«Запорожец» обгоняет «Мерседес»

Можно ли обогнать на «Запорожце» или «Жигулях» — «Мерседес»? Оказывается, можно, только для этого в малолитражном автомобиле должен стоять не обычный поршневой, а инновационный роторный двигатель, предложенный Феликсом Ванкелем (Felix Wankel). Такие двигатели одно время устанавливались на советские и российские модели. И некоторые «Жигули» с двигателем Ванкеля обгоняли и сейчас обгоняют «Мерседесы».

Все изучали в школе, что автомобиль едет благодаря двигателю внутреннего сгорания. В двигателе есть цилиндры, внутрь цилиндров подается топливо, оно сгорает и толкает поршень. Поршень движется вверх и вниз. Движение каждого из поршней неравномерно и, чтобы автомобиль двигался плавно, цилиндров должно быть не менее четырех. Цилиндры соединяются с коленчатым валом, топливо в них подается попеременно. Поршневой двигатель внутреннего сгорания прекрасно зарекомендовал себя, он наиболее разработанный и надежный. Но у него есть существенные недостатки: он громоздкий, часть энергии тратится зря, так как поршни, двигаясь вверх-вниз, останавливаются, теряя энергию.

Кроме того, чтобы динамично набирать скорость, поршневой двигатель должен иметь большой объем, поэтому быстрые машины дороги.

Динамичность роторного двигателя Ванкеля уникальна: установленный на «Жигулях», он позволяет обгонять со светофора иномарки бизнес-класса.

Есть ли альтернатива? Да, есть. Уже несколько десятилетий разрабатывается принципиально другой двигатель внутреннего сгорания. Его придумал немецкий инженер Феликс Ванкель (Felix Wankel). Двигатель Ванкеля называют также роторным двигателем. Вместо поршней и цилиндров двигатель Ванкеля имеет два ротора в форме треугольников с выпуклыми сторонами. Роторы непрерывно вращаются, сохраняя энергию вращения. При этом они засасывают топливную смесь, сжимают ее, смесь воспламеняется и выбрасывается наружу.

Более простая конструкция

Конструкция роторного двигателя проще поршневого, она очень изящна. Ему не нужна сложная система клапанов поршневого двигателя для впуска топливной смеси и выпуска выхлопных газов.

Двигатель Ванкеля гораздо компактнее и легче, обычно у него два ротора, которые в серийных двигателях разгоняются даже до десяти тысяч оборотов в минуту. Для поршневых двигателей обычно предельная скорость вращения — шесть тысяч оборотов в минуту. Ход роторного двигателя очень плавный. И самое главное: динамичность двигателя Ванкеля. Установленный, например, на 8 или 9 модели «Жигулей», он позволяет обгонять со светофора иномарки бизнес-класса, которые дороже «Жигулей» в десять раз, а форсированный роторный двигатель оставляет позади и ведущие спортивные модели.

Устраняемые недостатки

Почему же двигатель Ванкеля не распространился повсеместно? Дело в том, что первые роторные двигатели были неэкономичными, неэкологичными и не очень надежными. И дело тут не в каких-то принципиальных изъянах конструкции, просто над совершенствованием двигателя Ванкеля ученые и инженеры работали гораздо меньше: такими же ненадежными и неэкономичными были в свое время первые поршневые двигатели.

Забегая вперед, скажем, что японские инженеры из компании «Мазда» уже сейчас создали надежный серийный двигатель Ванкеля «Ренезис» для спортивных автомобилей «Мазда RX8», который удовлетворяет самым высоким экологическим требованиям стандарта «Евро-4», при этом расход топлива у них не больше, чем у спортивных моделей.

Судьба роторных двигателей в России

Интересна и поучительна судьба роторных двигателей у нас. Об этом рассказывает один из конструкторов двигателя Сергей Мясищев: «В 1974 году приказом генерального директора автомобильного завода «ВАЗ» Полякова Виктора Николаевича, светлая ему память, было создано специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей. Задача, весьма амбициозная, состояла в создании двигателя для автомобилей «ВАЗ», с последующей заменой на конвейере поршневого двигателя на роторный. Проходили командировки в Германию для изучения производства роторного двигателя, были изготовлены опытные, работоспособные образцы.

Но для производства, конечно, этот двигатель был не готов. Была выпущена небольшая партия для эксплуатационных испытаний. Вы помните, что в то время автомобили были в большом дефиците. Хотя машины с роторным двигателем и раскупили, но было много рекламаций. Затем ситуация была проанализирована, найдено применение этому двигателю — место, где он мог лучше всего использоваться. Тогда эксплуатация позволила без проблем провести доводочные работы. В то время был спроектирован двигатель более мощный, чем наш — мощностью 120 лошадиных сил, использовавшийся для спецавтомобилей силовых структур, с высокими динамическими качествами».

Мощный и компактный

Главное преимущество роторного двигателя в том, что он быстро разгоняется и занимает меньший объем моторного отсека при той же мощности. «Без изменений конструкции моторного отсека в стандартную 5, 7, или 11 модель устанавливался двигатель мощностью до 140 л.с. В то же время изучался спектр применения этого двигателя, потому что первые неудачи заставили задуматься, а правильно ли мы применяем двигатель. И вот тогда была проделана большая работа, чтобы определить области применения. Были сделаны двигатели для авиации, подвесные лодочные двигатели, двигатели для амфибийных судов на динамической подушке, для экранопланов, для мотоцикла. В Ижевске был изготовлен мотоцикл, он прошел определенные испытания. Первоначально этот мотоцикл был заказан как эскортный мотоцикл для Кремля», — говорит Сергей Мясищев.

Так родилась и умерла еще одна утопия — перевести все модели «Жигулей» на двигатель Ванкеля. Однако разработчиками были достигнуты оригинальные результаты в создании роторных двигателей, а советские спецслужбы получили несколько сотен крайне быстрых специальных «Жигулей». С распадом Советского Союза разработка двигателей Ванкеля в России затормозилась. Хотя в конце 90 годов «АвтоВАЗ» выпустил небольшую партию обычных «Жигулей» с роторным двигателем.

Приятные особенности эксплуатации

Обладателем подобного редкого образца стал директор торгового дома «Три на три» Дмитрий Мнушкин: «Нужно сказать, что мы явились счастливыми обладателями автомобиля из той партии переднеприводных машин, о которых говорил Сергей Филиппович.

Эксплуатация его идет с 99 года. Что можно отметить? Этот автомобиль дает уникальные ощущения при его эксплуатации. Возможности роторного двигателя позволяют иметь преимущество перед многими иностранными автомобилями, что приводит на дорогах довольно часто к курьезам. Динамика автомобиля, оснащенного таким мотором, в корне отличается от динамики серийной машины и такой прыти от нее никто не ожидает, в этом и конек. Мощность двигателя моей машины 170 л.с., при этом она разгоняется до ста километров в час порядка шести с небольшим секунд. При том что спортивная версия разгоняется до ста за 4,1 секунды. Надо отметить, что этот двигатель благодарно относится к тюнингу, дает широкие возможности в области настроек: можно получать хорошие результаты доступными средствами».

О спортивных возможностях двигателя Ванкеля рассказывает Владимир Каблуков, учредитель фирмы «Три на три»: «Существует такой вид спорта — под названием «дрэг-рейсинг»: это парные заезды на 402 метра. В разных странах, где проводятся подобные гонки, имеются разные регламенты: где-то применяется олимпийская система «на вылет», где-то — квалификация по времени. Кубок России 2005 года имел гибридную форму. До четвертьфинала была система отбора по времени, а после — олимпийская система. Наша машина легко дошла до финала. Мы взяли в трех этапах первые места, кубки, медали».

Достижения «Мазды»

На гонках в Лимане компания «Мазда», которая продвигает двигатель Ванкеля, добилась большого преимущества. Это были круглосуточные кольцевые гонки. «После этого спортивные комиссары приняли регламент, который запрещает применять автомобили с невозвратно-поступательно двигающимися поршнями. «Мазда», можно сказать, спасла роторный двигатель от забвения, она его довела до того состояния, когда сегодня нужно переписывать часть учебников по автомобильным двигателям, где написано, что этот двигатель — бесперспективный по выполнению норм токсичности, в частности. RX8 выполняет нормы «Евро-4». Это самые высшие нормы, которые сегодня существуют. Сегодня это реальный двигатель массового производства. Инженеры «Мазды» проявили настойчивость, невзирая на общую тенденцию в мировой экономике.

Эта фирма нашла в себе силы, чтобы сохранить и усовершенствовать эту тему. Они прошли большой путь и сегодня могут гордиться тем продуктом, который они выставили на рынок. Сегодня, когда рынок насыщен всевозможными автомобилями, эта фирма предлагает совершенно оригинальный двигатель, который, кроме нее, никто предложить не может. Я надеюсь, что мы тоже в ближайшее время сможем предложить нашим потребителям роторный двигатель, но в нашем исполнении, естественно, с учетом наших возможностей и технологических нюансов», — утверждает Сергей Мясищев.

История российских роторных двигателей продолжается. В настоящее время работы по созданию серийной модели двигателя Ванкеля совместно с «АвтоВАЗом» ведет компания «Интер-Волга». Роторные двигатели нового поколения российской разработки, возможно, скоро появятся на некоторых моделях ВАЗ-2110. Модернизированные двигатели планируется применять в легкомоторной авиации, а также ставить на катера и моторные лодки.

Устройство роторного двигателя ➤ 1st-car.

ru

Содержание

Эпоха машин возникла благодаря созданию дизельного двигателя. Огромную популярность приобрели поршневые моторы. В тоже время, с начала разработки дизельного двигателя перед изобретателями стояла цель извлечь максимальную эффективность при минимальном расходе топлива. Эта проблема разрешалась определенными способами — от усовершенствований техники существующих двигателей до возникновения совсем иных моторов другой структуры. Один из них был роторный мотор.

Роторный двигатель

Второе название роторного РПД – ванкель — аналог дизельного. Роторное моторное устройство было изобретено в 1930-е годы, гораздо позднее поршневого. Полностью функциональный тип такого мотора появился в пятидесятые годы. После возникновения вращающегося мотора многие автопроизводители с интересом начали создавать свою модель роторного силового агрегата, от которого вскоре они отказались ради обычного мотора с поршнем. Единственной сторонницей вращающегося мотора была японская корпорация «Мазда», поэтому такой тип мотора использовала в качестве визитной карточки. Характеристикой таких двигателей является строение, не имеющее поршня. Поэтому строение его было простым. В моторе с поршнем энергия горючего топлива принимается поршнем, который посредством возвратно-поступательного движения передает ее кривошипу коленчатого вала, создавая вращение.

В моторе с ротором энергия сразу преобразуется во вращение вала, минуя возвратно-поступательное движение. Это снижает потери мощности на трение, снижает металлоемкость и упрощает строение. Это заметно повышает КПД мотора.

Конструкция

Для понимания, как работает двигатель с ротором, нужно понимать, какое представление имеет его структура. Энергия сгорания топлива в таком силовом агрегате восполняет статор, вместо поршня. Статор представляет собой равносторонний треугольник. А каждая сторона его работает как поршень.

• Ротор. Чтобы создать этап сгорания, статор помещается в замкнутый участок, состоящий из 3 элементов, 2 боковых и 1 центрального корпуса, который несет название статор. Область, на которой проходит этап нагрева, создается в статоре, а корпус бокового корпуса только создает уплотнение этой площади. Внутри цилиндра выполнен рычаг, а ротор помещается в него. Он сделан овальным, с немного прижатой боковой стороной, чтобы внутри цилиндра протекали все нужные этапы. В самом статоре есть окна впуска воздушно-топливной смеси или воздуха, а также выхлопного газа. А уже они закрыты отверстиями для зажигания свечей.
• Выходной вал. В выходном вале расположены эксцентрично закругленные кулачки. Смещение от центра. Каждая роторная труба соединена с одной из них. Выпускной вал относится к коленчатому валу мотора поршневого мотора. Ротор при вращении давит на кулак. Благодаря тому, что кулачки не симметрично установлены, сила рычага, опираясь на кулаки, делает на выходе крутящий момент, что заставляет его крутиться.
• Устройство двигателя. Характеризуется движением ротора в статорном цилиндре то, что верхний слой цилиндра всегда прикасается к поверхности статора, а движения его осуществляются по образцу эксцентрика. Он смещается по оси и вращается по ней. Чтобы это осуществить, необходимо в роторе проделать небольшое отверстие. У одной стороны отверстия расположен зубчатый сегмент. При этом в ротор вставляется эксцентриковый вал. Для того, чтобы создать вращение, на боковом корпусе установлены неподвижные шестеренки, которые зацепляются с зубчатым сектором ротора. Это так называемая точка отсчёта. Благодаря эксцентричности он опирается на неподвижные шестеренки, а зацепление создает движение вращательного движения. Он вращается, а также создает вращение вала на эксцентрике, на котором установлен.

Принцип работы

Так как цилиндр ротора имеет впускные и выпускные порты, они устраняют необходимость механизма газораспределения, а сам этап работы делится на 4 цикла. Теперь посмотрим, как всё это протекает в статоре. Уголки статора непрерывно контактируют с статорным цилиндром, что создает герметичная область между его сторонами. Эллиптическая форма статора цилиндра позволяет изменить область между стеной статора и двумя соседними вершинами ротора. Теперь посмотрим работу цилиндрика только на одной стороне рычага. Так, когда статор вращается, одна его вершина, проходя через эллиптическое сжатие цилиндрика открывает пусковое окно, и горячая смесь либо воздух начинает приходить в полосу между треугольным краем цилиндра и стеной.

При этом движения продолжаются, и пик достигает высокого предела эллипса и затем снижается. Возможность непрерывного контакта с вершиной ротора возникает благодаря эксцентричному перемещению. Впускается воздух, пока его вторая вершина статора не закрывает окно впуска. Первый пик в этот момент уже превышает высоту цилиндрового эллипса, происходит сжатие такта, и область между цилиндром и статором начинает существенно снижаться.

В момент прохождения стороны статора сквозь максимальное сжатие между стороной рычага и стеной цилиндрика приходит искра, которая воспламеняет сжатую смесь горючего между сжатой стеной цилиндра с стороной рычага. Характеристика вращающегося мотора заключается в том, что его зажигают после того, как проходит так называемая сторона «мертвого места», а не после того, как проходит так называемая сторона «мертвого места», как поршневой мотор.

Это происходит с целью воздействия энергии, выделяющейся при нагревании, на часть ствола, уже прошедшую верхнюю мёртвую точку ВМТ. Это создает движение статора в нужную сторону. После того, как свеча проходит, газ удаляется, пока первый угол ротора не начинает открывать окно выхода, а второй угол его постепенно закрывает.

Такты двигателя

Важно отметить, что все процессы описаны и выполняются только с одной стороны ротора, каждая сторона выполняет процесс одна за другой. То есть для одного оборота ротора выполняется три такта одновременно — пока в полосе между одной и другой сторонами ротора нагнетается воздух или горячее вещество, тогда другая часть ротора проходит через ВТМ, а третья вырабатывает выхлопную смесь.

Сейчас о том, как вращать эксцентриковый вал, который прикреплен к ротору. Благодаря этому эксцентриситету одна полная оборотная передача выполняется меньше, чем одна полная оборотная передача вала. То есть в течение одного полного цикла вал вращается трижды, что придает ему ещё больше полезных действий.

В моторе поршневого типа каждые две обороты коленвала совершают один цикл, эффективен только один полуоборота. Это позволяет обеспечить высокий уровень энергоэффективности.

Сравнение роторного мотора и поршневого мотора позволяет сравнивать выходные мощности в одном цилиндре с одной роторной и статорной мощностью, равной мощности трех цилиндров. А учитывая, что у Мазды в своих автомобилях стоит его двухсекционный роторный двигатель, по мощности он не уступает шестицилиндровому поршневому двигателю.

Устройство роторного двигателя: достоинства и недостатки

Сейчас, если говорить о преимуществах двигателей ротора, их достаточно много. Увидим, что производительность одной части сравнима с трехцилиндровым мотором, однако габариты куда меньше. Это сказывается на компактности самого мотора. Это можно сказать по модели Mazda RC-8. При хорошей мощности автомобиля имеется среднеразмерная конструкция двигателя, позволяющая добиться точного развертывания двигателя по осям, что оказывает влияние на устойчивость и управляемость автомобиля. Кроме компактного размера, у этого двигателя нет ГРМ-генератора, поскольку все фазы передачи задаются самым регулятором. Это существенно снижает металлоемкость корпуса и, следовательно, уменьшает массу мотора.

Изношенная поршня и синхронное соединение уменьшают число движущих частей двигателя, что сказывается на надежности конструкции двигателя. Сам движок не имеет различных направлений, как поршневые двигатели, что дает меньшую вибрацию при работе. Но у таких моторов есть и недостатки. Сначала система смазки одинаковая с 2-тактным двигателем. То есть топливом смазывается поверхность корпуса. Организация подачи масла совсем другая.

Если в двигателе двухтактного смазочного масла непосредственно добавляется в топливо, то в двигателе ротора он подается по форсунку, уже вмешивается в топливо. Использование данного вида смазки позволило сделать двигателям подходящее только минеральное или специальное полусинтетическое масло.

Таким образом, масло выгорает при эксплуатации, что негативно влияет на состав выхлопных газов. По экологичности двигатель ротора значительно превосходит четырехтактный свой поршневой двигатель. Хотя конструкция ротора проста, двигатели ротора имеют весьма маленький ресурс. Та же Мазда, пробег до капремонта был всего 100000 км.

Прежде всего, «страдают» вершины, как компрессионные кольца в поршневой машине. Вершина находится в верхнем стволе ротора, поэтому верхний ствол плотно прилегает к стене корпуса.

Недостатком является и невозможность ремонта. Если места посадки ротора износятся, то эти места восстановить невозможно, так что ротор полностью заменяется. Так же и с цилиндром цилиндра. При повреждениях его практически нельзя расточить, поскольку сложность выполнения такой работы чрезвычайно велика. Вкладыши выносятся гораздо быстрее, поскольку высокое вращающееся эксцентриковое колесо вращается гораздо быстрее.

В общем, при куда более простых конструкциях ротор оказывается намного надежнее поршневого двигателя, в силу сложности процесса его работы. Но, в целом, ротор не тупик в развитии внутренних двигателей. Та же Мазда постоянно совершенствует этот тип двигателя. Например, конструкция двигателя РХ-8 уже почти не отличается от поршневого по токсичности, что является большим достижением. Сейчас они пытаются увеличить свои ресурсы.

Однако это скорее всего достигается, если использовать специальные материалы для производства деталей мотора и улучшенной обработки поверхностей, что существенно упрощает ремонт и повышает расходы. Однако, несмотря на существенные неисправности, двигатель по-прежнему считается важным альтернативой внутреннему сгоранию поршневых двигателей, поскольку имеет несомненные плюсы.

РПД интересное и полезное предложение, но подобные моторы, хотя и имеют высокую мощность и КПД, не подошли. Благодаря конструктивным особенностям механизм быстро износится.

Кроме того, для «движка» требуются особые условия эксплуатации, сервиса. РПД является отличным вариантом для гонок и спортивного автомобиля. Для этого не требуется большой ресурс. Высокая техническая характеристика дает покупателям надежду, что роторный двигатель когда-то выпускается серийно, а недостатки можно будет устранить заранее.

Не за горами двигатели, но после перехода к водородному топливу производство РД начнется. Именно такой мотор не реагирует на взрывы. Одна из последних его разработок — Premacy Hidrogen Re Hybrid. Его характеристики не отличаются от других новинок автомобильного дизайна.

РПД на Западе

На западном рынке роторные двигатели не произвели бума, и конец их разработкам в странах Америки и Европы стал топливным кризисом 1973 года, в котором цены на нефть резко выросли, а покупатели автомобилей начали оценивать модели с экономными расходами.

Конструкция роторного двигателя Сореньи | Новый дизайн роторного двигателя

Представьте себе треугольники, вращающиеся вокруг карниза занавески для душа внутри пивного бочонка — это элементарное описание кричащего роторного двигателя Ванкеля. Эта силовая установка любима редукторами во всем мире из-за ее простой конструкции с минимумом движущихся частей, плавности хода от низких до высоких оборотов и огромного количества мощности, которое исходит от ее крошечного рабочего объема.

Тем не менее, культовый треугольный ротор Ванкеля ограничен по частоте вращения из-за того, что его треугольные роторы установлены эксцентрично на коленчатом валу, что означает, что двигатель ограничен примерно 9 оборотами.000 об / мин, потому что коленчатый вал согнется, если он будет вращаться быстрее. Конечно, красная черта в 9000 об/мин — это высокий показатель для уличного автомобиля, но возможность развивать более высокие обороты может обеспечить большую мощность в других приложениях.

Может быть, они могли бы, если бы мы вышли за пределы вращающихся треугольников.

Двигатель Сореньи в разобранном виде.

REDA

В течение более десяти лет австралийские инженеры, работающие под названием «Агентство по разработке роторных двигателей» (REDA), разрабатывали новую конструкцию роторного двигателя, основанную на деформирующемся ромбе, а не на обычных треугольных роторах. Основным преимуществом двигателя является более высокая удельная мощность, чем у Ванкеля, потому что более сбалансированная конструкция позволяет двигателю работать на более высоких оборотах — так говорит Питер Кинг, один из двух партнеров REDA.

Другим важным преимуществом, по утверждению Кинга, является то, что предел оборотов Szorenyi не ограничивается изгибом коленчатого вала, возникающим из-за эксцентриковых роторов Wankel. Сбалансированные роторы Сорени (в которых вращающий их коленчатый вал находится в центре ротора) позволяют ему вращаться выше, чем у Ванкеля, чьи роторы имеют центр тяжести, эксцентричный по отношению к его коленчатому валу.

Этот новый роторный двигатель называется роторным двигателем Сореньи в честь изобретателя двигателя и партнера REDA Питера Сореньи. После того, как он скончался в 2012 году, его сын Адам занял его место в REDA вместе с Кингом.

Знаменитый роторный двигатель Mazda Wankel.

Getty Images

Wankel никогда не был единственной роторной конструкцией, но он стал фирменным типом. Задуманный в 1920-х годах в Германии, Ванкель, наконец, был запущен в производство в 1950-х годах на немецком автопроизводителе NSU. Mazda вместе с огромным списком производителей автомобилей и самолетов, а также несколькими производителями мотоциклов получила лицензию на Ванкеля от NSU и разработала свои собственные версии. Только Mazda действительно использовала для этого, используя роторные двигатели, наиболее известные в спортивных автомобилях, таких как RX-7, и в гранд-туристах, таких как Cosmo.

NSU обанкротилась в 1970-х, потому что ее ранние Ванкели продолжали саморазрушаться, и, хотя компания в конечном итоге устранила недостатки, ее репутация была уничтожена к чертям. Mazda была в разгаре перевода почти всей своей производственной линии на Ванкельса, когда разразился нефтяной кризис 1973 года. С тех пор роторные двигатели использовались в основном для нишевых легких спортивных автомобилей и роскошных гранд-туристов, пока Mazda не разочаровала любителей Ванкеля во всем мире, остановив производство после 2012 года.

Похожие истории

• Официально: роторный двигатель Mazda вернется
• Роторный двигатель Mazda: объяснение

Сореньи пережил свою собственную сагу. REDA много лет разрабатывала четырехкамерный Szorenyi и построила действующий прототип в 2008 году. Но когда в 2017 году группа опубликовала свой официальный документ с Обществом автомобильных инженеров, все натолкнулось на препятствие. Инженеры известной британской автомобильной инженерной фирмы проверили двигатель и сказали Кингу, что угловые шарниры будут испытывать экстремальные нагрузки от давления, и их будет трудно адекватно смазать.

«В результате этого [разговора] у меня появилось вдохновение убрать петли и просто смириться с потерей одной [камеры сгорания]», — говорит Кинг. Это упростило двигатель и устранило проблемы со смазкой и высокими нагрузками, но также вернуло Сореньи к трехкамерному роторному двигателю, более близкому по концепции к Ванкелю.

Прототип РЕДА

РЕДА

Ротор Сореньи сохраняет основные черты Ванкеля для неподвижных частей двигателя, однако имеет ключевое преимущество — у Сореньи используется более круглая форма статора (стационарная часть в форме пивной бочки). двигателя). Его роторы испытывают центробежные силы, которые деформируют их относительно верхних уплотнений, выстилающих камеры сгорания, что улучшает уплотнение этих камер. Напротив, утверждает Кинг, эксцентриковые роторы Ванкеля испытывают силу, действующую по направлению к центру двигателя, и это может привести к подъему верхнего уплотнения, что приведет к утечке газов между камерами.

Потеря четвертой камеры уменьшает рабочий объем двигателя — если все остальное остается прежним — но трехкамерный Сореньи сохраняет сбалансированные роторы, которые позволяют ему вращаться выше, чем у эквивалентного Ванкеля. «Сейчас мой подход заключается в том, чтобы оставить четырехкамерный двигатель и сосредоточиться на трехкамерном», — говорит Кинг. Это будет первая версия Szorenyi, которую мы увидим, хотя Кинг не говорит, для какого приложения она дебютирует.

Торец трехкамерного роторного Сореньи.

РЕДА

Предполагая, что его окончательный проект будет реализован, Сореньи сталкивается с экзистенциальным вопросом: каково место роторного двигателя в мире?

Как и двигатель с воздушным охлаждением, роторный двигатель вызвал интерес и производство среди крупных производителей на рубеже веков. Ванкель просуществовал до 2012 года, когда Mazda отказалась от RX-8 с роторным двигателем. Ужесточение стандартов выбросов и экономии топлива подписало Ванкелю смертный приговор.

За исключением небольшого возрождения. Примерно в то же время, когда REDA решила сосредоточиться на трехкамерном Szorenyi, Mazda объявила, что возродит Wankel в качестве расширителя диапазона для автомобилей с электрическим приводом. Таким образом, Mazda Wankel не будет вращать колеса напрямую, а будет действовать как бортовой генератор, который в крайнем случае вырабатывает дополнительное электричество для электродвигателей, приводящих в движение колеса автомобиля. Внезапно ротор обрел еще одну жизнь.

Непосредственная судьба Сореньи остается неясной. В отличие от того, чтобы найти путь в автомобиль — долгий и трудный процесс — этот дизайн может быть использован сначала в беспилотных летательных аппаратах и ​​​​легких самолетах, где Ванкель был популярен в течение многих лет. Сореньи был бы идеальным двигателем для сверхлегких самолетов и автожиров по тем же причинам, что и двигатель Ванкеля: хорошая мощность, малый вес, небольшой размер.

После всех положительных отзывов со стороны отрасли единственное препятствие, которое осталось перед REDA, — убедить кого-то построить его.

Мэтью Джансер

Мэтт Дженсер (Matt Jancer) — автор статей об автомобилях и путешествиях на юге. Если он не находится снаружи, окруженный вещами или не просит животных оставаться неподвижными для фотографий, вы найдете его на обочине дороги под капотом старой машины, раздирающим оборудование для выбросов и ругающимся.

Как спроектировать двигатель Ванкеля или любой другой роторный двигатель

Как спроектировать двигатель Ванкеля или любой другой роторный двигатель | Учебники по GrabCAD

Узнайте о платформе GrabCAD

Познакомьтесь с GrabCAD как с открытой программной платформой для аддитивного производства

Посетите нашу новую домашнюю страницу

Кадаз *****

28 декабря 2018 г. 17:10

1. Шаг 1: Роторный двигатель

   Тремя основными частями роторного двигателя являются ротор, эксцентриковый вал и корпус. Ротор соединен с корпусом через пару шестерен. Вершина ротора делит корпус на разные камеры, где и происходят такты цикла. Уплотнение между корпусом и ротором является важной частью и всегда будет основным недостатком изобретения. Тем не менее, это все еще интересная концепция. Рекомендую эти видео для ознакомления с ним, если вы их еще не видели:

   То же самое, но в реальной жизни:

   Двигатель Ванкеля имеет бесклапанную конструкцию, поэтому он допускает необычно высокие обороты:

2. Шаг 2: эпитрохоид

   Корпус ротора эпитрохоидальный. Википедия описывает кривую довольно просто:

   Эпитрохоида с R = 3, r = 1 и d = 1/2

   Она использует параметры R , r и d . В своих расчетах я предпочитаю использовать d как часть r, так как это более интуитивно понятно (при d = 1 эпитрохоида касается внутреннего круга).

   Количество вершин, обозначенное как N , определяет базовую форму поворотного механизма ( R = (N-1) * r ). Если N = 3, то он называется двигателем Ванкеля по имени его изобретателя Феликса Ванкеля. Однако возможно изготовление других конструкций ( d = 0,5, №: 2 – 7):

3. Этап 3: Эксцентриситет

   Параметр d — это эксцентриситет. Эта анимация показывает влияние эксцентриситета от d = 0 до 0,8 в случае двигателя Ванкеля:

   ротор — гипотрохоид.

   На практике эксцентриситет механизма увеличивает крутящий момент (за счет увеличения плеча рычага), но в то же время снижается доступная максимальная степень давления в камере. Также внешнее зубчатое колесо должно поместиться внутри ротора.

   Передаточное число равно Н , а радиусы основных окружностей являются произведением R_вых = N*r*d и R_in = (N-1)*r*d для внешней и внутренняя шестерня соответственно. Расстояние между двумя осями равно Dist = d*r. Равно эксцентриситету вала.

4. Шаг 4: Конверт

   В то время как эпитрохоида корпуса может быть описана параметрическими уравнениями, ротор имеет другую геометрию. Это конверт, который « семейство кривых на плоскости представляет собой кривую, которая является касательной к каждому члену семейства в некоторой точке, и эти точки касания вместе образуют всю оболочку» . Это кривая, которая следует эксцентричному вращательному движению эпитрохоиды. Вывод уравнений для меня не интуитивный подход, хотя это можно сделать (по крайней мере для Ванкеля):

   Это из книги Роторный двигатель Кеничи Ямамото.

   Мой подход состоял в том, чтобы написать короткий сценарий для генерации точек конверта для различных значений N . Это не удалось, но тем временем я нашел гораздо более простое решение проблемы, что является основной причиной, по которой я пишу этот учебник, поскольку я не нашел других источников для использования этого метода.

   Слева график кривых вращения эпитрохоиды ( N = 2) вокруг ротора, рисующей огибающую. Справа то же самое, но с точками и круговыми узорами. Мой следующий подход состоял в том, чтобы описать эти круги вместо того, чтобы перемещать оболочку. Эти круги образованы вдоль большего круга радиусом R + r и центр (0, cos (π/ N )*( R + r )). Радиусы окружностей по большей окружности равны N*d /2 умноженному на расстояние точек большей окружности от оси x :

   оранжевый — внутренняя и внешняя оболочка кругов. (Есть двигатели, использующие внешнюю оболочку. )

   Координаты центров окружностей указаны на большей окружности. Расстояние в направлениях x и y дает угол a, а расстояние между центрами и разница между радиусами дают угол b. Тогда координаты оболочки (x1,y1) можно вычислить относительно большего круга (x,y).

5. Шаг 5. Использование электронной таблицы

   Для простоты электронная таблица состоит из одного листа. Поля для редактирования окрашены желтым цветом. Тремя основными параметрами являются R, N и d.

   Каждое последующее значение рассчитывается из них. Сверху показаны диаметры и расстояния между шестернями. Эпитрохоида преобразуется в направлениях x и y, чтобы соответствовать огибающей. Расстояние между шестернями и эксцентриситет вала — это расстояние центра эпитрохоиды от начала координат.

   На сером фоне показаны результаты для внутренней оболочки и эпитрохоиды.

   Если вставить значения в желтую область, их можно скопировать в текстовый редактор, из которого их можно сохранить в формате .