй, только иностранные авто из спортивного класса, в которых все рассчитано на скорость.

Подведем итоги

Моторы роторно-поршневого типа превосходно показывают себя в гонках. У них есть для этого высокая мощность, большое количество оборотов. Немаловажно, что машины на нем очень легкие относительно других, так как двигатель меньше и легче. Ресурс двигателя для гонок — не самый важный показатель, как и прожорливость. Но в обычной жизни нельзя этого не учитывать.

Вне недостатки обусловлены строением и принципом работы роторно-поршневого двигателя. Их нельзя отнести к недоработкам, скорее, это особенности. Но в теории есть способ вновь начать пользоваться РПД. Для этого нужно сделать его более экологичным, повысить ресурс и сделать его более экономичным.

Главная страница » Все о роторных двигателях — виды и принцип работы

Главное отличие внутреннего устройства и принципа работы роторного двигателя от ДВС заключается в полном отсутствии двигательной активности, при этом удается добиться высоких оборотов работы мотора. У роторного двигателя или иначе двигателя Ванкеля, есть и ряд других преимуществ, их мы и рассмотрим подробнее.

Общий принцип устройства роторного двигателя

РПД облачен в овальный корпус для оптимального размещения ротора, имеющего треугольную форму. Отличительная особенность ротора в отсутствии шатунов и валов, что значительно упрощает конструкцию. По сути, ключевыми деталями РД являются ротор и статор. Основная двигательная функция в таком типе мотора осуществляется за счет движения ротора, расположенного внутри корпуса, имеющего схожесть с овалом.

Принцип действия основан на высокоскоростном движении ротора по окружности, в результате создаются полости для запуска устройства.

Почему роторные двигатели не пользуются спросом?

Парадокс роторного двигателя заключается в том, что при всей простоте конструкции он не столь востребован, как двигатель внутреннего сгорания, имеющий весьма сложные конструктивные особенности и сложности при осуществлении ремонтных работ.

Разумеется, роторный двигатель не лишен недостатков, иначе он бы нашел широкое применение в современном автопроме, а возможно мы бы и не узнали про существование ДВС, ведь роторный был сконструирован значительно раньше. Так зачем же так усложнять конструкцию, попытаемся разобраться.

Явными недочетами роторного мотора можно считать отсутствие надежной герметизации в камере сгорания. Это легко объяснить конструктивными особенностями и условиями работы мотора. В ходе интенсивного трения ротора со стенками цилиндра происходит неравномерный нагрев корпуса и, как следствие, металл корпуса расширяется от нагрева лишь частично, что и приводит к выраженным нарушениям герметизации корпуса.

Для усиления герметичных свойств, особенно при условии выраженной разницы температурных режимов между камерой и системой впуска или выпуска, сам цилиндр изготавливают из разных металлов и размещают их в разных частях цилиндра, для улучшения герметичности.

Для запуска мотора используют всего две свечи, это связано с конструктивными особенностями мотора, позволяющими выдавать на 20% больше КПД, в сравнении с двигателем внутреннего сгорания, за одинаковый промежуток времени.

Роторный двигатель Желтышева — принцип работы:

Преимущества роторного двигателя

При малых габаритах он способен развивать высокую скорость, однако есть в этом нюансе и большой минус. Несмотря на малые габариты, именно роторный двигатель потребляет огромное количество горючего, а вот ресурс работы мотора составляет всего 65 000 км. Так, двигатель всего в 1,3 л потребляет до 20 л. топлива на 100 км. Возможно, это и стало основной причиной отсутствия популярности данного вида моторов для массового потребления.

Цена на бензин во все времена считается актуальной проблемой человечества, учитывая, что мировые запасы нефти расположены на Ближнем востоке, в зоне постоянных боевых конфликтов, цены на бензин остаются достаточно высокими, и в ближайшей перспективе нет тенденций для их снижения. Это приводит к поиску решений по минимальному потреблению ресурсов не в ущерб мощности, в чем и заключается главный довод в пользу ДВС.

Все это в совокупности определило положение роторных двигателей, как подходящий вариант для спорткаров. Однако известный по всему миру производитель авто «Мазда», продолжил дело изобретателя Ванкеля. Японские инженеры всегда стараются извлекать из невостребованных моделей максимум пользы путем модернизации и применения инновационных технологий, что позволяет сохранять лидирующие позиции на мировом автомобильном рынке.

Принцип работы роторного двигателя Ахриевых на видео:

Новая модель «Мазда», оснащенная роторным двигателем, по мощности не уступает передовым немецким моделям, выдавая до 350 лошадиных сил. При этом расход топлива был несравнимо высоким. Инженерам-конструкторам «Мазда» пришлось уменьшить мощность до 200 лошадиных сил, что позволило нормализовать потребление топлива, однако компактные размеры двигателя позволили наделить авто дополнительными преимуществами и составить достойную конкуренцию европейским моделям авто.

В нашей стране роторные двигатели не прижились. Были попытки установить их на транспорт специализированных служб, но этот проект не был профинансирован в должном объеме. Поэтому все успешные разработки в данном направлении принадлежат японским инженерам из компании «Мазда», намеренной в ближайшее время показать новую модель авто с модернизированным двигателем.

Как работает роторный мотор Ванкеля на видео

Принцип работы роторного двигателя

РПД работает за счет вращения ротора, так идет передача мощности на коробку передач через сцепление. Преобразующий момент заключается в передаче энергии топлива колесам за счет вращения ротора, изготовленного из легированной стали.

Механизм работы роторного-поршневого двигателя:

  • сжатие горючего;
  • впрыск топлива;
  • обогащение кислородом;
  • горение смеси;
  • выпуск продуктов сгорания топлива.

Как работает роторный двигатель показано на видео:

Ротор закреплен на специальном устройстве, при вращении он образует независимые друг от друга полости. В первой камере происходит наполнение воздушно-топливной смесью. В дальнейшем она тщательно перемешивается.

Затем смесь переходит в другую камеру, где происходит сжатие и воспламенение, благодаря наличию двух свечей. В дальнейшем смесь перемещается в следующую камеру, из нее вытесняются части переработанного топлива, которые выходят из системы.

Так происходит полный цикл работы роторного-поршневого двигателя, основанного на трех тактах работы за всего лишь один оборот ротора. Именно японским разработчикам удалось существенно модернизировать роторный двигатель и установить в нем сразу три ротора, что позволяет значительно увеличить мощность.

Принцип работы роторного двигателя Зуева:

На сегодня, усовершенствованный двухроторный двигатель сравним с двигателем внутреннего сгорания с шестью цилиндрами, а трехроторный по мощности не уступает 12-ти цилиндровому двигателю внутреннего сгорания.

Не стоит забывать и про компактный размер двигателя и простоту устройства, позволяющую при необходимости осуществлять ремонт или полную замену основных агрегатов мотора. Таким образом, инженерам компании «Мазда» удалось подарить вторую жизнь этого простого и производительного устройства.

http://carnovato.ru/remont-rotornogo-dvigatelja-avtomobilja-svoimi-rukami/
http://geekometr.ru/statji/kak-rabotaet-rotorno-porshnevoy-dvigatel-v-mashine.html

Все о роторных двигателях — виды и принцип работы

СМИ о ЦИАМ

13 Октября 2020

В последние годы появилось множество образцов легких самолетов, призванных решить транспортные проблемы в российских регионах, да только вот двигатели у всех прототипов импортные. Это критично и для гражданской авиации, и для поставляемых Министерству обороны беспилотников. Какова ныне ситуация с разработкой и производством поршневых авиационных двигателей, «Военно-промышленному курьеру» рассказал Михаил Гордин, генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения имени П. И. Баранова. 

– Давайте начнем с глобального – какова ныне роль ЦИАМа в отечественном авиационном двигателестроении, кто за что отвечает?


– Мы головной отраслевой научно-исследовательский институт, отвечающий за все исследования, создание научно-технического задела и регуляторной базы, за контроль исполнения в области опытно-конструкторских работ… Ранее ЦИАМ, ЦАГИ и ГосНИИАС были в составе Министерства авиационной промышленности, теперь мы входим в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского». Ныне статус института – федеральное государственное унитарное предприятие. 1 июля вышел указ президента о реорганизации ФГУП «ЦИАМ» в формат Федерального государственного бюджетного учреждения, и со следующего года мы будем уже ФГБУ, но все выполняемые нами функции сохранятся в прежнем объеме.

Для решения стоящих перед нами задач мы задействуем весьма солидную испытательную базу, выполняем большое количество специальных испытаний – весь комплекс работ, необходимый для проведения государственных испытаний и сертификации всех используемых в отечественной авиации двигателей. Наш Научно-испытательный центр в Лыткарине по размерам является вторым в мире – после Центра Арнольда (Arnold Engineering Development Center) ВВС США. И загруженность наших испытательных площадей сейчас полная.

– Иностранные авиадвигатели, используемые в РФ, тоже должны получить ваше одобрение?

– За валидацию сертификата типа двигателя отвечает Росавиация, наша сфера – экспертиза для установления соответствия требованиям, предъявляемым подобной продукции.

– От иностранных двигателей перейдем к отечественным. А конкретно к тем, что предназначены для малой авиации, от сверхлегких летательных аппаратов и до самолетов регионального масштаба – соответственно поршневых и газотурбинных малой мощности. Как обстоят дела с их созданием и производством?

– Серийных отечественных двигателей этого сегмента попросту нет. Чтобы они были, их кто-то должен разрабатывать, а это как минимум требует заказа. В 90-е в этой области, говоря словами Гамлета, «прервалась связь времен» – последний серийный поршневой двигатель М-14 для спортивных пилотажных самолетов собрали лет пятнадцать назад, и с той поры серийных моторов не производилось. Продолжать разработку и производство двигателей бессмысленно, если нет заказов от самолетостроителей, а их не стало. Нет заказа, нет и финансирования, потому разработка новых и модификация уже существующих двигателей прекратились. При этом легкие воздушные суда, пусть и в единичных экземплярах, создавались, и для них пришлось использовать импортные двигатели.

В принципе единичный экземпляр самолета сделать несложно. И даже двигателя – берешь любой подходящий и делаешь из него авиационный. Но это будет именно единичный экземпляр, уникальный. Сделать же серийный куда сложнее. Он должен делаться правильно: с соответствующей документацией буквально на каждую деталь, с подготовкой производства, с налаживанием кооперационных связей, чтобы в результате возникла повторяемость. Безопасность в авиации обеспечивается тем, что и разработчики, и изготовители подчиняются очень жестким правилам. По сути в этом и есть главное отличие серийного изделия от самоделки.

– У нас есть несколько компаний, которые выпускают самолеты малыми сериями, изначально ориентируясь на импортные двигатели: у них нет финансовых возможностей заказать разработку и производство отечественных моторов. А большие КБ, вроде ильюшинского или туполевского, свои перспективы связывают с чем угодно, но не с малой авиацией. То есть потенциального заказчика, во всяком случае в гражданской авиации, физически не существует. Но при этом существует насущная потребность в двигателях. Порочный круг?

– Этот порочный круг уже разорван. И в годы безвременья самолеты делались, какие-то наработки сохранялись, у нас в ЦИАМе продолжает работать подразделение, которое занимается научным аспектом разработки поршневых двигателей, мы даже в лихие 90-е изделия-демонстраторы создавали. Но о серийном производстве действительно речь не шла долго – до тех пор, пока мировой авиационной модой не стало создание беспилотных летательных аппаратов. Лет десять назад о них активно заговорили и у нас, а с массовым введением санкций встал вопрос и о собственном производстве поршневых двигателей для БЛА. И в России, и за рубежом главной нишей использования беспилотников пока является военное применение. Надо сказать, что они по сути спасли мировое поршневое авиадвигателестроение, оно ведь во всем мире пребывало в кризисе. Хороший пример с вертолетами «пляжного» класса» Robinson 44. Отличная машина – как наблюдательный, патрульный, операторский этот вертолет массово закупался ООН, пользовался хорошим спросом у частных аэроклубов и пилотов-любителей. И вдруг компания-производитель выпускает на рынок модель R66 уже с газотурбинным двигателем, специально для этого заказанным у «Роллс-Ройса». Почему? Одной из главных причин был назван риск остаться без двигателей для своих популярных моделей, ибо их производитель – компания «Лайкоминг» на тот момент пребывала в кризисе и ей грозило банкротство. И не ей одной, «поршневая ниша» схлопывалась…

А появление беспилотников вновь сгенерировало спрос на поршневые авиадвигатели. К нам это пришло с задержкой в несколько лет, и одновременно с созданием аппаратов с иностранными двигателями делались попытки локализовать в России производство импортных аналогов. Есть примеры проведенных опытно-конструкторских работ, в том числе и весьма грамотных, но дело в том, что локализация производства поршневого двигателя связана с серьезными проблемами. Поршневое двигателестроение, а это в первую очередь создание автомобильных моторов, подразумевает очень широкую кооперацию. Этого нет у производителей газотурбинных двигателей, поскольку в изделиях очень много критичных узлов и деталей, которые фирмы-разработчики не рискуют заказывать на стороне и предпочитают все делать сами. В производстве автомобильных двигателей все иначе: топливную аппаратуру делают одни, систему зажигания другие, различные вспомогательные агрегаты третьи, блоки и поршни четвертые и так далее. Это разделение в первую очередь выгодно в производстве больших серий, и в автопромышленности система сложилась достаточно органичная.

Потому попытки локализовать производство поршневых авиадвигателей в России сталкиваются с необходимостью поставки комплектующих. Где их взять? Никто с мелкой серией связываться не будет, а в производстве авиамоторов выпуск сотен, а то и десятков изделий в год уже хорошая серия, что в сравнении с массовым производством автомобильных двигателей – мизер. Потому проекты локализации удачными так и не стали.

– А что бы не заказать авиационный двигатель тому же ВАЗу, к примеру?

– Делать авиадвигатель на базе автомобильного – давно существующая практика, взять, например, Thielert (Германия) и Austro Engine (Австрия), но у многих автопроизводителей свои традиции, и нынешняя продукция российского автопрома – в подавляющем большинстве та же локализованная импортная. И права на ее производство принадлежат не нам. Потому, когда встал вопрос о поиске прототипа для создания современного авиационного поршневого двигателя, выбор пал на линейку моторов, разработанных для единой модульной платформы «Кортеж». Это самый современный поршневой двигатель в стране, он очень хорош, а главное – все права на его производство принадлежат России. Мы взяли первую, восьмицилиндровую версию этого двигателя, договорились с НАМИ и в рамках отдельной НИР создали из автомобильного двигателя 500-сильный авиационный поршневой – АПД-500. Пересчитали все ресурсы, адаптировали его под авиационное назначение, что было непросто. Скажем, в автомобильном двигателе в случае аварийной ситуации подача топлива должна отключаться – автомобиль остановится. Самолет в воздухе остановиться не может, поэтому что бы ни происходило, какие бы системы ни отказывали, топливо должно поступать в двигатель. То есть при условно одинаковой компонентной базе у авиадвигателя совсем иные интеграционные решения. Но главное – сколь бы ни отличалась авиационная модификация двигателя от автомобильного прототипа, а отличия могут быть весьма существенными, производство по отлаженной в автопроме технологии всегда будет дешевле и быстрее, нежели разработка и производство чисто авиационного двигателя.

– И какова ситуация с «летающим «Кортежем» сейчас?

– Мелкосерийное производство автомобильных двигателей в НАМИ уже налажено, пока там есть импортные компоненты, но при крупносерийном производстве все станет выгодно производить в России. Нам же НАМИ в рамках проводимых НИР поставил несколько моторкомплектов, полтора года назад мы сделали первый конструктивный облик, испытали его. Сейчас готовим испытания третьего облика, успешно прошедшего наземные испытания, в термобарокамере, имитирующей условия высотного полета. Этим мы должны подтвердить его высотно-скоростные характеристики. В следующем году начнем подготовку к летным испытаниям. После этого двигатель будет уже на пятом-шестом уровне готовности технологий и можно открывать достаточно быстрый и нерисковый этап опытно-конструкторских работ для подготовки запуска АПД-500 в серию.

– На Ан-2 стоит двигатель порядка 1000 сил, для чего пригоден 500-сильный?

– Из гражданских самолетов – на Як-152, к примеру. Или на сельскохозяйственный или даже двухдвигательный региональный самолет. Причина, почему мы выбрали для НИР именно 500-сильный двигатель, простая – ничего другого из современных моторов, интеллектуальная собственность на которые принадлежит России, не было. И эта работа укладывается в общую концепцию: как быстро создать отечественный авиационный поршневой двигатель. И тогда уже можно говорить о создании целой линейки двигателей.

ЦИАМ недавно завершил формирование единого типоразмерного ряда отечественных авиационных двигателей, подлежащих разработке, в первую очередь для использования на БЛА. Эта линейка включает не только поршневые и роторно-поршневые двигатели, но также электрические и малоразмерные газотурбинные авиационные в диапазоне мощностей от 50 до 500 лошадиных сил. Эти наши предложения по унифицированному типоряду являются составной частью межведомственной программы по созданию беспилотных авиационных систем на период до 2025 года, ведущейся под руководством Минпромторга.

– Но по каким-то иным двигателям из этой линейки ведутся работы?

– Иных пока попросту нет. При этом есть хорошие автомобильные двигатели, которые производятся в РФ, но это западные образцы, к их разработке наши инженеры и конструкторы отношения не имеют. И даже если двигатель произведен в Калуге, все права на него сохраняются у «Фольксвагена».

– Вы упомянули типоряд, то есть некие фиксированные мощности грядущих наших авиадвигателей – по какому принципу он строится?

– Это на самом деле очень непростая задача. Послушать авиастроителей, так им нужны мощности с шагом буквально в десять сил, но ассортимент не может быть бесконечным. Верхняя граница понятна – свыше 500–600 лошадиных сил поршневой двигатель делать смысла нет, там уже выгоднее газотурбинные. И тут вот что получается. По топливной экономичности лучше всего дизельные двигатели, потом – бензиновые, самые прожорливые – газотурбинные. А вот по весу при одинаковой мощности тяжелее всех дизель, чуть легче бензиновый и уже намного легче ГТД. И выбор двигателя для каждого воздушного судна напрямую связан с его назначением. До определенной дальности предпочтительным оказывается бензиновый мотор, потом на первое место по эффективности выходит дизель, а если дальность еще больше – вне конкуренции газотурбинный. Все это просчитывается, равно как и стоимость жизненного цикла каждого из типов двигателей, поскольку стоимость поршневых меньше, а вот ресурс гораздо выше у газотурбинных. Линейку потребных для легкой авиации двигателей мы разрабатывали не на пустом месте, поскольку ряд воздушных судов, в первую очередь беспилотных, уже выпускается нашей промышленностью серийно. Собственно, мы и разбирались, как грамотно составить ее в первую очередь для импортозамещения, чтобы затем, уже на базе отечественных двигателей можно было создавать новые беспилотники самого различного назначения. В итоге имеем следующий список: бензиновый двигатель – 80 лошадиных сил, роторно-поршневые – в диапазонах 50–70 и 100–150 лошадиных сил, дизели – 200 и 300 сил и тот самый 500-сильный АПД-500. Такая линейка полностью закрывает потребность российских разработчиков и пилотируемой, и беспилотной авиатехники в этом диапазоне мощностей.

– А доступна ли сегодня такая конструкторская роскошь – отказаться от адаптации автомобильных моторов и создавать изначально авиационный? Или дорого и неразумно?

– Почему же. Сейчас ведутся несколько ОКР как раз по разработке авиационных двигателей, просто до их окончания преждевременно говорить о результатах. Два прототипа на «АРМИИ-2020» показал УЗГА – Уральский завод гражданской авиации, с которым у нас подписано соглашение о сотрудничестве. Это 80-сильный двигатель для замещения импортного на БЛА «Форпост» и 200-сильный дизель для учебного самолета «Даймонд», которые собираются на этом же заводе. Еще разработкой своего нового двигателя для беспилотников занимается машиностроительный завод «Агат» – это Гаврилов Ям, Ярославская область. Но я бы не сказал, что и эти чисто авиационные двигатели создаются без оглядки на достижения автопрома – у экономики свои законы и так выгоднее. При этом производители автомобильных двигателей не рвутся на авиационный рынок – серийность куда меньше, хлопот больше, прибыль мизерная. А еще они не хотят, чтобы название фирмы фигурировало в марках авиадвигателей, считая, что фраза «На самолете отказал мерседесовский двигатель» ударит по репутации компании куда сильнее, нежели сотня автомобильных аварий.

– Допустим, разработали хороший и всех устраивающий поршневой двигатель. Будут ли в его изготовлении проблемы технологические – нужны ведь и специальные сплавы, и современные керамические покрытия трущихся поверхностей… Кто это обеспечит?

– Полагаю, каких-то глобальных проблем с производством не будет. В качестве примера: в прошлом году мы совместно с Фондом перспективных исследований завершили создание роторно-поршневого двигателя как раз с использованием самых современных материалов. Собственно, и решали проблему увеличения ресурса классического вазовского двигателя Ванкеля, который был всем хорош, но недолговечен. Мы довели разработку до создания и ресурсных испытаний нескольких демонстраторов и убедились – технически задача вполне выполнима.

– За рубежом, в тех же Штатах частный маленький самолет – вполне обычная вещь. В РФ, как считаете, это тоже когда-нибудь станет обыденностью?

– Я сам пилот-любитель и с удовольствием разделил бы подобные мечты, но у меня есть сомнения на этот счет. Тут против нас и несравнимый доход на душу населения, и разные авиационные традиции. У нас полеты малой авиации жестко регламентированы, это идет с советских времен. И гораздо сложнее будет решить не технические, а регуляторные проблемы использования авиации общего назначения. Купить самолет можно и сейчас, но мало кто покупает и летает. И если наша промышленность освоит производство легкого и надежного самолета для частных нужд, почему она будет продавать его дешевле зарубежных?

– Если не будет массового производства малых гражданских самолетов, то вся надежда на производство военных беспилотников, но там объемы все-таки конечные. Какие перспективы у поршневой авиации?

– Пока нормально ориентироваться можно только на планы военных, и возможно, что реализация гособоронзаказа в этой области как-то потянет за собой и развитие гражданской авиации. Но опять мы упремся в существующие правила полетов. В малой авиации аварии неизбежны, хотя и не в тех масштабах, что на дорогах. Но если с автомобильной аварийностью государство вынуждено мириться, то идеал авиационной безопасности – чтобы никто не летал. В тех же США твоя безопасность – твоя же и проблема: хочешь летать – летай, убьешься – это был твой выбор. А у нас государство думает о жизнях своих граждан. Вспомним, как развивалась малая авиация в СССР. ДОСААФ, «Комсомолец – на самолет!» – это же было напрямую связано с необходимостью иметь большое количество пилотов. Сейчас государственной потребности в этом нет по простой причине – стране и армии такое количество летчиков, как раньше, просто не требуется. Была бы такая нужда на государственном уровне – было бы и финансирование, а значит, и производство.

– Можете сказать о каких-то конкретных сроках, когда в небе массово появятся наши поршневые двигатели?

– Не могу. Это имеет непосредственное отношение к разработкам и поставкам по гособоронзаказу. Что и когда рассказывать в этой области – прерогатива военных.

– Вошедшие в моду квадрокоптеры наводят на мысль, что поршневые двигатели имеют в своей нише серьезного конкурента…

– Еще какого! Первые беспилотники, которые мы увидели, – детские вертолетики. Но с электрической силовой установкой есть строгая зависимость: чем она больше, тем сложнее. Да, пока энергетическая отдача от аккумуляторов на порядок-полтора меньше, чем от химического топлива, но весь авиационный мир сегодня занимается гибридными силовыми установками для летательных аппаратов. Планируется, что таковыми где-то к 2050 году будут оснащаться не только региональные, но и магистральные самолеты. Сейчас уже есть одно-двухместные самолеты, способные на аккумуляторах летать почти час, сделать их не проблема. Но такой мало кому нужен. А вот использование газотурбинного двигателя с генератором, аккумуляторами и чисто электрическими движителями или другой вариант – турбовинтовой двигатель, соосно с главным валом у которого расположен стартер-генератор, – вполне жизнеспособная схема. В первом случае традиционный двигатель работает в постоянном оптимальном режиме с минимумом вредных выбросов. Во втором – генератор при пиковых нагрузках работает как электродвигатель, добавляя мощности традиционному мотору, а в крейсерском режиме подзаряжает аккумуляторную батарею. Но это очень общее описание, на пальцах, в реальности все куда сложнее. В сочетании с использованием водородного топлива самолет на гибридной тяге будет выгоден во всех отношениях.

– Еще раз о «связи времен». Можно говорить, что в области поршневого авиационного двигателестроения конструкторская школа восстановилась?

– Процесс идет, но очень медленно. Какой бы умный и грамотный ни был выпускник вуза, он еще не конструктор, а чтобы стать им, он должен поработать в коллективе КБ, впитать накопленный там опыт, научиться мыслить не отвлеченно, а на базе уже созданного. Андрей Николаевич Туполев как-то заметил, что если в самолете новаций больше 30 процентов, он не полетит. Традиции в конструировании – важнейшая вещь. Для формирования полноценного конструктора нужны годы, что уж говорить о главном или генеральном конструкторе. Но все-таки и здесь заметно, что ситуация улучшается.

Беседовал Алексей Песков

Источник: газета "Военно-промышленный курьер", № 39 (852) от  13 октября 2020 года


Принцип работы роторного двигателя ваз. Принцип работы роторного двигателя Ахриевых на видео. Перегревы и высокие нагрузки

Роторно-поршневой двигатель(РПД), или двигатель Ванкеля. Двигатель внутреннего сгорания, разработанный Феликсом Ванкелем в 1957 году в соавторстве с Вальтером Фройде. В РПД функцию поршня выполняет трехвершинный (трехгранный) ротор, совершающий вращательные движения внутри полости сложной формы. После волны экспериментальных моделей автомобилей и мотоциклов, пришедшейся на 60-е и 70-е годы ХХ века, интерес к РПД снизился, хотя ряд компаний по-прежнему работает над совершенствованием конструкции двигателя Ванкеля. В настоящее время РПД оснащаются легковые автомобили компании Mazda. Роторно-поршневой двигатель находит применение в моделизме.

Принцип работы

Сила давления газов от сгоревшей топливо-воздушной смеси приводит в движение ротор, насаженный через подшипники на эксцентриковый вал. Движение ротора относительно корпуса двигателя (статора) производится через пару шестерен, одна из которых, большего размера, закреплена на внутренней поверхности ротора, вторая, опорная, меньшего размера, жестко прикреплена к внутренней поверхности боковой крышки двигателя. Взаимодействие шестерен приводит к тому, что ротор совершает круговые эксцентричные движения, соприкасаясь гранями с внутренней поверхностью камеры сгорания. В результате между ротором и корпусом двигателя образуются три изолированные камеры переменного объема, в которых происходят процессы сжатия топливо-воздушной смеси, ее сгорания, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищения камеры сгорания от отработанных газов. Вращательное движение ротора передается на эксцентриковый вал, установленный на подшипниках и передающий вращающий момент на механизмы трансмиссии. Таким образом в РПД одновременно работают две механические пары: первая - регулирующая движение ротора и состоящая из пары шестерен; и вторая - преобразующая круговое движение ротора во вращение эксцентрикового вала. Передаточное соотношение шестерен ротора и статора 2:3, поэтому за один полный оборот эксцентрикового вала ротор успевает провернуться на 120 градусов. В свою очередь за один полный оборот ротора в каждой из трех образуемых его гранями камер производится полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания.
схема РПД
1 - впускное окно; 2 выпускное окно; 3 - корпус; 4 - камера сгорания; 5 – неподвижная шестерня; 6 - ротор; 7 – зубчатое колесо; 8 - вал; 9 – свеча зажигания

Достоинства РПД

Главным достоинством роторно-поршневого двигателя является простота конструкции. В РПД на 35-40 процентов меньше деталей, чем в поршневом четырехтактном двигателе. В РПД отсутствуют поршни, шатуны, коленчатый вал. В «классическом» варианте РПД нет и газораспределительного механизма. Топливо-воздушная смесь поступает в рабочую полость двигателя через впускное окно, которое открывает грань ротора. Отработанные газы выбрасываются через выпускное окно, которое пересекает, опять же, грань ротора (это напоминает устройство газораспределения двухтактного поршневого двигателя).
Отдельного упоминания заслуживает система смазки, которая в простейшем варианте РПД практически отсутствует. Масло добавляется в топливо - как при эксплуатации двухтактных мотоциклетных моторов. Смазка пар трения (прежде всего ротора и рабочей поверхности камеры сгорания) производится самой топливо-воздушной смесью.
Поскольку масса ротора невелика и легко уравновешивается массой противовесов эксцентрикового вала, РПД отличается небольшим уровнем вибраций и хорошей равномерностью работы. В автомобилях с РПД легче уравновесить двигатель, добившись минимального уровня вибраций, что хорошо сказывается на комфортабельности машины в целом. Особой плавностью хода отличаются двухроторные двигатели, в которых роторы сами являются снижающими уровень вибраций балансирами.
Еще одно привлекательное качество РПД - высокая удельная мощность при высоких оборотах эксцентрикового вала. Это позволяет добиться от автомобиля с РПД отличных скоростных характеристик при относительно небольшом расходе топлива. Малая инерционность ротора и повышенная по сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания удельная мощность позволяют улучшить динамику автомобиля.
Наконец, немаловажным достоинством РПД являются небольшие размеры. Роторный двигатель меньше поршневого четырехтактного мотора той же мощности примерно вдвое. И это позволяет рациональней использовать пространство моторного отсека, более точно рассчитывать расположение узлов трансмиссии и нагрузку на переднюю и заднюю ось.

Недостатки РПД

Главный недостаток роторно-поршневого двигателя - невысокая эффективность уплотнений зазора между ротором и камерой сгорания. Имеющий сложную форму ротор РПД требует надежных уплотнений не только по граням (а их четыре у каждой поверхности - две по вершинным, две по боковым граням), но и по боковой поверхности, соприкасающейся с крышками двигателя. При этом уплотнения выполнены в виде подпружиненных полосок из высоколегированной стали с особо точной обработкой как рабочих поверхностей, так и торцов. Заложенные в конструкцию уплотнений допуски на расширение металла от нагрева ухудшают их характеристики - избежать прорыва газов у торцевых участков уплотнительных пластин практически невозможно (в поршневых двигателях используют лабиринтовый эффект, устанавливая уплотнительные кольца зазорами в разные стороны).
В последние годы надежность уплотнений резко возросла. Конструкторы нашли новые материалы для уплотнений. Однако, говорить о каком-то прорыве пока не приходится. Уплотнения до сих пор остаются самым узким местом РПД.
Сложная система уплотнений ротора требует эффективной смазки трущихся поверхностей. РПД потребляет больше масла, чем четырехтактный поршневой двигатель (от 400 граммов до 1 килограмма на 1000 километров). При этом масло сгорает вместе с топливом, что плохо сказывается на экологичности моторов. В выхлопных газах РПД опасных для здоровья людей веществ больше, чем в выхлопных газах поршневых двигателей.
Особые требования предъявляются и к качеству масел, используемых в РПД. Это связано, во-первых, со склонностью к повышенному износу (из-за большой площади соприкасающихся деталей - ротора и внутренней камеры двигателя), во-вторых, к перегреву (опять же из-за повышенного трения и из-за небольших размеров самого двигателя). Для РПД смертельно опасны нерегулярная смена масла - поскольку абразивные частицы в старом масле резко увеличивают износ двигателя, и переохлаждение мотора. Запуск холодного двигателя и недостаточный его прогрев приводят к тому, что в зоне контакта уплотнений ротора с поверхностью камеры сгорания и боковыми крышками оказывается мало смазки. Если поршневой двигатель заклинивает при перегреве, то РПД чаще всего - во время запуска холодного двигателя (или при движении в холодную погоду, когда охлаждение оказывается избыточным).
В целом рабочая температура РПД выше, чем у поршневых двигателей. Самая термонапряженная область - камера сгорания, которая имеет небольшой объем и, соответственно, повышенную температуру, что затрудняет процесс поджига топливо-воздушной смеси (РПД из-за протяженной формы камеры сгорания склонны к детонации, что тоже можно отнести к недостаткам этого типа двигателей). Отсюда требовательность РПД к качеству свечей. Обычно их устанавливают в эти двигатели попарно.
Роторно-поршневые двигатели при великолепных мощностных и скоростных характеристиках оказываются менее гибкими (или менее эластичными), чем поршневые. Они выдают оптимальную мощность только на достаточно высоких оборотах, что вынуждает конструкторов использовать РПД в паре с многоступенчатыми КП и усложняет конструкцию автоматических коробок передач. В конечном итоге РПД оказываются не такими экономичными, какими должны быть в теории.

Практическое применение в автопромышленности

Наибольшее распространение РПД получили в конце 60-х и начале 70-х годов прошлого столетия, когда патент на двигатель Ванкеля был куплен 11 ведущими автопроизводителями мира.
В 1967 году немецкая компания NSU выпустила серийный легковой автомобиль бизнес-класса NSU Ro 80 . Эта модель выпускалась в течение 10 лет и разошлась по миру в количестве 37204 экземпляров. Автомобиль пользовался популярностью, но недостатки установленного в нем РПД, в конце концов, испортили репутацию этой замечательной машины. На фоне долговечных конкурентов модель NSU Ro 80 выглядела «бледно» - пробег до капитального ремонта двигателя при заявленных 100 тысячах километров не превышал 50 тысяч.
С РПД экспериментировали концерн Citroen , Mazda , ВАЗ . Наибольших успехов добилась Mazda, которая выпустила свой легковой автомобиль с РПД еще в 1963 году, на четыре года раньше появления NSU Ro 80. Сегодня концерн Mazda оснащает РПД спорткары серии RX. Современные автомобили Mazda RX-8 избавлены от многих недостатков РПД Феликса Ванкеля. Они вполне экологичны и надежны, хотя среди автовладельцев и специалистов по ремонту считаются «капризными».

Практическое применение в мотопромышленности

В 70-е и 80-е годы с РПД экспериментировали некоторые производители мотоциклов - Hercules, Suzuki и другие. В настоящее время мелкосерийное производство «роторных» мотоциклов налажено только в компании Norton, выпускающей модель NRV588 и готовящей к серийному выпуску мотоцикл NRV700.
Norton NRV588 - спортбайк, оснащенный двухроторным двигателем общим объемом в 588 кубических сантиметров и развивающим мощность в 170 лошадиных сил. При сухом весе мотоцикла в 130 кг энерговооруженность спортбайка выглядит в буквальном смысле запредельной. Двигатель этой машины оснащен системами впускного тракта переменной величины и электронного впрыска топлива. О модели NRV700 известно лишь то, что мощность РПД у этого спортбайка будет достигать 210 л.с.

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.

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.

Паровые машины и двигатели внутреннего сгорания обладают одним общим недостатком - возвратно-поступательное движение поршня должно быть преобразовано во вращательное движение колёс. Отсюда и заведомо низкий КПД, и высокая изнашиваемость элементов механизма. Многим хотелось построить двигатель внутреннего сгорания так, чтобы все подвижные части в нём только вращались - как это происходит в электромоторах.

Однако задача оказалась не простой, успешно решить её удалось только механику-самоучке, который за всю свою жизнь так и не получил ни высшего образования, ни даже рабочей специальности.

Феликс Генрих Ванкель (Felix Heinrich Wankel, 1902–1988) родился 13 августа 1902 года в небольшом немецком городке Лар. Во время Первой мировой войны погиб отец Феликса, из-за чего будущему изобретателю пришлось бросить гимназию и пойти работать учеником продавца в книжной лавке при издательстве. Благодаря этой работе Ванкель пристрастился к чтению книг, по которым он самостоятельно изучал технические дисциплины, механику и автомобилестроение.
Существует легенда, что решение задачи пришло семнадцатилетнему Феликсу во сне. Правда это или нет - неизвестно. Зато очевидно, что Феликс обладал весьма незаурядными способностями к механике и «незамыленным» взглядом на вещи. Он понял, как все четыре цикла работы обычного двигателя внутреннего сгорания (впрыск, сжатие, сгорание, выхлоп) можно осуществить при вращении.
Довольно быстро Ванкель пришёл к первой конструкции двигателя, и в 1924 году он организовал небольшую мастерскую, которая также служила и импровизированной «лабораторией». Здесь Феликс и начал проводить первые серьёзные исследования в области роторно-поршневых ДВС.
С 1921 года Ванкель был активным членом НСДАП. Он выступал за партийные идеалы, был основателем всегерманского военного юношеского объединения и юнгфюрером различных организаций. В 1932 году он вышел из партии, обвинив одного из своих бывших коллег в политической коррупции. Однако по встречному обвинению ему самому пришлось провести в тюрьме шесть месяцев. Освободившись из заключения благодаря заступничеству Вильгельма Кепплера (Wilhelm Keppler), он продолжил работы над двигателем. В 1934 он создал первый опытный образец и получил на него патент. Он сконструировал новые клапаны и камеры сгорания для своего мотора, создал несколько различных его вариантов, разработал классификацию кинематических схем различных роторно-поршневых машин.

В 1936 году прототип двигателя Ванкеля заинтересовал BMW - Феликс получил деньги и собственную лабораторию в Линдау для разработки опытных авиадвигателей.
Впрочем, до самого разгрома фашистской Германии ни один двигатель Ванкеля в серию не пошёл. Возможно, на доведение конструкции до ума и создания массового производства требовалось слишком много времени.
После войны лаборатория была закрыта, оборудование вывезено во Францию, а Феликс остался без работы (сказалось былое членство в национал-социалистической партии). Однако вскоре Ванкель всё же получил должность инженера-конструктора в компании NSU Motorenwerke AG, являющейся одним из старейших производителей мотоциклов и автомобилей.
В 1957 году совместными усилиями Феликса Ванкеля и ведущего инженера NSU Вальтера Фрёде (Walter Froede) роторно-поршневой двигатель впервые был установлен на автомобиль NSU Prinz. Первоначальная конструкция оказалась далека от совершенства: даже для замены свечей требовалось разбирать почти весь «движок», надёжность оставляла желать лучшего, а про экономичность на данном этапе разработки и вовсе говорить было грешно. В результате испытаний в серию пошёл всё же автомобиль с традиционным ДВС. Тем не менее первый роторно-поршневой двигатель DKM-54 доказал свою принципиальную работоспособность, открыл направления для дальнейшей доводки и продемонстрировал колоссальный потенциал «роторников».
Таким образом, новый тип ДВС получил, наконец, свою путёвку в жизнь. В дальнейшем его ждёт ещё немало усовершенствований и доработок. Но перспективы роторно-поршневого двигателя настолько привлекательны, что инженеров уже ничто не могло остановить в деле доведения конструкции до эксплуатационного совершенства.

Прежде чем разбирать достоинства и недостатки роторно-поршневых ДВС, стоит всё-таки подробней рассмотреть их конструкцию.
В центре ротора проделано круглое отверстие, изнутри покрытое зубцами как у шестерёнки. В это отверстие вставлен вращающийся вал меньшего диаметра, также с зубцами, что обеспечивает отсутствие проскальзывания между ним и ротором. Отношения диаметров отверстия и вала подобраны так, чтобы вершины треугольника двигались по одной и той же замкнутой кривой, которая называется «эпитрохоида», - искусство Ванкеля как инженера заключалось в том, чтобы сначала понять, что это возможно, а потом всё точно рассчитать. В итоге, поршень, имеющий форму треугольника Рело, отсекает в камере, повторяющей форму найденной Ванкелем кривой, три камеры переменного объёма и положения.
Конструкция роторно-поршневого ДВС позволяет реализовать любой четырехтактный цикл без применения специального механизма газораспределения. Благодаря этому факту «роторник» оказывается значительно проще обычного четырёхтактного поршневого двигателя, в котором в среднем почти на тысячу деталей больше.
Герметизация рабочих камер в роторно-поршневом ДВС обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к «цилиндру» ленточными пружинами, а также центробежными силами и давлением газа.
Ещё одна его техническая особенность - это высокая «производительность труда». За один полный оборот ротора (то есть за цикл «впрыск, сжатие, воспламенение, выхлоп»), выходной вал совершает три полных оборота. В обычном поршневом двигателе таких результатов можно добиться только используя шестицилиндровый ДВС.

После первой же успешной демонстрации роторного ДВС в 1957 году крупнейшие автогиганты стали проявлять к разработке повышенный интерес. Сначала лицензию на двигатель, получивший неформальное название «ванкель», купила корпорация Curtiss-Wright, через год, Daimler-Benz, MAN, Friedrich Krupp и Mazda. Всего за весьма короткий промежуток времени лицензии на новую технологию приобрели около ста компаний во всём мире, включая таких монстров как Rolls-Royce, Porsche, BMW и Ford.Такой интерес к «ванкелю» столь крупных игроков автомобильного рынка объясняется его большим потенциалом и значительными достоинствами - в роторно-поршневом двигателе на 40% меньше деталей, он проще в ремонте и производстве.

К тому же «ванкель» почти в два раза компактней и легче традиционного поршневого ДВС, что в свою очередь улучшает управляемость автомобиля, облегчает оптимальное расположение трансмиссии и позволяет сделать более просторный и удобный салон.


Картинка кликабельна:

Роторно-поршневой двигатель развивает высокую мощность при довольно скромном расходе топлива. Например, современный «ванкель» объёмом всего 1300 смі развивает мощность в 220 л.с., а с турбокомпрессором - все 350. Ещё один пример - миниатюрный двигатель OSMG 1400 весом 335 г (рабочий объем 5 смі) развивает мощность в 1,27 л.с. Фактически, эта кроха на 27% сильнее лошади.
Ещё одно важное преимущество - низкий уровень шумов и вибраций. Роторно-поршневой двигатель отлично уравновешен механически, кроме того масса движущихся частей (и их количество) в нём значительно меньше, благодаря чему «ванкель» работает гораздо тише и не вибрирует.
И, наконец, роторно-поршневой двигатель отличается великолепными динамическими характеристиками. На низкой передаче можно без особой нагрузки на движок разогнать автомобиль до 100 км/ч на высоких оборотах двигателя. Кроме того, сама конструкция «ванкеля» за счёт отсутствия механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, способна выдержать большие обороты, чем традиционный ДВС.

После вышедшего в 1964 году NSU Spyder последовали легендарная модель NSU Ro 80 (в мире до сих пор существует множество клубов владельцев этих машин), Citroen M35 (1970), Mercedes C-111 (1969), Corvette XP (1973). Но единственным массовым производителем стала японская Mazda, выпускавшая с 1967 года порой по 2-3 новые модели с РПД. Роторные двигатели ставили на катера, снегоходы и легкие самолеты. Конец эйфории пришел в 1973 году, в разгар нефтяного кризиса. Тут-то и проявился основной недостаток роторных двигателей - неэкономичность. За исключением Mazda, все автопроизводители свернули роторные программы, а у японской компании продажи по Америке сократились со 104960 проданных машин в 1973 году до 61192 - в 1974-м. Наряду с неоспоримыми достоинствами, «ванкель» также обладал и целым рядом очень серьёзных недостатков. Во-первых, долговечность. Один из первых прототипов роторно-поршневых двигателей на испытаниях выработал свой ресурс всего за два часа. Следующий, более успешный DKM-54 уже выдержал сто часов, но этого для нормальной эксплуатации автомобиля всё равно было недостаточно. Основная проблема крылась в неравномерном износе внутренней поверхности рабочей камеры. На ней в процессе эксплуатации появлялись поперечные борозды, которые получили говорящее имя «метки дьявола».

В компании Mazda после приобретения лицензии на «ванкель» был сформирован целый отдел, занимавшийся усовершенствованием роторно-поршневого двигателя. Довольно скоро выяснилось, что при вращении треугольного ротора, заглушки на его вершинах начинают вибрировать, в результате чего и образуются «метки дьявола».
В настоящее время проблему надежности и долговечности окончательно решили, применив высококачественные износостойкие покрытия, в том числе керамические.
Другая серьезная проблема - повышенная токсичность выхлопа «ванкеля». По сравнению с обычным поршневым ДВС «роторник» выделяет в атмосферу меньше окислов азота, но гораздо больше углеводородов, за счёт неполного сгорания топлива. Довольно быстро инженеры Mazda, уверовавшие в блестящее будущее «ванкеля», нашли простое и эффективное решение и этой проблемы. Они создали так называемый термальный реактор, в котором остатки углеводородов в выхлопных газах просто «дожигались». Первым автомобилем, реализовавшим такую схему, стал Mazda R100, также называемый Familia Presto Rotary, выпущенный в 1968 году. Эта машина, одна из немногих, сразу прошла весьма жёсткие экологические требования, выдвинутые США в 1970 году для импортируемых авто.
Следующая проблема роторно-поршневых двигателей частично вытекает из предыдущей. Это экономичность. Расход топлива стандартного «ванкеля» из-за неполного сгорания смеси существенно выше, чем у стандартного ДВС. И снова инженеры Mazda принялись за работу. При помощи целого комплекса мер, включающих переработку термореактора и карбюратора, добавление теплообменника в выхлопную систему, разработку каталитического конвертера и внедрение новой системы зажигания, компания добилась снижения потребления топлива на 40%. В результате этого несомненного успеха в 1978 году был выпущен спортивный автомобиль Mazda RX-7.

Стоит отметить, что в это время во всём мире машины с роторно-поршневыми двигателями выпускала только Mazda и… АвтоВАЗ.
Именно в провальном 1974 году советское правительство создает на Волжском автозаводе специальное конструкторское бюро РПД (СКБ РПД) - социалистическая экономика непредсказуема. В Тольятти начались работы по строительству цехов для серийного производства «ванкелей». Поскольку ВАЗ изначально планировался как простой копировальщик западных технологий (в частности, фиатовских), заводскими специалистами было принято решение воспроизводить двигатель Mazda, напрочь откинув все десятилетние наработки отечественных двигателестроительных институтов.
Советские чиновники довольно долго вели переговоры с Феликсом Ванкелем на предмет покупки лицензий, причем некоторые из них проходили прямо в Москве. Денег, правда, не нашли, и поэтому воспользоваться некоторыми фирменными технологиями не удалось. В 1976 году заработал первый волжский односекционный двигатель ВАЗ-311 мощностью 65 л.с., еще пять лет ушло на доводку конструкции, после чего была выпущена опытная партия в 50 штук роторных «единичек» ВАЗ-21018, мгновенно разошедшихся среди работников ВАЗа. Тут же выяснилось, что двигатель только внешне напоминал японский - сыпаться он стал очень даже по-советски. Руководство завода было вынуждено за полгода заменить все двигатели на серийные поршневые, сократить на половину штат СКБ РПД и приостановить строительство цехов. Спасение отечественного роторного двигателестроения пришло от спецслужб: их не очень интересовал расход топлива и ресурс двигателя, зато сильно - динамические характеристики. Тут же из двух двигателей ВАЗ-311 был сделан двухсекционный РПД мощностью 120 л.с., который стал устанавливаться на «спецединичку» - ВАЗ-21019. Именно этой модели, получившей неофициальное название «Аркан», мы обязаны бесчисленным количеством баек про милицейские «Запорожцы», догоняющие навороченные «Мерседесы», а многие стражи порядка - орденами и медалями. До 90-х годов внешне непритязательный «Аркан» действительно легко догонял все машины. Помимо ВАЗ-21019 на АвтоВАЗе также выпускаются малые партии автомобилей ВАЗ-2105, -2107, -2108, -2109, -21099. Максимальная скорость роторной «восьмерки» составляет около 210 км/ч, а до сотни она разгоняется всего за 8 секунд.
Оживший на спецзаказах СКБ РПД стал делать двигатели для водного и автоспорта, где машины с роторными двигателями стали настолько часто завоевывать призовые места, что спортивные чиновники были вынуждены запретить применение РПД.
В 1987 году умер руководитель СКБ РПД Борис Поспелов и на общем собрании был выбран Владимир Шнякин - человек, пришедший в автомобилестроение из авиации и недолюбливающий наземный транспорт. Главным направлением СКБ РПД становится создание двигателей для авиации. Это была первая стратегическая ошибка: самолетов у нас выпускается несоизмеримо меньше автомобилей, а завод живет с проданных двигателей.
Второй ошибкой стала ориентация в сохранившемся производстве автомобильных РПД на маломощные двигатели ВАЗ-1185 в 42 л.с. для «Оки», хотя более прожорливые, но более динамичные роторные двигатели так и просятся на самые быстроходные отечественные машины - например, на «восьмерки». Те же японцы устанавливают «ванкели» только на спортивные модели. В итоге на российских дорогах оказалось всего несколько роторных микролитражек «Ока». В 1998 году был наконец-то подготовлен гражданский вариант двухцилиндрового роторного 1,3-литрового двигателя ВАЗ-415, который стали устанавливать на ВАЗ-2105, 2107, 2108 и 2109.

В мае 1998 г был омологирован кольцевой ВАЗ-110 «РПД-спорт» (190 л. с., 8500 об/мин, 960 кг, 240 км/ч). Увы, дальше одного-единственного образца, чаще демонстрируемого на выставках, чем стартующего в гонках, дело не пошло. 110-я была самой мощной в пелотоне, но откровенно сырая конструкция всякий раз не давала ей продемонстрировать весь свой потенциал. Однако обидней всего то, что на «ВАЗе» быстро охладели к роторному направлению, а уникальную «Ладу» переделали в ралли-кар с обычным ДВС.

Так почему же все ведущие производители автомобилей ещё не пересели на «ванкели»? Дело в том, что для производства роторно-поршневых двигателей требуется, во-первых, отточенная технология со множеством самых разнообразных нюансов и далеко не каждая компания готова пройти путь той же Mazda, попутно наступая на многочисленные «грабли». А во-вторых, нужны специальные высокоточные станки, способные вытачивать поверхности, описанные такой хитрой кривой как эпитрохоида.

Mazda RX-7 - это один из первых автомобилей, на котором ставился роторно-поршневой двигатель Ванкеля. За всю историю Mazda RX-7 было четыре поколения. Первое поколение с 1978 по 1985 год. Второе поколение - с 1985 по 1991. Третье поколение - с 1992 по 1999. Последнее, четвёртое поколение - с 1999 по 2002 год. Первое поколение RX-7 появилось в 1978 году. Оно имело среднемоторную компоновку и оснащалось роторным двигателем мощностью всего 130 л. с.

В настоящее время только Mazda занимается серьёзными исследованиями в области роторно-поршневых двигателей, постепенно совершенствуя их конструкцию, и большая часть подводных камней в этой области уже пройдена. «Ванкели» вполне соответствуют мировым стандартам по уровню токсичности выхлопа, потреблению топлива и надёжности. Для современных станков поверхности описанные эпитрохоидой не являются проблемой (как не являются проблемой и куда более сложные кривые), новые конструкционные материалы позволяют увеличить срок службы роторно-поршневого двигателя, а его стоимость уже сейчас оказывается ниже, чем у стандартного ДВС за счёт меньшего количества используемых деталей.
Как и NSU, Mazda в 60-е гг. была небольшой компанией с ограниченными техническими и финансовыми ресурсами. Основу ее модельного ряда составляли развозные грузовички да семейные малолитражки. Поэтому нет ничего удивительного, что спорт-купеMazda 110S Cosmo (982 см куб., 110 л. с., 185 км/ч) создавалось более 6 лет и оказалось весьма капризным и дорогим. Да и подпорченная NSU Ro80 репутация не способствовала ажиотажу (в 1967–1972 гг. нашли своих владельцев только 1175 «космосов»), но мировой интерес к 110S способствовал увеличению продаж всей остальной продукции фирмы!
Чтобы доказать, что РПД столь же надежен (его превосходство в мощности уже стало для всех очевидным), Mazda чуть ли не впервые в жизни приняла участие в соревнованиях, причем выбрала самую трудную и продолжительную гонку – 84-часовой Marathon De La Route, проходивший на Нюрбургринге. Как экипажу из Бельгии удалось занять 4-е место (вторая машина сошла с дистанции за три часа до финиша из-за заклинивших тормозов), уступив только «выросшим» на «Нордшляйфе» Porsche 911, похоже, так и останется загадкой.

Мастерская Ванкеля в Линдау

Хотя с тех пор японские «роторники» стали завсегдатаями гоночных трасс, крупного успеха в Европе им пришлось ждать 16 лет. В 1984-м британцы на RX-7 выиграли престижную суточную гонку в Спа-Франкошамп. А вот в США, на главном рынке «семерки», ее гоночная карьера складывалась куда успешнее: с момента дебюта в чемпионате IMSA GT в 1978 году и по 1992-й она выиграла в своем классе более сотни этапов, причем с 1982 по 1992 гг. первенствовала в главной гонке серии – 24 hours of Daytona.
В ралли у «Мазд» все шло не так гладко. Как это часто бывало с японскими командами (Toyota, Datsun, Mitsubishi), они выступали только на отдельных этапах раллийного чемпионата мира (Новая Зеландия, Великобритания, Греция, Швеция), интересующих в первую очередь маркетинговые отделы концернов. Национальных титулов хватало: так, в 1975–1980 гг. Род Миллен выиграл целых пять в Новой Зеландии и США. А вот в WRC успехи были исключительно локальными: лучшее, что показали RX-7, – 3-е и 6-е места в греческом «Акрополисе» 1985 года.
Ну а самым громким успехом Mazda вообще и РПД в частности стала победа ее спортпрототипа 787B (2612 см куб., 700 л. с., 607 Нм, 377 км/ч) в Ле Мане в 1991 году. Причем одолеть заводскиеPorsche, Peugeot и Jaguar помогли не только быстрые пилоты и конкурентоспособная техника: свою роль сыграла и настойчивость японских менеджеров, регулярно «выбивавших» для роторников всевозможные послабления в регламенте. Так, накануне победы 787-го организаторы гонки согласились компенсировать прожорливость «роторников» 170-килограммовым (830 против 1000) снижением массы. Парадокс заключался в том, что, в отличие от бензиновых моторов, «аппетит» РПД при дальнейшей форсировке рос куда более скромными темпами, чем у обычных поршневых моторов, и 787-й оказался экономичней своих основных конкурентов!

Это был шок. Mercedes, который журнал Stern за консерватизм называл не иначе как «производитель авто для 50-летних господ в шляпах», в 1969 году презентовал супер-кар, поражавший воображение даже цветом. Вызывающая ярко-оранжевая окраска, подчеркнуто клиновидная форма, среднемоторная компоновка, двери «крыло чайки» и сверхмощный трехсекционный РПД (3600 см куб., 280 л. с., 260 км/час) – для консервативного Mercedes это было нечто!

А поскольку в компании не строили концептов, все считали, что у С111 только один путь: мелкосерийная (омологационная) сборка и большое гоночное будущее, ведь с 1966 года ФИА допустила РПД к официальным соревнованиям. И в штаб-квартиру Mercedes посыпались чеки с просьбой вписать нужную сумму за право обладать С111. Штутгартцы же еще больше подогрели интерес к «эске», в 1970 г. представив вторую генерацию купе с еще более фантастическим дизайном, 4-секционным ротором и умопомрачительными характеристиками (4800 см куб., 350 л. с., 300 км/час). Для доводки Mercedes построил пять макетов, которые дневали и ночевали на Хокенхаймринге и Нюрбургринге, готовясь установить серию рекордов скорости. Пресса смаковала предстоящую «битву титанов» между роторным Mercedes, атмосферным Ferrari и наддувным Porsche в чемпионате мира по гонкам на выносливость. Увы, возвращение в большой спорт не состоялось. Во-первых, С111 был очень дорогим даже для Mercedes, во- вторых, немцы не могли пустить в продажу столь сырую конструкцию. А после карибского нефтяного кризиса они вообще прикрыли проект, сосредоточившись на дизельных двигателях. Ими и оборудовали последние версии C111, установившие несколько мировых рекордов.

Не имеющий законченного технического образования, под конец жизни Феликс Ванкель достиг мирового признания в области двигателестроения и уплотнительной техники, завоевав массу наград и титулов. Его именем названы улицы и площади немецких городов (Felix-Wankel-Strasse, Felix-Wankel-Ring). Помимо двигателей, Ванкель разработал новую концепцию скоростных судов и самостоятельно построил несколько лодок.

Самое интересное, что роторный двигатель, который сделал его миллионером и принес ему всемирную славу, Ванкель не любил, считая его «гадким утенком». Реальные работающие РПД были сделаны по так называемой «концепции ККМ», предусматривающей планетарное вращение ротора и требующей введения внешних противовесов. Немалую роль сыграл и тот факт, что эту схему предложил не Ванкель, а инженер NSU Вальтер Фройде. Сам же Ванкель до последних дней считал идеальной схему двигателя «с вращающимися поршнями без неравномерно вращающихся частей» (Drehkolbenmasine - DKM), концептуально гораздо более красивую, но технически сложную, требующую, в частности, установки свечей зажигания на вращающемся роторе. Тем не менее, роторные двигатели во всем мире связывают именно с именем Ванкеля, поскольку все, кто близко знал изобрателя, в один голос утверждают, что что без неуемной энергии немецкого инженера мир так и не увидел бы этого удивительного устройства. Фелик Ванкель ушел из жизни в 1988 году.
Любопытна история с Mercedes 350 SL. Ванкель очень хотел иметь роторный Mercedes С-111. Но фирма Mercedes не пошла ему навстречу. Тогда изобретатель взял серийный 350 SL, выкинул оттуда «родной» двигатель и установил ротор от С-111, который был легче прежнего 8-цилиндрового на 60 кг, но развивал существенно большую мощность (320 л.с. при 6500 об/мин). В 1972 году, когда инженерный гений закончил работу над своим очередным чудом, он мог бы сидеть за рулем самого быстрого на тот момент «Мерседеса» SL-класса. Ирония заключалась в том, что водительские права Ванкель до конца жизни так и не получил.

Возрождением интереса к РПД мы обязаны новому двигателю Mazda Renesis (от RE - Rotary Engine - и Genesis). За прошедшее десятилетие японским инженерам удалось решить все основные проблемы РПД - токсичность выхлопа и неэкономичность. По сравнению с предшественником, удалось сократить потребление масла на 50%, бензина на 40% и довести выброс вредных окисей до норм, соответствующих Euro IV. Двухцилиндровый двигатель объемом всего 1,3 л выдает мощность в 250 л.с. и занимает гораздо меньше места в двигательном отсеке.
Специально под новый двигатель был разработан автомобиль Mazda RX-8, который, по словам брэнд-менеджера Mazda Motor Europe Мартина Бринка, создавался по новой концепции - автомобиль «строился» вокруг двигателя. В итоге развесовка по осям RX-8 идеальна - 50 на 50. Использование уникальной формы и маленьких размеров двигателя позволило поместить центр тяжести очень низко. «RX-8 не явяляется гоночным монстром, но это лучшая в управлении машина, которую я когда-либо водил», - с восторгом рассказывал Popular Mechanics Мартин Бринк.
Бочка меда…
Вне всяких сомнений, с первого взгляда роторно-поршневой двигатель имеет массу преимуществ перед традиционными двигателями внутреннего сгорания:
- Меньшим на 30-40% количеством деталей;
- Меньшими в 2-3 раза габаритами и массой, по сравнению с соответствующим по мощности стандартным ДВС;
- Плавная характеристика крутящего момента во всем диапазоне оборотов;
- Отсутствие кривошипно-шатунного механизма, а, следовательно, гораздо меньший уровень вибрации и шума;
- Высокий уровень оборотов (до 15000 об/мин!).
Ложка дегтя…
Казалось бы, если «Ванкель» имеет такие превосходства над поршневым двигателем, то кому нужны эти громоздкие, тяжелые, гремящие и вибрирующие поршневые двигатели? Но, как это часто бывает, на практике все далеко не так шоколадно. Ни одно гениальное изобретение, выйдя за порог лаборатории, отправлялось в корзину с пометкой «для мусора». Серийное производство нашло не на один камень, а на целую россыпь гранита:
- Отработка процесса сгорания в камере неблагоприятной формы;
- Обеспечение герметичности уплотнений;
- Обеспечение работы без коробления корпуса в условиях неравномерного нагрева;
- Низкий термический КПД ввиду того, что камера сгорания РПД намного больше, чем у традиционного ДВС;
- Высокий расход топлива;
- Высокая токсичность газообразных продуктов сгорания;
- Узкая зона температур для работы РПД: при низких температурах мощность двигателя резко падает, при высоких - быстрый износ уплотнений ротора.

Главное отличие внутреннего устройства и принципа работы роторного двигателя от ДВС заключается в полном отсутствии двигательной активности, при этом удается добиться высоких оборотов работы мотора. У роторного двигателя или иначе двигателя Ванкеля, есть и ряд других преимуществ, их мы и рассмотрим подробнее.

Общий принцип устройства роторного двигателя

РПД облачен в овальный корпус для оптимального размещения ротора, имеющего треугольную форму. Отличительная особенность ротора в отсутствии шатунов и валов, что значительно упрощает конструкцию. По сути, ключевыми деталями РД являются ротор и статор. Основная двигательная функция в таком типе мотора осуществляется за счет движения ротора, расположенного внутри корпуса, имеющего схожесть с овалом.

Принцип действия основан на высокоскоростном движении ротора по окружности, в результате создаются полости для запуска устройства.

Почему роторные двигатели не пользуются спросом?

Парадокс роторного двигателя заключается в том, что при всей простоте конструкции он не столь востребован, как двигатель внутреннего сгорания, имеющий весьма сложные конструктивные особенности и сложности при осуществлении ремонтных работ.

Разумеется, роторный двигатель не лишен недостатков, иначе он бы нашел широкое применение в современном автопроме, а возможно мы бы и не узнали про существование ДВС, ведь роторный был сконструирован значительно раньше. Так зачем же так усложнять конструкцию, попытаемся разобраться.

Явными недочетами роторного мотора можно считать отсутствие надежной герметизации в камере сгорания. Это легко объяснить конструктивными особенностями и условиями работы мотора. В ходе интенсивного трения ротора со стенками цилиндра происходит неравномерный нагрев корпуса и, как следствие, металл корпуса расширяется от нагрева лишь частично, что и приводит к выраженным нарушениям герметизации корпуса.

Для усиления герметичных свойств, особенно при условии выраженной разницы температурных режимов между камерой и системой впуска или выпуска, сам цилиндр изготавливают из разных металлов и размещают их в разных частях цилиндра, для улучшения герметичности.

Для запуска мотора используют всего две свечи, это связано с конструктивными особенностями мотора, позволяющими выдавать на 20% больше КПД, в сравнении с двигателем внутреннего сгорания, за одинаковый промежуток времени.

Роторный двигатель Желтышева — принцип работы:

Преимущества роторного двигателя

При малых габаритах он способен развивать высокую скорость, однако есть в этом нюансе и большой минус. Несмотря на малые габариты, именно роторный двигатель потребляет огромное количество горючего, а вот ресурс работы мотора составляет всего 65 000 км. Так, двигатель всего в 1,3 л потребляет до 20 л. топлива на 100 км. Возможно, это и стало основной причиной отсутствия популярности данного вида моторов для массового потребления.

Цена на бензин во все времена считается актуальной проблемой человечества, учитывая, что мировые запасы нефти расположены на Ближнем востоке, в зоне постоянных боевых конфликтов, цены на бензин остаются достаточно высокими, и в ближайшей перспективе нет тенденций для их снижения. Это приводит к поиску решений по минимальному потреблению ресурсов не в ущерб мощности, в чем и заключается главный довод в пользу ДВС.

Все это в совокупности определило положение роторных двигателей, как подходящий вариант для спорткаров. Однако известный по всему миру производитель авто «Мазда», продолжил дело изобретателя Ванкеля. Японские инженеры всегда стараются извлекать из невостребованных моделей максимум пользы путем модернизации и применения инновационных технологий, что позволяет сохранять лидирующие позиции на мировом автомобильном рынке.

Принцип работы роторного двигателя Ахриевых на видео:

Новая модель «Мазда», оснащенная роторным двигателем, по мощности не уступает передовым немецким моделям, выдавая до 350 лошадиных сил. При этом расход топлива был несравнимо высоким. Инженерам-конструкторам «Мазда» пришлось уменьшить мощность до 200 лошадиных сил, что позволило нормализовать потребление топлива, однако компактные размеры двигателя позволили наделить авто дополнительными преимуществами и составить достойную конкуренцию европейским моделям авто.

В нашей стране роторные двигатели не прижились. Были попытки установить их на транспорт специализированных служб, но этот проект не был профинансирован в должном объеме. Поэтому все успешные разработки в данном направлении принадлежат японским инженерам из компании «Мазда», намеренной в ближайшее время показать новую модель авто с модернизированным двигателем.

Как работает роторный мотор Ванкеля на видео

Принцип работы роторного двигателя

РПД работает за счет вращения ротора, так идет передача мощности на коробку передач через сцепление. Преобразующий момент заключается в передаче энергии топлива колесам за счет вращения ротора, изготовленного из легированной стали.

Механизм работы роторного-поршневого двигателя:

  • сжатие горючего;
  • впрыск топлива;
  • обогащение кислородом;
  • горение смеси;
  • выпуск продуктов сгорания топлива.

Как работает роторный двигатель показано на видео:

Ротор закреплен на специальном устройстве, при вращении он образует независимые друг от друга полости. В первой камере происходит наполнение воздушно-топливной смесью. В дальнейшем она тщательно перемешивается.

Затем смесь переходит в другую камеру, где происходит сжатие и воспламенение, благодаря наличию двух свечей. В дальнейшем смесь перемещается в следующую камеру, из нее вытесняются части переработанного топлива, которые выходят из системы.

Так происходит полный цикл работы роторного-поршневого двигателя, основанного на трех тактах работы за всего лишь один оборот ротора. Именно японским разработчикам удалось существенно модернизировать роторный двигатель и установить в нем сразу три ротора, что позволяет значительно увеличить мощность.

Принцип работы роторного двигателя Зуева:

На сегодня, усовершенствованный двухроторный двигатель сравним с двигателем внутреннего сгорания с шестью цилиндрами, а трехроторный по мощности не уступает 12-ти цилиндровому двигателю внутреннего сгорания.

Не стоит забывать и про компактный размер двигателя и простоту устройства, позволяющую при необходимости осуществлять ремонт или полную замену основных агрегатов мотора. Таким образом, инженерам компании «Мазда» удалось подарить вторую жизнь этого простого и производительного устройства.

Двигатель внутреннего сгорания, тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.
По роду топлива ДВС разделяются на двигатели:
жидкого топлива;
газовые.

По способу заполнения цилиндра свежим зарядом:
четырехтактные;
двухтактные.

По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха двигатели с:
внешним смесеобразованием;
внутренним смесеобразованием.

К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе.
В ДВС с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой.

В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного ДВС совершается за 4 хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала.

При 1-м такте - впуске - поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр.

В течение 2-го такта - сжатия, - когда поршень движется от н. м. т. к в. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8-2 Мн/м2 (8-20 кгс/см2). Температура смеси в конце сжатия составляет 200-400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком к в. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3-6 Мн/м2 (30-60 кгс/1см2), а температура 1600-2200°C.

3-й такт цикла - расширение - называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу.

4-й такт - выпуск - происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.

Рабочий цикл 2-тактного карбюраторного ДВС осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала. Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного ДВС. При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного ДВС часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже.

Это обусловлено тем, что значительную часть хода (20-35%) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном ДВС.

Рабочий цикл карбюраторного ДВС может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000-7000 об/мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 об/мин и более.

Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18: 1) или обогащенной смеси (12: 1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания.

Регулирование мощности карбюраторного ДВС осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [ 1-4 кг/квт (0,75-3 кг/л. с.)].

Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях.

При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного ДВС возрастает склонность двигателя к детонации,

Двигатель

Какой герметик лучше для системы охлаждения

2021-04-17 17:05:36

Система охлаждения играет важную роль в работе автомобиля. Во-первых, она обеспечивает нормальную работу двигателя, а во-вторых, даёт возможность отапливать салон с минимальными...

Двигатель

Принцип работы турбины на дизельном двигателе

2021-04-17 15:21:00

Турбонаддув обязан свои появлением пресловутой немецкой рачительности и практичности во всём. Ещё Рудольфу Дизелю и Готлибу Даймлеру, в конце XIX века, не давал покоя такой...

Двигатель

Основные принципы и методы

2021-04-15 06:51:24

Многие автомобилисты сталкивались с понятием ремонт двигателя автомобиля. Но не все понимают, в чем заключается данный процесс. Отремонтировать свой автомобиль под силу не каждому...

Двигатель

Ремонт генератора своими руками

2021-04-12 18:12:39

Электрические генераторы применяются для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Все электрические штучки достаточно гибкие и легко подстраиваются под нужды...

Двигатель

Характеристики датчиков детонации

2021-04-12 04:43:27

Большинство бензиновых моторов комплектуется датчиками детонации. Данный элемент необходим для контроля работы всего мотора, который осуществляет . Датчик детонации двигателем...

Двигатель

Новости проекта | Роторные двигатели

Адрес для контактов: [email protected]

 

На этой страничке сайта я, его автор — Игорь Исаев, буду публиковать все последние новости, касающиеся моей работы в указанном направлении.
Тут же можно и взглянуть на мое фото — если кому любопытно. 

 

 

 

14 января 11 г.

Всех поздравляю с Новым Годом, Всем творческих, научных, производственных и коммерческих успехов! Пусть советско-российская инженерно-техническая школа развивается и будет впереди планеты всей!

По делам — мотор мой 5-тактный задерживают(как всегда). На заводе был сломан эрозионный станок (проволочник), на котором шестеренки резали. Вот вроде бы сейчас исправили- обещают мотор выдать на испытание к концу января — ждемс…

 

 

Сайт претерпел некоторую модернизацию внешнего вида. Надеюсь в ближайшую неделю — две добавлю некоторое количество новых материалов: тексты и схемы + чертежи. Давно хотел — только времени не было. Спасибо за помощь в создании нового вида сайта Антону из Люберец.

 

 

Вообще- вокруг сайта понемногу складывается общество активных приверженцев идеи, многие очень помогают — кто советом, кто небольшим, но реальным делом. Всем великое спа-асибо — без такой поддержки мне было бы гораздо труднее «тянуть» на чистом энтузиазме такой ресурс. Еще — есть желание с поддержкой таких людей сделать на базе этого сайта большой научно — технический портал, посвященный проблемам двигателестроения (и вообще малой энергетики — в том числе и транспортной) и существующим новациям на эту тему. В перспективе тут будет и некий патентный архив из документов, обзоры существующих и перспективных конструкций и передовых тех решений. А главное- каждый автор — разработчик тут сможет сделать свою страничку, чтобы выложить свои наработки и завязать дискуссию вокруг своих идей. Получать чужие мнения и популяризировать свои наработки. Может тут и сообщество информационное новаторов- разработчиков сформируется, которое потихоньку начнет привлекать внимание инвесторов и промышленников. Но все это возможно лишь сделать трудом немалого количества людей. Я изложил идею — жду заинтересованных мнений. Открываю дискуссию на эту тему на Форуме. Обсуждение на форуме

1 июля 2010г. Наконец-то мне изготовили опытный образец моего мотора. Забрал с завода — поставил в коридоре квартиры. Пока… Потихоньку начну готовить двигатель к запуску. Фото — здесь.
Получены первые обнадеживающие результаты- камеры сгорания и сегменты расширения работают…
5 июля. Вычертил и добавил несколько новых схем и рисунков.
16 июля. На сайте создан форум — можно обсуждать близкие идее сайта темы.
23 июля. Запуск модели несколько затягивается. На заводе изготовителе несколько «накосячили» — в модели есть отклонения от соосности валов и перепендикулярности торцевых крышек осям валов. Модель не очень легко вращается от руки — а хотелось бы легкости. Поэтому пытаюсь довести модель до нужной кондиции — нашел специалиста в одном небольшом частном цеху… Он возится- пытается довести изделие до нужной формы — снимает сотки по разным сторонам. Полагаю, затяжка на 2-3 недели.
25 августа. Запуск модели несколько затягивается. На заводе изготовителе несколько «накосячили» — в модели есть отклонения от соосности валов и перепендикулярности торцевых крышек осям валов. Модель не очень легко вращается от руки — а хотелось бы легкости. Поэтому пытаюсь довести модель до нужной кондиции — нашел специалиста в одном небольшом частном цеху… Он возится- пытается довести изделие до нужной формы — снимает сотки по разным сторонам. Полагаю, затяжка на 2-3 недели.

Параллельно идет работа над 5-ти тактной моделью мотора, уже разрабатываются рабочие чертежи. Надеюсь через пару недель начать торговаться с окрест расположенными заводами и цехами по поводу цены изготовления этой модели мотора. При удачном заключении соглашения о цене изготоволения 5-ти тактного мотора надеюсь через месяц отдать чертежи в работу. Может за пару месяцев и выточат. Если все будет благополучно — ноябре будет готова 5-ти тактная модель и можно будет начинать рздумывать о ее испытании.

28 ноября. Работа над 3-х тактной моделью пока приостановлена, т.к. в модели обнаружился брак по вине изготовителя, завод выразил готовность исправить ошибку, но пока до этого руки не доходят- далеко вести исправлять и пр. На другом предприятии заказано в начале октября изготовленние 5-тактной модели, срок изготовления 20 декабря. Пока все работы идут по плану, через 3 недели должен забрать мотор.

Коротко — 5ти тактная модель будет давать 8 рабочих тактов за оборот вала, т.е различие в мощности — в 2 раза в сторону уменьшения. (Аналогично как разница в поршневых моторах между 2-х и 4-х такными моделями). Зато 5-ти такная модель будет обладать функцией всысывания и работать с обычным карбюратором. Т.е. не будет требовать наддува воздуха и впрыска под давлением через форсунки топлива. Т.е. она будет гораздо проще.

Кроме того- камеры сгорания в этой модели размещены в крышке корпуса. а не в роторе, как у прежней 3-х тактной модели. В итоге- эта модель при 2-у кратном уменьшении мощности обещает зато работать в гораздо менее напряженных условиях с точки зрения компоновки и сочетания рабочих тактов и в области теплового режима.

Если выберу время- его нехватает катастрофически- нарисую принципиальную схему этого мотора и вывешу на сайте. Схема фаз газораспределения уже нарисована. Осталось опубликовать.

 

 

Новая информация- автор начал работы над двигателем внешнего сгорания- над паровой роторной машиной. Паровая силовая установка будет на основе роторной схемы Тверского, но в конструкции я постарался применить интересные и потенциально эффективные тех решения, который и есть основа изобретения. Общая схема данной силовой установки будет совершенно не похожа на традиционную паровую машину или компоновку паровых турбин. . По моим прикидкам — КПД машины обязан превысить 20% , а возможно достигнет 25-28%. (Я надеюсь, что это получится). Это при том, что машина будет очень компактной — для автотранспорта,и будет иметь главное, чего нет сейчас- быть многотопливной. Т.е. будет иметь возможность использовать и дешевые жидкие топлива- мазут, печное топливо, либо сжатый газ, и вполне легко переходить на уголь, а то и дрова или солому… Это мечта фермера, крестьянина и мелкого предпринимателя из глубинки… Да и армия с МЧС за них будут горой стоять. Представьте — артиллерийский тягач, или БМП которые на буреломе или на камыше из соседнего болота может марш-бросок совершить…

Более развернутые материалы по паровому двигателю будут опубликованы на сайте в феврале- марте.

21 января 11г.

На страничке «Модель автора сайта» размещены новые схемы и чертежи

25 января 11г.

На страничке «Модель автора сайта» размещена ссылка на видеоролик — демонстрирующий основные принципы работы моей схемы роторного двигателя

21 марта 11 г.

Спешу поделиться приятной новостью. Забрал на заводе новую модель — 5-ти тактную. Хоть и изготавливали на 2 месяца дольше, чем договаривались, сделали качественно. Сейчас приступил к «обвесу» мотора — прилаживаю систему зажгания- свечи, трамблер и пр. А так же систему питания топливом. Надеюсь — за неделю управлюсь и начну пытаться запустить мотор в работу. Буду за пусковой шнур дергать. Фотографии нового образца в разделе «Модель автора сайта».

09 апреля 11г.

Уже неделю вожусь с моделью мотора. Можно сказать, что мотор проявляет явные признаки жизни- после раскрутки электростартером начинают работать камеры сгорания, из выхлопных трубок обеих секторов раширения начинает бить дым и мотор явно подхватывает обороты, но после оключения от сети электростартера тянет слабо, сбрасывет обороты и скоро останавливается… Хотя и радостно тарахтит и дым сериями выстреливает. После подробного анализа схемы, в поисках принчины такого странного поведения мотора, я нашел свою ошибку в проектировании. Камеры сгорания не сбрасывают давление до атмосферного и поэтому их перезаряжание свежей порцией сжатой рабочей смеси становится затруднительным. Эту ошибку вполне возможно устранить — но уже при изготовлении новой модели усовершенствованной схемы. Еще похоже- что мотор плохо держит обороты так как некачественно изготовлен трамблер — одна камера сгорания работает практически стабильно, а вторая включается изредка- там явно не соблюдается момент зажигания. Часами вожусь с мотором, высталяя по миллиметрам момент зажигания- но его очень трудно поймать на моей кострукции трамблера. Но трамблер делали кустарно на не очень точном оборудовании — от этого и беды. Изредка зажигание начинало работат в обеих камерах стабильно и мотор начинал заметно тянуть, но это длилось всего пару раз по несколько секунд, да и то — сражу начил «задыхаться» — чувствовалась не полная оттдача камер сгорания… Такие вот беды.
Вывод и перспектив: делать усовершенствванную модель — понимание ее конструкции уже есть, и делать на более точном оборудовании.
Смотрите видеоотчет — ролик по ссылке на страничке этого сайта
здесь.

Всем привет. Игорь Исаев.

18 апреля 11г.

По итогам двухнедельной возни с образцом мотора, который то резво тарахтел и пускал дым, подхватывал обороты от стартера, то делал это плохо, то работали обе камеры сгорания, то одна (мотор практически при этом не крутился) и пр и др. Сделаны следующие выводы и получены следующие итоги:

    — в образце обнаружены конструкторские просчеты (т.е. мои просчеты) которые привели к недостаточной степени сжатия;
    — такие же просчеты привели к недостаточной степени сброса давления камеры сгорания в сектор расширения, что уменьшало крутящий момент и мешало быстрому и качественному заполнению зарядом свежей рабочей смеси из сектора сжатия, так как в камере сгорания оставалось заметное избыточное давление;
    — низкое качество изготовления трамблера и малый переод, в который камера сгорания была заперта привели к нестабильной работе камер сгорания — искра не всегда попадала в нужный момент в одну из камер сгорания;

По результатам рассмотрения всех результатов и в итоге осмысления всего полученного опыта, я сейчас сформулировал новый тип компоновки этой схемы роторного двигателя, которая должна быть лишена всех вышеперечисленных недостатков. Появилась очень интересная и перспективная схема, отчасти неожиданная даже для меня.
В настоящее время идет эскизное проектирование и скоро начнется изготовление рабочих чертежей. Вся работа должна занять не больше месяца. Оцениваю успех получения при запуске новой модели в работу высоких ТТХ по нескольким параметрам в 90%.
Параллельно идет поиск производства, на котором можно будет изготовить новый образец мотора. Прежнее производство, которое возилось с заказом 5 месяцев — исключается.
Если у кого из посетителей сайта есть возможность предложить быстрое изготовление модели на высокоточном оборудовании — просьба сообщить. Небольшое кличество наличных денег для изготовления уже зарезервировано. Главное условие — наличие не изношенных координатно -расточных станков. При этом просьба учитывать мое географическое положение — город Краснодар, юг России.

Автор изобретения и главная тягловая сила проекта в он-лайне и в офф-лайне — Игорь Исаев.

11 мая 11г.

Практически закончено изготовление рабочих чертежей нового варианта двигателя. В ближайшие время постараюсь отправить двигатель на изготовление. Если все будет по графику- через месяц с половиной или два будет готов новый мотор к испытаниям На страничке «Модель автора сайта» я вывесил небольшой скан из окна компа с Inventor -с 3D моделькой новой разработки.

31 июля 11г.

Вывесил разработанную пару месяцев назад системную классификацию роторных ДВС — в разделе «Классификация». Вроде получилось разумно и полезно.
По мотору — месяц назад закончил изготовление рабочих чертежей 2-х вариантов двигателей. Они заметно отличаются друг от друга и от той модели, которая выложена в виде фото и схем на сайте. Подробности о моделях в разделе «Модель автора сайта».
Уже около месяца веду переговоры с изготовителями- вроде дело идет но медленно. Лето-люди в отпусках. Если все будет хорошо- может к концу октября будут готовы опытные модели обоих вариантов мотора. Начну приступать к очередным испытаниям.

31 августа 11г.

.
Поиски производителей идут трудно и медленно. Кто имеет желание помочь — не имеет нужных тех возможностей. А кто имеет тех возможности — не имеет желания… Но- работаю, дело благодаря помощи многих сочувствующих моей идее по малу движется.
Сделал улучшенный видеоролик по демонстрации принципа работы парового двигателя Н.Н. Тверского — предтечи всех моих разработок.
Ролик смотреть здесь.

Всем привет. Игорь Исаев.

28 сентября 11г.

Добавил новую статью «ВОЗМОЖЕН ЛИ ДЕТОНАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» на новой страничке сайта «Статьи про двигатели» — в меню этот пункт так и называется. Читайте.

08 октября 11г.

Добавил новую статью «5-ти тактный двигатель» на страничке сайта «Статьи про двигатели». Читайте.

10 октября 11г.

Добавил новую страничку сайта «Тема тюнинга двигателей» — в меню этот пункт так и называется. Читайте.

23 октября 11г.

На страничке сайта «В поисках лучшей схемы» — выложил эскизы и описание новой компоновочной модели. Читайте.
Изготовление новых моделей в «железе» идет, хотя медленно и трудно. К Нов Году -жду результаты.
22 ноября 11г.

Неделю назад выложил на страничке «В поисках лучшей схемы» описание и эскизы + анимированную схемы работы компоновки «В» двигателя.
Сегодня на страничке «Тема КПД» выложил свою большую статью — размышление о принципиальных теоретических подходах создания двигателя с КПД превышающим 50%. Читайте ЗДЕСЬ.

06 декабря 11г.

На страничке сайта «В поисках лучшей схемы» — начал публиковать эскизы и описание последнего варианта схемы двигателя — «Схема «А». Читайте.
К Нов Году могут появиться результаты трудов- модель нового типа. Производственники обещают успеть.

06 января 12г.

Поздравляю всех с Новым ГОдом и прочими бесконечными русскими праздниками.
Новости таковы- модели нового двигателя в 2-х вариантах производители сделать пока не успели. Ближайший образец обещают изготовить к середине января. Другой- чуть позже. Ждемс…
На досуге написал новую статью, где обосновал мысль, что мои моторы являются двигателями внешнего сгорания. Об этом, и про другие аспекты такого моего видения — читайте в статье здесь. СТАТЬЯ На каком авто можно ездить без прав и гос номеров.

13 января 12г.Сегодня весь день просидел в цехе — притирал и дошлифовывал по месту все движущиеся детали.
Фото некоторых детелей и комлектов — ЗДЕСЬ.
14 января приступаю к сборке мотора. Потом настенет время попыток его запустить в работу…

 

31 января 12г.Две недели вожусь с доводкой мотора. В данной конструкции 9 тел вращения в 9 камерах, поэтому малейший перекос, отклонение от цилидричности или от соосности хоть в одной из них, вызывает «зажим» всей кинематической схемы.
После длительной и кропотливой работы выяснилось, что надо переделывать шестерни. Существующие сделаны не точно и временами «клинят»… Заказал изготовление в Ростове-на-Дону. В конце недели поеду за 300 км. забирать… 20 февраля 12г.С этой моделью получилсь большие сложности — часть деталей оказалась недостаточно термообработана. Стальные детали с плохой термообаботкой при прокручивании мотора в сборе постоянно «задирают» друг друга. Заказал изготовление части вращающихся внутри мотора деталей из бронзы марки БрАЖ. 3 неделю жду изготовления нужных 4-х маленьких деталек… Обещают скоро сделать.
22 февраля 12г.Разместил интересную статью «внешнего» автора — С.В. Митрофанов,«Статья О ДВС, его резервах и перспективах развития глазами специалиста». Статья с согласия её автора взята с сайта….

19 марта 12г.Выложил сканы редкой книги А.Джодж «Быстроходные дизели», выпуск 1938г. Смотри ЗДЕСЬ
20 марта 12г.Уже месяц дорабатываю модель мотора, уже три раза заказывал валы — то недостаточно термообработаны, то неверно прошлифовали, а в последний раз просто сделали вал на 8 мм. длиннее. Плохо термообработанные запорные барабаны (которые драли по стали корпуса) заменил на бронзовые из бронзы марки БрАЖ. Их делали 3 недели. Когда отдали- то оказалось, что зачем-то традиционно сняли фаску (это нарущает герметичность образуемых камер), да еще сильно зажимали в патрон, от чего остались сильные вмятины на основной и самой ответственной поверхности- на цилиндрической поверхности. Смотри фотки косяков… Отдал обратно цеховикам- обещали за дней 10 все переточить по новой…. Вот так время и проходит.
08 мая12г.Пока идут бесконечные доводки, притирка и пределки Смотри Фото Опять корпусные детали пакете растачиваем алмазным резцом. Прежние косяки выправляем. Но — одновременно еще ДВА варианта компоновки мотора пошли в работу в разных городах на разных производствах. Это усовершенствованная «Схема С» и «Схема В».
08 июля 12г.

Последние две недели с утра до вечера занимаюсь последней моделью мотора. Пришлось 4 раза переделывать валы, пять раз менять шпонки и 3 раза перешлифовывать все детали на плоскошлифовальном станке. И бесконечно доводить на притирочных плитах все это.
Пока удалось полностью обкатать двигатель- вся его кинематика уже крутится от вращения рукой за главную шестерню. Это уже большой успех. После наступления этапа холостой прокрутки — притирки мотора от мощной электродрели на оборотах примерно 2-2,5 тыс оборротов постоянно начали вылазить всякие мелкие проблемы. Вот устраняю их по мере появления. Но на это уходит уйма времени и немало денег и сил.
Завтра придется опять ехать в цех со станками делать новые валы. На этапе конструирования был допущен просчет — валы сделали тоньше чем надо. Поэтому нагрузки на шпонки оказались излишне великими, Вот они и не выдерживают долго. Временами от долгой прокрутки они просто перекусываются, а перед этим роторы и барабаны начинают сильно люфтить на валах, что чревато заклиниванием. Поэтому приходится через каждые день-два ставить новые шпонки на валы. Шпоночные пазы на валах тоже быстро разбивает- валы тоже приходится раз в неделю менять. Изначально на валах были предусмотрнены шлицы, но производители сказали- мы шлицы не можем, можем только шпонки…. Вот и сделали шпонки а они оказались слабоваты.
В новоой конструкции в чертежи закладываем уже новые параметры всех элементов мотора, с учетом полученного опыта.
Но- главное- мотор от прокрутки на мощной электродрели дает нужные показатели газоомена- активно всасывает воздух, активно его выхлопывает, в камеры сгорания компрессор гонит воздух мощной пульсацией- аж палец откидывает, если его поднести к отверстию перепуска. Т.е. мои теоретические идеи пока вполне подтверждаются поведением опытной модели. А все выявленные недостатки тут же осмысливаются и вносятся в параметры новой модели (такая же схема «С» только чуть усовершенствованная), на которую уже готовятся рабочие чертежи.
Все идет очень непросто, но я приложу все усилия, чтобы довести дело до логического конца и получить работоспособный мотор нужных параметров.
Ролик притирки- пробной прокрутки роторного мотора смотри ЗДЕСЬ.

23 сентября 12г.Прежнее «изделие» модели роторного двигателя оставил в покое — она всеж оказалось «кривой» и плохо сработанной, поэтому и не смог ее довести до нужной кондиции и завести. Компрессию на нужный уровень не удалось вывести. На холостых прокрутках что-то из нее выжал для своего понимания и все. Сейчас в работе новая модель по «Схеме С» измененная немного и усовершенствованная, по сравнению с прежним изделием. Долгая процедура согласовывания и утрясания рабочих чертежей с технологом цеха-изготовителя завершилась наконец-то. Теперь технологу все понятно.На сегодняшний день уже начато изготовление деталей корпуса роторного двигателя. На днях они пойдут в термичку. Фото готовых вчерне корпусных детелей прилагаю ЗДЕСЬ.
Если все будет по плану- к началу ноября новая модель мотора должна быть готова… Это рождается уже 5-я изготовленная мною модель роторного двигателя по «Схеме Тверского».
24 октября 12г.Дело по изготовлению очередной действующей модели роторного двигателя движется весьма активно. Если так пойдет- через пару недель будут готовы все детали и приступим к сборке двгателя. Прилагаю фото — на оддном — корпусные детали после термообработки. На другом — одна из корпусных деталей на координатно-расточном станке проходит обработку. Смотри ЗДЕСЬ.
Моя 5-я модель роторного двигателя по «Схеме Тверского» рождается вполне быстро.
08 января 13г.Изготовление новой модели идет очень медленно. Все что заказывается на стороне от моего основного подрядчика — изготавливается месяцами… Так резец для чистовой обработки корпуса изнутри — делали больше месяца….
Заказал три шетеренки модуль 1, с конца ноября обещают сделать, предоплату приняли… Сегодня начну долбить их, может к концу января изготовят. Такие от дела. Но модель уже на 80 % готова.

17 января 13г.Ступор в изготовлении модели вроде завершился, цеховые спецы починили станок- координатку 1960 года выпуска, получили всю оснастку и принялись за работу. Выкладываю НОВЫЕ ФОТО корпусных деталей, которые остается расточить точно в размер роторов и еще добавляю 3-х мерную модель проработки нового варианта компоновки двигателя компоновки «С». Она (возможно) будет актуальна при успешном запуске сейчас изготавливаемой модели.

27 января 13г.Написал вторую чась статьи о степени сжатия — и том нужно или не нужно ее повышать для достижения высокого уровня КПД. Читайте ЗДЕСЬ — СТАТЬЯ
Выкладываю очередные фото изготавливаемых детелей мотора НОВЫЕ ФОТО Пороцесс идет очень неторопливо…

25 мая 13г.Наконец-то готов полностью набор корпусных детелей для мотора. Полагаю- за пару недель завершу сборку роторов, и начну сборку- притирку деталей в один узел- двигатель. Затем приступлю к пробным прокруткам….
Фото корпусных деталей, в позициях, как они и будут собираться. НОВЫЕ ФОТО Все движется чудовищно мдленно, но движется….
07.07 (июля) 13г.Очередной затык от изготовителя вылез… На всякий случай пошел к стороннему станочнику- поставили детали на кординатно-расточной станок и проверили размеры. В одной из 2-х подшипниковых крышек выявилось отклонения бокового отверстия под вал запорных барабанов на 0,2 мм. Две десятки это много, движок точно не сможем собрать… Заодно в других деталях отклонение на 5-6 соток тоже выявилось. Поскандалил с прежним производством- там пенсионеры подслеповатые работают, ничего переделать не хотят, ведь брали недорого за работу. А еще и середина лета- там все в отпусках. С трудом нашел спеца у которого дома в сарае стоит кординатно-шлифовальный станок, сейчас будет думать как все огрехи вывести. Надо оснастку типа кондуктора делать, опять все денежно и долго будет.
Начато изготовление рабочих чертежей нового варианта компоновки «С». Он гораздо лучше — удалось сделать газоводы минимальной длины, они по 3 мм теперь стали. Веду одновременно поиски разных изготовителей и разговоры с ними- кто делать будет.
На сайте обновил несколько страниц- дописал статьи, отрисовал и добавил свежие анимированные схемы.
Смотри разделы «Крутящий момент», и «Тема тюнинга двигателя», и в «Поисках лучшей схемы».
13.11 (ноября) 13г.Лето и осень прошли в трудах и заботах. Собрал и от электромотора окрутил тот мотор — что до этого год готовил, что-то в нем есть хорошо, что-то не очень. По опыту пробных попыток пусков — получил пищу для размышлений. На ее основе создал схему и чертежи новой компоновки…. Поднапрягся и за 3 месяца изготовил новую модель. Фото выкладываю. Через дней 10 закончу последние детали- шестерни остались — соберу эту модель. Потом как всегда- попытка запустить…

Смотри фотки и некоторое подробности на страничке «Двигатель автора сайта»

27.11 (ноября) 13г.В ближайшую неделю завершаю изготовление всех мелких детелей и надеюсь скоро приступить к сборке очередной модели. О результатах буду сообщать.

Записал видео- подробно о КПД ДВС и перспективах совершенствования — «тюнинга» двигателей. Смотри «ТУТ»

07.12 (декабря) 13г.Собрал и прокрутил от электромотора двигатель. Все вращается. Только на больших оборотах что-то через 20-30 секунд наинает двигатель зажимать- обороты падают, элетромотор натужно воет. Надо разбирать — доп вышлифовывать роторы. А так — мотор дает мощную компрессию, чавкающие и шлепающие-чпокающе звуки очень мощные. Палец от отверстий впуска и от выпуска резко всасывает- откидывает. Как нибудь видео выложу. Теперь кроме окончательной завершающей шлифовки роторов надо еще четко выставить винты «газ-воздух» (пока на газе из баллончика заводить пытался) и настроить систему зажигания. Это весьма непростая задача.
на малых оборотах экспериментировал с составом смеси и наблюдал при этом как срабатывает камера сгорания. Для этого выкручивал свечу и поджигал спичкой вылетающий в свечное отверстие заряд сжатой рабочей смеси. Получилось очень впечатляещее зрелище. Фото выкладываю. С шумом вылетающие из камеры сгоранию горящие заряды сжатой рабочей смеси- они должны будут толкать лопасти роторов. Полагаю- что такая мощь зарядов вполне стронет роторы с места и заставит их вертеться. Надо только роторы вышлифоввать окончательно и настроить топливную аппаратуру.

ФОТО Смотри «ТУТ»

22.12 (декабря) 13г.Приступил к отладке мотора на ходу и попыткам его запустить. Промежуточные результаты многообещающие, но все время упираюсь и спотыкаюсь о второстепенные трудности, то то надо доделать, это это передалать, А на отладку и приспосабливание всех этих мелочей уходят недели…
Для разрадки обстановки записал видеоролик с рассуждениями о парадоксах и нелепостях поршневого мотора. Так- упражнение в логичесом мышлении. Смотри внизу страницы ТУТ
18.01 (января) 14г.Дело по немногу идет.
Публикую видео прокрутки компрессора двигателя. Пока все идет удачно- зрелище увлекательное.

 

23.02.14 .Поменял роторы на компрессоре — пластиковые при нагреве расширялись и клинили. Стальные азотированные пришлось долго подгонять.

ФОТО Смотри «ТУТ»

Заодно с Праздником — Днём Красной Армии. Броня крепка и танки наши быстры… И пусть мы научимся делать лучшие в мире моторы. И для танков тоже.

 

14.03.14 .

Вожусь с компрессором — уже добился стабильной работы, сечас поднимаю давление за счет подбора уплотнений.

Видео Смотри «ТУТ»
В самом низу страницы24.12.14 .Почти готова новая модель детонационного (бензинового) мотора с выделенной-обособленной камерой сгорания. Наверное- в середине января покажу ее на сайте.

Паралельно- вожусь с паровым вариантом «Коловратного двигателя Н.Тверского». Продул сжатым воздухом- моторчик резво крутится. На днях хочу перегретым паром под хорошим давлением из прямоточного котла его крутнуть. Видео «Смотрите ТУТ»

 

10.04.15.

Застрял на изготовлении роторов. Уже 2 комплекта деталей роторов ушло в брак. Производители никак не могут выдать точные размеры с допуском в 5 микрон… Отказался от обрабатывающих токарно-фрезерных центров, теперь стою в очереди на вырезной электроэрозионный станок со своим заказом.
Может за месяц очередь подойдет. Для сведения- вырезные и прошивные электроэрозионные станки- одни из самых малораспространенных и дорогих в работе типов металлобрабатывающего оборудования.
28.01 (января) 16г.Давно не было новостей..
Долго возился именно с изготовлением и доводкой готовых моделей. Дело нудное и очень не дешовое.

Итог — паровой роторный двигатель с клапанами, которые дают отсечку пара на 50% длины дуги роторной секции (на 50% длины рабочего хода). Результат — резко уменьшенный расход пара. Перспектива мотора- привод электрогенераторов для автономного электроснабжения на дешёвом твёрдом топливе. Планируется несколько типов таких паровых двигателей- от от 3.5 до 500 кВт. На 500 кВт — будет 4 больших роторных секции на одном валу с приводом от мощного кола.
Публикую видео прокрутки парового двигателя на сжатом воздухе небольшого давления (4-5 атм) от компрессора. Пока все идет удачно- зрелище увлекательное.

Обсудить и похвалить (поругать) этот двигатель и его автора можно на Форуме этого сайта — Жми на ссылку: Форум

Детонационный бензиновый двигатель стоит на верстаке почти готовый. Но на все сразу не хватает ни сил, ни времни. Им займусь чуть позже.30.10 (октября) 16г.Летние прокрутки бензинового двигателя проявили один недостаток- уплотнения не справляются со свими обязанностями. Камера сгорания не имеет возможности полноценно «заряжатся» — комперессору не хватает силы закачать туда свежий заряд топливной смеси.
Сейчас все силы направленны на создание качественных уплотнений. Для модели по созданию и обкатке уплотнений выбрана схема роторного двигателя Ванкеля. Она проще, чем схема Тверского. Он почти создан — идет доработка последних операций по корпусным деталям. Подробности по этом модели- на соответствующей страничке сайта.«Двигатель Ванкеля»

 


Одни из деталей на уплотнения для двигателя Ванкеля.

После того, как двигатель Ванкеля будет запущен и обкатан, то опыт изготовления и применения уплотнений и роторов с ними будет использован при изготовлении роторного бензинового двигателя схемы Тверского.
Так же паралелльно идет изготовление парового роторного двигателя на 40 кВт.и прямоточных котлов высокого давления. Об успехах в изготовлении такой техники смотрите на страничке о паровых роторных двигателях «Паровой двигатель»
.

25.12.16 .на 95% готов малый Ванкель. Во второй половине января- планируются запуски моторчика. Пдробности смотри- «Смотрите ТУТ»

МАЙ 2018 г.

После некоторого перерыва возобновляю активную работу с сайтом. Сайт переведен на новый движок- теперь будет проще его обновлять, добавлять новости и проч.
Сейчас моя основная работа делится на два направления:
Первое  Направление: создание и выпуск малых электрогенераторов на твердом топливе с паровыми машинами.  Спрос на них весьма велик. Тут есть свежие новости -Подробности смотри на этой страничке: ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
—  Второе Направление: создание малых роторных двигателей.  Главное в них- это создание эффективных систем уплотнений. Сейчас отрабатываются технологии изготовления таких уплотнений на рабочей модели роторного двигателя Ванкеля. Смотри подробности Двигатель Ванкеля

 

Февраль 2020 г

 

Новые сведения и видео по паровым роторным двигателям и котлам высокого давления- смотри тут
ВИДЕО

По бензиновым моторам- идет подготовка к пуску глубокого модернизированного варианта  роторного двигателя Ванкеля. Скоро должны быть интересные новости.

 

Как работает поршневой двигатель. Роторно-поршневой двигатель описание фото видео история. Особенности конструкции поршня

  • обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
  • отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
  • обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях - при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы - термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами - литьем или штамповкой.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

Volkswagen AG

  1. Головка поршня ДВС
  2. Поршневой палец
  3. Кольцо стопорное
  4. Бобышка
  5. Шатун
  6. Стальная вставка
  7. Компрессионное кольцо первое
  8. Компрессионное кольцо второе
  9. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива , которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций - плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло . Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца - предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда - пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Юбка

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства - это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

  • разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
  • движением масла по змеевику в поршневой головке;
  • подачей масла в область колец через кольцевой канал;
  • масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня - маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Роторно-поршневой двигатель(РПД), или двигатель Ванкеля. Двигатель внутреннего сгорания, разработанный Феликсом Ванкелем в 1957 году в соавторстве с Вальтером Фройде. В РПД функцию поршня выполняет трехвершинный (трехгранный) ротор, совершающий вращательные движения внутри полости сложной формы. После волны экспериментальных моделей автомобилей и мотоциклов, пришедшейся на 60-е и 70-е годы ХХ века, интерес к РПД снизился, хотя ряд компаний по-прежнему работает над совершенствованием конструкции двигателя Ванкеля. В настоящее время РПД оснащаются легковые автомобили компании Mazda. Роторно-поршневой двигатель находит применение в моделизме.

Принцип работы

Сила давления газов от сгоревшей топливо-воздушной смеси приводит в движение ротор, насаженный через подшипники на эксцентриковый вал. Движение ротора относительно корпуса двигателя (статора) производится через пару шестерен, одна из которых, большего размера, закреплена на внутренней поверхности ротора, вторая, опорная, меньшего размера, жестко прикреплена к внутренней поверхности боковой крышки двигателя. Взаимодействие шестерен приводит к тому, что ротор совершает круговые эксцентричные движения, соприкасаясь гранями с внутренней поверхностью камеры сгорания. В результате между ротором и корпусом двигателя образуются три изолированные камеры переменного объема, в которых происходят процессы сжатия топливо-воздушной смеси, ее сгорания, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищения камеры сгорания от отработанных газов. Вращательное движение ротора передается на эксцентриковый вал, установленный на подшипниках и передающий вращающий момент на механизмы трансмиссии. Таким образом в РПД одновременно работают две механические пары: первая - регулирующая движение ротора и состоящая из пары шестерен; и вторая - преобразующая круговое движение ротора во вращение эксцентрикового вала. Передаточное соотношение шестерен ротора и статора 2:3, поэтому за один полный оборот эксцентрикового вала ротор успевает провернуться на 120 градусов. В свою очередь за один полный оборот ротора в каждой из трех образуемых его гранями камер производится полный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания.
схема РПД
1 - впускное окно; 2 выпускное окно; 3 - корпус; 4 - камера сгорания; 5 – неподвижная шестерня; 6 - ротор; 7 – зубчатое колесо; 8 - вал; 9 – свеча зажигания

Достоинства РПД

Главным достоинством роторно-поршневого двигателя является простота конструкции. В РПД на 35-40 процентов меньше деталей, чем в поршневом четырехтактном двигателе. В РПД отсутствуют поршни, шатуны, коленчатый вал. В «классическом» варианте РПД нет и газораспределительного механизма. Топливо-воздушная смесь поступает в рабочую полость двигателя через впускное окно, которое открывает грань ротора. Отработанные газы выбрасываются через выпускное окно, которое пересекает, опять же, грань ротора (это напоминает устройство газораспределения двухтактного поршневого двигателя).
Отдельного упоминания заслуживает система смазки, которая в простейшем варианте РПД практически отсутствует. Масло добавляется в топливо - как при эксплуатации двухтактных мотоциклетных моторов. Смазка пар трения (прежде всего ротора и рабочей поверхности камеры сгорания) производится самой топливо-воздушной смесью.
Поскольку масса ротора невелика и легко уравновешивается массой противовесов эксцентрикового вала, РПД отличается небольшим уровнем вибраций и хорошей равномерностью работы. В автомобилях с РПД легче уравновесить двигатель, добившись минимального уровня вибраций, что хорошо сказывается на комфортабельности машины в целом. Особой плавностью хода отличаются двухроторные двигатели, в которых роторы сами являются снижающими уровень вибраций балансирами.
Еще одно привлекательное качество РПД - высокая удельная мощность при высоких оборотах эксцентрикового вала. Это позволяет добиться от автомобиля с РПД отличных скоростных характеристик при относительно небольшом расходе топлива. Малая инерционность ротора и повышенная по сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания удельная мощность позволяют улучшить динамику автомобиля.
Наконец, немаловажным достоинством РПД являются небольшие размеры. Роторный двигатель меньше поршневого четырехтактного мотора той же мощности примерно вдвое. И это позволяет рациональней использовать пространство моторного отсека, более точно рассчитывать расположение узлов трансмиссии и нагрузку на переднюю и заднюю ось.

Недостатки РПД

Главный недостаток роторно-поршневого двигателя - невысокая эффективность уплотнений зазора между ротором и камерой сгорания. Имеющий сложную форму ротор РПД требует надежных уплотнений не только по граням (а их четыре у каждой поверхности - две по вершинным, две по боковым граням), но и по боковой поверхности, соприкасающейся с крышками двигателя. При этом уплотнения выполнены в виде подпружиненных полосок из высоколегированной стали с особо точной обработкой как рабочих поверхностей, так и торцов. Заложенные в конструкцию уплотнений допуски на расширение металла от нагрева ухудшают их характеристики - избежать прорыва газов у торцевых участков уплотнительных пластин практически невозможно (в поршневых двигателях используют лабиринтовый эффект, устанавливая уплотнительные кольца зазорами в разные стороны).
В последние годы надежность уплотнений резко возросла. Конструкторы нашли новые материалы для уплотнений. Однако, говорить о каком-то прорыве пока не приходится. Уплотнения до сих пор остаются самым узким местом РПД.
Сложная система уплотнений ротора требует эффективной смазки трущихся поверхностей. РПД потребляет больше масла, чем четырехтактный поршневой двигатель (от 400 граммов до 1 килограмма на 1000 километров). При этом масло сгорает вместе с топливом, что плохо сказывается на экологичности моторов. В выхлопных газах РПД опасных для здоровья людей веществ больше, чем в выхлопных газах поршневых двигателей.
Особые требования предъявляются и к качеству масел, используемых в РПД. Это связано, во-первых, со склонностью к повышенному износу (из-за большой площади соприкасающихся деталей - ротора и внутренней камеры двигателя), во-вторых, к перегреву (опять же из-за повышенного трения и из-за небольших размеров самого двигателя). Для РПД смертельно опасны нерегулярная смена масла - поскольку абразивные частицы в старом масле резко увеличивают износ двигателя, и переохлаждение мотора. Запуск холодного двигателя и недостаточный его прогрев приводят к тому, что в зоне контакта уплотнений ротора с поверхностью камеры сгорания и боковыми крышками оказывается мало смазки. Если поршневой двигатель заклинивает при перегреве, то РПД чаще всего - во время запуска холодного двигателя (или при движении в холодную погоду, когда охлаждение оказывается избыточным).
В целом рабочая температура РПД выше, чем у поршневых двигателей. Самая термонапряженная область - камера сгорания, которая имеет небольшой объем и, соответственно, повышенную температуру, что затрудняет процесс поджига топливо-воздушной смеси (РПД из-за протяженной формы камеры сгорания склонны к детонации, что тоже можно отнести к недостаткам этого типа двигателей). Отсюда требовательность РПД к качеству свечей. Обычно их устанавливают в эти двигатели попарно.
Роторно-поршневые двигатели при великолепных мощностных и скоростных характеристиках оказываются менее гибкими (или менее эластичными), чем поршневые. Они выдают оптимальную мощность только на достаточно высоких оборотах, что вынуждает конструкторов использовать РПД в паре с многоступенчатыми КП и усложняет конструкцию автоматических коробок передач. В конечном итоге РПД оказываются не такими экономичными, какими должны быть в теории.

Практическое применение в автопромышленности

Наибольшее распространение РПД получили в конце 60-х и начале 70-х годов прошлого столетия, когда патент на двигатель Ванкеля был куплен 11 ведущими автопроизводителями мира.
В 1967 году немецкая компания NSU выпустила серийный легковой автомобиль бизнес-класса NSU Ro 80 . Эта модель выпускалась в течение 10 лет и разошлась по миру в количестве 37204 экземпляров. Автомобиль пользовался популярностью, но недостатки установленного в нем РПД, в конце концов, испортили репутацию этой замечательной машины. На фоне долговечных конкурентов модель NSU Ro 80 выглядела «бледно» - пробег до капитального ремонта двигателя при заявленных 100 тысячах километров не превышал 50 тысяч.
С РПД экспериментировали концерн Citroen , Mazda , ВАЗ . Наибольших успехов добилась Mazda, которая выпустила свой легковой автомобиль с РПД еще в 1963 году, на четыре года раньше появления NSU Ro 80. Сегодня концерн Mazda оснащает РПД спорткары серии RX. Современные автомобили Mazda RX-8 избавлены от многих недостатков РПД Феликса Ванкеля. Они вполне экологичны и надежны, хотя среди автовладельцев и специалистов по ремонту считаются «капризными».

Практическое применение в мотопромышленности

В 70-е и 80-е годы с РПД экспериментировали некоторые производители мотоциклов - Hercules, Suzuki и другие. В настоящее время мелкосерийное производство «роторных» мотоциклов налажено только в компании Norton, выпускающей модель NRV588 и готовящей к серийному выпуску мотоцикл NRV700.
Norton NRV588 - спортбайк, оснащенный двухроторным двигателем общим объемом в 588 кубических сантиметров и развивающим мощность в 170 лошадиных сил. При сухом весе мотоцикла в 130 кг энерговооруженность спортбайка выглядит в буквальном смысле запредельной. Двигатель этой машины оснащен системами впускного тракта переменной величины и электронного впрыска топлива. О модели NRV700 известно лишь то, что мощность РПД у этого спортбайка будет достигать 210 л.с.

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Детали Роторно-поршневого двигателя

Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:
— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;
— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;
— 130 кг масса двигателя;
— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.
Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.
Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.
При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

  1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
  2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.
В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.
Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.
Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.
Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.
Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.
При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.
Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.
Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

  1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

  1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

  1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см 3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

Определение.

Поршневой двигатель – один из вариантов двигателя внутреннего сгорания, работающий за счет превращения внутренней энергии сгорающего топлива в механическую работу поступательного движения поршня. Поршень приходит в движение при расширении рабочего тела в цилиндре.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Рабочий цикл двигателя состоит из последовательности тактов односторонних поступательных ходов поршня. Подразделяют двигатели с двумя и четырьмя тактами работы.

Принцип работы двухтактного и четырехтактного поршневых двигателей.

Количество цилиндров в поршневых двигателях может варьироваться в зависимости от конструкции (от 1-го до 24-х). Объем двигателя принято считать равным сумме объемов всех цилиндров, вместимость которых находят по произведению поперечного сечения на ход поршня.

В

поршневых двигателях различных конструкций по-разному происходит процесс воспламенения топлива:

Электроискровым разрядом , который образуется на свечах зажигания. Такие двигатели могут работать как на бензине, так и на других видах топлива (природный газ).

Сжатием рабочего тела:

В дизельных двигателях , работающих на дизельном топливе или газе (с 5% добавлением дизтоплива), сжимается воздух, и при достижении поршнем точки максимального сжатия, происходит впрыск топлива, которое воспламеняется от контакта с нагретым воздухом.

Двигатели компрессионной модели . Подача топлива в них точно такая же, как и в бензиновых двигателях. Поэтому, для их работы, необходимы особенный состав топлива (с примесями воздуха и диэтилового эфира), а также точная регулировка степени сжатия. Компрессорные двигатели нашли свое распространение в авиастроении и автомобилестроении.

Калильные двигатели . Принцип их действия во многом схож с двигателями компрессионной модели, однако не обошлось без конструкционной особенности. Роль зажигания в них выполняет – калильная свеча, накал которой поддерживается энергией сгорающего на предыдущем такте топлива. Состав топлива также особенный, за основу берут метанол, нитрометан и касторовое масло. Применяются такие двигатели, как на автомобилях, так и на самолетах.

Калоризаторные двигатели . В этих двигателях воспламенение происходит при контакте топлива с горячими частями двигателя (обычно – днище поршня). В качестве топлива применяется мартеновский газ. Используются они в качестве приводных двигателей на прокатных станах.

Виды топлива, применяющиеся в

поршневых двигателях :

Жидкое топливо – дизтопливо, бензин, спирты, биодизель;

Газы – природные и биологические газы, сжиженные газы, водород, газообразные продукты крекинга нефти;

Вырабатываемый в газогенераторе из угля, торфа и древесины, монооксид углерода также используется в качестве топлива.

Работа поршневых двигателей.

Циклы работы двигателей подробно расписаны в технической термодинамике. Различные циклограммы описываются различными термодинамическими циклами: Отто, Дизеля, Аткинсона или Миллера и Тринклера.

Причины поломок поршневых двигателей.

КПД поршневого ДВС.

Максимальный КПД который удалось получить на поршневом двигателе составляет 60%, т.е. чуть меньше половины сгорающего топлива расходуется на нагрев деталей двигателя, а также выходит с теплом выхлопных газов. В связи с чем, приходится оснащать двигатели системами охлаждения.

Классификация систем охлаждения:

Воздушные СО – отдают тепло воздуху за счет ребристой внешней поверхности цилиндров. Применяются ли
бо на слабых двигателях (десятки л.с.), либо на мощных авиационных двигателях, которые охлаждаются быстрым потоком воздуха.

Жидкостные СО – в качестве охладителя используется жидкость (вода, антифриз или масло), которая прокачивается через рубашку охлаждения (каналы в стенках блока цилиндров) и поступает в радиатор охлаждения, в котором она охлаждается воздушными потоками, естественными или от вентиляторов. Редко, но в качестве теплоносителя также используется металлический натрий, который расплавляется от тепла прогревающегося двигателя.

Применение.

Поршневые двигатели, благодаря своему мощностному диапазону, (1 ватт – 75 000 кВт) обрели большую популярность не только в автомобилестроении, но и авиастроении и судостроении. Они также используются для привода боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, водяных насосов, бензопил и прочих машин, как мобильных так и стационарных.

Большинство автомобилей заставляет перемещаться поршневой двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) с кривошипно-шатунным механизмом. Такая конструкция получила массовое распространение в силу малой стоимости и технологичности производства, сравнительно небольших габаритов и веса.

По виду применяемого топлива ДВС можно разделить на бензиновые и дизельные. Надо сказать, что бензиновые двигатели великолепно работают на . Такое деление непосредственно сказывается на конструкции двигателя.

Как устроен поршневой двигатель внутреннего сгорания

Основа его конструкции — блок цилиндров. Это корпус, отлитый из чугуна, алюминиевого или иногда магниевого сплава. Большинство механизмов и деталей других систем двигателя крепятся именно к блоку цилиндров, или располагаются внутри его.

Другая крупная деталь двигателя, это его головка. Она находится в верхней части блока цилиндров. В головке также располагаются детали систем двигателя.

Снизу к блоку цилиндра крепится поддон. Если эта деталь воспринимает нагрузки при работе двигателя, её часто называют поддоном картера, или картером.

Все системы двигателя

  1. кривошипно-шатунный механизм;
  2. механизм газораспределения;
  3. система питания;
  4. система охлаждения;
  5. система смазки;
  6. система зажигания;
  7. система управления двигателем.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из поршня, гильзы цилиндра, шатуна и коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм:
1. Расширитель маслосъёмного кольца. 2. Кольцо поршневое маслосъёмное. 3. Кольцо компрессионное, третье. 4. Кольцо компрессионное, второе. 5. Кольцо компрессионное, верхнее. 6. Поршень. 7. Кольцо стопорное. 8. Палец поршневой. 9. Втулка шатуна. 10. Шатун. 11. Крышка шатуна. 12. Вкладыш нижней головки шатуна. 13. Болт крышки шатуна, короткий. 14. Болт крышки шатуна, длинный. 15. Шестерня ведущая. 16. Заглушка масляного канала шатунной шейки. 17. Вкладыш подшипника коленчатого вала, верхний. 18. Венец зубчатый. 19. Болты. 20. Маховик. 21. Штифты. 22. Болты. 23. Маслоотражатель, задний. 24. Крышка заднего подшипника коленчатого вала. 25. Штифты. 26. Полукольцо упорного подшипника. 27. Вкладыш подшипника коленчатого вала, нижний. 28. Противовес коленчатого вала. 29. Винт. 30. Крышка подшипника коленчатого вала. 31. Болт стяжной. 32. Болт крепления крышки подшипника. 33. Вал коленчатый. 34. Противовес, передний. 35. Маслоотрожатель, передний. 36. Гайка замковая. 37. Шкив. 38. Болты.

Поршень расположен внутри гильзы цилиндра. При помощи поршневого пальца он соединен с шатуном, нижняя головка которого крепится к шатунной шейке коленчатого вала. Гильза цилиндра представляет собой отверстие в блоке, или чугунную втулку, вставляемую в блок.

Гильза цилиндров с блоком

Гильза цилиндра сверху закрыта головкой. Коленчатый вал также крепится к блоку в нижней его части. Механизм преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. То самое вращение, которое, в конечном счете, заставляет крутиться колеса автомобиля.

Газораспределительный механизм отвечает за подачу смеси паров топлива и воздуха в пространство над поршнем и удаление продуктов горения через клапаны, открываемые строго в определенный момент времени.

Система питания отвечает в первую очередь за приготовление горючей смеси нужного состава. Устройства системы хранят топливо, очищают его, смешивают с воздухом так, чтобы обеспечить приготовление смеси нужного состава и количества. Также система отвечает за удаление из двигателя продуктов горения топлива.

При работе двигателя образуется тепловая энергия в количестве большем, чем двигатель способен преобразовать в механическую энергию. К сожалению, так называемый термический коэффициент полезного действия, даже лучших образцов современных двигателей не превышает 40%. Поэтому приходится большое количество «лишней» теплоты рассеивать в окружающем пространстве. Именно этим и занимается , отводит тепло и поддерживает стабильную рабочую температуру двигателя.

Система смазки . Это как раз тот случай: «Не подмажешь, не поедешь». В двигателях внутреннего сгорания большое количество узлов трения и так называемых подшипников скольжения: есть отверстие, в нем вращается вал. Не будет смазки, от трения и перегрева узел выйдет из строя.

Система зажигания призвана поджечь, строго в определенный момент времени, смесь топлива и воздуха в пространстве над поршнем. такой системы нет. Там топливо самовоспламеняется при определенных условиях.

Видео:

Система управления двигателем при помощи электронного блока управлении (ЭБУ) управляет системами двигателя и координирует их работу. В первую очередь это приготовление смеси нужного состава и своевременное поджигание её в цилиндрах двигателя.

Как работает двигатель Ванкеля? - MechStuff

Больше никаких скучных представлений, давайте начнем и разберемся, как работает двигатель Ванкеля и что это такое!

История: -
Первый двигатель Ванкеля был разработан немецким инженером - Феликсом Ванкелем . Ванкель получил свой первый патент на двигатель в 1929 году.
Однако конструкция двигателя Ванкеля, используемая сегодня, была разработана Ханнсом Дитером Пашке , который он использовал для создания современного двигателя!

Двигатель Ванкеля: -

Двигатель Ванкеля - это двигатель внутреннего сгорания, в отличие от поршневого цилиндра.В этом двигателе используется эксцентриковая конструкция ротора, которая напрямую преобразует энергию давления газов во вращательное движение. В устройстве поршень-цилиндр поступательное движение поршня используется для преобразования во вращательное движение коленчатого вала.
По сути, ротор просто вращается в корпусах, выполненных в виде толстой восьмерки .

Части механизма Ванкеля: -

Для этого слайд-шоу требуется JavaScript.

Ротор: - Ротор имеет три выпуклые поверхности, которые действуют как поршень.3 угла ротора образуют уплотнение снаружи камеры сгорания. Он также имеет внутренние зубья шестерни в центре с одной стороны. Это позволяет ротору вращаться вокруг фиксированного вала.
Корпус: - Корпус эпитрохоидальной формы (примерно овал). Корпус имеет продуманную конструкцию, так как 3 вершины или угла ротора всегда находятся в контакте с корпусом. Впускной и выпускной патрубки расположены в корпусе.
Впускные и выпускные отверстия: - Впускное отверстие позволяет свежей смеси поступать в камеру сгорания, а отработавшие газы выводятся через выпускное / выпускное отверстие.
Свеча зажигания: - Свеча зажигания подает электрический ток в камеру сгорания, которая воспламеняет топливовоздушную смесь, что приводит к резкому расширению газа.
Выходной вал: - Выходной вал имеет эксцентриковых кулачков , установленных на нем, что означает, что они смещены на относительно оси
оси вала . Ротор не вращается в чистом виде, но нам нужны эти эксцентрические выступы для чистого вращения вала.

Примечание: - Выходной вал - вещь, которую нельзя полностью объяснить словами.Довольно сложно представить его вклад в работу. эта ссылка на видео может помочь вам понять это.

Рабочий: - Анимация двигателя Ванкеля.

Впуск: -
Когда кончик ротора проходит через впускное отверстие, свежая смесь начинает поступать в первую камеру. Камера всасывает свежий воздух, пока вторая вершина не достигнет впускного отверстия и не закроет его. В настоящий момент свежая топливовоздушная смесь запаяна в первую камеру и отводится на сжигание.

Компрессия: -
Камера 1 (между углом 1 и углом 2), содержащая свежий заряд, сжимается из-за формы двигателя к тому времени, когда она достигает свечи зажигания.
При этом новая смесь начинает поступать во вторую камеру (между углом 2 и углом 3).

Четыре такта двигателя с пронумерованными углами.

Сгорание: -
При воспламенении свечи зажигания сильно сжатая смесь взрывно расширяется. Давление расширения толкает ротор вперед.Это происходит до тех пор, пока первый угол не пройдет через выхлопное отверстие.

Выхлоп: -
Когда пиковый угол ИЛИ 1 проходит через выхлопное отверстие, горячие газы сгорания под высоким давлением могут свободно выходить из порта.
По мере того, как ротор продолжает двигаться, объем камеры продолжает уменьшаться, вытесняя оставшиеся газы из порта. К тому времени, когда угол 2 закрывает выпускное отверстие, угол 1 проходит мимо впускного отверстия, повторяя цикл.

Пока первая камера выпускает газы, вторая камера (между углом 2 и углом 3) находится под давлением .Одновременно камера 3 (между углом 3 и углом 1) всасывает свежую смесь .
В этом прелесть двигателя - четыре последовательности четырехтактного цикла, которые происходят последовательно в поршневом двигателе, происходят одновременно в двигателе Ванкеля, вырабатывая мощность в непрерывном потоке.

Достоинства: - двигатель Ванкеля

  1. имеет очень мало подвижных частей; намного меньше, чем 4-тактный поршневой двигатель. Это делает конструкцию двигателя более простой, а двигатель - надежным.
  2. Это примерно 1/3 размера поршневых двигателей , обеспечивающих такую ​​же выходную мощность.
  3. Может развивать более высокие обороты в минуту, чем поршневой двигатель.
  4. Двигатель Ванкеля весит почти 1/3 веса поршневого двигателя , обеспечивая такую ​​же выходную мощность. Это приводит к более высокому соотношению мощности к весу.

Недостатки: -

  1. Поскольку каждая секция имеет разницу температур, расширение материала корпуса в разных регионах разное.Поэтому ротор иногда не может полностью герметизировать камеру в области высоких температур.
  2. Горение происходит медленно, поскольку камера сгорания длинная, тонкая и подвижная. Следовательно, может существовать вероятность того, что свежий заряд разрядится, даже не сгорая.
  3. Поскольку несгоревшее топливо находится в потоке выхлопных газов, требования по выбросам трудно выполнить.

Связанные

Модели двигателей> Лаборатория поддержки лекций по физике и астрономии> USC Dana and David Dornsife College of Letters, Arts and Sciences

T.5 (1) - Поилка

Изящная стеклянная трубка, одетая как птица, свешивается «за бедра», поддерживаясь на полпути. Охлаждаясь испарением, его клюв втягивает окрашенную жидкость (хлористый метилен) через трубку в своем теле. Это уравновешивает птицу, и она делает еще один глоток. Перед птицей ставят стакан, наполненный водой. Держите его голову вниз, намочив клюв на минуту или около того. Отпустите его, и он вернется в вертикальное положение.Через некоторое время он сам опускает голову и снова приходит в норму. И так далее.

Верх

T.5 (2) - Реактивный двигатель Кори Героя

Эта демонстрация работает по тем же принципам, что и демонстрация Hero's Jet Engine (M.6 (5a)), но с жидким азотом, используемым во вращающемся контейнере вместо воды. В качестве контейнера вместо стеклянной колбы используется пластиковая бутылка, чтобы избежать трещин и поломки от термического напряжения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Видео доступно в Интернете.

ПРИМЕЧАНИЕ : Требуется уведомление за 48 часов для настройки

Верх

T.5 (3) - Паровоз

Паровая машина работает от давления потока, создаваемого нагреванием воды в бойлере так же, как воду кипятят в чайнике. Снимите предохранительный клапан и налейте воду (желательно теплую) в бойлер до тех пор, пока мерное стекло не будет заполнено на 1/2 - 2/3.Замените предохранительный клапан, через несколько минут давление пара повысится, о чем свидетельствует выход пара на выхлопе.

Верх

T.5 (4a) - Двигатель горячего воздуха цикла Стирлинга

Эта модель 17,8 см x 10,8 см работает на спирте. Принцип работы двигателя горячего воздуха основан на цикле Стерлинга со следующей идеализированной диаграммой P-V.

Верх

т.5 (4b) Двигатель горячего воздуха (двигатель Стирлинга)

Двигатель Стирлинга демонстрирует простой пример теплового двигателя, в котором в ходе термодинамического цикла тепловая энергия из высокотемпературного резервуара частично преобразуется в механическую энергию. Двигатель Стирлинга подключен к источнику постоянного тока, который электрически нагревает нижнюю часть большого цилиндра. Когда воздух в большом цилиндре нагревается и расширяется, поршень втягивается. Следовательно, механическая энергия передается маховику.Когда поршень возвращается в нижнюю часть большого цилиндра, воздух перемещается вверх, так что он охлаждается. Затем холодный воздух сжимается большим шприцем за счет механической работы, создаваемой маховиком. В результате получается простой термодинамический цикл нагрева, расширения, охлаждения и сжатия. Для достижения оптимальных результатов используйте напряжение постоянного тока 11 В и подождите несколько секунд, пока воздух внутри большого цилиндра нагреется. Для запуска теплового двигателя может потребоваться первоначальный толчок.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть видео этой демонстрации.

Верх

T.5 (4c) - Двигатель горячего воздуха Боэма-Стирлинга

Этот двигатель Стирлинга имеет верхний коромысел и прецизионный коленчатый вал.
Базовые размеры: 158 x 108 x 120
Рабочая частота вращения: 2000 об / мин - 2500 об / мин, для регулирования как медленного вращения
Применение подшипника: 6 высококачественных шарикоподшипников

Верх

T.5 (5) - Двухтактный двигатель

Это модель в разрезе, подробно демонстрирующая ее действие.Внутренние части имеют цветовую кодировку, а на ее основе есть схема, дающая названия всем частям. Поворачивая ручку, можно запустить двигатель, зажигая лампу в камере зажигания каждый раз, когда происходит возгорание. Он имеет высоту 38 см и см и питается от источника питания 6 В.

Верх

T.5 (6) - четырехтактный двигатель

Цикл Отто - один из основных циклов, используемых в двигателях внутреннего сгорания.Эта модель также является секционной моделью, показывающей указанное движение двигателя. Он также приводится в движение ручкой. Лампа в камере зажигания заменяет фактическое зажигание, загораясь каждый раз при возникновении зажигания. Лампа питается от источника питания 6 В. Он имеет высоту 38 см и . Он установлен на деревянной основе, на передней части которой есть схема, поясняющая детали.

Верх

T.5 (7) - Преобразователь термоэлектрический

Этот аппарат состоит из двух медных полос (4 см шириной , 12 см высотой), соединенных с небольшим пропеллером наверху, как ветряная мачта.Когда одна ножка помещена в баню с ледяной водой, а другая - в баню с кипящей водой, разница температур будет запускать устройство. Если две ножки будут стоять при одинаковой температуре, он не повернется. Преобразователь состоит из последовательно соединенных полупроводниковых переходов, зажатых между двумя медными ветвями. Разница температур создает электрический потенциал, который приводит в действие двигатель и вращает винт. Преобразует тепловую энергию в электрическую. Это демонстрирует, что разница температур важна для извлечения полезной энергии; и что процесс происходит естественным образом, если сохраняется энергия и увеличивается энтропия.

Верх

T.5 (8) - Двигатель Стирлинга Sun Runner

The Sun Runner, двигатель Стирлинга, работающий на солнечной энергии, представляет собой впечатляющую демонстрацию преобразования энергии. Этот мотор и его параболическое зеркало можно прикрепить к любому обычному штативу камеры. При правильном наведении на солнце полированное алюминиевое параболическое зеркало фокусирует поступающую солнечную энергию на тепловую крышку двигателя, которая преобразуется во вращательное движение.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть видео этой демонстрации.

Верх

T.5 (9) - модель четырехтактного двигателя

Четырехтактный двигатель, также известный как четырехтактный, представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень совершает четыре отдельных хода - впуск, сжатие, мощность и выпуск - во время двух отдельных оборотов коленчатого вала двигателя и одного одного термодинамического цикл. Эта демонстрация отображает вид двигателя Стирлинга в разрезе и может быть показан классам через диапроектор.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть видеоклип этой демонстрации, использующейся с диапроектором.

Верх

T.5 (10) - Модель двигателя Стирлинга

Двигатель Стирлинга - это тепловой двигатель, работающий за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа, рабочего тела, на различных уровнях температуры, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Типичный для тепловых двигателей общий цикл состоит из сжатия холодного газа, нагрева газа, расширения горячего газа и, наконец, охлаждения газа перед повторением цикла.Эффективность процесса сильно ограничена эффективностью цикла Карно, которая зависит от разницы температур между горячим и холодным резервуарами. Эта демонстрация отображает вид двигателя Стирлинга в разрезе и может быть показан классам через диапроектор.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть видеоклип этой демонстрации, использующейся с диапроектором.

Верх

T.5 (11) - Модель двигателя Ванкеля

По мере вращения ротора каждая сторона ротора приближается и удаляется от стенки корпуса, сжимая и расширяя камеру сгорания аналогично ходам поршня в поршневом двигателе.По сравнению с четырехтактным поршневым двигателем, который совершает один такт сгорания на цилиндр на каждые два оборота коленчатого вала, каждое сгорание в двигателе Ванкеля генерирует один ход сгорания на каждое вращение приводного вала, что позволяет по сравнению с более высокой выходной мощностью. Эта демонстрация отображает вид двигателя Стирлинга в разрезе и может быть показан классам через диапроектор.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть видеоклип этой демонстрации, использующейся с диапроектором.

Top

Феликс Ванкель | Немецкий изобретатель

Феликс Ванкель , (род.13 октября 1902 г., Лар, Германия - умер 9 октября 1988 г., Линдау, Германия), немецкий инженер и изобретатель роторного двигателя Ванкеля. Двигатель Ванкеля радикально отличается по конструкции от обычных поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением. Вместо поршней, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах, двигатель Ванкеля имеет треугольный вращающийся ротор, вращающийся в закрытой камере. Каждая четверть оборота ротора завершает расширение или сжатие газов внутри камеры, позволяя выполнять четыре функции, характерные для всех двигателей внутреннего сгорания - впуск, сжатие, расширение и выпуск - за один оборот ротора.Единственные движущиеся части - это ротор и выходной вал. Теоретически преимущества этой конструкции включают легкий вес, небольшое количество движущихся частей, компактность, низкую начальную стоимость, меньшее количество необходимого ремонта и относительно плавную работу.

Ванкель никогда не имел диплома инженера и не получал водительских прав. Сын чиновника лесного хозяйства в регионе Шварцвальд на юге Германии, он вырос в стесненных обстоятельствах после того, как его отец погиб во время Первой мировой войны. В молодости он был убежден, что сможет разработать практичный роторный двигатель (концепция была удачной. (известный, но обычно не работающий), он основал небольшой инженерный бизнес в Гейдельберге, финансируя себя другими работами, такими как книготорговля.Некоторое время он был членом нацистской партии, прежде чем она пришла к власти. Во время нацистского периода и Второй мировой войны он жил в Линдау, на Боденском озере (недалеко от границы со Швейцарией), где работал над проектами уплотнений, нетрадиционных поворотных клапанов и роторных двигателей для двигателей автомобилей и самолетов. В разное время он работал в автомобильных компаниях Daimler-Benz и BMW, а также в ВВС Германии.

В конце войны мастерская Ванкеля была демонтирована союзными властями, и в 1951 году он начал работать в Линдау с исследовательским отделом производителя двигателей, NSU Motorenwerk AG.Он завершил свою первую конструкцию роторного двигателя для NSU в 1954 году, а опытные образцы были испытаны в 1957 и 1958 годах. В 1961 году японская автомобильная компания Mazda заключила контракт с NSU на производство и разработку двигателя Ванкеля в Японии. Автомобили Mazda с роторными двигателями были представлены на японском рынке в 1960-х годах и на американском рынке в 1971 году. Ванкель основал ряд собственных исследовательских центров в Линдау, где продолжал работать по контрактам с различными компаниями над фундаментальными проблемами и будущим. применения роторного двигателя.

Ванкель получил ряд наград инженерных обществ в Германии и за рубежом, а в 1969 году он был удостоен звания почетного доктора Технического университета Мюнхена. Посвятив всю свою жизнь антиивисекционизму, Ванкель в 1972 году основал ежегодную или полугодовую премию Феликса Ванкеля за исследования в области благополучия животных для работ и проектов, связанных с благополучием животных и прекращением экспериментов на живых животных.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Посмотрите, как работает роторный двигатель Ванкеля

mazda-rx8-renesis-wankel-rotary-engine

Некоторым он известен как «крошечный двигатель со смешным названием». Для других это ключ к вождению нирваны. Это, конечно, роторный двигатель Ванкеля.

Легендарный двигатель Ванкеля - это безпоршневой двигатель внутреннего сгорания, прототип которого был впервые создан в 1950-х годах немецким инженером Феликсом Ванкелем. Однако, несмотря на эти немецкие корни, его наиболее плодотворное существование было обеспечено под капотом спортивных автомобилей Mazda, в частности RX-7 и RX-8, и с большим эффектом.

Но как работает роторный двигатель Ванкеля? Взгляните на анимацию ниже.

СВЯЗАННЫЙ: Посмотрите, как GM создает свой самый популярный двигатель Corvette

Забудьте о насосных поршнях обычного поршневого двигателя, в простейшей форме двигатель Ванкеля состоит из ротора треугольной формы, который заключен в кожух внутри корпуса двигателя и вращается вокруг центрального «эксцентрикового» вала. Когда ротор движется вокруг своей оси, его форма создает воздушные карманы разного размера между ним и стенкой корпуса.Эти карманы являются неотъемлемой частью четырехтактного двигателя Ванкеля - впуска, сжатия, мощности и выхлопа.

Сначала одна сторона ротора (назовем ее стороной «А») проходит мимо впускного отверстия, расположенного в стенке корпуса. По мере вращения ротора пространство между стороной «A» ротора и стенкой корпуса увеличивается, что втягивает топливно-воздушную смесь в двигатель. По мере того как ротор продолжает вращаться, сторона «А» приближается к стенке корпуса, сжимая этот воздух в меньший карман, который встречает свечу зажигания.

Сжатая смесь воспламеняется, быстро расширяется и вынуждает ротор продолжать вращательное движение во время этого рабочего хода. Последний такт выпуска происходит, когда сторона «А» ротора вытесняет отработанные газы через выпускное отверстие и снова поворачивается, чтобы встретиться с впускным отверстием, повторяя цикл. При трехстороннем роторе каждый из этих ходов происходит одновременно внутри каждого корпуса.

СВЯЗАННЫЕ С ДАННЫМИ: Присмотритесь к самому последнему Mazda RX-8

История продолжается

2011-mazda-rx8-rotary-engine

Чтобы минимизировать вибрацию, второй ротор обычно работает в дополнительном корпусе рядом с первым, соединенным с таким же эксцентриковым валом.В ранних примерах двигателей Ванкеля использовался только один ротор. Для сравнения, в мощных гоночных автомобилях, таких как Mazda 787B, использовалось четыре ротора… и при этом вырабатывалась мощность более 700 лошадиных сил. Ой.

Роторный двигатель Ванкеля славится своими высокими оборотами, высокой мощностью, относительно небольшими размерами и весом, а также плавностью работы. Тем не менее, двигатели Ванкеля имеют тенденцию быть более «жадными», чем их поршневые собратья.

В настоящее время не существует массовых автомобилей, в которых используются только роторные двигатели Ванкеля.Mazda RX-8 (на фото выше) вышла из строя в 2012 году. Однако Mazda заявила, что еще не закончила работу с роторным двигателем Ванкеля. В 2013 году Mazda показала, что экспериментирует с использованием двигателя в качестве расширителя диапазона для электромобилей. Возможно, с принятием аналогичных газовых расширителей дальности действия в электромобилях такая компоновка все еще возможна.

СВЯЗАННЫЕ С: Узнайте больше о Mazda2 Wankel Range Extender Concept

Изобретатель роторного двигателя Феликс Ванкель родился

Немецкий инженер Феликс Ванкель, изобретатель роторного двигателя, который будет использоваться в гоночных автомобилях, родился 13 августа. 1902 г., Лар, Германия.

Ванкель, как сообщается, придумал основную идею нового типа бензинового двигателя внутреннего сгорания, когда ему было всего 17 лет. В 1924 году Ванкель основал небольшую лабораторию, где он начал исследования и разработку двигателя своей мечты, который мог бы обеспечивать впуск, сжатие, сгорание и выхлоп во время вращения. Он привнес свои знания в области поворотных клапанов в свою работу с Немецким институтом авиационных исследований во время Второй мировой войны и в ведущую немецкую мотоциклетную компанию NSU Motorenwerk AG, начиная с 1951 года.Ванкель завершил свою первую конструкцию роторно-поршневого двигателя в 1954 году, а первый блок был испытан в 1957 году.

В других двигателях внутреннего сгорания движущиеся поршни выполняли работу по запуску процесса сгорания; в роторном двигателе Ванкеля для этой цели служил вращающийся ротор в форме изогнутого равностороннего треугольника. Меньшее количество движущихся частей позволило создать двигатель с плавной работой, который был легким, компактным, недорогим и требовал меньшего количества ремонтов. После того, как NSU официально объявило о завершении роторного двигателя Ванкеля в конце 1959 года, около 100 компаний по всему миру поспешили предложить партнерские отношения, которые позволят внедрить двигатель в их продукцию.Mazda, японский автопроизводитель, подписала официальный контракт с NSU в июле 1961 года после получения одобрения от правительства Японии.

В попытке поэкспериментировать с роторным двигателем и усовершенствовать его для использования в своих транспортных средствах, Mazda создала в 1963 году исследовательский отдел RE (Rotary Engine). Cosmo Sport, выпущенный Mazda в мае 1967 года, был первым на планете двойным двигателем. роторный роторный двигатель автомобиля. Благодаря футуристическому стилю и превосходным характеристикам Cosmo поразил автолюбителей во всем мире. Mazda начала устанавливать роторные двигатели на свои седаны и купе в 1968 году, и эти автомобили попали в категорию U.S. market в 1971 году. После глобального нефтяного кризиса 1973-74 годов Mazda постоянно работала над улучшением своих роторных двигателей для повышения топливной экономичности, и к концу того десятилетия ее спортивные автомобили стали популярными как в Европе, так и в Европе. Соединенные Штаты Помимо Mazda, ряд других компаний лицензировали двигатель Ванкеля в 1960-х и 1970-х годах, в том числе Daimler-Benz, Alfa Romeo, Rolls Royce, Porsche, General Motors, Suzuki и Toyota.

Тем временем Ванкель продолжил свою собственную работу с роторно-поршневым двигателем, основав в середине 1970-х годов свое собственное исследовательское учреждение в Линдау, Германия.В 1986 году он продал институт за 100 миллионов немецких марок (около 41 миллиона долларов) компании Daimler Benz, производителю Mercedes. Ванкель подал новый патент только в 1987 году; в следующем году он умер после продолжительной болезни.

Mazda подтверждает, что Rotary вернется к 2022 году, но не в RX-9

Mazda прекратила выпуск спортивного автомобиля RX-8 в 2012 году, и с тех пор энтузиасты ждали возвращения культового роторного двигателя марки. Теперь генеральный директор Mazda Акира Марумото подтвердил сообщения о том, что роторный двигатель вернется в линейку Mazda, но не в сверхвысокоскоростном RX-9.(Посмотрите видео ниже и прочтите субтитры около 7:30.)

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Mazda планирует использовать роторный двигатель в качестве расширителя запаса хода для нового электромобиля марки MX-30. Mazda намерена начать испытания прототипов в следующем году, чтобы к 2022 году получить серийную версию на дорогах Японии, но пока не предложила никаких технических характеристик.

Роторный двигатель теоретически будет хорошо работать в качестве расширителя диапазона для электромобиля, поскольку он способен вместить много энергии на крошечной площади. Последний RX-8 выдавал 232 л.с. с 1,3-литровым двигателем. Таким образом, они должны иметь возможность получить поворотный расширитель диапазона, который займет крошечную площадь.

Mazda в прошлом играла с водородными роторными двигателями, поэтому роторные двигатели в качестве расширителя запаса хода или гибрида могут оказаться полезными в будущем без выбросов углекислого газа.

Неясно, был ли U.S. market получит чистый EV MX-30 или версию с увеличенным запасом хода, но это не значит, что мы не увидим эту технологию в другом автомобиле. Держать свечу перед традиционным RX-9 с роторным двигателем, который выглядит как RX-Vision, может быть глупо; Вложение НИОКР в двигатель для малолитражного спортивного автомобиля кажется последним, что автопроизводитель сделает в 2020 году. Но Mazda, разрабатывающая технологию роторного двигателя для других целей, может снизить стоимость возможного применения в спортивном автомобиле.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как работает роторный двигатель?

Подобно более обычным бензиновым двигателям, роторный двигатель использует топливо, воспламеняемое искрой для выработки энергии, но, помимо этого, он во многом отличается от обычного автомобильного двигателя; в первую очередь, как он берет расширяющиеся газы и тепло сгорания и превращает их в движение, чтобы толкать вашу машину.

Как работает роторный двигатель?

В нормальном двигателе сгорание действует на набор поршней, которые производят линейное движение внутри цилиндров двигателя. Поршни поднимаются и опускаются, как ноги велосипедиста-толкача, и прикреплены к коленчатому валу, который является компонентом, преобразующим это движение вверх и вниз в круговое движение, приводящее в движение колеса.

В роторном двигателе все основные внутренние компоненты вращаются в основном круговыми движениями, поэтому это более простой и эффективный способ передачи энергии от сжигания бензина до вращения колес.Таким образом, роторный двигатель имеет меньше движущихся частей, он меньше, легче и мощнее для своей вместимости.

В то время как Mazda, без сомнения, является чемпионом по роторным двигателям, японский бренд - не единственный производитель, который баловался этой идеей.

Также, как и в обычных поршневых двигателях, роторная компоновка роторного двигателя может быть продублирована для увеличения мощности и мощности. Большинство роторных моделей было «сдвоенным» ротором, но Mazda создала версии с тремя и четырьмя роторами.

4

Однако, как и следовало ожидать, у этой гениальной идеи есть недостатки.

Запечатанная судьба

Во-первых, изнашиваются специальные уплотнения (их можно услышать, называемые торцевыми, концевыми или верхними уплотнениями), которые помогают создавать сжатие, необходимое для горения. Когда это происходит, роторные двигатели начинают терять мощность и могут сжигать масло. Замена уплотнителей - большая работа.

Выбросы и экономика

В то время как характеристики мощности роторного двигателя очень хорошие, они не так хороши, когда дело доходит до экономии топлива, и влияние на выбросы также отрицательно.Турбонаддув и каталитические нейтрализаторы в последних разработках помогли в некоторой степени, но не настолько, чтобы сохранить принцип с сегодняшними строгими правилами.

Абсолютная мощность

В то время как роторный двигатель со свободными оборотами делает автомобили, приводимые в движение им, увлекательными и увлекательными, за это приходится платить за низкую мощность и особенно за крутящий момент. Эта уникальная производительность ограничивает двигатель для конкретных применений и в основном для спортивных автомобилей.

4

Многие автопроизводители возились с роторными двигателями, но только Mazda начала их массовое производство.А когда это произошло в 1960-х и 70-х годах, низкая надежность роторного двигателя чуть не поставила компанию на колени. Но современные технологии и материалы означают, что у роторного двигателя может быть будущее, и если вы когда-либо ездили на нем, вы поймете, насколько они восхитительно плавные и полные характера.

Что дальше?

С тех пор, как Mazda прекратила выпуск RX-8 в 2012 году, автомобили с роторным двигателем не были доступны для продажи в Австралии, и долгое время казалось, что так и останется из-за присущих роторным конструктивным недостаткам.

4

Однако Mazda недавно подтвердила, что возродит культовый роторный двигатель и что она нашла способы решить свои инженерные задачи.