принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя

Рубрика: Машины

Опубликовано 02.11.2020   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 15 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 2 119

Содержание

Роторный двигатель

Появился он значительно позже поршневого, в 30-х годах. Полноценно работоспособная же модель такого двигателя появилась и вовсе в 50-х годах. После появления роторный двигатель вызвал заинтересованность у многих автопроизводителей, и все они кинулись разрабатывать свои модели роторных силовых установок, однако вскоре от них отказались в пользу обычных поршневых. Из приверженцев роторного мотора осталась только японская фирма Mazda, которая сделала такого типа мотор своей визитной карточкой.

Особенностью такого мотора является его конструкция, которая вообще не предусматривает наличие поршней. В целом это сильно сказалось на конструктивной простоте.

В поршневых моторах энергия сгораемого топлива воспринимается поршнем, который за счет своего возвратно-поступательного движения передает ее на кривошипы коленвала, обеспечивая ему вращение.

У роторных же двигателей энергия сразу преобразовывается во вращение вала, минуя возвратно-поступательное движение. Это сказывается на уменьшении потерь мощности на трение, меньшую металлоемкость и простоту конструкции. За счет этого КПД двигателя значительно возрастает.

Конструкция

Чтобы понять принцип работы, следует разобраться, какова конструкция роторного двигателя. Итак, вместо поршней энергия сгорания топлива у такого силового агрегата воспринимается ротором. Ротор имеет вид равностороннего треугольника. Каждая сторона этого треугольника и играет роль поршня.

Ротор

Чтобы обеспечить процесс горения, ротор помещается в закрытое пространство, состоящее из трех элементов – двух боковых корпусов, и одного центрального, называющегося статором. Пространство, в котором производится процесс горения, сделано в статоре, боковые корпуса обеспечивают только герметичность этого пространства.

Внутри статора сделан цилиндр, в котором и размещается ротор. Чтобы внутри этого цилиндра происходили все необходимые процессы, выполнен он в виде овала, с немного прижатыми боками.

Сам статор с одной стороны имеет окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха, и выпуска отработанных газов. Противоположно им сделано отверстие под свечи зажигания.

Устройство двигателя

Особенностью движения ротора в цилиндре статора является то, что его вершины постоянно контактируют с поверхностью цилиндра, его движение сделано по эксцентриковому типу. Он не только вращается вокруг своей оси, но еще и смещается относительно нее.

Для этого в роторе сделано большое отверстие, с одной стороны этого отверстия имеется зубчатый сектор. С другой стороны в ротор вставлен вал с эксцентриком.

Чтобы обеспечить вращение в боковой корпус установлена неподвижная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором ротора, она является опорной точкой для него. При своем эксцентриковом движении он опирается на неподвижную шестерню, а зацепление обеспечивает ему вращательное движение. Вращаясь, он обеспечивает и вращение вала с эксцентриком, на который он одет.

Принцип работы

Теперь о самом принципе работы. Выполнение определенной работы поршня внутри цилиндров называется тактами. Классический поршневой двигатель имеет четыре такта:

• впуск — в цилиндр подается горючая смесь;
• сжатие — увеличение давления в цилиндре за счет уменьшения объема;
• рабочий ход — энергия, выделенная при сгорании смеси, преобразовывается во вращение вала;
• выпуск — из цилиндра выводятся отработанные газы;

Данные такты имеют все двигатели внутреннего сгорания, и сопровождаются они определенным движением поршня.

Однако они выполняются по-разному. Существуют двухтактные поршневые двигатели, в которых такты совмещены, но такие моторы чаще применяются на мотоциклах и другой бензиновой технике, хотя раньше создавались и дизельные двухтактные моторы. В них одно движение поршня включает два такта. При движении поршня вверх – впуск и сжатие, а при движении вниз – рабочий ход и выпуск.

Все это обеспечивается наличием впускных и выпускных окон.

Классические автомобильные поршневые двигатели обычно являются 4-тактными, где каждый такт отделен. Но для этого в двигатель включен механизм газораспределения, который значительно усложняет конструкцию.

Что касается роторного двигателя, то отсутствие поршня как такового позволило несколько совместить конструктивные особенности 2-тактных и 4-тактных моторов.

Принцип работы

Поскольку цилиндр роторного двигателя имеет впускные и выпускные окна, то надобность в газораспределительном механизме отпала, при этом сам процесс работы сохранил все четыре такта по отдельности.

Теперь рассмотрим, как все это происходит внутри статора. Углы ротора постоянно контактируют с цилиндром статора, обеспечивая герметичное пространство между сторонами ротора.

Овальная форма цилиндра статора обеспечивает изменение пространства между стенкой цилиндра и двумя близлежащими вершинами ротора.

Далее рассмотрим действие внутри цилиндра только с одной стороны ротора. Итак, при вращении ротора, одна из его вершин, проходя сужение овала цилиндра, открывает впускное окно и в полость между стороной треугольника ротора и стенкой цилиндра начинает поступать горючая смесь или воздух. При этом движение продолжается, эта вершина достигает и проходит высокую часть овала и дальше идет на сужение. Возможность постоянного контакта вершины ротора обеспечивается его эксцентриковым движением.

Впуск воздуха производится до тех пор, пока вторая вершина ротора не перекроет впускное окно. В это время первая вершина уже прошла высоту овала цилиндра и пошла на его сужение, при этом пространство между цилиндром и стороной ротора начинает значительно сокращаться в объеме – происходит такт сжатия.

В момент, когда сторона ротора проходит максимальное сужение, в пространство между стороной ротора и стенкой цилиндра подается искра, которая воспламеняет горючую смесь, сжатую между зауженной стенкой цилиндра и стороной ротора.

Особенностью роторного двигателя является то, что воспламенение производится не перед прохождением стороны так называемой «мертвой точки», как это делается в поршневом двигателе, а после ее прохождения. Делается это для того, чтобы энергия, выделенная при сгорании, воздействовала на ту часть стороны ротора, которая уже прошла ВМТ (верхняя мёртвая точка). Этим обеспечивается вращение ротора в нужную сторону.

После прохождения свечи, первая вершина ротора начинает открывать выпускное окно, и постепенно, пока вторая вершина не перекроет выпускное окно – производится отвод газов.

Такты двигателя

Следует отметить, что был описан весь процесс, сделанный только одной стороной ротора, все стороны проделывают процесс один за другим. То есть, за одно вращение ротора производится одновременно три цикла – пока в полость между одной стороной ротора и цилиндра запускается воздух или горючая смесь, в это время вторая сторона ротора проходит ВМТ, а третья – выпускает отработанные газы.

Теперь о вращении вала, на эксцентрик которого надет ротор. За счет этого эксцентрика полный оборот вала производится меньше чем за один оборот ротора. То есть, за один полный цикл вал сделает три оборота, при этом отдавая полезное действие дальше. В поршневом двигателе один цикл происходит за два оборота коленчатого вала и только один полуоборот при этом является полезным. Этим обеспечивается высокий выход КПД.

Если сравнить роторный двигатель с поршневым, то выход мощности с одной секции, которая состоит из одного ротора и статора, равна мощности 3-цилиндрового двигателя.

А если учитывать, что Mazda устанавливала на свои авто двухсекционные роторные моторы, то по мощности они не уступают 6-цилиндровым поршневым моторам.

Схема устройства РПД

В конструкцию РПД входят следующие элементы:

1. Ротор с 3 выпуклыми гранями, выполняющими функции поршня. За счет углублений увеличивается скорость вращения, образуется больше пространства для воздушно-топливной смеси.
2. Пластины из металла, закрепленные на вершинах каждой из сторон. Их предназначение — формирование полостей в корпусе, где происходят рабочие процессы силовой установки.
3. 2 металлических кольца на гранях ротора служат для образования камерных стенок.
4. В центре конструкции располагаются 2 больших колеса с большим количеством зубьев, вращающихся вокруг шестерней меньшего диаметра. Зубчатая передача соединена с приводным устройством, закрепленном на выходном валу. Направление и траектория движения внутри камеры зависят от этого соединения.
5. Корпус ротора. Изготавливается в форме условного овала. Такая конфигурация обеспечивает постоянный контакт вершин треугольника со стенками капсулы, создавая 3 изолированных объема газа.
6. Окна впрыска и выхлопа. Клапанов не имеют. Впускное отверстие соединено с системой подачи топлива, а выпускное — с выхлопной трубой.
7. Выходной вал с эксцентриковой конструкцией. На нем расположены особые кулачки, смещенные относительно осевой линии. На каждый из этих выступов надевается отдельный ротор. Благодаря несимметричной установке, происходит неравномерное распределение силы давления. Это приводит к образованию крутящего момента, вызывающего стабильную работу силовой установки, основанную на оборотах вала.

5 основных слоев, скрепленных по окружности длинными шурупами, составляют стандартную конструкцию двухроторного двигателя. При этом создаются условия для свободной циркуляции охлаждающей жидкости внутри системы. Движущиеся части, представленные 2 роторами и эксцентриковым выходным валом, располагаются между 2 стационарными участками.

Мощность и ресурс

По сравнению со стандартным ДВС, роторный агрегат характеризуется большей удельной мощностью, которая измеряется в л.с./кг. Это объясняется меньшей массой подвижных деталей, составляющих конструкцию РПД. Обоснование — отсутствие газораспределительного механизма, клапанной системы, коленчатого вала и шатунов.

Кроме того, однороторный двигатель преобразует энергию сгорания топлива во вращательное движение на протяжении ¾ тактов рабочего цикла. Для поршневых моторов этот показатель снижен до ¼.

В результате при вместимости цилиндров 1,3 л современный РПД серийного производства развивает мощность до 220 л. с. А если базовая конструкция дополнена турбинным надувом, то до 350 л.с.

До 2011 г. только японские промышленники концерна «Мазда» выпускали автомобили с двигателями роторного типа. А потом и они сняли агрегат с производства. Вероятная причина — заниженный ресурс силовой установки. До первого капитального ремонта транспортные средства проезжают всего 100 тыс. км. При аккуратном стиле вождения и бережном отношении пробег увеличивается до 200 тыс. км.

Уязвимое звено — уплотнители ротора, страдающие от перегрева и высоких нагрузок. Кроме этих факторов на них оказывают негативное влияние детонация и износ подшипников, расположенных на эксцентриковом валу.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Достоинства и недостатки

Теперь о достоинствах роторных моторов, а их вполне много. Выходит, что одна секция по мощности равна 3-цилиндровому мотору, при этом она в габаритных размерах значительно меньше. Это сказывается на компактности самых моторов. Об этом можно судить по модели Mazda RX-8. Этот автомобиль, обладая хорошим показателем мощности, имеет средне моторную компоновку, чем удалось добиться точной развесовки авто по осям, влияющую на устойчивость и управляемость авто.

Помимо компактных размеров в этом двигателе отсутствует газораспределительный механизм (ГРМ), ведь все фазы газораспределения выполняются самим ротором. Это значительно уменьшило металлоемкость конструкции, и как следствие – массу двигателя.

Из-за ненадобности поршней и ГРМ снижено количество подвижных частей в двигателе, что сказывается на надежности конструкции.

Сам двигатель из-за отсутствия разнонаправленных движений, которые есть в поршневом моторе, при работе меньше вибрирует.

Но и недостатков у такого двигателя тоже хватает. Начнем с того, что система смазки у него идентична с системой 2-тактного двигателя. То есть, смазка поверхности цилиндра производится вместе с топливом. Но только организация подачи масла несколько иная. Если в 2-тактном двигателе масло для смазки добавляется прямо в топливо, то в роторном оно подается через форсунки, а потом оно уже смешивается с топливом.

Использование такого типа смазки привело к тому, что для двигателя подходит только минеральное масло или специализированное полусинтетическое. При этом в процессе работы масло сгорает, что негативно сказывается на составе выхлопных газов. По экологичности роторный двигатель сильно уступает 4-тактному поршневому двигателю.

При всей простоте конструкции роторный мотор обладает сравнительно небольшим ресурсом. У той же Mazda пробег до капитального ремонта составляет всего 100 тыс. км. В первую очередь «страдают» апексы – аналоги компрессионных колец в поршневом двигателе. Апексы размещаются на вершинах ротора и обеспечивают плотное прилегание вершины к стенке цилиндра.

Недостатком является также невозможность проведения восстановительных работ. Если у ротора изношены посадочные места апексов – ротор полностью заменяется, поскольку восстановить эти места невозможно.

То же касается и цилиндра статора. При его повреждении расточка практически невозможна из-за сложности выполнения такой работы.

Из-за большой скорости вращения эксцентрикового вала, его вкладыши изнашиваются значительно быстрее.

В общем, при значительно простой конструкции, из-за сложности процессов его работы роторный двигатель оказывается по надежности значительно хуже поршневого.

Но в целом, роторный двигатель не является тупиковой ветвью развития двигателей внутреннего сгорания. Та же Mazda постоянно совершенствует данный тип мотора. К примеру, мотор, устанавливаемый на RX-8 по токсичности уже мало отличается от поршневого, что является большим достижением.

Теперь они стараются еще и увеличить ресурс. Однако это скорее всего будет достигнуто за счет использования особых материалов изготовления элементов двигателя, а также из-за высокой степени обработки поверхностей, что еще больше осложнит и увеличит стоимость ремонта.

Виды преобразователей

Почему так важно рассмотреть виды, чтобы понять, чем отличается статор электродвигателя от подвижной его части. Все дело в том, что конструктивных особенностей у электродвижков немало, то же самое касается и генераторов (это преобразователи механической энергии в электрическую, электродвигатели имеют обратную функциональность).

Итак, электрические двигатели делятся на аппараты переменного и постоянного тока. Первые в свою очередь разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные. У первых угловая скорость вращения статора и ротора равны. У вторых два эти показателя неравны. У коллекторных видов в конструкции присутствует так называемый преобразователь частоты и количества фаз механического типа, который носит название коллектор. Отсюда и название агрегата. Именно он напрямую связан с обмотками ротора двигателя и его статора.

Машины постоянного тока на роторе имеют тот же коллектор. Но в случае с генераторами он выполняет функции преобразователя, а в случае с электродвигателями функции инвертора.

Если электрический агрегат – это машина, в которой вращается только ротор, то его название – одномерный. Если в нем вращаются в противоположные стороны сразу два элемента, то этот аппарат носит название двухмерный или биротативный.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

Полноценное проведение диагностического осмотра мотора

Для того, чтобы осмотреть статор и другие центральные элементы электродвигателя, используют специальные козлы, оснащенные двумя катками в верхней своей части. Последние упрощают вращение деталей.

Самостоятельный ремонт мотора следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Далее определяется степень износа подшипников, обнаруживаются и устраняются иные дефекты.

Проверить ротор двигателя необходимо на предмет состояния всех металлических элементов, крепления пластин к валу, качества замкнутой проводки и, наконец, должного функционирования вентиляторов.

Технические работы ведутся с использованием набора специальных ключей, обыкновенного тестера и механизмов для подъема. Главное не забыть отключить мотор от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли при помощи щеточек и обдуваются сжатым воздухом. В дальнейшем мелкие детали и все их крепления желательно складывать в отдельный ящик, чтобы избежать пропажи.

Ротор электродвигателя разбирается с учетом следующих рекомендаций. Как только щит будет отделен от корпуса двигателя, его сдвигают вдоль вала, стараясь не повредить изоляцию обмоток. Для этих целей используют картон высокой плотности, размещая его между статором и ротором, а впоследствии укладывая на него детали.

С вала также снимаются пружины и подшипники. Демонтируется обмотка короткозамкнутого типа и сердечник. Главным требованием при выемке ротора является аккуратное движение вдоль оси.

При проверке вентиляторов обращают внимание на целостность лопастей и надежность их крепления. Делается процедура при помощи молотка. Дефектные детали заменяются. Нельзя нарушать балансировку, поэтому перед осмотром необходимо сделать заметку на роторе, чтобы при сборе каждый элемент встал на свое место.

Ремонт

Ремонтные работы всего устройства выполняются с целью восстановления его функциональности и работоспособности. Иногда требуется замена некоторых деталей. Например, при нагреве статора по разным причинам, может образоваться нагар на конструкции якоря электродвигателя.

Последовательность шагов тогда следующая:демонтаж двигателя;

• очистные работы;
• разборка всех узлов;
• восстановление поврежденных частей;
• покраска;
• сборка двигателя и проверка его в нагрузочном режиме.

Если оборудование представлено фазным типом, то требуются ремонтные работы отдельным его узлам, в том числе и щеточно-коллекторному.

Если стержень имеет трещины, то он подлежит восстановлению или замене. Делается это так: на месте трещины проводится надрез и высверливание отверстий от точки этого надреза до торца замыкающего кольца. Та часть, которая оказалась высверленной, заполняется медным сплавом.

Не стоит забывать и о проверке двигателя на обрыв и короткое замыкание. Сопротивление ротора и статора проверяются при помощи омметра, сверяясь при этом с техническими характеристиками в инструкции по эксплуатации. Однако прибор должен быть крайне чувствителен ввиду стремления сопротивления к нулю в обмотках мощных моделей моторов.

Время для повторного возвращения

Вернемся к слухам Mazda о том, что компания может использовать какой-то роторный двигатель в качестве «расширителя» диапазона для своего будущего электрического автомобиля. Эта штука имела бы смысл.

Еще в 2012 году Mazda арендовала в Японии 100 электромобилей Demio EV, они были хороши, но напрягал небольшой диапазон без подзарядки – менее 200 км.

Изучив дело, в 2013 году Mazda создала прототип, который получил небольшой роторный моторчик, тот самый «расширитель» диапазона, который почти удвоил этот диапазон. Модель назвали «Mazda2 RE Range Extender».

Колеса прототипа приводились в движение с помощью электрического двигателя, а 0,33-литровый 38-сильный роторный моторчик работал для того, чтобы перезаряжать батареи электрического двигателя, если они разряжались и поблизости не было места для перезарядки.

Поскольку роторный двигатель не мог отправлять мощность на колеса, Mazda2 RE не был гибридом, как Volt или Prius. Силовой агрегат Ванкеля, скорее, был бортовым генератором, который добавлял энергии аккумуляторам.

Такая же компактность и легкий вес, которые сделали ротор Ванкеля отличным двигателем для спортивного автомобиля, такого как RX-7, также делают его идеальным в новом качестве – расширяющего диапазон генератора на автомобиле, особенно том, который уже имеет электродвигатели и батареи, конкурирующие за пространство, и не может позволить себе много «лишнего» веса.

Роторные двигатели Мазда сделали себе репутацию в основном как моторы для спортивного автомобиля. В былые времена слухи об уникальных возможностях такого рода силовых агрегатов преодолели даже железный занавес СССР, где уже наши инженеры вносили и успешно интегрировали диковинные моторы в отечественные автомобили.

Наверное, будет не совсем правильно делать из такого легендарного двигателя всего лишь генератор для электромобиля. Но такова сегодняшняя реальность: время роторных моторов прошло, и его не получится вернуть обратно.

Источники

• http://autoleek.ru/dvigatel/dvs/ustrojstvo-rotornogo-dvs.html
• https://remontautomobilya.ru/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy.html
• https://www.syl.ru/article/158520/new_rotornyiy-dvigatel-printsip-rabotyi-plyusyi-i-minusyi-rotornogo-dvigatelya
• https://onlineelektrik.ru/eoborudovanie/edvigateli/stator-i-rotor-chto-eto-takoe. html
• https://electrikmaster.ru/rotor-elektrodvigatelya/
• https://1gai.ru/publ/520660-rotornyy-dvigatel-mazda-vozvraschaetsya-vot-chto-o-nem-nuzhno-znat.html

[свернуть]

Post Views: 2 119

 

8 необычных типов двигателя, о которых мало кто слышал

Мария Иванова

16 июня, 23:02

Мы привыкли, что в каждом автомобиле установлен классический двигатель внутреннего сгорания. И хотя производители каждый свой очередной атмосферный ДВС преподносят как нечто новое и невероятное, по большому счету все они выглядят и работают одинаково: различия лишь в нюансах. Но есть двигатели, которые на самом деле отличаются и визуально, и принципами, на основе которых они работают. Разумеется, это редкие экземпляры, но давайте вспомним о них.

© Wikimedia Commons

Роторный двигатель

Видео дня

Роторный двигатель, он же двигатель Ванкеля, был изобретен немецким инженером Вальтером Фройде совместно с Феликсом Ванкелем. Примечательно, что первоначальная идея создания такого двигателя принадлежит именно Вальтеру Фройде. Широкого распространения не получил, из современных автомобилей активно применялся в Mazda RX-7 и Mazda RX-8. Также был замечен в Mercedes-Benz, Chevrolet и Citroen, но в редких моделях, которые практически не продавались.

Одним из основных преимуществ роторного двигателя является его компактность и высокая мощность относительно размера. Роторный двигатель не использует поршни и клапана, что позволяет сильно выиграть в габаритах и весе относительно поршневых двигателей аналогичной мощности. Это делает его идеальным для спортивных автомобилей, которым требуется высокая производительность и маневренность.

Кроме того роторный двигатель отличается плавным и практически безвибрационным характером работы, что создает особую плавность в движении. Также ротор набирает высокие обороты и выдает высокий крутящий момент, что естественным образом сказывается на отзывчивости при работе с газом.

Wikimedia Commons

Однако у роторного двигателя есть и недостатки. У него выше расход топлива по сравнению с поршневыми двигателями, особенно при высоких оборотах. Также он требует пристального внимания к уровню масла и качестве охлаждения, что сказывается на частоте и стоимости обслуживания.

Понятное дело, что при таких требования «ротор» еще и менее экологичен. Однако современные разработки в области роторных двигателей стремятся уменьшить эти проблемы и сделать двигатели более эффективными и экологически безопасными.

В целом, роторные двигатели представляют собой уникальное и инновационное решение в автомобильной индустрии. Они обладают рядом преимуществ, таких как компактность, мощность и плавность работы, но требуют более тщательного технического обслуживания и могут больше потреблять топлива. Но популярными они так и не стали, потому что никто не хочет расхода в 25 литров на 100 километров при городском пробеге в маленьком автомобиле. Плюс стоимость производства двигателя слишком высокая. Поэтому несмотря на то, что разработки роторных движков все еще идут, вряд ли кто-то решит заменить ими классический ДВС, а уж тем более — электрический двигатель.

Двигатель со встречным движением поршней

Двигатель со встречным движением поршней, также известный как двигатель с противоположными поршнями или двигатель с противоположной рабочей парой, является еще одним вариантом того, как заставить двигаться транспортное средство. Принцип работы двигателя со встречным движением поршней основан на том, что два поршня движутся навстречу друг другу внутри цилиндров, установленных параллельно друг другу. Сама по себе схема работы практически классическая. Во время работы топливовоздушная смесь поджигается в камере сгорания, что вызывает движение поршней. Главное отличие — это общая камера сгорания и встречное расположение поршней. Основные плюсы — это высокая мощность и низкий уровень выбросов.

Wikimedia Commons

Этот тип двигателей применяется в различных областях, но в основном это танки, авиация, тепловозы и суда. В автомобилях он так и не прижился, хотя эксперименты были. Он слишком сложный в конструкции, большой и требует невероятно точной синхронизации движения поршней для обеспечения правильной работы. Такое производство очень дорого и не имеет смысла с точки зрения последующего обслуживания. Поэтому разработка интересная, но применяется только в тяжелой и военной промышленности.

Двигатель Flat 12

Двигатель Flat-12, который использовался в Ferrari Testarossa, является впечатляющим примером автомобильной инженерии, о котором почти никто не слышал. Этот двигатель имеет уникальную V-образную конфигурацию с 12 цилиндрами, расположенными плоско (поэтому он называется Flat-12), что и делает его особенным и отличным от большинства других ДВС. Технические характеристики Flat-12 в Ferrari Testarossa зависят от конкретной модели и года выпуска, но целом он обладает объемом 4,94 литра и может достигать впечатляющей мощности в 390 лошадиных сил. Были модификации и проще – на 360 л.с.

Wikimedia Commons

Этот двигатель оснащен системой впрыска топлива Bosch K Jetronic и имеет 4 клапана на каждый цилиндр, что способствует эффективной работе и высоким показателям производительности. Плюсы двигателя Flat-12 в Ferrari Testarossa включают в себя мощность, звук и низкий центр тяжести, что очень хорошо сказывалось на управляемости. Звук, издаваемый Flat-12, — настоящая симфонией для автомобильных энтузиастов. Характерный высокочастотный рык, который стал одной из маркерных особенностей Ferrari.

Этот тип двигателя сегодня не используется, но каждый раз инженеры стремятся получить нечто подобное в новых моделях. Помимо Testarossa, этот тип использовали болиды «Формулы-1».

Помимо гоночной истории, был и авиационный проект по внедрению «плоских» двигателей в самолеты. Но он пришелся на стык поколений разных руководителей, и то, что начал один, быстро закончил другой, как только пришел на пост, а все разработки для авиационного двигателя передали инженерам гоночной команды и оставили там навсегда.

Гибридные двигатели

Гибридный двигатель представляет собой инновационную технологию (для своего времени), объединяющую преимущества двух типов: внутреннего сгорания и электрического. Он обеспечивает эффективную и экологически чистую альтернативу и является важным шагом в развитии автомобильной индустрии.

Первым массовым автомобилем, оснащенным гибридным двигателем, стал Toyota Prius, выпущенный в Японии в 1997 году. Prius привлек внимание экономичностью и низким уровнем выбросов, эта тема уже тогда витала в воздухе, хоть и не так как сегодня. Впоследствии гибридные системы стали широко применяться и в других автомобилях различных марок.

Wikimedia Commons

Главным преимуществом гибридных двигателей является значительная экономия топлива. Электрическая часть сильно помогает на старте, когда тратится больше всего топлива. Хорошо настроенная гибридная установка обеспечивает высокую мощность, низкий расход топлива, низкий уровень выбросов и дает возможность ехать исключительно на электротяге, пусть и недалеко. А последнее, кстати, здорово выручает в Европе, в которой в некоторых районах запрещено передвигаться на ДВС.

Но есть и отрицательные стороны. Во-первых, гибриды сложнее и дороже в обслуживании, и в начале своей эпохи было много машин с отказавшими новыми частями. Во-вторых, гибридный авто намного дороже, чем точно такие же машины, но чисто бензиновые. И вот высокая цена и сложности с обслуживанием, которое требует более серьезных знаний, чем простая смена масла, тормозят широкое распространение автомобилей такого типа. Но технологии тоже не стоят на месте, поэтому мы обязательно придем к тому моменту, когда гибриды будут мало чем отличаться от обычных автомобилей.

Турбинный двигатель

Именно турбинный, а не турбированный, как вы могли сначала подумать. Турбинный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором используется другой подход к выработке энергии. Он известен своей высокой выходной мощностью, эффективностью и низким уровнем выбросов. В отличие от традиционных двигателей, в которых для преобразования топлива в механическую энергию используются поршни, газотурбинный двигатель использует турбину для создания энергии. Процесс начинается со сжигания топлива в камере сгорания с образованием горячих газов. Затем горячие газы направляются на турбину, которая приводит в действие компрессор для выработки энергии, которая и будет приводить в движение транспортное средство.

Wikimedia Commons

Chrysler Turbine Car, выпущенный в 1960-х годах, был одним из немногих автомобилей, в которых использовался турбинный двигатель. Но ряд недостатков, которыми он обладал, не позволили ему получить широкое распространение в автомобилестроении. Одним из основных вопросов до сих пор является высокая стоимость и сложность установки и ее обвязки. Кроме того газотурбинные двигатели требуют специализированного обслуживания и ремонта.

Wikimedia Commons

Еще одной проблемой является сложность регулирования выходной мощности . Турбинные двигатели могут быстро разгоняться, что приводит к проблемам со стабильностью и затрудняет плавность хода, а это важно в автомобиле. Поэтому двигатель отправился в авиационный сегмент рынка, где оказался востребованным.

Wikimedia Commons

Двигатель класса Н-16 и Н-24

Двигатели H-16 представляют собой огромные мощные агрегаты, которые имеют конфигурацию с 16 и 24 цилиндрами, расположенными в форме буквы «H». Их разработка пришлась на середину 1920-х годов. Эта конфигурация, основанная на принципе V-образного двигателя, но с двумя рядами цилиндров, была широко использована в авиации, особенно на тяжелых бомбардировщиках и военных самолетах.

Wikimedia Commons

Двигатели с такой конфигурацией цилиндров обладают несколькими преимуществами. Во-первых, они обладают высокой мощностью благодаря большому количеству цилиндров, что позволяет им развивать приличные скорости и поднимать тяжелые самолеты. Во-вторых, они способны выдавать нормальную мощность на работать на больших высотах, где воздух более разрежен. В-третьих, двигатели этого формата известны своей надежностью и долговечностью, способны выполнять длительные полеты без серьезных сбоев, что важно для военных и дальних коммерческих перелетов. Мощность таких видов может достигать 3200 л.с.

Wikimedia Commons

Но, разумеется, нашелся человек, который запихнул полноценный Н-16 в автомобиль, а точнее, в гоночный болид «Формула 1». Этой чести удостоился британский Lotus BRM в 1966 году, и, нужно отметить, что пилот одержал победу в соревновании. Но из-за тяжести, высоты и общей сложности двигателя от него быстро отказались.

Двигатель V4

Мы очень часто слышим про силовые установки форм-фактора V6, V8 и даже V12. Буква «V» означает конфигурацию блока цилиндров, которые расположены под развальным углом начинаясь в одной нижней точке. Но что вы знаете о двигателях V4? Скорее всего ничего или практически ничего, так как на сегодняшний день встретить его в продаже крайне затруднительно. По большому счету, это классический V6 от которого отпилили два цилиндра.

Wikimedia Commons

Изначально идея всем понравилась, потому что аппарт получился компактным, хорошо балансировался и был достаточно энергоэффективным. Но позже оказалось, что производить его дороже, чем классическую рядную четверку и большинство концернов про него забыло. В целом, этот тип ничем не примечателен и ничего особенного в индустрию не принес, но след оставил.

Оппозитный двигатель

Двигатели с горизонтально-противоположным расположением цилиндров — это те самые оппозитники, про которые вы точно слышали, но мало что о них знаете, так как распространения они почти не получили. Оппозитники представляют собой тип двигателей, в котором цилиндры размещены парами на противоположных сторонах коленчатого вала. Цилиндры лежат напротив друг друга, и развал составляет ровно 180 градусов. Их еще иногда называют «плоскими двигателями», но это название не сильно прижилось в России.

Изобрели их еще в 1930, и в первые же годы на них был огромный спрос, они продавались миллионами штук в год для компании Volkswagen. Чуть позже к ним присоединилась и компания Porsche, которая использовала как четырех, так и шестицилиндровые версии. Ими оснащались не только простые модели, вроде Porsche Boxster, но и топовые 911. Впрочем, особо оппозитники прославились в машинах Subaru: их используют практически во всем модельном ряду, от Forester до Impreza STI. Но более широкого распространения двигатель не получил и в другие марки практически не попал.

Wikimedia Commons

Оппозитные двигатели обладают несколькими преимуществами. Они обеспечивают низкую вибрацию благодаря противоположному движению поршней, а не вертикальному. Кроме того, они компактнее по сравнению с другими типами двигателей и ниже, а значит у автомобиля ниже центр тяжести, что способствует улучшению управляемости и распределению веса. Они также обладают более правильной равномерностью распределения веса между передней и задней частями автомобиля, что улучшает развесовку по осям.

Wikimedia Commons

Однако у оппозитных двигателей есть много проблем: вечные проблемы с охлаждением, масложором и невозможностью установить во внедорожники. Гравитация действует на мотор также, как и на все остальное. Поэтому с одной стороны, мы избавляемся от дополнительной вибрации, а с другой получаем дополнительное трение.

Внедорожная история вообще потерпела крах после первого же эксперимента на Subaru Tribeca. Проблем было много, но основная крылась в поддоне и масле, которое ни в коем случае не должно заливаться в цилиндры. При кренах, а мы говорим про внедорожную историю, нужен глубокий поддон, а это невозможно, потому что уменьшится дорожный просвет и масляный поддон окажется в зоне риска. Следовательно вариант один – поднимать мотор выше, а на этом и закончились все преимущества, такие как низкий центр тяжести и прочее, и остались одни лишь проблемы. Как итог, оппозитник – удел гоночных автомобилей, где минусы в виде дорогого обслуживания уходят на второй план перед плюсами.

Заключение

Мы рассказали вам далеко не про все двигатели, которые ушли или уходят в прошлое, но про самые интересные. По сути, сегодня на рынке есть L4, L8, V6 и V8. Есть еще редкие V12 и еще более редкие W16, но обычно они устанавливаются в эксклюзивные автомобили стоимостью миллионы долларов. Если проследить историю, то становится понятно – индустрия идет по пути наименьшего сопротивления, отбрасывая большинство смелых и интересных решений. Вопрос себестоимости всегда был на первом месте, потому что, если не будет прибыли, то и не на что будет разрабатывать новые машины. Так мы и пришли к тому, что вся автомобильная индустрия крутится вокруг нескольких двигателей, которые различаются лишь объемом и навесным оборудованием.

Автоэксперт, Subaru Tribeca, Ferrari Testarossa, Mazda RX-8, Mazda RX-7, Porsche Boxster, Toyota Prius, Lotus , Chrysler, Mazda, Subaru, Chevrolet, Toyota, Ferrari, Volkswagen, Citroen, Mercedes-Benz, Porsche, Ferrari

1Рамблер: главные новости

Плюсы и минусы роторного двигателя

Деннис Хартман

AnniaTimchenko/iStock/Getty Images

Роторные двигатели, хотя и не распространены в современных автомобилях, представляют собой совершенно иную альтернативу обычным поршневым двигателям внутреннего сгорания. Хотя автопроизводители, использующие роторный двигатель, быстро указывают на его многочисленные преимущества, у него есть и определенные недостатки. Плюсы и минусы роторного двигателя объясняют, почему он предпочтительнее в определенных областях применения, даже если он не является стандартным предложением для большинства автомобилей.

Механическая операция

Роторный двигатель использует ротор треугольной формы для разделения пространства внутри двигателя, обеспечивая стандартный четырехтактный цикл впуска, сжатия, зажигания и выпуска. Движущийся ротор транспортирует топливо в различные отсеки двигателя для каждого этапа цикла. Таким образом, он напоминает поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением. Роторные двигатели могут быть построены с любым количеством роторов, подобно множеству цилиндров, предлагаемых в поршневых двигателях. Роторы входят в зацепление с приводным валом, который затем приводит в действие приводной механизм транспортного средства (пропеллер самолета или колеса автомобиля).

Простота

Одним из основных преимуществ роторного двигателя является его механическая простота. Роторный двигатель содержит гораздо меньше деталей, чем сопоставимый поршневой двигатель. Это может снизить стоимость проектирования и производства. Это также приводит к снижению веса.

По сравнению со стандартными поршневыми двигателями, роторные двигатели не содержат клапанов, распределительного вала, коромысла, зубчатых ремней или маховика. Все это означает меньший вес, меньше возможностей для неисправности и более простой ремонт. Когда роторные двигатели были впервые разработаны, они использовались для приведения в движение самолетов, используя преимущество высокой удельной мощности роторного двигателя.

Другие преимущества

Благодаря революционному движению роторный двигатель работает с меньшей вибрацией, чем поршневой двигатель. Это позволяет настроить роторные двигатели для работы на более высоких оборотах, тем самым производя больше мощности.

Еще одним преимуществом роторного двигателя является то, что в случае поломки двигатель не заклинит. Потеря компрессии или другие распространенные причины отказа двигателя, вероятно, приведут к серьезной потере мощности, но роторный двигатель будет продолжать работать некоторое время, тогда как поршневой двигатель немедленно прекратит работу при аналогичных нагрузках.

Недостатки

Роторные двигатели содержат конструктивные элементы, которые также приводят к эксплуатационным недостаткам. Утечка между камерами двигателя является обычным явлением и обычно приводит к потере эффективности с течением времени. Кроме того, ожидается, что роторные двигатели не прослужат так же долго, как традиционные поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. Другие элементы конструкции заставляют роторные двигатели целенаправленно сжигать моторное масло в небольших количествах, что требует частой проверки уровня масла и его добавления. Повышенное техническое обслуживание и короткий срок службы делают роторные двигатели предпочтительными для конкретных применений, отличных от автомобилей массового производства.

Области применения

Поскольку маловероятно, что роторные двигатели заклинят при эксплуатационных отказах, они являются гораздо более безопасным выбором для самолетов, позволяя пилоту самолета с отказавшим двигателем вовремя безопасно приземлиться. Роторные двигатели также используются в спортивных и гоночных автомобилях, особенно в серии спортивных автомобилей Mazda RX. Это в основном связано со способностью роторного двигателя работать на высоких оборотах и ​​производить больше мощности за более короткое время.

Другие области применения, в которых используется плавная работа роторного двигателя, включают картинг, гидроциклы, газогенераторы, мотоциклы и бензопилы.

Другие статьи

Плюсы и минусы роторных двигателей 2023

Содержание

ВВЕДЕНИЕ:

А, роторный двигатель – революционная новая технология конца 1960-х годов, которая потрясла мир автомобилестроения. Спустя более пятидесяти лет роторный двигатель по-прежнему популярен и остается популярным выбором для тех, кто ищет большую мощность и эффективность от своих двигателей. Но каковы плюсы и минусы этих двигателей? В этой статье мы более подробно рассмотрим различные преимущества и недостатки роторных двигателей и поможем вам решить, подходят ли они для ваших нужд.

Балкеры. Типы парусных судов…

Пожалуйста, включите JavaScript

Балкеры. Типы парусных судов

Оценка преимуществ роторных двигателей использовать все преимущества, которые может принести роторный двигатель. Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя является его компактный размер; он намного меньше обычного поршневого двигателя, а это означает, что его можно использовать в самых разных автомобилях, от спортивных до хэтчбеков. Этот компактный размер также означает, что роторный двигатель легче, что делает его более экономичным и безопасным для окружающей среды.

Еще одним важным преимуществом роторных двигателей является их высокая выходная мощность; по сравнению с поршневым двигателем, роторные двигатели могут создавать гораздо большую мощность из двигателя меньшего размера. Это делает их идеальными для тех, кто хочет получить больше мощности от своего автомобиля. Роторные двигатели также имеют меньше движущихся частей, а это означает, что они требуют меньше обслуживания и менее подвержены механическим повреждениям. Это делает их отличным выбором для тех, кому нужен надежный двигатель.

Увеличение оборотов негатива

Конечно, нет идеальных двигателей, и у роторного двигателя есть некоторые недостатки. Одной из основных проблем является его ограниченный срок службы; Роторные двигатели служат не так долго, как двигатели других типов, а это означает, что их необходимо регулярно обслуживать и заменять. Это может быть дорогостоящим и трудоемким, поэтому стоит подумать, перевешивают ли преимущества роторного двигателя затраты.

Роторные двигатели также подвержены проблемам с выбросами, поскольку они производят больше выбросов, чем другие типы двигателей. Это то, что необходимо учитывать при взвешивании плюсов и минусов роторных двигателей. Наконец, роторные двигатели могут быть очень шумными; это может быть проблемой для тех, кто хочет более тихую машину.

В кругу профессионалов

Одним из самых больших преимуществ роторных двигателей является то, что они, как правило, более мощные, чем двигатели других типов. Это означает, что автомобили с роторными двигателями часто могут развивать более высокие скорости и ускорения, чем автомобили с обычными поршневыми двигателями. Кроме того, роторные двигатели часто более экономичны, чем другие типы двигателей, а это означает, что они могут помочь вам добиться большей экономии топлива.

Роторные двигатели относительно просты в обслуживании и могут быть быстро отремонтированы. Это связано с их простой конструкцией и тем фактом, что в них меньше движущихся частей, чем в других двигателях. Это делает их идеальными для тех, кому нужен двигатель, который не будет стоить слишком дорого, чтобы продолжать работать. Кроме того, роторные двигатели часто легче других двигателей, а это означает, что они могут помочь уменьшить общий вес транспортного средства.

Серфинг в море минусов

Несмотря на все преимущества роторных двигателей, есть несколько недостатков, которые следует учитывать. Одна из самых больших проблем заключается в том, что эти двигатели могут быть довольно шумными; это связано с их высокой скоростью вращения и тем фактом, что они подвержены вибрации. Это может быть проблемой для тех, кто хочет более тихую машину, или для тех, кто планирует использовать свою машину в жилом районе.

Роторные двигатели также подвержены проблемам с выбросами; они выделяют больше загрязняющих веществ, чем другие типы двигателей. Это может быть проблемой для тех, кто хочет соответствовать стандартам выбросов или тех, кто обеспокоен их воздействием на окружающую среду. Кроме того, роторные двигатели подвержены механическим повреждениям, и в случае их поломки их ремонт может быть дорогостоящим.

Углубленный анализ роторной революции

Очевидно, что роторные двигатели имеют как преимущества, так и недостатки. Чтобы решить, подходит ли роторный двигатель для ваших нужд, важно более подробно рассмотреть его плюсы и минусы. С другой стороны, роторные двигатели более мощные и эффективные, чем двигатели других типов, и их относительно легко обслуживать. Однако они также шумные, подвержены проблемам с выбросами и могут быть дорогими в ремонте, если что-то пойдет не так.