16Апр

Отличие роторного двигателя от обычного: Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы

Содержание

Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы

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

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

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

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

Содержание статьи:

Строение и принцип работы роторного двигателя

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

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление которое создается при сжигании смеси воздуха и топлива. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и двигает поршни вперед и назад. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

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

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

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

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

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

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается.  После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

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

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

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

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

Принцип работы роторного двигателя

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

Роторный двигатель в разрезе Ротор роторного двигателя Камера роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых действует как поршень. Каждая сторона ротора имеет углубление в ней, что повышает скорость вращения ротора в целом, предоставляя больше пространства для топливо-воздушной смеси.  На вершине каждой грани находится по металлической пластине, которые и формируют камеры, в которых происходят такты двигателя. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер. В середине ротора находится круг, в котором имеется множество зубьев. Они соединены с приводом, который крепится к выходному валу. Это соединение определяет путь и направление, по которому ротор движется внутри камеры.

Камера двигателя приблизительно овальной формы (но если быть точным — это Эпитрохоида, которая в свою очередь представляет собой удлиненную или укороченную эпициклоиду, которая является плоской кривой, образуемой фиксированной точкой окружности, катящейся по другой окружности). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три закрытых объемах газа. В каждой части камеры происходит один из четырех тактов:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Сгорание
  • Выпуск

Отверстия для впуска и выпуска находятся в стенках камеры, и на них отсутствуют клапаны. Выхлопное отверстие соединено непосредственно с выхлопной трубой, а впускное напрямую подключено к газу.

Выходной вал роторного двигателя

Выходной вал имеет полукруглые выступы-кулачки, размещенные несимметрично относительно центра, что означает, что они смещены от осевой линии вала. Каждый ротор надевается на один из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. Каждый ротор движется внутри камеры и толкает свой кулачок.

Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из слоев. Двухроторный двигателя состоят из пяти основных слоев, которые удерживаются вместе благодаря длинным болтам, расположенным по кругу. Охлаждающая жидкость протекает через все части конструкции.

Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.

Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

Центр состоит из двух камер подачи топлива, по одной для каждого ротора. Он также разделяет эти два ротора, поэтому его внешняя поверхность очень гладкая.

В центре каждого ротора крепится две большие шестерни, которые вращаются вокруг более маленьких шестерней и крепятся к корпусу двигателя. Это и является орбитой для вращения ротора.

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

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

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

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

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.

Мягкость

Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе. Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.

Неспешность

В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:

  • Достаточно сложно (но не невозможно) подстроиться под регламент выброса CO2 в окружающую среду, особенно в США.
  • Производство может стоить намного дороже, в большинстве случаев из-за небольшого серийного производства, по сравнению с поршневыми двигателями.
  • Они потребляют больше топлива, так как термодинамическое КПД поршневого двигателя снижается в длинной камере сгорания, а также благодаря низкой степени сжатия.
  • Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км

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

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

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

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

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

Разные конструкции и разработки роторных двигателей

Двигатель Ванкеля

Двигатель Желтышева

Двигатель Зуева

Что такое роторный двигатель и как он работает

Безраздельное властвование в автомобилестроении поршневых ДВС, характеризующихся наличием механизма обратно-поступательного движения поршня, отнюдь не связано с техническим совершенством их устройства. Более того, такие силовые агрегаты обладают большим количеством конструкционных недостатков, которые в принципе непреодолимы. И никакие ухищрения, основанные на достижениях технического прогресса последних десятилетий, не способны искоренить эти недостатки.

Но поскольку техническую мысль невозможно ни замедлить, ни тем более остановить, ведущие инженеры и целые конструкторские бюро на протяжении последних ста лет усиленно работали над поиском достойной альтернативы ПДВС.

Следует отметить, что в этом направлении уже достигнуты немалые успехи, даже если не принимать во внимание силовые агрегаты с реактивной тягой. В частности, в сфере двигателей, у которых момент движения передается на вал вращения, классический поршневой мотор уже достаточно давно в разных областях применения начал сдавать свои позиции.

Так, в среде стационарных установок вне конкуренции находится электромотор, в авиастроении предпочтение отдают газотурбинным силовым агрегатам, паровые турбины эффективно используется в судостроении и в энергетических силовых установках типа электростанций.

Отметим, что все указанные разновидности моторов относятся к категории роторных машин, поскольку у всех их основной рабочий орган — вращательный, без наличия возвратно-поступательных компонентов. Если рассматривать такую конструкцию с точки зрения термодинамики и классической механики, то она оказывается наиболее эффективной, передающий момент движения с минимальными потерями.

Что такое роторная силовая установка

Роторный двигатель внутреннего сгорания представляет собой разновидность тепловых моторов, у которых в общем элементом является ротор. Принципиальное отличие от поршневых ДВС заключается в том, что такие агрегаты не нуждаются в конструктивных элементах, занимающихся преобразованием возвратно-поступательного движения во вращение основного вала.

Теоретически такой агрегат должен обладать более высоким КПД. Но на практике реализация таких схем оказалось технически достаточно сложной, несмотря на отсутствие такой промежуточной системы, как коленвал. Выяснилось, что роторный мотор обладает некоторыми недостатками, которые настолько существенны, что из-за них этот тип двигателей конкретно в автомобилестроении так и не получил массового распространения. Почему так произошло, мы расскажем чуть позже.

Если обратиться к истории, то 1 роторный двигатель был продемонстрирован инженерами Ванкелем и Фройде в 1957 году. Именно тогда немецкие изобретатели сумели воплотить в жизнь свои задумки. Презентация нового типа автомобильных двигателей оказалась настолько успешной, что многие автопроизводители мирового масштаба серьёзно заинтересовались этой разработкой. Достаточно назвать такие бренды, как Citroen, General Motors, Mercedes-Benz. Но после многолетних исследовательских и испытательных работ все они признали бесперспективность роторных силовых агрегатов. Но не японский автоконцерн Mazda. Инженеры этой компании всё же сумели вывести в серию роторные двигатели, которые выпускались автоконцерном достаточно долго.

Следует отметить, что даже АвтоВАЗ на протяжении ряда лет оснащал ограниченные серии своих моделей роторными двигателями. Правда, такие машины не поступали в розничную сеть — ими комплектовались автопарки силовых органов (МВД и КГБ).

Поскольку роторный силовой агрегат относится к категории ДВС, принцип его работы, как и поршневого аналога, заключается в преобразовании тепловой энергии сгорания горючего в энергию вращения. Разумеется, такое преобразование осуществляется принципиально иным, более простым способом. Дело в том, что в роторном моторе основной рабочий орган — это ротор, который жестко связан с приводным валом. В классическом двигателе внутреннего сгорания движущей силой является поршень, двигающийся поступательно вверх-вниз. Для преобразования такого движения во вращательное требуется использование достаточно сложного механизма — кривошипно-шатунного, составной частью которого является коленчатый вал.

Именно в этом и заключается разница между роторным двигателем и обычным поршневым ДВС.

Классификация роторных двигателей

Было бы наивным предполагать, что усилия армии инженеров были сосредоточены исключительно на конструирование альтернативы поршневому мотору. Ещё в шестидесятых годах прошлого столетия были продемонстрированы разработки роторных силовых агрегатов с концептуально разными схемами реализации.

На сегодня можно перечислить следующие виды роторных моторов:

  • двигатели с разнонаправленным движением рабочих элементов. Их отличительной особенностью является не вращательное, а возвратно-поступательное движение (качание по эллипсоидной дуге вокруг продольно оси). В таких моторах процесс сгорания ТВС, сопровождающийся фазами сжатия/расширения отработанных газов, реализуется в полостях между жёстко укреплёнными лопатками статора, что и определяет замысловатую траекторию движения ротора, отличающуюся от вращения вокруг оси. Таким образом, конструктивно это действительно роторный агрегат, но по принципу передачи движения он является промежуточным решением между поршневым и вращательным способами передачи момента движения на приводной вал. Более того, некоторые склонны причислять такие моторы к поршневым ДВС, ведь у них существует и своеобразный аналог кривошипного механизма, преобразующий колебания ротора во вращательное движение. Такое усложнение конструкции оказалось не слишком оправданным, так что РДВС данного типа не получили сколь-нибудь заметного распространения. К тому же у этой конструкции имеется очень серьёзный недостаток – относительно высокая вероятность столкновений лопастей, что во время работы двигателя грозит очень серьёзными неприятностями;
  • роторные моторы с однонаправленным движением рабочих элементов. У этой разновидности силовых агрегатов имеется два ротора, заключённых в единый корпус. Они вращаются со сдвигом по временной фазе, как бы догоняя во время работы мотора друг друга. Такой тип вращения ротора принято называть пульсирующе-вращательным. Здесь рабочие такты сгорания ТВС происходят в кавернах, образующихся между лопастями смежных роторов на фазах их максимального сближения/удаления. Схема рабочая, но характеризующаяся существенным недостатком: оба головных вала вращаются рывками, равномерное движение отсутствует. Для выравнивания импульсного момента требуется использовать очень сложные устройства и механизмы, позволяющие преобразовывать знакопеременные нагрузки с целью выравнивания скоростей обеих валов. Отметим, что, как и в предыдущей разновидности роторных агрегатов, здесь также не исключены ударные столкновения параллельных лопастей в фазе их сближения;
  • роторные моторы с уплотнительными заслонками. Эта разновидность двигателей оказалась более удачной и широко применяется и в настоящее время, преимущественно в пневматических силовых агрегатах. Но в этом случае в качестве движущей силы выступает уже не горючее, а сжатый воздух. Здесь лопасти ротора выступают в качестве заслонок, а сам вал также движется не прямолинейно, совершая качающиеся либо возвратно-поступательные движения. Как правило, лопасти в таких моторах закреплены на шарнирах, что позволяет им в нужный момент отклоняться. К сожалению, создать такой же эффективный мотор для ДВС так и не удалось, поскольку здесь для реализации задуманного необходимо обеспечить гораздо боле герметичную схему, чем при использовании пневматики. Оказалось, что в условиях больших значений рабочего давления и температур хорошо получается что-либо одно: или обеспечение надлежащей герметичности, либо обеспечение требуемой подвижности роторных лопастей. Добиться приемлемых показателей одновременно не получается. К тому же имеются объективные сложности, касающиеся обеспечения непрерывного движения лопастей. Это можно сделать, используя отдельный специализированный привод, или с помощью комбинации действия пружин и центробежной силы вращения. Оба варианта реализовать чрезвычайно сложно, поэтому в автомобилестроении данная разновидность роторных моторов так и не смогла оказать достойную конкуренцию классическим ДВС;
  • двигатели роторного типа с подвижными уплотнительными заслонками. Схожесть с моторами предыдущего типа очевидна. Разница заключается в том, что здесь лопатки, являющиеся также заслонками, не являются частью ротора – они прикреплены к внутренней стенке корпуса, в нужный момент выдвигаясь внутрь. У ротора также имеются лопасти, но довольно экзотической формы. Именно на них и приходится основная часть нагрузки в виде давления отработанных газов. Задача роторных лопаток – отсекать в определённые моменты лопасти-заслонки от камеры сгорания. Технически всё это реализовать тоже очень непросто, и перечень недостатков такой конструкции схож с предыдущим;
  • моторы с простым вращательным движением роторного вала. В силу простоты конструкции такие агрегаты можно назвать самыми совершенными и очень перспективными. Здесь просто отсутствуют механизмы, совершающие любые виды движения, кроме вращательного. Неудивительно, что достижение скоростей вращения порядка десятков тысяч об/мин для них – не проблема. Отметим, что первые подобные двигатели были сконструированы ещё в конце XIX, продемонстрировав более высокие эксплуатационные характеристики, чем тогдашние поршневые двигатели. Отметим, что в то время основной движущей силой был пар, а не бензин. Но со временем поршневые силовые установки перевели на углеводородное топливо, а вот с роторными аналогами случилась загвоздка;
  • роторные силовые агрегаты с планетарным механизмом вращения. Это – так называемые двигатели Ванкеля, немецкого инженера-конструктора, впервые предложившего такой мотор. Именно они и легли в основу всех попыток создать конкурентоспособный ДВС на роторной тяге. В дальнейшем мы будем вести речь именно об этой разновидности роторных силовых агрегатов.

Итак, пришла пора ознакомиться с устройством и принципом работы роторно-поршневых двигателей.

Конструкция роторного двигателя

Поскольку РПД и классический поршневой мотор являются двигателями внутреннего сгорания, было бы логичным предположить, что и система впрыска ТВС, а также система зажигания у них схожи. Так оно и есть, но строение самих силовых агрегатов кардинально разное.

Устройство роторного двигателя включает следующие основные конструктивные элементы:

  • собственно ротор;
  • статор, в роли которого выступает корпус мотора;
  • приводной (выходной) вал.

Здесь используется классическая компоновка: вращающийся ротор находится внутри статора. Геометрия ротора предполагает наличие трёх выпуклостей, которые, по существу, являются аналогами поршня. Углубление в этих выпуклостях способствует повышению скорости вращения за счёт формирования завихрений отработанных газов. Каждая выпуклость комплектуется двумя кольцами, внутри которых формируются полости, представляющие собой камеры сгорания.

Одной из самых важных элементов ротора считается расположенное примерно посередине вала зубчатое колесо. Оно входит в зацепление с шестерней, располагаемой напротив на корпусе мотора. Эта зубчатая пара и является той компонентой, которая формирует направление и, разумеется, траекторию движения самого ротора.

Корпус РДВС выполнен в виде овала, что резко контрастирует с внешностью традиционного поршневого двигателя. Сделано это для того, чтобы все вершины ротора (напомним, их всего три) постоянно контактировали со стенками статора. Посредством такой экзотической геометрии достигается формирование в любой момент времени трёх камер сгорания, полностью герметичных и целиком изолированных от влияния соседний полостей. Впускная система также необычна: вместо клапанного механизма используются специальные порты впуска/выпуска, первый из которых непосредственно ведёт к дросселю, второй – к выхлопной системе, тоже напрямую, без каких-либо промежуточных конструктивных элементов.

Выходной вал ротора абсолютно не похож на коленвал поршневого ДВС. Да, на нём присутствуют эксцентрики в виде выступов специальной формы, расположенных на валу с определённым смещением относительно осевой линии. Но они служат для сопряжения с роторами (их у двигателя бывает несколько). Каждый отдельный ротор, вращаясь, воздействует на свой кулачковый эксцентрик, усиливая крутящий момент выходного вала.

Вот так необычно устроен роторный двигатель. Следует упомянуть ещё об одной его конструктивной особенности: он собирается в заводских условиях послойно. Наиболее распространены двухроторные силовые агрегаты, у которых имеется пять таких слоёв. В качестве крепёжных элементов используются болтовые соединения, располагаемые по кругу каждой секции.

Система охлаждения роторных силовых агрегатов устроена таким образом, что ОЖ доставляется во все активные элементы конструкции. Подшипники с сальниками расположены в противоположных крайних секциях, во внутренних сегментах установлены роторы. В центральных сегментах расположены впускные порты, выпускные же размещены с обоих краёв корпуса.

Принцип работы

Принцип действия роторного двигателя, как и его конструкция, радикальным образом отличается от поршневого автомобильного аналога. Именно ротор, вращаясь, передает крутящий момент на трансмиссию и, в конечном итоге, – на колёса. Сгорание топливно-воздушной смеси происходит не в цилиндрах, а полостях, образуемых сторонами ротора, представляющего собой равнобедренный треугольник с немного выпуклыми сторонами. Он изготавливается только из высококачественной легированной стали.

Корпус, играющий роль статора – вторая важная компонента роторного силового агрегата. В разрезе он имеет вид продолговатого овала, между стенками которого и сторонами ротора формируются динамические камеры сгорания и происходят все стандартные фазы сгорания ТВС: впрыск смеси, сжатие, воспламенение, выпуск отработанных газов.

Поскольку ось, на которой расположен ротор, расположена не по центру, вращением это назвать сложно. Да и сама геометрия внешних сторон корпуса и ротора далека от симметрии. Однако именно это позволяет в каждый момент времени формировать три полости, в каждой из которых в конкретный момент времени происходит один из четырёх вышеназванных циклов.

Опишем схематически, как работает роторный двигатель, на примере одной отдельно взятой стороны ротора.

На фазе впуска в начинающую расширяться полость всасывается топливная смесь, причём происходит это самотёком, за счёт создаваемого в полости разрежения. В этой же фазе происходит и смешивание ТВС. За счет силы инерции (ведь таких полостей в двигателе три, и одна из оставшихся как раз и толкает ротор в нужном направлении) полость смещается, точки максимального объема и затем начиная опять сжиматься. Максимум этого процесса приходится на нижнюю мёртвую точку, в которой смесь сжимается до такой степени, что готова отдать всю энергию. Именно в этот момент и происходит воспламенение ТВС свечой зажигания, после чего в результате сгорания и резкого расширения продуктов горения струя газов, пытаясь вырваться наружу, толкает ротор, пока он опять не подойдёт к верхней точке траектории. А здесь уже газам есть куда выйти через выпускной клапан. Таким образом, цикл завершается, а весь процесс происходить непрерывно. Важно понять, что в каждый момент времени в каждой из камер происходит один из процессов, аналогичных вышеописанным.

Другими словами, один полный оборот выходного вала соответствует трём тактам работы мотора.

Если учесть, что современные роторные двигатели оснащаются двумя или тремя роторами, для каждого из которых имеется свой статор, то бишь корпус, то картина получается впечатляющая. К слову, в настоящее время производством таких автомобильных силовых агрегатов занимается только автоконцерн Mazda.

Как видим, конструкции и принцип работы роторного двигателя достаточно прост, дополнительных узлов и механизмов требуется минимум, не в пример меньше, чем у поршневого собрата. Это позволяет при сравнимых габаритах обеспечить намного большую производительность. Так, по выходной мощности двухроторный мотор сопоставим с шестицилиндровым поршневым силовым агрегатом, трёхроторный выдает столько же лошадиных сил, как двенадцатицилиндровый поршневой двигатель.

Следует отметить, что повышенная производительность – далеко не единственный конёк этого типа моторов, но есть у него, разумеется, и ряд недостатков, которые и не позволяют (надеемся – пока) сделать его массовым продуктом. Но об этом – в следующей главе.

Преимущества и недостатки РДВС

С момента своей презентации роторно-поршневой силовой агрегат постоянно был в центре внимания специалистов, а многие солидные автопроизводители начали инвестировать в исследования, посвящённые разработке этого типа мотора, громадные суммы. И неспроста: конструкция такого агрегата на порядок проще классического двигателя. Собственно говоря, основными в нём являются две детали: корпус и ротор. Куда уж проще!

http://www.youtube.com/watch?v=qZKxvoCYGUU

Перечислим преимущества, которые сулит использование роторного привода:

  • простота конструкции – фактор, способствующий достижению практически идеальной сбалансированности двигателя: минимум деталей позволил свести вибрационные процессы, характерные для ПДВС, практически на нет;
  • даже не слишком удачные реализации роторного силового агрегата позволяли получать великолепную динамику без увеличения нагрузки на сам мотор. Это наглядно демонстрируют и последние модели Мазда. К примеру, RX-8 с роторным двигателем разгоняется до сотни примерно за такое же время, но без перехода на самую высокую передачу, просто за счёт высоких оборотов;
  • хотя несколько роторов требуют относительно большого объема для размещения, за счёт отсутствия множества дополнительных узлов и агрегатов такой двигатель получается заметно компактнее поршневого, и намного легче. Для конструкторов это идеальный вариант, предоставляющий возможность выполнить идеальную межосевую развесовку. А это, кстати, фактор, существенно улучшающий устойчивость транспортного средства во время выполнения скоростных манёвров;
  • минимизация узлов существенно упрощает обслуживание такого агрегата, увеличивается его надёжность и безотказность;
  • наконец, роторный ДВС характеризуется отменной удельной мощностью, недостижимой для своих классических собратьев.

Вы спросите, почему же при таком количестве впечатляющих достоинств роторные моторы не вытеснили поршневые?

Всё очень просто: минусы роторного двигателя перевешивают плюсы, а современное автомобилестроение – это, прежде всего, целесообразность. Даже если речь идёт об экологичных машинах, учтите, что их производство в значительной степени субсидируется на государственном уровне. О роторных установках этого не скажешь.

Так в чём же заключаются их недостатки? Судите сами:

  • главным, и самым существенным минусом этого типа двигателей считается очень высокий расход горючего, особенно на невысоких скоростях и низких оборотах. Типичный показатель – 20 и более литров на 100 километров. При нынешнем уровне цен на топливо это, конечно неприемлемо. Особенно если сравнивать с аналогичными по мощности бензиновыми ДВС, у которых расход постоянно снижается и уже частично преодолел знаковую отметку в 5 л/100 км.;
  • отсутствие симметрии – другой существенный недостаток таких двигателей. Чтобы идеально скомпоновать ротор и статор, чтобы прохождение эпитрохоидальной кривой было максимально правильным, требуется использование дорогостоящего специализированного и высокоточного оборудования. Без него добиться геометрически безупречной подгонки деталей невозможно. Разумеется, это тоже влияет на стоимость машины, и отнюдь не в сторону снижения;
  • поскольку камера сгорания у роторных агрегатов имеет не круглое, а линзовидное сечение, это негативным образом сказывается на тепловых характеристиках мотора. Другими словами, при сгорании значительная часть энергии из-за специфической формы ротора и статора расходуется не на проталкивание ротора, а на его нагрев. Так что борьба с перегревом – очередное слабое место двигателей данного типа;
  • производителям так и не удалось справиться с проблемой быстрого износа уплотнителей, устанавливаемых между форсунками. Значительные перепады давления, характерные для камер сгорания, разрушают уплотнители, и в результате после 100, максимум 150 тысяч км пробега роторному двигателю требуется капремонт. А это – большая проблема, и даже не из-за высокой стоимости: таких специалистов и автосервисов нужно ещё поискать;
  • наконец, РДВС расход моторного масла гораздо выше: на каждые 1000 километров расходуется примерно 600 мл смазывающей жидкости, и это при новом и неизношенном моторе. Поэтому процедура замены масла производится намного чаще (каждые 5 тысяч километров), что, безусловно, увеличивает стоимость владения таким автомобилем. Но критично не это: если вы забыли вовремя долить/сменить ММ, поломки мотора не заставят себя долго ждать. Так что с точки зрения техобслуживания роторный двигатель, несмотря на свою простоту, не позволит автовладельцу расслабиться.

Разумеется, инженеры Мазда работают над устранением этих проблем, но у главной из них, снижения расхода топлива, похоже, приемлемого решения нет и не предвидится.

На каких авто можно встретить роторный силовой агрегат

Если обратиться к истории, то первым мелкосерийным авто с мотором Ванкеля стал NSU Spider. Его начали выпускать в 1964 году. При развиваемой мощности 54 л.с. этот автомобиль разгонялся до 145-150 км/час. Для первенца, согласитесь, очень неплохие результаты!

Через три года была презентована стендовая модификация NSU Ro-80 – презентабельного четырёхдверного седана, однако до крупносерийного производства дело не дошло. Но именно эта модель подтолкнула многих автопроизводителей к приобретению лицензии на дизельный РДВС (можно упомянуть Citroen, Toyota, GM и, конечно же, Mazda).

К сожалению, попытки создать действительно конкурентный автомобиль не увенчались успехом. О причинах мы уже упоминали: из-за огромного объёма камеры сгорания идеального смешивания ТВС не происходит, в результате даже двухсвечный разряд не позволял эффективно сжигать топливную смесь. А значит, расход топлива возрастает, а выхлоп становится более грязным.

Именно в это время мир накрыл топливный кризис, и компания NSU, практически целиком перешедшая на роторные двигатели, вынуждена была свернуть разработки и в результате была поглощена автоконцерном Volkswagen, где двигатели Ванкеля посчитали бесперспективными.

У Mercedes-Benz, купившей лицензию, дела пошли не лучше – было сконструировано всего две модели с роторным агрегатом. С111 первого поколения при 280 «лошадях» развивала 259 км/час, разгоняясь до сотни ровно за пять секунд. У второго поколения показатели существенно улучшились: 350, 300 и 4.8 соответственно. После этого данное направление было закрыто.

Chevrolet отметился тоже двумя роторными машинами: Corvette оснащался двухсекционным (267 л.с.) и четырёхсекционным (390 л.с.) силовым агрегатом, но дальше прототипа дело не пошло. Citroen сумел довести до серии GS Birotor (108 л.с.), однако впоследствии все машины были отозваны и утилизированы (за исключением порядка 200 экземпляров, обладатели которых не захотели расставаться с уникальными авто). Так что вероятность повстречать эту модель на европейских трассах не равна нулю и сегодня.

Дольше всех держалась Mazda, на протяжении 1967-1972 годов концерн выпустил 1519 автомобилей с роторным двигателем. Примерно в то же время был запущено в серию Luce R130 в форме купе. Дальше – больше: с 1970 года РДВС устанавливали практически на все модели, включая среднегабаритный автобус Parkway Rotary 26. Он весил всего 2.83 тонны и разгонялся до 120 км/час.

В 70-х годах роторные моторы (нелицензированные) начали производить и в СССР. В качестве прототипа взяли классический мотор от Ro-80.

Занимались доводкой автовазовцы, сумевшие в 1976 году довести до ума СА Ваз-311. Но до серии пришлось ждать ещё 6 лет, когда появилась модель Ваз-21018 , оснащаемая роторным мотором мощностью 70 «лошадей». Впрочем, обкатку не прошёл ни один автомобиль, так что эксперимент закончился установкой штатных поршневых моторов. Но в 1983 году ситуация была исправлена, однако модели Ваз-411/413 в розницу не попали: их поставляли исключительно в силовые структуры.

На данный момент Mazda осталась единственной компанией, которая продолжает заниматься данным направлением.

Возможен ли самостоятельный ремонт роторного мотора

Ответ, безусловно, будет скорее отрицательный. И дело не в том, что таких автомобилей в мире очень мало – их конструкция настолько уникальна, что что-либо менять внутри самому не представляется возможным.

Конечно, с заменой свечей дела обстоят не так плохо, однако не для первых моделей. У них свечи оказались спрятанными в стационарный вал (подвижными были не только ротор, но и корпус двигателя). Со временем конструкторы перешли к более простому варианту, а свечи начали устанавливать на стенки неподвижного статора, напротив портов впрыска/выпуска.

Большинство других ремонтных работ самостоятельно произвести практически нереально.

Отметим, что классический мотор Ванкеля имеет примерно на 40% меньше комплектующих, чем поршневой двигатель, но это детали, не имеющие аналогов.

Что ещё можно сделать своими руками? Например, поменять вкладыши приводного вала. Эту операцию выполняют, когда они стерлись настолько, что местами проступает медь. Для этого нужно демонтировать шестерни, поменять вкладыши и напрессовать зубчатые колёса на штатное место. Одновременно можно проверить состояние сальников и при необходимости установить новые.

Если при выполнении ремонтных работ демонтаж пружин маслосъемных колец, следует запомнить, где какие стоят, поскольку по форме передние не совпадают с задними. При необходимости можно выполнить замену торцевых пластин, которые тоже не совместимы друг с другом и имеют соответствующую маркировку.

При замене угловых уплотнителей начинать нужно с передней части ротора. Рекомендуется использовать смазку зелёного цвета от Castrol – это поможет зафиксировать уплотнители, пока вы будете заниматься сборкой остальных деталей. Тыльные угловые уплотнители меняются уже после установки приводного вала. При установке прокладок не забудьте смазать их подходящим герметиком. Апексы следует устанавливать в уплотнители после того, как поместите ротор в корпусе. Последнее, что нужно сделать – смазать прокладки тыловой и фронтальной крышек статора перед их установкой.

Роторно-поршневой двигатель — Энциклопедия журнала "За рулем"

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.

Любопытные факты

1. Роторно-поршневые двигатели получили распространение среди авиамоделистов. Поскольку в модельном двигателе требования к надежности и экономичности снижены до предела, производство этих моторов оказывается недорогим. В этих двигателях уплотнений ротора либо нет вообще, либо эти уплотнения имеют простейшую конструкцию. Главное достоинство авиамодельного РПД в том, что его можно легко встроить в летающую масштабную модель. В частности, модельные РПД применяются при создании копий реактивных самолетов.
2. Получив патент на РПД в 1936 году Феликс Ванкель стал изобретателем не только двигателя внутреннего сгорания, но еще и роторно-поршневых насоса и компрессора. И эти устройства можно встретить гораздо чаще, чем РПД - на производстве, в ремонтных мастерских, в быту. Например, портативные электрические компрессоры для автомобилистов очень часто устроены по принципу роторно-поршневого насоса.

Статья в журнале "За рулем" №2, 1960

Статья в журнале об РПД польского инженера Рожицкого, "За рулем" №12, 1961

Статья в журнале "За рулем"

Роторный двигатель. Каковы принципы действия, минусы и плюсы

В этой статье мы узнаем что такое роторный двигатель, рассмотрим принцип действия роторного двигателя, его устройство, узнаем о преимуществах, недостатках и сфере применения.

Роторный двигатель, принцип действия

В роторном двигателе используется давление, которое создается во время сгорания топливно-воздушной смеси в пространстве между ротором и корпусом двигателя.

Только если в поршневом моторе внутреннего сгорания это давление получают в цилиндрах, после чего через поршни, и шатуны передают на коленчатый вал, то в роторном упомянутых промежуточных звеньев нет.

Треугольный ротор в устройстве играет роль поршня, вращающегося по кругу и передающего крутящий момент непосредственно на выходной вал.

Получается, что ротор, в процессе вращения, делит камеру на 3 изолированных сегмента. В объеме каждого из них происходит один из циклов: впуск, сжатие, зажигание и выброс.

Оборот ротора, соответствует трем оборотом вала. Обычно используют два ротора. Это позволяет убрать детонацию, повысить стабильность работы движка.

Ротор устанавливается на вал с эксцентриситетом, это позволяет перенести крутящий момент непосредственно на вал.

Роторный двигатель принцип работы заключается в том, что имеет четыре такта, они изменяются в зависимости от угла расположения ротора. Рассмотрим каждый из тактов:

  • Забор смеси происходит когда одна из вершин ротора находится в районе впускного клапана в корпусе. В этот момент, объем камеры увеличивается, втягивая в свое растущее пространство смесь. А когда вторая вершина приходит ко впускному каналу, происходит очередной такт;
  • Сжатие топливно-воздушной смеси происходит при дальнейшем повороте ротора, когда объем смеси, уменьшается и приводит к росту давления. Максимальный уровень давления наблюдается в период, когда смесь поступает в зону свечей;
  • Сжигание топливно-воздушной смеси, как и в обычном бензиновом двигателе, инициируется свечами. Они синхронно поджигают смесь. Обычно, применяют 2 свечи, чтобы смесь горела с большей скоростью и равномернее. Образовавшееся давление взрывной волны, создает рабочее усилие; которое проворачивает ротор на эксцентрике вала. На выходной вал передается крутящий момент;
  • Выпуск отработавших выхлопных газов начинается как только ротор одной из вершин проходит точку выпускного отверстия. Далее он по инерции, и под воздействием второго ротора, который работает в асинхронном режиме, изменяет свой угол и приходит вершиной к впускному отверстию. Все повторяется по новой – от такта забора до такта выхлопа.

Конструктивные особенности

Теперь познакомимся с узлами и деталями двигателя. Это поможет более точно понять как работает устройство.

В его составе присутствуют: системы зажигания, питания (в том числе карбюратор), охлаждения, которые напоминают те, что используются в поршневом варианте. Но есть и уникальные элементы.

Ротор содержит три выпуклых поверхности с углублениями, которые увеличивают рабочий объем. На углах расположены однонаправленные уплотнительные пластины. Они обеспечивают герметизацию пары ротор-корпус.

Еще предусмотрены стальные кольца с каждой стороны, для отделения рабочей камеры от картера.

Также у ротора есть в центре с одной стороны зубчатый венец. Через эту зубчатую передачу снимается крутящий момент.

Корпус роторного движка напоминает многослойный пирог. Он состоит из крышек, рабочих камер, разделительных стенок. Предусмотрено две камеры, разделенные стенкой и с двух сторон крышки.

Внутри корпус представляет собой сложную форму типа овала, с компенсирующими отливами, которые отвечают за герметизацию всех трех камер разделяемых ротором.

Выходной вал имеет два эксцентрика, так как на валу установлены два ротора, работающие в противофазе – на одном цикл выброса отработавших газов, на втором цикл забора смеси.

Использование двух аналогичных узлов исключает возникновение биений и уменьшает детонацию.

При смещении эксцентриков и перемещении каждого ротора по стенкам корпуса, они проворачивают вал.

Достоинства

Главное достоинство – отсутствие шатунов. Также в конструкции не используются клапана, пружины клапанов, распредвал, ремень ГРМ и т. п. Все это уменьшает габариты и массу силовой установки.

Следующий плюс – хорошая сбалансированность деталей. Мотор более продолжительное время передает на выходной вал крутящий момент – передача мощности на вал продолжается ¾ оборота (для поршневого варианта только в течении ½ оборота).

Так как ротор делает всего 1 оборот на 3 оборота вала, это увеличивает его ресурс. Для японский моделей он достигает 300.000 километров.

Роторный двигатель, недостатки

Роторные двигатели не получили массового распространения из-за низких экологических показателей.

Также отмечается потребление большого количества топлива, вследствие невысокого рабочего давления в камере сгорания.

Так как такой тип двигателя редко встречается, при его ремонте и эксплуатации могут возникнуть проблемы.

Практически отсутствует система смазки. Моторное масло постоянно поступает в корпус к ротору из-за чего наблюдается значительный его расход.

Само масло должно иметь высокие качественные показатели и быть минеральным без присадок. Дело в том, что «синтетика» выгорает и образует на поверхности корпуса нагар.

Следует отметить что роторные моторы нагреваются намного сильнее чем поршневые.

Применение

Перспектива у этих двигателей есть. Как только остановим засилье нефтяных компаний, и мир перейдёт на водородное топливо.

К тому же роторный двигатель, работающий на водороде, не подвержен детонации.
Первый автомобиль с таким двигателем был спорткар NSU Spider, он мог двигаться со скоростью до 150 км/час, имея мощность мотора 57 лошадок.

Массово выпускался автомобиль с роторным двигателем компанией NSU – седан Ro-80. Также такими моторами оснащались: Citroen (GS Birotor), Chevrolet (Corvette), Mercedes-Benz (С111), ВАЗ (21018) и некоторые другие.

Самые массовый автомобиль японской компании Mazda, это Mazda RX8. Производство последней из них в версии Spirit R, свернуто в 2012 году из-за выбросов движка, которые не отвечали европейским стандартам.

Правда, компания уже создала современный роторный двигатель Renesis 16X, который соответствует международным экологическим стандартам. В нем значительно переработана топливная система впрыска – теперь горючее расходуется намного экономнее. Корпус движка изготовили из алюминиевого сплава. Также создан агрегат, который работает и на водороде.

Последняя разработка с роторным двигателем ‒ Premacy Hydrogen RE Hybrid в принципе ни в чем не уступает другим новинкам мирового автопрома.

Кстати, многие производители самолетов предпочитают поршневым бензиновым двигателям роторные, например, такие как Skycar и Schleicher.

Думаю, пример роторного двигателя подтверждает истину, что не популярный, не значит – плохой. Просто его время ещё не наступило.

Теперь в знаете принцип действия роторного двигателя. Расскажите об этом устройстве своим друзьям в социальных сетях, пусть подписываются на наш блог, и будут в курсе.

До новых встреч.

Надежны ли роторные двигатели

Вот что произошло с роторным двигателем после девяти лет эксплуатации

Вскрытие роторного двигателя – это всегда познавательно. Посмотришь на него изнутри, и понимаешь – вот она истинная магия моторостроения! Как все эти треугольники и овалы, на поверку представляющие из себя поршни, камеры сгорания и одновременно корпус двигателя, взаимодействуют между собой? Как такой простой с виду агрегат способен не только создавать движущую силу, но и делать это продуктивнее непрерывно развивавшегося на протяжении более 100 лет поршневого двигателя?

 

Как-то мы публиковали раритетное видео, в котором японский старик – высококлассный инженер, вручную собирал блестящий новеньким полированным металлом двигатель Ванкеля 13B-REW на заводе Mazda. Весь процесс выглядел очень простым. Словно это не промышленная сборка одного из самых высококлассных и высокоточных моторов в мире, а игра «Lego» для детей возрастом до 6 лет без крупных деталей, которые эти дети могут проглотить.

 

Видео: Как Мазда делала свои роторные двигатели

 

Еще интереснее увидеть в разобранном виде роторный мотор прошедший более 100 тыс. километров. Что происходит с его внутренностями? Как они реагируют на нагрузки и какие следы остаются на них при работе двигателя? Собственно говоря, вы прямо сейчас можете увидеть все эти царапины, вмятины и микротрещины, которые рассказывают историю одного необычного роторного двигателя. Но смотреть нужно внимательно и как обычно мы советуем, включить перевод субтитров, если английский язык для вас остается загадкой:

 

 

Ютубер Rob Dahm недавно вытащил строенный роторный мотор из своей гоночной Mazda RX-7. Двигатель, судя по тому, что рассказал владелец, прошел через все круги ада. Его нещадно эксплуатировали целых девять лет, с него «снимали» при разных настройках от 750 до 950 лошадиных сил, он участвовал в гонках, при этом, как признается владелец, он особо не утруждался заботой о состоянии роторного стального «сердца». В итоге, когда силовой агрегат был снят и разобран, оказалось, что довольно много частей были сильно повреждены.

 

Смотрите также: Роторный двигатель Mazda возвращается: Вот что о нем нужно знать

 

Несчетное количество царапин с внутренней стороны камеры сгорания, развалившийся угловой уплотнитель (из-за чего мотор не показывал нужной компрессии, не держал холостой ход и мог заглохнуть в любой момент), трещина в проушине корпуса одной из частей мотора, а на самом корпусе поршня красуется огромная вмятина в верхней половине треугольника Рёло! Вы ее могли увидеть на 2 минуте 13 секунде видео. Как такое произошло?!

 

 

Силовому агрегату Ванкеля предстоит пройти восстановительный ремонт и похоже, что он вновь будет готов к новым свершениям.

 

В общем, мы очень удивлены, насколько живучим оказался этот тип мотора. Получить такие повреждения и такую «обслугу», как он вообще выжил? Неужели рассказы о капризности роторных двигателей – это миф? Похоже, что роторные двигатели – самые надежные в мире!

Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания

Валерий Васильев, фото автора

За историю автомобилестроения лучшие умы человечества придумали немало самых разнообразных конструкций двигателей. Но только некоторым из них удалось стать серийными образцами. Остальные, несмотря на оригинальность заложенных идей, так и не вышли из стадии эксперимента. Возможно, судьба роторно-лопастного мотора, созданного в Псковском государственном политехническом университете, окажется более удачливой.

Расклад сил

Развитие и область применения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приобрели сегодня всеобъемлющий характер. Многочисленные научные исследования и разработки превратили ДВС в сложнейшую, но надежную и универсальную систему. В то же время опыт длительной эксплуатации в составе транспортных средств выявил недостатки, которые практически невозможно исключить путем модернизации конструкции двигателя, не затронув базовых принципов его организации, таких как механические потери на трение и процесс внутреннего сгорания топлива.

Главным недостатком ДВС, который в результате массового распространения автомобильного транспорта занял лидирующее положение, стал фактор загрязнения окружающей среды выхлопными газами. Доля вредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами автомобильных двигателей, составляет до 63% от общего загрязнения окружающей среды. В связи с этим в последние десятилетия в мире ужесточаются требования к экологическим нормам для транспортных средств, и в первую очередь это касается двигателей внутреннего сгорания. Последние, потребляя пятую часть первичных энергоносителей, являются основным источником загрязнения окружающей среды. Однако планируемые меры, даже в случае их полной реализации, способны лишь снизить темпы увеличения загрязняющего действия ДВС транспортных средств на фоне быстрого роста их количества и мощности.

Экологические преимущества двигателей с внешним подводом теплоты
Тип двигателя Токсичность, мг/(л.с..с)
NOx CO CxHy
Карбюраторный двигатель 0,6–2,0 40–100 15–120
Дизель 0,4–2,0 0,2–5,0 0,6–12
Газовая турбина 0,7–2,0 2,0–3,6 0,012–0,07
Двигатель внешнего сгорания 0,1–0,2 0,05–0,2 0,0015–0,009
Нормы Euro 5 0,414 0,311 0,095

Таким образом, назрела необходимость производства принципиально иного двигателя, способного кардинально изменить ситуацию, работающего на различных видах топлива и не имеющего вредных выбросов в атмосферу.

По критерию экологичности использования любого вида топлива наилучшие характеристики у двигателя с внешним подводом тепла (ДВПТ), реализующего цикл Стирлинга. Внешний подвод тепла позволяет применять различные тепловые источники без каких-либо существенных изменений конструкции двигателя. В подобных двигателях могут быть использованы практически все виды ископаемого топлива – от твердых до газообразных. Для оценки уровня токсичности двигателя с внешним подводом тепла его удельные выделения токсичных веществ можно сравнить с таковыми у дизеля, газовой турбины и карбюраторного двигателя. По таким показателям вредных веществ, как CO, NOx и CxNy, мотор с внешним подводом тепла выглядит не только значительно лучше перечисленных конкурентов, но и соответствует перспективным экологическим нормам, еще не введенным в действие.

Итак, преимущества двигателей с внешним подводом тепла выражаются в термическом КПД, достигающем 60%, использовании практически всех видов топлива, включая солнечную энергию, возможности регулирования мощности путем изменения давления рабочего тела и температуры, легком пуске при низкой температуре, герметичности, высоком моторесурсе.

Исходя из этого можно сказать, что в сфере создания двигателей возникло техническое противоречие: с одной стороны, имеются компактные и дешевые двигатели внутреннего сгорания, а с другой – массивные и дорогие в изготовлении моторы с внешним подводом теплоты.

Давайте рассмотрим недостатки поршневого двигателя Стирлинга. Во-первых, это сложность конструктивного исполнения отдельных узлов, проблемы в области уплотнений, регулирования мощности и т. д. Особенности технического решения обусловливаются применяемыми рабочими телами. Так, например, гелий обладает сверхтекучестью, что определяет повышенные требования к уплотняющим элементам рабочих поршней, штока вытеснителя и т. д. Во-вторых, формирование облика перспективных, предполагаемых к производству машин Стирлинга невозможно без разработки новых технических решений основных узлов. В-третьих, высокий уровень технологии производства.

Кроме того, данная проблема связана с необходимостью применения в машинах Стирлинга жаростойких сплавов и цветных металлов, их сварки и пайки. Отдельный вопрос – изготовление регенератора и насадки для него для обеспечения, с одной стороны, высокой теплоемкости, а с другой – низкого гидравлического сопротивления. Все это требует высокой квалификации рабочего персонала и современного технологического оборудования. Зарубежный опыт создания современных высокоэффективных машин Стирлинга показывает, что без точного математического моделирования рабочих процессов и оптимального проектирования основных узлов доводка таких машин превращается в многолетние изнурительные экспериментальные исследования.

Свой путь

Взвесив все «за» и «против», в Псковском государственном политехническом университете (ППИ) подумали, почему бы не создать новый тип двигателя, соединяющего в себе преимущества роторно-лопастной расширительной машины и принципа внешнего подвода теплоты.

Кстати, работы по созданию роторно-лопастного двигателя ведутся в ППИ уже более 30 лет. За это время создан коллектив из высококвалифицированных научных сотрудников, накоплены значительный опыт и научно-технический материал. Результатом исследований стало создание натурного образца роторно-лопастной расширительной машины на основе рычажно-кулачкового преобразователя движения.

В практическое русло работы вошли в 1998 году, когда в рамках федеральной целевой программы ППИ заключил договор с Миннауки на опытно-конструкторские работы на тему: «Разработка технологии и изготовление опытного образца роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания». Итогом работы стало создание технологии изготовления и макета РЛД внутреннего сгорания.

Исследование данных макетов позволило доказать принцип работы роторно-лопастной машины, отработать конструкцию рычажно-кулачкового механизма, утвердиться в надежности и долговечности работы РЛД и подтвердить достоинства роторно-лопастных машин.

Принцип работы роторно-лопастного двигателя известен уже давно. Этот механизм содержит два ротора с лопастями и цилиндр с впускными и выпускными окнами. В двигателе предусмотрен механизм связи, позволяющий роторам совершать движение друг относительно друга и вращательно-колебательное движение относительно цилиндра, а также устройство, позволяющее суммировать движение роторов и передать равномерное вращение выходному валу.

При этом выяснилось, что коэффициент компактности основного объема роторно-лопастного двигателя (отношение эквивалентного рабочего объема к объему двигателя) достигает 15–20%, в то время как максимальное значение этого показателя для поршневых (V-образных с кривошипно-шатунным механизмом) составляет 1–2%. Столь большое (в несколько раз) преимущество по удельно-массовым показателям открывает перспективы практического применения двигателей данной схемы.

Предложенная конструктивная схема роторно-лопастного двигателя имеет ряд преимуществ по сравнению с шатунно-поршневым двигателем. На основании проведенных ранее исследований, выявления проблем в области создания двигателей с внешним подводом теплоты, требованиям к современным моторам возникла идея объединить роторно-лопастную конструкцию двигателя с принципом внешнего подвода теплоты. Данный синтез явился следствием тщательного анализа современных конструктивных вариантов двигателей с выявлением достоинств и недостатков каждого.

В настоящее время существует три основные проблемы в области создания роторно-лопастных машин. В основе конструкции предложенной расширительной машины и двигателя внутреннего сгорания лежит четырехзвенный механизм преобразования движения, особенность конструкции которого заключается в следущем: механизм состоит из четырехзвенника и кулачка. Четырехзвенник состоит из шарнирно связанных плеч одинаковой длины. К серединам плеч шарнирно прикреплены рычаги лопастей. Механизм обеспечивает основные функциональные требования к преобразователю движения. Закон изменения угла между лопастями синусоидальный. Графики скоростей и ускорений лишены резких скачков, поэтому достигается плавность и безударность работы механизма. В конструкции нет недостатков, связанных с использованием зубчатых колес. В свою очередь простота изготовления определяется отсутствием сложных прецизионных деталей, сферических шарниров и т. п., применением однотипных элементов. К тому же механизм реверсивен, обратим, уравновешен, что расширяет функциональные возможности двигателя, спроектированного на его основе.

Число рабочих тактов при одном обороте выходного вала равно четырем, в то время как для шатунно-поршневого ДВС оно равно двум. Равенство продолжительности рабочих тактов на одном обороте выходного вала обеспечивается симметричной конструкцией механизма преобразования. Степень сжатия рабочего тела зависит от диапазона изменения угла между лопастями. Для данного механизма она ограничивается лишь конструктивными и прочностными параметрами реального механизма.

Отличия и преимущества

В 2007 г. ППИ выиграл конкурс в рамках федеральной целевой программы и заключил государственный контракт с Федеральным агентством по науке и инновациям на проведение научно-исследовательских работ на тему «Разработка математической модели протекания термодинамического цикла с внешним подводом теплоты, позволяющей создать экологически чистый двигатель роторно-лопастного типа».

В итоге появилась методика расчета и проектирования РЛД с внешним подводом теплоты (РЛДВПТ), в частности, созданы математические модели отдельных узлов двигателя, а также математическая модель, подтверждающая возможность реализации термодинамического цикла с внешним подводом теплоты в РЛД. Для проведения экспериментальных исследований были созданы и исследованы макет механизма преобразователя движения и макет камеры сгорания. Полученные результаты явились доказательной базой правильности теоретических расчетов.

Сравнитльные характеристики роторно-лопастных (РЛД) и шатунно-поршневых (ШПД) двигателей
Показатели РЛД ШПД
Удельная масса, кг/кВт 0,4–0,8 2,5–4,5
Удельная мощность, кВт/л 200 50–80
Минимальная скорость вращения, мин-1 60 600–800
Потери на механическое трение, % 10 35
Средняя скорость лопастной (поршневой) группы, м/с 30–50 15–25
Амплитуда вибраций (в подвешенном состоянии), мкм 100 3000

Как следствие исследования механических и термодинамических процессов двигателя подтвердили возможность и перспективность создания нового типа двигателя – РЛДВПТ (роторно-лопастной двигатель с внешним подводом тепла).

Для практического осуществления цикла с внешним подводом теплоты в двигателе, имеющем замкнутое рабочее пространство, необходимы циклическое изменение объема рабочего пространства, подвод теплоты к рабочему телу, отвод теплоты от него и регенерация некоторой части тепла. Реализовать условия осуществления термодинамического цикла с внешним подводом теплоты на базе двигателя роторно-лопастного типа возможно несколькими способами, для осуществления которых используются соответствующие конструктивные решения.

Сравнение параметров двигателей Стирлинга с РЛДВПТ
Показатели 4S1210 «Дженерал Моторс» (экспери-ментальные данные) 4L23 «Дженерал Моторс» (расчетные данные) Рядный «Филипс» (расчетные данные) РЛДВПТ (расчетные данные)
Мощность, кВт 280 95 147 300
Частота вращения, мин-1 1500 2100 3000 1500
КПД, % 35 22,6
Температура нагревателя, °С 650 760 700 427
Температура охладителя, °С 32 57 40 77
Рабочее тело H2 H2 He СО2
Среднее давление, МПа 10,35 10,3 21,6 3,1
Количество цилиндров 4 4 4 2
Объем цилиндра, cм3 2270 1510 400 1000
Удельная мощность, Вт/ cм3 58 15,7 136 150
Масса, кг 2270 725 400 500
Габаритные размеры, мм 1880x1016x x1930 1360x600x x1000 1130x440x x963 1200x600x x900
Объемная мощность, кВТ/м3 76 116,4 308 464
Удельная масса, кг/кВТ 8 7,6 2,72 1,66

Конструктивно двигатель состоит из двух модулей, каждый из которых включает лопастную группу и механизм преобразования движения. Модули жестко соединены между собой и повернуты друг относительно друга на 45°. В конструкции для нагревания и охлаждения рабочего тела предусмотрены нагреватель и охладитель.

  • рабочее тело в отличие от поршневого Стирлинга может иметь большую молярную массу по сравнению с гелием и водородом, что приводит к уменьшению среднего давления рабочего тела и применению общедоступных уплотнений;
  • температура рабочего тела в нагревателе благодаря круговой циркуляции ниже, чем у обычных Стирлингов, что дает возможность применять недорогие по стоимости стали и сплавы;
  • применение конструктивной схемы роторно-лопастной машины позволяет снизить удельную массу двигателя.

Область применения

По данному принципу можно создать целое семейство двигателей различной мощности. Сейчас отрабатывается конструкция мотора мощностью до 300 кВт. Область применения роторно-лопастных двигателей с внешним подводом тепла достаточна велика. Они могут использоваться везде, где работают ДВС, в том числе и на автомобильном транспорте. РЛДВПТ способны функционировать в условиях, где ДВС не работают, а именно: в воде, под землей, в космосе, в условиях песчаных бурь. При изменении конструкции механизма преобразования движения роторно-лопастная машина работает как пневмодвигатель либо гидродвигатель, как расширительная (паровая) машина или дроссель в магистральных газопроводах для понижения давления с целью получения электричества. РЛДВПТ могут работать с такими источниками энергии, как компрессор; жидкостный, тепловой, вакуумный насосы, а также холодильная машина.

Cпециалисты Псковского государственного политехнического университета продолжают совершенствовать свое детище, и, возможно, очень скоро оно станет настоящей альтернативой традиционным конструкциям двигателей.

Автор благодарит М.А. Донченко за помощь в подготовке статьи

В чем разница между 4- и 6-цилиндровыми двигателями?

В четырехтактном двигателе после серии движений топливо преобразуется в поступательное движение. При прочих равных, разница между 4-цилиндровым и 6-цилиндровым двигателем заключается в том, что последний производит большую мощность. Это связано с двумя дополнительными цилиндрами, которые создают дополнительную тягу поршня.

Большинство 6-цилиндровых двигателей имеют поршни, расположенные в форме буквы «V».

В базовой конструкции двигателя поршни движутся вниз по гильзам или камерам цилиндров, позволяя впускным клапанам открываться. Впускные клапаны пропускают топливо и воздух в цилиндры, а поднимающиеся поршни сжимают эти газы. Свечи зажигания воспламеняют сжатый газ, вызывая взрывы, заставляющие поршни опускаться вниз. Следующий подъем поршней совпадает с открытием выпускных клапанов для очистки камер. Синхронизация поршней смещена, так что одна пара поднимается, а другая опускается. Поршни соединены с коромыслами, которые вращают коленчатый вал; затем карданный вал поворачивает колеса, тем самым переводя топливо в движение.

В двигателе с 4-цилиндровым двигателем для привода коленчатого вала используются четыре поршня, которые обычно расположены в линию.

В 4-цилиндровом двигателе четыре поршня поднимаются и опускаются в четырех камерах. 6-цилиндровый двигатель с шестью поршнями выдает теоретическую мощность на 50% больше, чем такой же 4-цилиндровый двигатель. В то время как 4-цилиндровый двигатель может колебаться, когда вы нажимаете на газ, 6-цилиндровый, как правило, будет более отзывчивым, с большей маневренностью.4-цилиндровый двигатель входит в стандартную комплектацию небольших автомобилей, поскольку относительно легкий вес автомобиля делает его экономичным выбором с большой мощностью для средних автомобильных потребностей. Многие модели включают возможность модернизации 6-цилиндрового двигателя.

В двигателях легковых и грузовых автомобилей, независимо от того, 4 или 6 цилиндров, используются различные типы уплотнений, называемых прокладками, которые помогают предотвратить утечку газов и жидкостей.

6-цилиндровый двигатель входит в стандартную комплектацию легковых автомобилей, фургонов, небольших грузовиков, а также внедорожников (внедорожников) малого и среднего размера. Некоторые из этих моделей могут также предлагать альтернативные конструкции двигателя в качестве опций. Стандартные грузовики и большие внедорожники обычно оснащены 8-цилиндровым двигателем. Эти более тяжелые автомобили используются для буксировки и перевозки значительного веса.

Хотя большее количество цилиндров означает большую мощность при сравнении одних и тех же моделей двигателей, существуют исключения при сравнении различных двигателей.За прошедшие годы усовершенствованные конструкции двигателей привели к существенной выгоде. Это сделало 4-цилиндровые двигатели более мощными, чем они были десять лет назад, а 8-цилиндровые двигатели - более экономичными, чем когда-то. Короче говоря, 6-цилиндровый двигатель 1993 года выпуска, который все еще работает, может, тем не менее, иметь меньшую мощность, чем недавно разработанный 4-цилиндровый двигатель. Кроме того, новый 8-цилиндровый двигатель может расходовать больше топлива, чем более старый 6-цилиндровый двигатель.

При выборе 4- или 6-цилиндрового двигателя на новом автомобиле следует учесть несколько соображений. Меньший двигатель будет дешевле и должен иметь немного больший расход топлива. Недостатком является нехватка электроэнергии, которая может иметь большее значение для пассажиров и путешественников. Для холмистой или гористой местности 6-цилиндровый двигатель, вероятно, будет лучшим выбором. Если вы хотите буксировать значительный вес, например моторную лодку или прицеп для дома, рассмотрите вариант с 8-цилиндровым двигателем.

Обратите внимание, что не все 4-цилиндровые двигатели одинаковы.Разные технологии могут сделать один двигатель безвольным, а другой - бодрым. Различия также существуют в более крупных двигателях разной конструкции. Единственный способ узнать, подойдет ли тот или иной двигатель вашим потребностям, - это провести его честный тест-драйв.

Большинство малых и средних внедорожников имеют 6-цилиндровый двигатель.

определение роторного двигателя и синонимов роторного двигателя (английский)

Роторный двигатель
Типичный роторный двигатель Первой мировой войны Le Rhône 9C мощностью 80 лошадиных сил. По медным трубам топливно-воздушная смесь проходит от картера к головкам цилиндров, вместе как впускной коллектор.

Роторный двигатель был одним из первых двигателей внутреннего сгорания, обычно с нечетным числом цилиндров в ряду в радиальной конфигурации, в которой коленчатый вал оставался неподвижным, а весь блок цилиндров вращался вокруг него.Его основное применение было в авиации, хотя оно также использовалось в нескольких ранних мотоциклах и автомобилях.

Этот тип двигателя широко использовался в качестве альтернативы обычным рядным двигателям (прямолинейным или V-образным) во время Первой мировой войны и в годы, непосредственно предшествовавшие этому конфликту. Они были описаны как «очень эффективное решение проблем выходной мощности, веса и надежности». [1]

К началу 1920-х годов, однако, присущие этому типу двигателя ограничения сделали его устаревшим, и выходная мощность все больше шла на преодоление сопротивления воздуха самого вращающегося двигателя.Вращающаяся масса двигателя также имела значительную гироскопическую прецессию: в зависимости от типа самолета это создавало проблемы с устойчивостью и управлением, особенно для неопытных пилотов. Еще одним фактором упадка роторного двигателя была принципиально неэффективное использование топлива и смазочного масла, отчасти вызванное необходимостью всасывания топливно-воздушной смеси через полый коленчатый вал и картер, как в двухтактном двигателе.

Описание

Роторный двигатель - это, по сути, стандартный двигатель цикла Отто, но вместо фиксированного блока цилиндров с вращающимся коленчатым валом, как в обычном радиальном двигателе, коленчатый вал остается неподвижным, а весь блок цилиндров вращается вокруг него. Чаще всего коленчатый вал был жестко прикреплен к раме самолета, а пропеллер просто привинчивался к передней части картера.

Три ключевых фактора способствовали успеху роторных двигателей в то время. [2] :

  • Плавный ход: Роторы передают мощность очень плавно, потому что (относительно точки крепления двигателя) нет частей, совершающих возвратно-поступательное движение, а относительно большая вращающаяся масса цилиндров действует как маховик.
  • Преимущество в весе: многие обычные двигатели должны были иметь тяжелые маховики для сглаживания импульсов мощности и уменьшения вибрации.Роторные двигатели получили существенное преимущество в соотношении мощности к массе благодаря отсутствию необходимости в дополнительном маховике.
  • Улучшенное охлаждение: при работающем двигателе вращающийся блок цилиндров создавал свой собственный быстро движущийся охлаждающий воздушный поток, даже когда самолет неподвижен.

Большинство роторных двигателей были расположены с цилиндрами, направленными наружу от единственного коленчатого вала, в той же общей форме, что и радиальный, но были также роторные оппозитные двигатели [3] и даже одноцилиндровые роторные.

Как и радиальные двигатели, роторные двигатели обычно строились с нечетным числом цилиндров (обычно 7 или 9), чтобы можно было поддерживать постоянный порядок срабатывания каждого второго поршня для обеспечения плавности хода. Роторные двигатели с четным числом цилиндров были преимущественно «двухрядными».

Различие между "Роторными" и "Радиальными" двигателями

Роторные и радиальные двигатели выглядят поразительно похожими, когда они не работают, и их легко перепутать, поскольку оба имеют цилиндры, расположенные радиально вокруг центрального коленчатого вала.Однако, в отличие от роторного двигателя, в радиальных двигателях используется обычный вращающийся коленчатый вал в неподвижном блоке цилиндров.

Управление роторным двигателем

Часто утверждают, что роторные двигатели не имели карбюратора и, следовательно, мощность могла быть уменьшена только путем периодического отключения зажигания с помощью кнопки мгновенного действия Coupe , работающей прямо противоположно выключателю аварийного отключения для другие типы двигателей внутреннего сгорания, которые заземляли магнето при нажатии, отключая питание свечей зажигания и прекращая зажигание. Это было буквально верно только для типа «Monosoupape» (с одним клапаном), в котором подача воздуха проходила через выпускной клапан, и поэтому его нельзя было контролировать через впускное отверстие картера. Таким образом, «дроссель» моносупафа обеспечивал лишь очень ограниченную степень регулирования скорости, так как его открытие делало смесь слишком богатой, а закрытие - слишком бедной. Ранние модели отличались новаторской формой изменения фаз газораспределения в попытке дать больший контроль, но это привело к сгоранию клапанов, и поэтому от него отказались. [1]

Однако у большинства роторных двигателей были нормальные впускные клапаны, так что топливо (и смазочное масло) подавалось в цилиндры уже смешанным с воздухом - как в обычном четырехтактном двигателе. Хотя обычный карбюратор с возможностью поддерживать постоянное соотношение топливо / воздух во всем диапазоне открытий дроссельной заслонки был исключен вращающимся блоком цилиндров, можно было регулировать подачу воздуха через отдельный откидной клапан или «блочную трубу». Пилоту нужно было установить дроссельную заслонку на желаемое положение (обычно полностью открытое), а затем отрегулировать топливно-воздушную смесь в соответствии с требованиями с помощью отдельного рычага «точной регулировки», который управлял клапаном подачи воздуха.Из-за большой инерции вращения роторного двигателя можно было отрегулировать соответствующую топливно-воздушную смесь методом проб и ошибок, не останавливая ее, хотя это варьировалось между разными типами двигателя, и в любом случае требовалось много практики, чтобы получить необходимая «сноровка». После запуска двигателя с известной настройкой, позволяющей ему работать на холостом ходу, воздушный клапан открывался до достижения максимальной скорости двигателя.

Дросселирование работающего двигателя для снижения оборотов было необходимо, чтобы пилоты могли летать в строю - они закрывали топливный клапан в требуемом положении, а затем повторно регулировали топливно-воздушную смесь в соответствии с требованиями.Этот процесс был более трудным, так что «дросселирование», особенно при приземлении, часто достигалось путем временного отключения зажигания с помощью переключателя.

Некоторые двигатели были оснащены переключателем, который отключал только некоторые, а не все цилиндры, чтобы двигатель продолжал работать и не смазывался. 9-цилиндровый ротор с этой способностью обычно позволял поддерживать в рабочем состоянии 1, 3 или 5 цилиндров. Некоторые 9-цилиндровые Monosoupapes имели селекторный переключатель, который позволял пилоту отключать три или шесть цилиндров, так что каждый цилиндр срабатывал только один раз за три оборота двигателя, но двигатель оставался в идеальном состоянии. [4] Современные фотографии кабины истребителей Fokker Eindecker показывают поворотный селекторный переключатель для вырезания определенного количества цилиндров, показывая, что это также верно и для немецких роторных двигателей.

Обрезка цилиндров с помощью выключателей зажигания имела недостаток, заключающийся в том, что топливо продолжало проходить через двигатель, что приводило к смазыванию свечей зажигания и предотвращало повторный запуск двигателя. Неочищенная топливно-масляная смесь также будет собираться в кожухе. Поскольку это могло вызвать серьезный пожар при отпускании переключателя, стало обычной практикой вырезать часть или всю нижнюю часть в основном круглого кожуха, установленного на большинстве роторных двигателей, или снабдить дренажными отверстиями.

К 1918 г. в справочнике Клерже сообщалось, что все необходимое управление должно осуществляться с помощью регуляторов подачи топлива и воздуха, а двигатель должен быть остановлен и запущен путем включения и выключения топлива. Рекомендуемая процедура посадки включала отключение топлива с помощью топливного рычага, при этом выключатель оставался включенным. Ветряной винт позволял двигателю продолжать вращаться, не передавая никакой мощности при снижении самолета. Было важно оставить зажигание включенным, чтобы свечи зажигания продолжали зажигать искру и предохраняли их от смазывания, в то время как двигатель можно было легко перезапустить, просто повторно открыв топливный клапан.Пилотам посоветовали избегать использования выключателей зажигания, так как это может привести к повреждению двигателя. [1]

Пилоты уцелевших или воспроизводимых самолетов, оснащенных роторными двигателями, по-прежнему считают, что импульсный выключатель полезен при посадке самолетов с роторным двигателем, поскольку он дает пилотам более надежный и более быстрый источник энергии в случае необходимости.

История

Просо

Мотоцикл Félix Millet 1897 года.

Феликс Милле продемонстрировал 5-цилиндровый роторный двигатель, встроенный в колесо велосипеда, на выставке Exposition Universelle в Париже в 1889 году.Милле запатентовал двигатель в 1888 году, поэтому его следует считать пионером роторного двигателя внутреннего сгорания. Машина с его двигателем участвовала в гонке Париж-Бордо-Париж 1895 года, и система была запущена в производство компанией Darracq в 1900 году. [1]

Харгрейв

Лоуренс Харгрейв впервые разработал роторный двигатель в 1889 году с использованием сжатого воздуха, намереваясь использовать его в полете с двигателем. Вес материалов и отсутствие качественной обработки помешали ему стать эффективным силовым агрегатом. [5]

Balzer

Стивен Бальцер из Нью-Йорка, бывший часовщик, сконструировал роторные двигатели в 1890-х годах. [6] Его интересовала поворотная компоновка по двум основным причинам:

  • Для выработки 100 л.с. (75 кВт) на низких оборотах, на которых работали двигатели того дня, импульс, возникающий при каждом такте сгорания, был довольно большим. Чтобы гасить эти импульсы, двигателям требовался большой маховик, который увеличивал вес. В роторной конструкции двигатель действовал как собственный маховик, поэтому роторные двигатели могли быть легче обычных двигателей аналогичного размера.
  • Цилиндры имели хороший поток охлаждающего воздуха над ними, даже когда самолет, на котором они были установлены, находился в покое, что было важно, поскольку низкая скорость полета, достижимая самолетами того времени, обеспечивала ограниченный поток охлаждающего воздуха, а сплавы того времени были менее развиты. чем они сейчас. Ранние конструкции Бальцера даже обходились без ребер охлаждения, хотя последующие роторы имели эту общую черту двигателей с воздушным охлаждением.

Бальцер произвел 3-цилиндровый автомобиль с роторным двигателем в 1894 году, а затем был вовлечен в попытки Лэнгли Aerodrome , которые обанкротили его, когда он попытался сделать гораздо более крупные версии своих двигателей.Роторный двигатель Бальцера позже был преобразован в статический радиальный режим помощником Лэнгли, Чарльзом М. Мэнли, создав при этом знаменитый двигатель Мэнли-Бальцера.

Де Дион-Бутон

Знаменитая компания De Dion-Bouton произвела экспериментальный 4-цилиндровый роторный двигатель в 1899 году. Хотя он предназначался для использования в авиации, он не устанавливался ни на одном из самолетов. [1]

Адамс-Фарвелл

Adams-Farwell был еще одним ранним роторным двигателем в США, который к 1901 году производился для использования в автомобилях.Эмиль Берлинер спонсировал его разработку как легкого силового агрегата для своих неудачных экспериментов с вертолетом. Позднее двигатели Адамса-Фарвелла приводили в действие самолеты с неподвижным крылом в США после 1910 года. Также утверждалось, что конструкция Gnôme была заимствована из Adams-Farwell, поскольку автомобиль Adams-Farwell, как сообщается, был продемонстрирован французской армии в 1904. В отличие от более поздних двигателей Gnôme и, как и более поздних авиационных роторных двигателей Clerget 9B и Bentley BR1, роторные двигатели Адамса-Фарвелла имели обычные выпускные и впускные клапаны, установленные в головках цилиндров. [1]

Гном

Вид в разрезе движка Gnome

Двигатель Gnome - это работа трех братьев Сегенов, Луи, Лорана и Огюстена. Это были талантливые инженеры и внуки известного французского инженера Марка Сегена. В 1906 году старший брат, Луи, основал Société des Moteurs Gnome [7] для производства стационарных двигателей для промышленного использования, получив лицензию на производство одноцилиндрового стационарного двигателя Gnom от Motorenfabrik Oberursel, который, в свою очередь, будет производить лицензированные двигатели Gnome для немецких самолетов во время Первой мировой войны.

К

Луи присоединился его брат Лоран, который разработал роторный двигатель специально для использования в самолетах с использованием цилиндров двигателя Gnom . Первым экспериментальным двигателем братьев был 5-цилиндровый двигатель мощностью 34 л.с. (25 кВт), который был скорее радиальным, чем роторным. Затем они обратились к роторным двигателям в интересах лучшего охлаждения, и первый в мире серийный роторный двигатель, 7-цилиндровый, 50 л.с. (37 кВт) «Омега» был показан на Парижской автомобильной выставке 1908 года. Первый созданный Gnome Omega все еще существует и сейчас находится в коллекции Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики. [8] В Seguins использовали самый прочный из доступных материалов - недавно разработанный сплав никелевой стали - и снизили вес, обрабатывая детали из цельного металла, используя лучшие американские и немецкие станки для создания компонентов двигателя; Стенка цилиндра Gnome мощностью 50 л.с. имела толщину всего 1,5 мм, а шатуны были фрезерованы с глубокими центральными каналами для уменьшения веса. Несмотря на небольшую мощность в лошадиных силах на литр, его удельная мощность составляла выдающиеся 1 л.с. (0.75 кВт) на кг.

В следующем, 1909 году, изобретатель Роджер Раво установил его на свой Aéroscaphe , комбинированный корабль на подводных крыльях / самолет, на котором он участвовал в соревнованиях моторных лодок и авиации в Монако. Однако именно использование Генри Фарманом Gnome на знаменитом авиашоу в Реймсе в том году принесло ему известность, когда он выиграл Гран-при за самую большую беспосадочную дальность полета - 180 километров (110 миль), что также является мировым рекордом. для продолжительного полета. Самый первый успешный полет на гидросамолете Анри Фабра Le Canard был оснащен Gnome Omega 28 марта 1910 года недалеко от Марселя.

Производство роторных двигателей Gnome быстро увеличивалось, около 4000 было произведено до Первой мировой войны, и Gnome также произвел двухрядную версию (100-сильный Double Omega), более крупный 70-сильный Gnome Lambda и двухрядный Double Lambda мощностью 160 л.с. . По стандартам других двигателей того периода, Gnome считался не особенно темпераментным и считался первым двигателем, способным проработать десять часов между капитальными ремонтами. [ требуется ссылка ]

В 1913 году братья Сегуин представили новую серию Monosoupape («одинарный клапан»), которая заменила впускные клапаны в поршнях, использовав по одному клапану в каждой головке блока цилиндров, который выполнял функции впускного и выпускного клапана.Скорость двигателя контролировалась изменением времени открытия и степени открытия выпускных клапанов с помощью рычагов, действующих на ролики толкателя клапанов, от этой системы позже отказались из-за того, что клапаны сгорели. Вес Monosoupape был немного меньше, чем у более ранних двухклапанных двигателей, и он использовал меньше смазочного масла. Monosoupape мощностью 100 л.с. был построен с 9 цилиндрами и развивал номинальную мощность при 1200 об / мин. [9] В более позднем девятицилиндровом двигателе Gnome 9N мощностью 160 л.с. использовалась конструкция клапана Monosoupape, и он был последней известной конструкцией роторного двигателя, в которой использовался такой формат клапана головки блока цилиндров.

Роторные двигатели, производимые компаниями Clerget и Le Rhône, использовали обычные клапаны с толкателем в головке блока цилиндров, но использовали тот же принцип протяжки топливной смеси через коленчатый вал, при этом Le Rhônes имел выступающие медные впускные трубки, идущие от картера до в верхней части каждого цилиндра, чтобы впускать всасываемый заряд.

Семицилиндровый двигатель Gnome мощностью 80 л.с. (60 кВт) был стандартом в начале Первой мировой войны, как Gnome Lambda, и быстро нашел свое применение в большом количестве конструкций самолетов.Он был настолько хорош, что получил лицензию от ряда компаний, включая немецкую фирму Motorenfabrik Oberursel, которая разработала оригинальный двигатель Gnom. Позднее Oberursel был куплен Fokker, чья 80-сильная копия Gnome Lambda была известна как Oberursel U.0. Для французских гномов, использовавшихся в самых ранних образцах биплана Bristol Scout, не было ничего необычного, встретить немецкие версии, приводившие в действие Fokker E.I Eindeckers в бою со второй половины 1915 года.

Немец Оберурзель У.Двигатель III в экспозиции музея

Единственные попытки произвести двухрядные роторные двигатели в любом объеме были предприняты Gnome с их четырнадцатицилиндровым двигателем Double Lambda мощностью 160 л.с. и с клоном конструкции Double Lambda в начале Первой мировой войны немецкой фирмой Oberursel U. III такой же мощности. В то время как в сентябре 1913 года на примере двойной лямбды один из гоночных самолетов Deperdussin Monocoque достиг мирового рекорда скорости почти 204 км / ч (126 миль в час), Oberursel U.III, как известно, устанавливался только на несколько немецких серийных военных самолетов, истребитель-моноплан Fokker E.IV и истребитель-биплан Fokker D.III, оба из которых не смогли стать успешными боевыми типами, частично из-за низкого качества немецких самолетов. силовая установка, которая была подвержена износу уже через несколько часов боевого полета.

Первая мировая война

Оптимальное соотношение мощности к массе роторных двигателей было их самым большим преимуществом. В то время как более крупные и тяжелые самолеты полагались почти исключительно на обычные рядные двигатели, многие конструкторы истребителей предпочитали роторные вплоть до конца войны.

Роторы

имели ряд недостатков, в частности, очень высокий расход топлива, частично из-за того, что двигатель обычно работал на полностью открытой дроссельной заслонке, а также из-за того, что фазы газораспределения часто были далеко не идеальными. Вращающаяся масса двигателя также превратила его в большой гироскоп. В горизонтальном полете эффект не был особенно заметен, однако при повороте гироскопическая прецессия стала заметной. Из-за направления вращения двигателя левые повороты требовали некоторой степени усилия и происходили относительно медленно, в сочетании с тенденцией к подъему носа, в то время как правые повороты были почти мгновенными с тенденцией к опусканию носа. [10] В некоторых самолетах это могло быть выгодно в таких ситуациях, как воздушные бои, в то время как Sopwith Camel пострадал до такой степени, что требовал левого руля направления как для левого, так и для правого поворота и мог быть чрезвычайно опасным, если бы полная мощность использовалась над вершина петли на малых скоростях. Пилоты-стажеры Camel были предупреждены, что делать первые резкие повороты вправо следует только на высоте более 1000 футов (300 м). [11] Как и ожидалось, самый известный немецкий противник Camel, триплан Fokker Dr.I, также использовал роторный двигатель, обычно Oberursel Ur.II клон французской силовой установки Le Rhone 9J мощностью 110 л.с.

Еще до Первой мировой войны были предприняты попытки решить проблему инерции роторных двигателей. Еще в 1906 году Чарльз Бенджамин Редруп продемонстрировал Королевскому летному корпусу в Хендоне двигатель «без реакции», в котором коленчатый вал вращался в одном направлении, а блок цилиндров - в противоположном, каждый из которых приводил в движение винт. Более поздним развитием этого был безреакционный двигатель Hart 1914 года, разработанный Редрупом, в котором был только один пропеллер, соединенный с коленчатым валом, но он вращался в направлении, противоположном блоку цилиндров, тем самым в значительной степени нейтрализуя негативные эффекты.Это оказалось слишком сложным для Министерства авиации, и Редруп изменил конструкцию на статический радиальный двигатель, который позже использовался на самолетах Vickers F.B.12b и F.B.16. [12]

По мере того, как война прогрессировала, авиаконструкторы требовали все большего количества энергии. Рядные двигатели смогли удовлетворить этот спрос за счет улучшения своих верхних пределов оборотов, что означало большую мощность. Улучшения в фазах газораспределения, системах зажигания и облегчении материалов сделали эти более высокие обороты возможными, и к концу войны средний двигатель увеличился с 1200 до 2000 об / мин.Роторный не смог сделать то же самое из-за сопротивления вращающихся цилиндров по воздуху. Например, если модель начала войны на 1200 об / мин увеличила обороты до 1400, сопротивление цилиндров увеличилось на 36%, поскольку сопротивление воздуха увеличивается пропорционально квадрату скорости. На более низких оборотах сопротивление можно было просто игнорировать, но по мере того, как число оборотов росло, роторный двигатель вкладывал все больше и больше мощности в раскрутку двигателя, а оставалось меньше, чтобы обеспечить полезную тягу через винт.

Одна умная попытка спасти конструкцию, подобная британской концепции «безреакционного» двигателя Редрупа, была предпринята Siemens AG.Картер (с пропеллером, все еще прикрепленным непосредственно к его передней части) и цилиндры вращались против часовой стрелки со скоростью 900 об / мин, если смотреть снаружи с точки обзора, в то время как коленчатый вал и другие внутренние детали вращались по часовой стрелке с той же скоростью, поэтому комплект эффективно работал при 1800 об / мин. Это было достигнуто за счет использования конической передачи в задней части картера, что привело к созданию 11-цилиндрового двигателя Siemens-Halske Sh.III с меньшим сопротивлением и меньшим крутящим моментом. Кроме того, очевидно, что это был единственный роторный двигатель, в котором использовался обычный карбюратор, которым можно было управлять с помощью обычного дросселя, как и в рядном двигателе.Новый двигатель, использовавшийся на истребителе Siemens-Schuckert D.IV, создал то, что многие считают лучшей конструкцией истребителя войны. [ требуется ссылка ]

Один новый самолет с роторным двигателем, собственный самолет Fokker D.VIII, был спроектирован, по крайней мере частично, для того, чтобы частично использовать резервные двигатели Ur.II мощностью 110 л.с. (82 кВт) на заводе в Оберурзеле, которые сами являются клонами роторного двигателя Le Rhône 9J. .

Послевоенное

К моменту окончания войны роторный двигатель устарел и довольно быстро исчез из употребления.Британские Королевские ВВС, вероятно, использовали роторные двигатели дольше, чем большинство других операторов - стандартный послевоенный истребитель RAF Sopwith Snipe использовал роторный Bentley BR2, а стандартный учебно-тренировочный Avro 504K имел универсальное крепление, позволяющее использование нескольких различных типов маломощных роторных двигателей, которых было много в избытке. Однако дешевизна излишков военных двигателей должна была уравновешиваться их низкой топливной экономичностью и эксплуатационными расходами их системы смазки с полным отказом.

К середине 1920-х годов роторы были более или менее полностью вытеснены даже на британской службе, в основном за счет нового поколения «стационарных» радиалов с воздушным охлаждением.

Использование в автомобилях и мотоциклах

Хотя роторные двигатели в основном использовались в самолетах, некоторые автомобили и мотоциклы были построены с роторными двигателями. Знаменитым мотоциклом, выигравшим множество гонок, был Megola, у которого был роторный двигатель внутри переднего колеса. Другим мотоциклом с роторным двигателем был Redrup Radial 1912 года Чарльза Редрупа, трехцилиндровый 303-кубовый роторный двигатель, установленный на многих мотоциклах Redrup.

В 1904 году в Уэльсе был построен двигатель Барри, также разработанный Редрупом: вращающийся двухцилиндровый оппозитный двигатель весом 6,5 кг [3] был установлен внутри рамы мотоцикла.

В 1940-х годах Кирилл Пуллин разработал Powerwheel, колесо с вращающимся одноцилиндровым двигателем, сцеплением и барабанным тормозом внутри ступицы, но оно так и не пошло в производство.

Автомобили с роторными двигателями были построены, в частности, американскими компаниями Adams-Farwell, Bailey, Balzer и Intrepid.

Другие роторные двигатели

Помимо описанной в этой статье конфигурации с цилиндрами, движущимися вокруг неподвижного коленчатого вала, несколько других очень различных двигателей также называются роторными двигателями. Самый известный бесшумный роторный двигатель, роторный двигатель Ванкеля также использовался в автомобилях (в частности, NSU в Ro80 и Mazda в различных автомобилях, таких как серия RX, в которую входят популярные RX-7 и RX-8). , а также в некоторых экспериментальных авиационных приложениях.

В конце 1970-х годов испытывался концептуальный двигатель под названием Bricklin-Turner Rotary Vee. Rotary Vee по конфигурации похож на локтевой паровой двигатель. В Rotary Vee используются поршневые пары, соединенные как сплошные V-образные элементы, каждый конец которых плавает в паре вращающихся групп цилиндров. Пара вращающихся цилиндров кластера установлена ​​так, что их оси расположены под большим углом V. Поршни в каждой группе цилиндров движутся параллельно друг другу, а не в радиальном направлении. Двигатель этой конструкции еще не запущен в производство. Уильям Фэрни (2007). Человек с ножом и вилкой - Жизнь и творчество Чарльза Бенджамина Редрапа . Издательство Дизель. ISBN 978-0-9554455-0-7.

Внешние ссылки

Роторный двигатель

Как работает роторный двигатель


Роторный двигатель - это, по сути, стандартный двигатель цикла Отто, но вместо фиксированного блока цилиндров с вращающимся коленчатым валом как и в обычном радиальном двигателе, коленчатый вал остается неподвижным, а весь блок цилиндров вращается вокруг него.Чаще всего коленчатый вал был жестко прикреплен к раме самолета, а пропеллер просто привинчивался к передней части картера. Три ключевых фактора способствовали успеху роторных двигателей в то время.

1. Плавный ход: вращатели передают мощность очень плавно, потому что (относительно точки крепления двигателя) отсутствуют детали, совершающие возвратно-поступательное движение, а относительно большая вращающаяся масса цилиндров действовала как маховик.

2.Преимущество в весе: многим обычным двигателям пришлось добавить тяжелые маховики для сглаживания импульсов мощности и уменьшения вибрации. Роторные двигатели получили существенное преимущество в соотношении мощности к массе благодаря отсутствию необходимости в дополнительном маховике.

3. Улучшенное охлаждение: при работающем двигателе вращающийся блок цилиндров создавал свой собственный быстро движущийся охлаждающий воздушный поток, даже когда самолет неподвижен.

Большинство роторных двигателей были расположены с цилиндрами, направленными наружу от одного коленчатого вала, в той же общей форме, что и радиальный, но были также роторные оппозитные двигатели и даже одноцилиндровые роторные.

Как и радиальные двигатели, роторные двигатели, как правило, строились с нечетным числом цилиндров (обычно 7 или 9), так что каждый второй поршень Порядок стрельбы мог сохраняться, чтобы обеспечить плавный ход. Роторные двигатели с четным числом цилиндров были преимущественно «двухрядными».

На изображении ниже показаны два изображения роторного двигателя Gnome.

Различие между "Роторными" и "Радиальными" двигателями

Роторные и радиальные двигатели выглядят поразительно похожими, когда они не работают, и их легко перепутать, так как оба имеют расположенные цилиндры. радиально вокруг центрального коленчатого вала.Однако, в отличие от роторного двигателя, в радиальных двигателях используется обычный вращающийся коленчатый вал в неподвижном блоке цилиндров. Обратите внимание, что цвета (красный, оранжевый, синий и желтый), показывающие работу двигателя, равномерно распределены по изображению для Radial Engine. Для роторного двигателя (красный и синий) слева, а (оранжевый и желтый) справа от изображения.

Что лучше: FHA или обычный заем?

Q: У меня хороший кредит около 730.Я отвечаю требованиям как FHA, так и стандартного 97. Я планирую прожить в доме более 6 лет. У кого меньше выплаты и в чем разница между ссудой FHA и обычной ссудой? Также каковы правила в отношении затрат на закрытие?

- Дэйв

A: Привет, Дэйв. Спасибо за вопрос. Сначала давайте начнем с основного различия между FHA и обычными кредитными программами.

В чем разница между FHA и обычным займом по стоимости и выгодам?

Для покупателей жилья с ограниченными средствами для первоначального взноса доступны как FHA, так и обычные ссуды, чтобы облегчить покупку нового жилья.

кредитов FHA застрахованы Федеральной жилищной администрацией США и предлагаются кредиторами, утвержденными FHA.

Обычные ссуды не застрахованы государством и доступны через многие банки, кредитные союзы и других ипотечных кредиторов.

Вы можете соответствовать обоим критериям, но между ними есть реальные различия, поэтому прежде чем принимать решение, найдите время, чтобы понять преимущества и недостатки каждого из них.

Щелкните здесь, чтобы узнать, сколько жилья вы можете себе позволить сейчас.

Что такое обычный заем 97?

Большинству людей сказали, что они не могут получить обычную ипотеку с менее чем 10% - или даже 20% - для использования в качестве первоначального взноса, но это неправда.

Ипотечная программа «Обычная 97» позволяет внести всего 3% в качестве первоначального взноса, а затем занять оставшиеся 97%. 3% могут быть получены из сбережений, грантов, ипотечных кредитов Community Seconds и даже из подарочных фондов. Цель программы ссуды "Обычная 97" - помочь людям воплотить в жизнь свои мечты о приобретении жилья, даже если у них мало наличных денег.Обычные ссуды 97 требуют частного ипотечного страхования (подробности см. Ниже).

Вот что вам нужно знать об обычных займах 97:

  • Вы можете получить обычную ссуду 97 всего под 3% от покупной цены дома.
  • Вы должны быть первым покупателем дома, хотя вы имеете право на это, если не владели недвижимостью в течение последних трех лет.
  • Вы можете претендовать на получение обычной ссуды 97 с кредитным рейтингом всего лишь 620 баллов.Существуют ограничения на стоимость собственности, для которой можно использовать ссуду по обычным правилам 97. Это основано на соответствующем лимите для округа, в котором расположен дом.
  • Вы должны получить ипотеку с фиксированной ставкой на 30 лет.
  • Имущество должно быть занято владельцем.
  • Имущество может быть индивидуальным семейным домом, кооперативом, кондоминиумом или единицей в рамках запланированного жилищного строительства.
  • Вы должны будете приобрести частную ипотечную страховку (PMI) и продолжать платить взносы до тех пор, пока у вас не будет 78% собственного капитала по ссуде.

Нажмите здесь, чтобы подтвердить право на покупку дома.

Что такое заем FHA?

ссуд FHA застрахованы Федеральным жилищным управлением. Эти обеспеченные государством ссуды были доступны с середины 1930-х годов с целью помочь новым покупателям жилья с небольшими наличными деньгами и более низким кредитным рейтингом получить право на ипотеку.

Первоначальные взносы могут составлять всего 3,5%, и ипотечные кредиторы (которые должны соответствовать строгим требованиям и иметь ограниченные накладные расходы на закрытие сделки) с большей вероятностью предложат привлекательные условия, поскольку ссуды гарантированы государством.

Ваш первоначальный взнос может быть получен за счет сбережений или инвестиций, грантов, подарков и программ работодателя.

Цель кредитной программы FHA - помочь людям, которые обычно не имеют права на получение ипотеки, стать домовладельцами.

Вот что вам нужно знать о ссудах FHA:

  • Вы можете получить ссуду FHA всего под 3,5% от покупной цены, если ваш кредитный рейтинг составляет не менее 580.
  • Для получения ссуд
  • FHA не требуется, чтобы вы впервые покупали жилье.
  • кредитов FHA имеют ограниченные затраты на закрытие.
  • Заемщики с кредитным рейтингом от 500 до 579 также имеют право на ссуду FHA, хотя для этих ссуд требуется 10% первоначальный взнос.
  • Максимальные суммы ссуд
  • FHA зависят от типа и местонахождения дома.
  • ссуд FHA требуют дополнительных осмотров дома перед покупкой.
  • Имущество должно быть основным местом проживания заемщика и может быть индивидуальным семейным домом, кооперативом, кондоминиумом или в рамках запланированного жилищного строительства.
  • Вы должны будете заплатить авансовый взнос по ипотечному страхованию (UPMIP) в размере 1,75% от вашей базовой суммы кредита, который должен быть либо полностью выплачен наличными, либо профинансирован за счет кредита. После этого платежа вы продолжите выплачивать ежегодные взносы по ипотечному страхованию (MIP) на весь срок действия ссуды.
  • Заемщики должны иметь отношение долга к доходу менее 45%.
  • Вы должны быть трудоустроены и иметь доход не менее двух лет.
  • Возможны
  • ссуды FHA.

В чем разница в долларах и центах между FHA и обычным 97?

Если бы все было равным, это был бы простой вопрос. Однако существует так много потенциальных переменных, в том числе обстоятельства и цели покупки жилья, что ответить сложно.

Если ваша основная забота о расходах связана с тем, сколько вы собираетесь заплатить из своего кармана, чтобы попасть в дом, и у вас хороший кредитный рейтинг, тогда вам подойдет обычный 97.Вы не только можете внести всего 3% (по сравнению с 3,5% FHA), но также не будете обязаны платить 1,75% за авансовый взнос по ипотечному страхованию, и есть большая вероятность того, что ваше частное страхование ипотеки тоже будет стоить дешевле.

Кроме того, есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что ваша частная ипотечная страховка автоматически отменяется, когда отношение суммы кредита к стоимости достигает 78%.

Но все быстро меняется, если ваш кредитный рейтинг падает ниже 620.

Нажмите здесь, чтобы пройти предварительную квалификацию на покупку дома сегодня.

Когда ссуда FHA - правильный выбор?

На первый взгляд, ссуда «Обычная 97» кажется явным победителем для заемщиков, у которых мало свободных денежных средств. Но это только тогда, когда все равно.

Когда вы вводите более низкий кредитный рейтинг, все переменные начинают меняться. И вот почему. Чем ниже ваш кредитный рейтинг, тем выше, вероятно, будет процентная ставка по обычному кредиту. Как только ваш кредитный рейтинг упадет ниже 620, вы больше не имеете права на получение обычного кредита 97.

Частное страхование ипотеки обычно стоит больше, чем выплаты по ипотечному страхованию FHA для заемщиков с кредитным рейтингом ниже 720.

Все это означает, что если ваш кредит подвергся отрицательному воздействию, ссуда FHA может быть не только вашим лучшим вариантом с точки зрения вашей процентной ставки, но и единственным из двух вариантов, на которые вы имеете право.

Скрытая выгода от кредита FHA

Неважно, покупаете ли вы стартовый дом или дом своей мечты, умные покупатели будут смотреть в будущее и узнавать, имеет ли недвижимость стоимость при перепродаже.Вот где ссуды FHA предлагают скрытое преимущество, недоступное для обычных ссуд: возможность для следующего покупателя взять на себя существующую ипотеку FHA.

Пока покупатель дома соответствует существующим условиям ипотеки FHA, он может принять существующий заем и его первоначальную процентную ставку. Это означает, что по мере роста процентных ставок ваш кредит FHA делает ваш дом гораздо более привлекательным вариантом. Обычные ссуды не дают такой выгоды.

И если вы беспокоитесь о пожизненном ипотечном страховании FHA, имейте в виду, что вы можете рефинансировать из FHA, чтобы отменить MI, пока ставки по ипотечным кредитам остаются на текущем уровне или около него.Если ставки вырастут слишком сильно, рефинансирование увеличит вашу ставку, сведя на нет ваши сбережения.

Щелкните здесь, чтобы узнать текущие расценки FHA или Conventional 97.

Есть ли разница в том, какой дом можно купить?

Как ссуды FHA, так и ссуды 97 имеют ограничения на сумму денег, которую вы можете занять, хотя эти лимиты определяются разными факторами и источниками.

FHA устанавливает свои лимиты в зависимости от округа, в котором находится приобретаемый дом, в то время как обычные лимиты ссуды зависят от соответствующего лимита ссуды, ежегодно устанавливаемого Федеральным агентством жилищного финансирования.

Кроме того, FHA требует дополнительной оценки домов, приобретаемых с использованием ссуды FHA. Хотя это может показаться дополнительным слоем бюрократии, более высокие стандарты агентства основаны на соблюдении ограничений местного кодекса, а также на обеспечении безопасности и прочности строительства.

Ссуды

FHA не предоставляются для домов, проданных в течение 90 дней после предыдущей продажи.

Поиск подходящего ипотечного решения с низким первоначальным взносом

При таком большом количестве факторов, потенциально влияющих на вашу личную ситуацию, и большом количестве преимуществ для каждого типа ссуды, выбор правильного варианта может оказаться сложной задачей.

Хорошая новость заключается в том, что существует множество кредитных специалистов, готовых помочь вам найти решение, отвечающее вашим потребностям.

Щелкните здесь, чтобы получить предварительное одобрение.

FREE Разница между вращающимся и двухтональным многочастотным тоном Эссе

Различия между вращающимся и двухтональным многочастотным режимом (DTMF с вращением относится к вращению, части, которая вращается вокруг оси.Rotary - один из старейших телефонов, используемых с 1920-х годов, и некоторые до сих пор ими пользуются. Для каждого набора номера вокруг поворотного переключателя он включает и выключает переключатель в телефонной компании. Что касается DTMF, который предполагается заменить поворотным. Он использует аудиосигналы, которые генерируются при нажатии кнопки на телефоне с тональным набором. Звуковые сигналы отправляют сигнал в телефонную компанию. Каждая клавиша генерирует два тона определенных частот. Один - это высокая частота, а другой - низкая частота.
Различия между частной телефонной станцией (PBX) и Centrex заключаются в том, что PBX - это внутренняя телефонная система коммутации, которая соединяет внутренние телефонные линии.УАТС - это наименее затратная маршрутизация для внешних вызовов, она также намного дешевле для средних и крупных компаний. Он имеет такие функции, как переадресация звонков, конференц-связь и учет, и многие другие. При внутренних звонках проще использовать АТС, так как вам нужно набрать 3 или 4 цифры, чтобы связаться с кем-нибудь. Centrex - это обменный пункт центрального офиса. Это новый вариант, представляющий собой УАТС со всеми коммутациями и функциями, выполняемыми в местном телефонном офисе, а не на предприятиях компании. Клиенты избавлены от расходов, чтобы не отставать от технологических изменений.
Различия между глобальной телекоммуникационной системой (WATS) и выделенными линиями заключаются в том, что WATS имеет особую форму услуги дальней связи с фиксированной скоростью. Линии используются предприятиями и государственными учреждениями. Есть 3 типа линий: IN-WATS для входящих, OUT-WATS для исходящих, а также их комбинация. Примерами In-WATS являются номера 800, 888 или 877, которые бесплатны для пользователя, но подписчик платит фиксированную плату.Для определенных зон вызова существуют некоторые ограничения. Что касается выделенных линий, то это телефонные линии, которые сданы в аренду для частного использования и выделены.

.