Что случилось с двигателем Ванкеля и куда он исчез с авторынка: Движение: Ценности: Lenta.ru

В этом году отмечается полувековой юбилей сразу двух знаковых для истории автомобилестроения моделей. Немецкий NSU Ro 80 и «японка» Mazda Cosmo стали первыми автомобилями с роторным двигателем, подходившими под определение «массовые». Но, увы, изобретенному инженерами фирмы NSU Ванкелем и Фройде новому типу двигателя внутреннего сгорания так и не удалось завоевать мир.

После создания в конце XIX столетия поршневого двигателя внутреннего сгорания прогресс в этой области пошел по пути разработки уже имеющейся концепции. Инженеры создавали все более мощные и совершенные двигатели, но суть оставалась все той же — в цилиндрическую камеру тем или иным способом попадало топливо, образовывавшиеся после сгорания топлива газы толкали поршень. И только в конце 1950-х два немецких инженера, работавшие в известной тогда своими мотоциклами фирме NSU Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, предложили принципиально новую конструкцию.

В их двигателе цилиндры отсутствовали как класс: установленный на валу трехгранный ротор был жестко соединен с зубчатым колесом, входившим в зацепление с неподвижной шестерней — статором. По сравнению с обычным поршневым мотором внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля (как он стал известен по имени одного из создателей) имел меньшие в 1,5-2 раза габариты, большую удельную мощность, меньшее число деталей (два-три десятка вместо нескольких сотен), а также — за счет отсутствия коленвала и шатунов — более высокие динамические показатели. Впрочем, были и недостатки, с которыми так и не удалось справиться за все время выпуска автомобилей с роторными двигателями: довольно высокий расход топлива на низких оборотах, повышенное потребление масла и сложность в производстве (из-за необходимости точности геометрических форм деталей).

NSU Spider

Фото: Science Museum / Globallookpress.com

Любопытно, что сам Ванкель не умел водить автомобиль и не имел водительских прав — поскольку с раннего детства страдал сильной близорукостью. Это, впрочем, не помешало ему доработать первоначально мотоциклетный движок под нужды автопрома, и в 1964 году NSU выпустила первый в мире серийный роторный автомобиль — кабриолет NSU Spider на базе заднеприводной модели Sport Prinz. Машина выпускалась ограниченной серией (за три года было собрано 2375 экземпляров) и была довольно дорога, в пересчете на нынешние деньги — около 22 тысяч долларов за двухместную малолитражку длиной 3,6 метра.

В 1967 году на рынок вышли сразу две модели с роторными двигателями, ставшие действительно массовыми. NSU представила топовый седан Ro 80, а японская фирма Mazda — спортивное купе Cosmo, первое в полувековой череде машин с двигателем Ванкеля в своей линейке. Немецкая машина, увы, оказалась довольно капризной и «сырой», хотя и была признана «автомобилем года-1968» в Европе. Постоянные рекламации и необходимость дорогостоящего ремонта уже проданных авто привели компанию практически к банкротству — в 1969 году она была куплена концерном Volkswagen и слита в одно подразделение с маркой Audi. Производство Ro 80 тем не менее продолжалось до 1977 года; всего было выпущено более 37 тысяч автомобилей. Передовой для конца 1960-х дизайн кузова, сперва не оцененный потребителями, оказал впоследствии влияние, в частности, на популярную модель Audi 100.

NSU Ro 80

Фото: CPC Collection / Alamy / Diomedia

Кстати, лицензию на «ванкель» купил и СССР. 140-сильным роторным двигателем оборудовались версии вазовских «пятерок» и «семерок» для милиции и КГБ. Внешне они не отличались от серийных машин, но на дороге демонстрировали необходимую резвость. В 1990-е малой серией выпускались и «гражданские» 2108 и 21099 с роторным мотором ВАЗ-415, также абсолютно идентичные по дизайну кузова с «нормальными». Обманчивая внешность породила множество шоферских легенд: неприметная «девятка» вдруг срывалась с места и обгоняла солидный BMW (разгон до сотни у роторной версии занимал 9 секунд, а максимальная скорость достигала 190 километров в час).

Экспериментировали с двигателем Ванкеля и французы из Citroen. Однако модель GS Birotor с двухроторным двигателем вышла на рынок в октябре 1973 года — точно в месяц начала крупнейшего нефтяного кризиса. Машина стоила на 70 процентов дороже стандартной модели GS с четырехцилиндровым мотором, а топлива потребляла больше, чем представительская DS. В результате удалось с большим трудом продать 847 экземпляров, после чего производство было свернуто.

В конечном счете на рынке «ванкелей» осталась только Mazda, продолжавшая совершенствовать двигатель и выпустившая около 20 моделей с роторным двигателем. Инженерам японской компании удалось повысить экономичность и снизить объем токсичных выхлопов (еще одна «врожденная болезнь» роторных двигателей), но даже со всеми усовершенствованиями последняя выпускавшаяся роторная модель, RX-8, не соответствовала нормам Евросоюза. В 2010 году ее прекратили продавать в Европе, а в 2012-м было свернуто производство и для других рынков. Спортивные роторные модели Mazda, однако, за почти полвека производства успели завоевать поклонников во многих странах, включая нашу. Вот что рассказывает о своей RX-8 москвич Олег, автолюбитель со стажем:

«Приобрести RX-8 я решил вовсе не из-за роторного двигателя, а скорее вопреки ему. Но ничего похожего на рынке тогда не было: полноценное четырехместное купе с дверями, которые по старой памяти именуют suicide doors — разве что Rolls-Royce. А еще эти «надбровные дуги» над передними колесами… Однако все, с кем я делился идеей, крутили пальцем у виска: «больше 30 тысяч ротор не ходит», «масла жрет столько же, сколько и бензина», «а бензина — как американский грузовик», «ниже нуля не заводится» и так далее. «Зато не угонят», — решил я. Машина пришла зимой, и первые же недели показали, что перемещение по заснеженной Москве не то что бы совсем невозможно, но требует очень крепких нервов — машина норовила уйти в занос в каждом повороте или забуксовать там, где легко проезжала любая переднеприводная малолитражка. Но, как назло, даже в лютый мороз заводилась исправно. Да и сколько той зимы.

Mazda RX-8

Фото: National Motor Museum / Heritage Images / Getty Images

Снег сошел, и Mazda, наконец, оказалась в своей стихии. Да, масло (каждую тысячу приходилось открывать капот и доливать до рисочки), да, расход (в особенно хорошие дни бывало и больше 20 литров на сотню), но все это компенсировалось возможностью обмануть слух окружающих и, раскрутив двигатель до 9000 оборотов, прикинуться гоночным мотоциклом. Точный руль, задний привод и 230 лошадиных сил превращали любую, еще не изобиловавшую тогда камерами дорогу, в гоночный трек практически без моего участия. Даже стоя под окном, машина, казалось, куда-то ехала. Из-под этого окна, разоблачив тем самым еще один миф, ее и угнали. К тому времени, несмотря на то, что роторного двигателя побаивались даже «официалы», машина прошла 70 тысяч километров без намеков на какие-либо неполадки.

Audi A1 E-Tron Concept

Фото: Adrian Moser / Bloomberg / Getty Images

Хотя производство серийных автомобилей с роторным двигателем прекратилось еще пять лет назад, разработчики, похоже, не собираются навсегда расставаться с «ванкелем». Перспективными в этом смысле представляются гибридные силовые установки — благодаря малому размеру роторно-поршневого двигателя. Так, Audi в 2010 году продемонстрировала в Женеве гибридный прототип A1 e-tron concept с 60-сильным электромотором и двигателем Ванкеля рабочим объемом всего 250 кубических сантиметров, развивающим мощность 20 лошадиных сил и выполняющим фактически функцию генераторной установки.

Проходной роторно-поршневой двигатель — Энергетика и промышленность России — № 08 (124) апрель 2009 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (124) апрель 2009 года

Однако бурный рост потребления таких мощностей требует высокого качества преобразователей энергии, поскольку их работа связана с нагрузкой на окружающую среду.

Поршневые ДВС сейчас уже не справляются с требованиями, которые предъявляются к тепловым преобразователям индивидуального пользования. В поисках подходящей им замены изобретатели все чаще обращаются к роторным машинам. Но пока из всех автомобильных фирм только «Мазда» решилась поставить на поток роторный двигатель Ванкеля.

По массогабаритным показателям такой двигатель значительно превосходит поршневые двигатели, имеет меньше деталей. Однако его широкое использование сдерживается рядом существенных причин. К главным из них можно отнести малый ресурс работы двигателя, которого хватает от силы на 100 000 километров пробега.

В то же время основные технические характеристики роторного варианта теплового преобразователя близки к характеристикам газотурбинной техники и при этом обладают экономичностью поршневого двигателя.

Это заставляет изобретателей искать варианты, в которых будут совмещены преимущества различных систем.

Как известно, роторно-порш­невой двигатель Ванкеля состоит из корпуса, в котором вершины треугольного ротора совершают эпитрохоидную траекторию, обеспечивая необходимые замкнутые полости переменного объема для сжатия рабочего тела, системы подвода тепловой энергии и механизма преобразования последней в энергию вращающегося вала.

Анализируя работу двигателя Ванкеля, можно заметить, что вершины треугольного ротора совершают свою траекторию под воздействием линии эпитрохоиды корпуса – в отличие от ДВС, где смену направления движения поршня определяет коленчатый вал.

Массивный же ротор, имея большую скорость, оказывает значительное сопротивление на сложных поворотах линии эпитрохоиды и, несмотря на обильную смазку, быстро изнашивает трущиеся детали двигателя. Помимо этого, вершины ротора, имеющие малую контактную поверхность, скользят под разными углами по трущейся поверхности корпуса, что ведет к еще большей скорости разрушения уплотнений.

Однако, к сожалению, линия эпитрохоиды совместно с эксцентриковым механизмом является конструктивной особенностью роторного поршневого двигателя Ванкеля, и на сегодняшний день схема Ванкеля лучшее решение для роторно-поршневого двигателя, несмотря на невысокий ресурс. Приходится признать, что дальнейшее улучшение характеристик двигателя Ванкеля может быть осуществлено лишь с помощью применения еще более дорогостоящих материалов – при незначительной эффективности самого двигателя.

Но есть и другое решение проблемы создания замкнутых полостей переменного объема, в полной мере использующее все преимущества роторно-поршневого механизма.

Оно осуществляется путем установки плотной разделительной стенки в радиальной плоскости цилиндрического корпуса. Стенка откроется в нужный момент и пропустит рабочую часть ротора в точку начала оборота.

В этом случае ротор жестко связан с выходным валом, определяющим траекторию движения ротора без возвратно поступательной составляющей. Трение вращающегося ротора по цилиндрическому корпусу позволит создать большую площадь контакта трущихся поверхностей с неизменным углом касания. В итоге трущиеся поверхности не испытывают паразитного давления; параллельно с этим значительно улучшается уплотнение за счет увеличения поверхности контакта и снижается вибрация двигателя.

Здесь единственным относительно сложным узлом двигателя, который требует технической проработки и испытания, является уплотнительная стенка, пропускающая зуб ротора после завершения цикла.

Реализовать ее можно, установив на пути ротора дополнительный синхронно вращающийся цилиндр, охваченный корпусом. Он работает как вращающаяся часть подшипника скольжения, имеющего паз, который, развернувшись, пропускает зуб ротора словно через турникет.

Работа пропускного цилиндра при совершении рабочего хода заключается только в создании надежных уплотнений между камерами – в двух направлениях цилиндра. Одно проходит по линии скольжения цилиндра в корпусе с характеристиками подшипника скольжения – и здесь уплотнительная способность цилиндра сомнений не вызывает.

На втором направлении уплотнения цилиндр катится по поверхности малого радиуса ротора. Это наиболее сложный участок уплотнения с характеристиками, подобными роликовому или игольчатому подшипнику, который и является основой работы над пропускным РПД.

Автору представляется, что, с технической точки зрения, на пути к созданию перспективного роторного двигателя, свободного от недостатков РПД Ванкеля, стоит лишь вопрос уплотнения между катящимися цилиндрами. Переход же зуба через паз цилиндра происходит в технологическое время при отсутствии давления между камерами. Схема боковых уплотнений успешно решается в РПД Ванкеля, и ее можно позаимствовать.

Вторым отличием проходного РПД является компоновка функциональных узлов по схеме газотурбинного двигателя.

Выделение компрессора камеры сгорания и преобразователя в отдельные конструктивные узлы может значительно улучшить экологические показатели выхлопных газов, поскольку топливо будет сгорать в специально приспособленной камере, где легко можно поддерживать расход температуры и давление рабочего тела. Учитывая разные условия работы компрессора и преобразователя, появится возможность оптимизации узлов под конкретную задачу сжатия воздуха или преобразования энергии полученного горячего газа.

Компания Mazda опрокинула мотор Ванкеля ради новой роли — ДРАЙВ

Сам ротор лежит плашмя. Так он лучше помещается под полом багажника, где и пропишется в виде дополнения. Вращать он будет только электрический генератор.

О возвращении на серийные машины роторно-поршневого двигателя (РПД) в компании Mazda говорят давно. Почти с того момента, как он ушёл с конвейера. Поклонники такого типа ДВС больше всего ждут новое роторное купе (ориентир — 2020 год). Однако ещё до его выхода миниатюрный двигатель Ванкеля появится в 2019-м на электрокаре Мазды в роли опционального «расширителя дальности хода». И тут возможен сюрприз: новый японский патент показал, что инженеры разработали РПД с вертикальным валом (в прежних конструкциях его нормальное положение — горизонтальное).

Одна из изюминок проекта — L-образный канал (80) для впрыска масла в рабочую камеру. Отсюда оно попадает на боковые стенки и нижнюю торцевую пластину, равно как на грани ротора, передаёт Motor1. com.

Под новое расположение ротора и выходного вала необходимо было продумать и иное размещение впускных и выпускных окон. Не менее важна грамотно разработанная система смазки. Все усилия должны привести к появлению односекционного атмосферного «ротора» с небольшими весом и размерами, как раз подходящими для роли бортового генератора.

Судя по рисункам, электрический генератор будет сидеть не на одной оси с РПД, а приводиться от него ремнём. Такое расположение уменьшает общую высоту всего модуля.

Аналогичная связка (то есть «Ванкель», работающий не на колёса, а исключительно на генератор) в прошлом не раз встречалась на концептах и опытных прототипах, как у самой Мазды, так и у других фирм (один из примеров — Audi). Но если всё пойдёт по плану, впервые подобная схема будет поставлена на поток. Добавим, что грядущий электрокар по шасси окажется родственником паркетника CX-3 и Мазды 3 следующего поколения.

cccp3d.

ru | Проектирование роторного ДВС

VESKO

Извините меня за мое незнание Руского.

Вы пишите по русски грамотнее и понятние, чем некоторые, для котрых это родной язык.

Сам не пробовал, что такое не знаю, но двигателестроителям может быть интересна.

<noindex>http://www.performancetrends.com/programs/…yzerProV3.3.exe</noindex>

Engine Analyzer Pro v3.3 for Windows 95, 98, Me, XP, 2000, NT

Computer Program for Professional Engine Builders and Engineers to Simulate, Predict and Analyze Stock or Race Engine Dynamometer (dyno) Performance.

The Engine Analyzer Pro is a comprehensive software package for the professional engine builder or engineer to simulate an engine build-up or modification. It let’s you try various combinations of cams, heads, intakes, superchargers, etc. and see the effect on torque, HP, air flow, fuel flow, maximum cylinder pressure, volumetric efficiency, etc.

For example, its detailed calculations allows you to investigate the effect of:

Spark advance on detonation (knock), cylinder pressure, exhaust temperature and HP.

Low lift versus high lift valve flow on volumetric efficiency, torque and HP.

Ring leakage on blow-by and HP.

Cam profile, valve spring forces and valve train weights on valve toss, pushrod force and performance.

Cam profile and valve flow curve interaction on torque and HP.

Rod length on piston Gs, piston thrust, piston velocity, torque and HP.

«Its like having a dynamometer with detailed instrumentation right in your computer.»

You can let the Pro sort through numerous engine designs on the computer to find the one giving maximum performance. You won’t be wearing out your engine on the dyno, or wearing out your check book buying parts. Whatever your application, turbocharged, nitrous oxide injected, naturally aspirated or restricted, the Pro can save you time and money finding that extra power. In the process, you will gain insight into engine theory. You can «see» the combustion process, watch air flow past the valves or tuning pressure waves in the runners, power lost to friction or to the cooling system, etc.

When finished, enter the Pro’s results into our Drag Racing Analyzer (std or Pro version) or Circle Track Analyzer and see the effect on ET, MPH, top speed, lap times, etc. Results can be sent automatically to our new Windows vehicle programs.

Как заставить работать знаю. Кому надо поделюсь.

Mazda придумала еще один способ возвращения роторного мотора

Разговоры о том, что рано или поздно Mazda возобновит использование роторных моторов, ведутся чуть ли не с самого 2012 года, когда с конвейера сошла последняя RX-8. Теперь у нас появилось очередное подтверждение – это может произойти уже в обозримом будущем.

Автопроизводитель зарегистрировал в японском патентном ведомстве схему оригинальной гибридной установки. В ней установленный спереди ДВС (роторный, но возможны и другие варианты) при поддержке электромотора приводит в движение колеса задней оси. Передние же вращаются встроенными электродвигателями.

11 Фотографии

Полноприводный гибрид имеет маленькую 48-вольтовую батарею – всего на 3,5 киловатт-часа, однако она дополнена системой конденсаторов, размещенной в подкапотном пространстве. Конденсаторы заряжаются рекуперацией, отдавая излишки в блок аккумуляторов. Таким образом, у передних электромоторов имеются два источника энергии. Конденсаторы легче батарей, к тому же они расположены близко к электромоторам, то есть высоковольтной проводки требуется не так много. И то, и другое позволит существенно снизить массу машины, ради чего, все, собственно, задумано.

10 Фотографии

Заметим, что еще весной 2017 года года главный инженер европейского подразделения Mazda Мацухиро Танака говорил на Женевском автосалоне о намерении включить роторный двигатель в гибридную схему. При этом изначально речь шла о так называемых электрокарах с увеличенным запасом хода – таких, в которых ДВС не вращает колеса, а лишь производит энергию для подзарядки на ходу.

Двумя годами позднее на той же выставке глава отдела силовых установок Ичиро Хиросе анонсировал систему XEV – ротор, электромотор и генератор, совмещенные в один компактный модуль. Такая конструкция подойдет и для умеренных, и для полноценных «розеточных» гибридов.

Судя по недавним намекам «Мазды», сейчас она вернулась к идее использования роторного мотора в качестве «рейндж-экстендера». Он может дебютировать на «дальнобойной» версии кроссовера MX-30 – первого серийного электромобиля компании, который пока получил лишь маленькую батарею со скромным запасом хода.

Mazda возобновит производство роторных двигателей. Они станут экстендерами

Softeis / wikipedia. org

Японская компания Mazda объявила о намерении возобновить выпуск роторных двигателей, которые будут использоваться в качестве экстендеров на перспективных гибридных автомобилях. Как пишет AutoBlog, первый серийный автомобиль с новым роторным двигателем будет выпущен в 2019 году.

Экстендерами принято называть небольшие двигатели внутреннего сгорания на гибридных автомобилях, отвечающие за привод генератора, который, в свою очередь, подзаряжает аккумуляторы и питает ходовые электромоторы в поездке. Экстендер получил такое название благодаря способности увеличивать дальность электрического хода автомобиля.

Компания Mazda занималась выпуском роторных двигателей с 1960-х годов и фактически была единственным серийным производителем таких силовых установок. Они ставились на спортивные автомобили RX-7, Cosmo и RX-8. В 2012 году выпуск автомобилей RX-8 прекратился, а вместе с ними компания перестала производить и роторные двигатели.

В роторных двигателях внутреннего сгорания, в отличие от распространенных поршневых, основу силовой установки составляет ротор, планетарно вращающийся вокруг вала и передающий вращение на него. Во время работы двигателя между ротором и корпусом установки образуются полости переменного объема, выполняющие роль цилиндров. Роторные двигатели Mazda имеют ротор в виде треугольника Рело.

В целом роторные двигатели Mazda имели меньшие, чем поршневые, размеры, но при этом могли выдавать большие мощность и крутящий момент. Тем не менее роторные силовые установки были сложнее в техническом обслуживании.

Как ожидается, на перспективном гибридном автомобиле Mazda, который, предположительно, по своим размерам будет соответствовать Mazda 3, будет установлен роторный двигатель с одним ротором. При этом сама установка будет ориентирована горизонтально. Двигатель будет приводить вал электрогенератора.

Следует отметить, что Mazda уже проводила эксперименты с использованием роторного двигателя в качестве экстендера. В 2013 году компания представила демонстратор технологий гибридного автомобиля с роторным мотором Mazda 2 EV. Дальность хода этой машины на аккумуляторах составляла 200 километров и 380 километров с использованием экстендера.

Василий Сычёв

Роторный двигатель Ванкеля / Полезные статьи / Атлант М

Настоящие инженеры – народ неугомонный. Казалось бы, что можно придумать для автомобиля вместо поршневого двигателя, который давно изучен и имеет огромные возможности для модернизации, тем не менее, поиски новых конструктивных схем продолжались и продолжаются по сей день.

Причинами инженерной «неугомонности» служат некоторые врожденные недостатки поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), от которых не удастся избавиться полностью в принципе. И прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное, «на выходе». Это немедленно «тянет» за собой достаточно большие массогабаритные  параметры двигателя, в том числе из-за увесистого кривошипно-шатунного механизма. В свою очередь, работа этого механизма сопровождается вибрациями различных порядков, с которыми приходится бороться или с помощью мудреных опор/подушек двигателя, или с помощью балансирных валов, вращающихся в сторону, противоположную валу коленчатому. Полностью уравновесить традиционный поршневой ДВС и победить вибрации можно только в том случае, если он будет, к примеру, рядный шестицилиндровый. Сделать это можно, но опять «выползают» массогабаритные проблемы. Вот вы представляете себе рядный шестицилиндровый мотор под капотом, к примеру,Chevrolet Aveo? Я – нет. J Конечно, можно сделать рядную «шестерку» объемом 1.4 литра с цилиндрами меньше стакана. Но тогда цена Aveo приблизится к цене Captiva. Кто купит «малыша» за такие деньги?

Вот, примерно из таких соображений о недостатках поршневых ДВС и исходил немецкий инженер-двигателист Феликс Ванкель, создавая свою уникальную конструкцию в середине  прошлого века, названную, впоследствии, в его честь: Роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

Как устроен роторно-поршневой двигатель, и как он работает хорошо видно на приведенной  ниже схеме:

Корпус двигателя – он же статор. Поршней в привычном понимании нет. Есть ротор-трехгранник, который вращается по сложной траектории в полостях статора, приводя во вращение выходной вал при помощи зубчатой передачи. И все! Никаких коленвалов, шатунов, поршней, а также вибраций от всего этого хозяйства. Плюс, в перспективе, малый вес. А еще один плюс, в придачу, это малая инерционность такого двигателя, то есть мгновенные набор и сброс оборотов, что есть очень хорошо для спортивных и псевдоспортивных автомобилей.

Преимущества конструкции Ванкеля оценили соотечественники из компании NSU (впоследствии вошла в состав Audi AG), и, в 1957-м году, пригласили конструктора на работу. Первым серийным автомобилем с двигателем Ванкеля стал открытый NSU Spider, покинувший заводские ворота NSU в 1958-м году. Хотя роторный двигатель имел всего 55 л.с. мощности, малый вес автомобиля (мотор-то вдвое легче традиционного поршневого!) позволял разгонять его до внушительных в те времена 150 км/ч! А знаете какой объем роторного мотора на этом автомобиле? Меньше «пол-литра»… 

На этом ни NSU, ни господин Ванкель не остановились. В 1967-м году появился NSU Ro80, семейный седан, роторный двигатель которого был уже двухсекционным (два статора, и два ротора на одном валу). Несмотря на «детский» рабочий объем в 995 «кубиков», этот агрегат развивал уже 115 л.с., что придавало автомобилю совершенно «не детскую» прыть скоростных и динамических характеристик.

Казалось бы, что все хорошо, и «болячки» традиционной конструктивной схемы преодолены. Тот же NSU Ro80 выпускался 10 лет, а лицензию на производство роторно-поршневых двигателей приобрело множество автомобильных концернов. Но у этой конструкции оказались свои, собственные «болячки», которые могли бы терпеть поклонники блестящих ходовых качеств и разгонной динамики, но не будут терпеть простые обыватели, пользователи автомобилей:

Во-первых, у роторных двигателей, несмотря на «детский» рабочий объем, оказался совершенно не детский аппетит. Для того же NSU Ro80, на 100 км городского пробега 12-15 литров бензина вынь да положь! Оно понятно, удельные, относительные параметры, такие как расход топлива на единицу мощности, а также мощность на единицу объема, они в порядке. Но не все же хотят «гонять»!

Во-вторых, большие потери на трение между роторами и статорами. А это, в свою очередь, говорит о том, что они быстро изнашиваются. К чему приводит такой износ в роторно-поршневом моторе догадаться нетрудно, если еще раз взглянуть на схемы: сложные профили ротора, непростая форма статора говорят о низкой ремонтопригодности, высокой стоимости ремонта. Учитывая, что ресурсные параметры, долговечность, оказались небольшими, это стало приговором для отказа абсолютного большинства концернов от серийного, массового производства и применения роторно-поршневых двигателей Ванкеля. 

Что касается мелкосерийного производства роторных моторов, то оно было освоено и в СССР, на ВАЗе, где выпускали мелкие партии автомобилей для спецслужб, в целях обеспечения контроля за перемещением иностранных граждан по нашим дорогам, за «Мерседесами» и «Вольво» которых на обычных, советских легковушках было не угнаться.

Впрочем, на нашей планете есть один автопроизводитель, который сумел минимизировать проблемы роторно-поршневых моторов и продолжает серийное производство агрессивно выглядящих купе с двухсекционными агрегатами Ванкеля. Это Mazda Motor. А модель, производимая в настоящее время, называется RX-8. Этот «сумасшедший» легкий, заднеприводный автомобиль, роторный мотор которого имеет всего 1.3 литра объемом, разгоняется до сотни за 6-6.5 секунды благодаря мощности «Ванкеля» от 192 л.с. (есть версии и помощнее). И при соответствующем уходе и заботе работать роторно-поршневые двигатели Mazda RX-8 могут сто и более тысяч километров, за что японским двигателистам честь и хвала. Но экономичности, низких эксплуатационных затрат и, тем более, стоимости ремонта они не обещали. 

Вот такой вот расклад по роторно-поршневым двигателям.

Малый двигатель впечатляет | MIT News

Шум, чрезмерная вибрация и относительная неэффективность являются недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которыми оснащено современное газонное и садовое оборудование, такое как воздуходувки и триммеры для газонов.

Но теперь стартап из Массачусетского технологического института LiquidPiston разработал роторный ДВС, который, по его словам, значительно меньше, легче и тише, а также на 20 процентов более экономичен, чем ДВС, используемые во многих подобных устройствах с малым объемом двигателя.

«Если вы думаете о ручных инструментах — например, о цепной пиле или кусторезе — примерно через полчаса вы больше не хотите их использовать, потому что ваша рука кажется, что он вот-вот упадет», — говорит Александр Школьник, доктор философии. ’10, президент LiquidPiston и соавтор двигателя. «В нашем двигателе совсем нет вибрации, и он намного тише. Это должно быть намного приятнее для пользователей ».

Двигатель LiquidPiston объемом 70 кубических сантиметров, X Mini, выдает около 3,5 лошадиных сил при 10 000 об / мин; при весе 4 фунта он также примерно на 30 процентов меньше, чем четырехтактные поршневые ДВС с объемом двигателя 50 кубических сантиметров, которые он намерен заменить.По словам Школьника, в полностью собранном виде X Mini может выдавать около 5 лошадиных сил при 15000 оборотах в минуту и ​​весить 3 фунта.

Двигатель работает по новому высокоэффективному гибридному циклу (HEHC), разработанному Школьником и его отцом-физиком Николаем, который обеспечивает сгорание при постоянном объеме и избыточное расширение для большего извлечения энергии. По словам Школьника, с двумя движущимися частями, ротором и валом, и без тарельчатых клапанов, которые обычно используются в других четырехтактных ДВС для управления подачей топлива, двигатель также имеет пониженные характеристики шума, вибрации и резкости.

Первоначальное применение — ручная техника для газонов и сада, — говорит Школьник. Но двигатель можно масштабировать и модифицировать для других приложений, включая мопеды, дроны, судовое силовое оборудование, робототехнику, расширители диапазона и вспомогательные силовые агрегаты для лодок, самолетов и других транспортных средств. Компания также продемонстрировала концепцию высокоэффективных дизельных версий двигателя, включая 70-сильный X1 и 40-сильный X2, для генераторов и других приложений. Компания надеется в конечном итоге разработать небольшие дизельные версии двигателя X Mini для военных целей.

«Если вы посмотрите на 3-киловаттный военный генератор, это 270-фунтовая горилла, которой нужно пять человек, чтобы передвигаться», — говорит Школьник. «Вы можете себе представить, что если мы сможем превратить его в 15-фунтовое устройство, для них это будет довольно революционно».

Школьник представил доклад о X2 и X Mini 19 ноября на конференции и выставке по технологии малых двигателей 2014 года в Италии.

Обратный двигатель Ванкеля

X Mini — это, по сути, модернизация конструкции и эффективности компактного роторного двигателя Ванкеля, изобретенного в 1950-х годах и используемого сегодня в спортивных автомобилях, лодках и некоторых самолетах.

В машине Ванкеля ротор с закругленным треугольником вращается по эксцентрической орбите внутри овальной камеры, при этом каждое вращение производит три такта мощности — где двигатель создает силу. В X Mini овальный ротор вращается внутри модифицированного скругленного треугольного корпуса.

«Мы перевернули все в традиционном роторном двигателе, и теперь мы можем выполнить этот новый термодинамический цикл [HEHC] и решить все проблемы, которые преследовали традиционный двигатель Ванкеля» для небольших двигателей, — говорит Школьник.

В двигателе Ванкеля, например, используется длинная камера сгорания (похожая на тонкий полумесяц), что способствует плохой экономии топлива, поскольку пламя не может достичь задних краев камеры и гасится из-за большой площади поверхности камеры. . Камера сгорания X Mini более округлая и толстая, поэтому пламя горит на меньшей площади.

Впуск воздуха, топлива и выпуска газа в X Mini происходит через два отверстия в роторе, которые открываются или закрываются по мере вращения ротора, что устраняет необходимость в клапанах.Асимметричное расположение этих портов немного задерживает процесс выхлопа при расширении. Это позволяет осуществлять процесс сверхрасширения HEHC — из термодинамического цикла Аткинсона, используемого в некоторых гибридных автомобилях — когда газ расширяется в камере до тех пор, пока давление не исчезнет, ​​что дает двигателю больше времени для извлечения энергии из топлива. Эта конструкция также обеспечивает «горение постоянного объема» HEHC — из термодинамического цикла Отто, используемого в поршневых двигателях с искровым зажиганием — где сжатый газ удерживается в камере в течение длительного периода, позволяя воздуху и топливу смешиваться и полностью воспламеняться перед расширением. что приводит к увеличению давления расширения и повышению эффективности.

«Топливо в двигателе сжигается очень долго, — говорит Школьник. «В большинстве двигателей к тому времени, когда вы сжигаете топливо, вы расширяете газы и теряете эффективность процесса сгорания. Мы продолжаем горение, пока ротор находится наверху камеры, и при этих условиях форсируем горение. Так намного эффективнее.

Кроме того, на X Mini были перемещены уплотнения верхушки, что привело к снижению расхода масла. У Ванкельса уплотнения вершины соединяются с краями треугольного ротора, где они скользят и перемещаются.Смазка их требует подачи в топливовоздушную смесь большого количества масла, которое горит и протекает, что увеличивает выбросы и расход масла. Однако в X Mini эти уплотнения расположены в корпусе треугольной формы, который остается на месте. «Теперь мы можем подавать крошечные количества масла через стационарный корпус, ровно столько масла, которое требуется уплотнению, и при этом вы не сжигаете масло и не теряете его в окружающей среде», — говорит Школьник.

«Дорожная карта» LiquidPiston

Интерес к робототехнике и искусственному интеллекту привел Школьника в Массачусетский технологический институт в 2003 году в качестве аспиранта по электротехнике и информатике.В том же году Николай Школьник подал свой первый патент HEHC, а его сын узнал о конкурсе MIT Entrepreneurship Competition стоимостью 50 тысяч долларов (сейчас 100 тысяч долларов) в классе, посвященном техническому предпринимательству. Они объединились со студентами школы менеджмента MIT Sloan School of Management, чтобы создать бизнес-план и представить двигатель HEHC на конкурсе 2004 года, где они забрали домой приз за второе место в размере 10 000 долларов для запуска LiquidPiston.

Сам конкурс оказался полезным для предпринимателей-отцов и сыновей, которые на тот момент еще не имели опыта стартапов.При составлении подробного бизнес-плана и изучении того, как объяснить свои технологии инвесторам, «он действительно показал нам план действий, и мы были вынуждены много обдумывать проблемы, с которыми мы собирались столкнуться», — говорит Школьник.

В течение следующих шести лет Школьник помогал своему отцу разработать двигатель LiquidPiston из семейного гаража, используя навыки, которые он оттачивал в группе Robot Locomotion при Массачусетском технологическом институте, возглавляемой Расселом Тедрейком, доцентом электротехники и информатики.«Это было много оптимизации, контроля, моделирования и моделирования», — говорит он. «Все те же самые методы применимы к проектированию двигателя».

Школьник приписывает большую часть разработки LiquidPiston расширенному сообществу MIT. Во время розыгрыша 50 тысяч долларов венчурный капиталист Билл Фрезза ’76, SM ’78 был наставником команды; его фирма тогда стала одним из первых инвесторов. Члены команды MIT Sloan Брайан Роуган, MBA ’05, Дженнифер Эндрюс Берк, MBA ’05, и Викрам Сани, MBA ’05, провели исследование рынка, написали бизнес-план, работали над развитием бизнеса и представили компанию инвесторам.

Наставники из Venture Mentoring Service (VMS) Массачусетского технологического института, в том числе покойный Дэйв Сталин, основавший VMS, также руководили развитием LiquidPiston, предлагая советы по разработке продуктов, найму и поиску венчурного капитала. (На данный момент компания заработала более 15 миллионов долларов на финансирование.)

В 2006 году, после анализа десятков итераций двигателей, LiquidPiston получила военный грант в размере 70 000 долларов на производство первого прототипа дизельного двигателя. (Сегодня LiquidPiston проанализировала и запатентовала около 60 различных конструкций двигателей, воплощающих HEHC.)

В связи с многочисленными отзывами производителей силового оборудования, призывающими к более легким, тихим и безвибрационным двигателям, LiquidPiston недавно перешел на X Mini, который был разработан и выпущен за последние шесть месяцев. Компания вызвала интерес со стороны потенциальных клиентов и ведет переговоры с производителями двигателей, заинтересованных в лицензировании технологии X Mini.

«Помимо улучшения существующих приложений для двигателей, — объясняет Школьник, — X Mini может позволить использовать совершенно новые приложения, которые в настоящее время невозможны с текущими двигателями или аккумуляторными технологиями. ”

В начале следующего года компания планирует провести конкурс, чтобы узнать у общественности идеи, касающиеся этих новых применений X Mini. «Мы хотим, чтобы творческие соки текли и открылись для более широкого сообщества, чтобы увидеть, есть ли что-нибудь интересное», — говорит Школьник.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (Патент)

Мюррей, Дж. Л. Роторный двигатель внутреннего сгорания . США: Н.с., 1993. Интернет.

Мюррей, Дж. Л. Роторный двигатель внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Мюррей, Дж. Л. Вт. «Роторный двигатель внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

@article {osti_6355853,
title = {Роторный двигатель внутреннего сгорания},
author = {Мюррей, Дж. Л.},
abstractNote = {Описана многоблочная силовая установка, содержащая, по меньшей мере, первый и второй роторные двигатели внутреннего сгорания, соединяемые последовательно друг с другом, причем каждый из двигателей содержит: корпус; направляющая кулачка, расположенная внутри корпуса и приспособленная для приема толкателя кулачка; блок двигателя, расположенный внутри корпуса и вращающийся вокруг центральной оси; выходной вал, проходящий в осевом направлении от каждого блока цилиндров, причем каждый выходной вал соосен другому; средство для соединения выходных валов вместе так, чтобы выходные валы вращались вместе в одном направлении с одинаковой скоростью; по меньшей мере, один радиально расположенный узел цилиндра на каждом блоке, каждый блок цилиндра включает в себя цилиндр, имеющий продольную ось, проходящую, как правило, радиально наружу от оси вращения блока, цилиндр включает средства, определяющие торцевую стенку, поршневой элемент, расположенный внутри цилиндра и приспособлен для возвратно-поступательного движения внутри цилиндра; камера сгорания, средство, позволяющее периодическое введение воздуха и топлива в камеру сгорания, средство для инициирования сгорания сжатой смеси воздуха и топлива внутри камеры сгорания, средство, позволяющее периодический выпуск продуктов сгорания воздуха и топлива из камеры сгорания. и средство для передачи сил и движений поршня внутри цилиндра на направляющую кулачка и от нее, причем средство содержит толкатель кулачка, функционально соединенный с поршнем; при этом кулачковая дорожка включает в себя, по меньшей мере, первый сегмент и, по меньшей мере, второй его сегмент, причем первый сегмент имеет в целом положительный наклон, при этом сегмент имеет обычно увеличивающееся радиальное расстояние от оси вращения блока цилиндров, в результате чего поршень движется наружу в цилиндр на рабочем ходе, когда кулачковый толкатель находится в радиальном совмещении с сегментом кулачковой дорожки, реактивная сила соответствующего кулачкового толкателя на сегмент кулачковой направляющей действует в направлении, стремящемся передать вращение блоку цилиндров.},
doi = {},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6355853}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1993},
месяц = ​​{7}
}

Роторный двигатель внутреннего сгорания | Машиностроение

Эта статья посвящена двигателям внутреннего сгорания, в которых не используются обычные поршни. См. Также роторный двигатель для авиационных двигателей времен Первой мировой войны под этим названием.

Роторный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором не используются поршни, как в поршневом двигателе, а вместо этого используется один или несколько роторов, иногда называемых роторными поршнями .

Термин роторный двигатель внутреннего сгорания был предложен в качестве альтернативного названия для этих двигателей, чтобы отличать их от устаревших авиационных двигателей, также известных как роторные двигатели .Однако оба продолжают называться роторными двигателями , и только контекст определяет, какой тип имеется в виду. В частности, Mazda, единственный коммерческий производитель (безпоршневых) роторных двигателей с 2005 года, постоянно называет свои двигатели Ванкеля роторными двигателями .

Основная концепция (беспоршневого) роторного двигателя состоит в том, чтобы избежать возвратно-поступательного движения поршня с присущей ему вибрацией и механическим напряжением, связанным с частотой вращения. По состоянию на 2005 год двигатель Ванкеля является единственным успешным беспоршневым роторным двигателем, но было предложено много подобных концепций, которые находятся на разных стадиях разработки.Существует бесчисленное множество других примеров роторных двигателей, различающихся по конструкции ротора, размеру и многим другим категориям. Известные примеры включают:

Все такие двигатели могут улучшить поршневой двигатель в следующих областях:

Хотя обычно он больше поршня двигателя соответствующей мощности, ротор может совершать много ходов за один оборот. Ванкель производит двенадцать ходов за один оборот ротора (четыре хода на камеру умножить на три камеры) (хотя шпиндель вращается в три раза быстрее, чем ротор, или в три раза за двенадцать тактов), в отличие от двух тактов на каждый оборот коленчатого вала на валу. одноцилиндровый поршневой двигатель одностороннего действия или четырехтактный для цилиндра двустороннего действия, как в некоторых паровых двигателях. Квазитурбина обеспечивает шестнадцать ходов на каждый оборот ротора (и шпинделя).

На практике оказалось, что основной проблемой двигателя Ванкеля являются уплотнения, и по состоянию на 2005 год все предложенные конструкции имеют одни и те же потенциальные недостатки.

Хотя в двух измерениях система уплотнений Ванкеля выглядит даже проще, чем у соответствующего многоцилиндрового поршневого двигателя, в трех измерениях все обстоит наоборот. Наряду с уплотнениями на вершине ротора, очевидными на концептуальной схеме, ротор также должен уплотняться по концам камеры.Что еще хуже, эти два набора уплотнений должны каким-то образом соединяться в острых углах на концах уплотнений вершины.

Дополнительная проблема заключается в том, что уплотнения на вершинах ротора Ванкеля встречаются со стенками камеры под углом, который изменяется в плюс-минус ~ 26 градусов; во время цикла, при этом поршневое кольцо встречается со стенками цилиндра под постоянным углом. Это не только усложняет саму конструкцию уплотнения, но и означает, что, хотя несколько колец легко устанавливаются на поршень, соответствующий подход невозможен с верхними уплотнениями Ванкеля. Это ограничение устранено в конструкции квазитурбинного переменного тока, но более простая конструкция квазитурбинного SC имеет ту же проблему изменения угла уплотнения, что и конструкция Ванкеля.

Поршневые кольца не являются идеальным уплотнением. Фактически, у каждого есть зазор для расширения. Кроме того, уплотнение на вершинах Ванкеля менее критично, поскольку утечка происходит между соседними камерами на соседних тактах цикла, а не в картер. Однако менее эффективное уплотнение Ванкеля является одним из факторов, снижающих его эффективность и ограничивающего его успех в основном такими приложениями, как гоночные двигатели и устройства предварительного натяжения ремня безопасности, где ни эффективность, ни долгий срок службы двигателя не являются главными факторами.

Другим недостатком двигателя Ванкеля, в частности, является большая площадь поверхности камеры сгорания, которая представляет собой большую площадь теплопередачи и гашения, в сочетании с неблагоприятно длинным, довольно тонким растянутым пространством сгорания, требующим длительного перемещения пламени. Сгорание менее полное, чем, например, в РПЭ, имеющий более компактную форму камеры с меньшей площадью на единицу объема камеры.

Самая простая конструкция, предлагаемая или используемая, — это конструкция Ванкеля. Его единственные движущиеся части — это трехсторонний ротор, вращающийся на прямом шпинделе; Нет ни коленвала, ни распредвала.Ротор не прикреплен к шпинделю, а поворачивает его с помощью внутренней шестерни на внутренней стороне ротора, зацепляя меньшую обычную шестерню на шпинделе. Ротор положительно расположен шпинделем и геометрией ротора и камеры двигателя. Некоторая вибрация все еще присутствует, так как центр тяжести шпинделя не перемещается, а центр тяжести ротора перемещается. Угловой момент и кинетическая энергия движения ротора также изменяются, вызывая большую вибрацию, см. Баланс двигателя. Двигатель Ванкеля запускается трижды на каждый оборот ротора, поэтому один ротор в некотором смысле эквивалентен шестицилиндровому поршневому двигателю.

Однако, поскольку выходной вал вращается быстрее, чем ротор (соотношение 3: 1), фактически на выходном валу существует один «силовой» ход на оборот, следовательно, комбинация с одним ротором и корпусом эквивалентна двухцилиндровому. четырехтактный (цикл Отто) двигатель (поршневой двигатель).

Mazda приняла двухроторную конструкцию для дальнейшего снижения вибрации, а в гонках использовались конструкции с тремя и четырьмя роторами, в частности, четырехроторный двигатель Mazda 26B, который приводил в движение автомобиль-победитель в гонке «24 часа гонок 1991 года». Гонка Ле-Ман.

Существуют различные методы расчета рабочего объема двигателя Ванкеля; японские правила расчета смещения для номинальных характеристик двигателя рассчитываются на основе объемного смещения только одной боковой стороны ротора.

В самом популярном семействе двигателей Mazda, 13B, он состоит из двух роторов с рабочим объемом примерно 650 кубических сантиметров каждый на каждую боковую поверхность ротора, что в сумме составляет примерно 1300 кубических сантиметров или 1,3 л (литра). Как поясняется в отношении поршневых двигателей, это эквивалент 2.Рабочий объем 6 л.

Орбитальный двигатель Sarich имеет большее количество движущихся частей, чем двигатель Ванкеля. Шестикамерная конструкция, использованная для прототипа, концептуально имеет восемь движущихся частей в камере двигателя, в отличие от двух у Ванкеля. Однако для этого также требуется шесть свечей зажигания, по одной на камеру сгорания, в отличие от одной на ротор для Ванкеля (хотя на практике обычно используются две из соображений производительности). Sarich был разработан до такой степени, что его можно было ненадолго продемонстрировать в качестве стендовых испытаний без нагрузки, прежде чем от проекта отказались.

Конструкция квазитурбинного переменного тока еще сложнее, чем у Sarich. Даже при наличии только двух колес на каретку в камере двигателя имеется не менее девятнадцати движущихся частей, включая вал и дифференциал, и, возможно, больше, в зависимости от конструкции дифференциала. Как и в случае с Ванкелем, для квазитурбины требуется только одна свеча зажигания. Прототип конструкции квазитурбинного переменного тока был сконструирован и вращался внешним двигателем в течение 40 часов, но зажигание так и не было достигнуто.

Конструкция Quasiturbine SC значительно упрощена по сравнению с AC, но все еще имеет по крайней мере семь движущихся частей внутри камеры, включая вал и, возможно, больше, в зависимости от конструкции дифференциала. Конструкция СК была продемонстрирована как паровой и пневматический двигатель, но с 2005 года не как двигатель внутреннего сгорания. Опытные паровые машины проработали до нескольких часов.

В двигателе Rand Cam используются скользящие лопатки для реализации четырехтактного цикла.Он в основном разрабатывается Reg Technology.

Шаблон: Конфигурации поршневого двигателя

Обработка выхлопных газов для роторных двигателей внутреннего сгорания Патенты и заявки на патенты (класс 60/901)

Номер патента: 4036183

Резюме: Роторно-поршневой двигатель содержит корпус, имеющий трохоидальную периферийную стенку и боковые стенки с обеих сторон, ротор, приспособленный для выполнения планетарного вращательного движения вдоль внутренней поверхности периферийной стенки, а также впускные и выпускные отверстия, сформированные в Корпус. Двигатель выполняет такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска рабочего тела в соответствии с планетарным вращательным движением ротора. Порт для впрыска воздуха сформирован в периферийной стенке корпуса между выпускным отверстием и частью малой оси трохоидальной кривой, приспособленный для сообщения с впускной камерой, образованной между периферийной стенкой и ротором.

Тип: Грант

Подано: 25 апреля 1975 г.

Дата патента: 19 июля 1977 г.

Цессионарий: Nippon Soken, Inc.

Изобретателей: Тошихико Игашира, Сюнзо Ямагути, Масами Худзита

Исследователи Калифорнийского университета в Беркли создают самый маленький в мире роторный двигатель внутреннего сгорания

Самый компактный в своем роде двигатель в мире. мир, созданный в Калифорнийском университете в Беркли, лаборатории, когда-нибудь сможет заменить батареи как эффективный источник питания для мобильных устройств, например портативных компьютеров.

Не намного больше, чем стопка пенни, «мини-двигатель» это первый двигатель такого размера, который обеспечивает мощность в непрерывном основание. Вылепленный из стали, двигатель также является прототипом. для стремления Калифорнийского университета в Беркли создать двигатель еще меньшего размера химически травлен из кремния.

«Мы находимся на переднем крае исследований в области создания мощность с использованием мельчайших компонентов «, — сказал Карлос Фернандес-Пелло, профессор машиностроения в Калифорнийском университете в Беркли, который разработал двигатель с помощью Kenji Miyaska из Университета Фукуи докторант Калифорнийского университета в Беркли Дэвид Вальтер из Японии. и аспиранты Кельвин Фу, Аарон Кноблох и Фабиан Мартинес.

В настоящее время двигатель производства Berkeley’s Mechanical Машиностроительный цех, может производить до 2,5 Вт электричества, достаточного для питания велосипедной фары. Но Фернандес-Пелло и его команда увеличивают мощность двигателя до 30 Вт, достаточно для питания слабой лампочки, но достаточно для питания электронных устройств.

Как двигатель в вашем автомобиле, мини двигатель производит движение от контролируемого горения, которое происходит, когда топливо например, бензин сочетается с кислородом и искра в камера.Высвободившаяся энергия приводит в движение ротор, который можно прикрепить к системе передач, чтобы сделать автомобиль колеса вращаются или приводят в движение другую технику.

Мини двигатель предназначен для работы на жидком углеводороде. топливо, такое как бутан или пропан, химические родственники бензина. Одна рюмка топлива (жидкая унция) удержит двигатель работает два часа. После оптимизации крошечный движок сможет работать в 10 раз дольше обычного литий-ионный аккумулятор, а это значит, что потребуется дозаправка В 10 раз реже, чем менять батарею.Мотор и вместе топливо весит лишь часть веса стандартного аккумулятор, например тот, который питает вашу цифровую камеру.

В отличие от большинства автомобильных двигателей, в которых происходит сгорание в узле поршень / цилиндр роторный двигатель имеет плоскую, арахисовая камера и треугольный ротор. Как ротор вращается внутри камеры, края ротора действуют разделить участки камеры на меньшие объемы, где может произойти возгорание. Горение действует на дальнейшее вращение ротор вокруг камеры, передавая силу на вал, прикрепленный к ротору. Называется роторным двигателем или двигатель Ванкеля в честь его изобретателя, эта конструкция двигателя не получил такого широкого распространения, как поршневой двигатель. в большинстве автомобилей сегодня, хотя роторный в Mazda RX-7 и снова появляется в концепт-карах. завтрашнего дня.

Так же, как и автомобильный двигатель, мини-двигатель производит выхлоп. который содержит углекислый газ и воду, примерно такое же количество так как выдыхают полтора человека в состоянии покоя. Пока этого вряд ли достаточно, чтобы вызвать значительное загрязнение, исследователи сейчас разрабатывают миниатюрный каталитический конвертер.

Команда Беркли надеется, что когда-нибудь мини-двигатель сможет использоваться для питания электронных устройств, таких как компьютеры или роботы.Американские военные заинтересованы в устройстве как в способе помогать солдатам в полевых условиях. Например, двигатель мог приведите в действие предмет, прикрепленный к коленям, чтобы обеспечить дополнительную повышение солдат с тяжелым боевым снаряжением. Другой военное применение — источник питания для датчиков поля отслеживать вертолеты.

Фернандес-Пелло и его коллеги, мини двигатель — важный первый шаг к созданию гораздо меньшего двигатель изготовлен по микроэлектромеханической (МЭМ) технологии.Конструкция мини-двигателя идеально подходит для миниатюризации, потому что простоты, а компоненты относительно просты изготовить по технологии травления кремния.

Размер с булавочную головку, такой миниатюрный двигатель будет быть изготовленным из деталей, вытравленных из кремния в процессе, аналогичном к тому, что используется для изготовления компьютерных микропроцессоров. В этом процессе свет используется для выжигания кремниевых участков до тех пор, пока желаемая форма остается.Исследователи видят Micro Двигатель, способный производить энергию для сотовых телефонов и других небольшие электронные устройства. Этот поистине крошечный двигатель будет иметь те же пропорции, что и в стальном мини-двигателе, но использовал бы около одной тысячной унции топлива для два часа работы.

Роторные двигатели внутреннего сгорания

Эта статья направлена ​​на то, чтобы внести вклад в изучение одного из древнейших устремлений человечества — преодоления ограничений передвижения: двигаться быстрее и с большей нагрузкой, чем это возможно благодаря собственной силе человека. Изучение двигателей внутреннего сгорания — это исследование, неразрывно связанное с нашими знаниями об окружающей нас среде, но особенно о материи как носителе энергии, о сгорании как фундаментальном процессе высвобождения энергии, содержащейся в материи, и о механических устройствах, которые могут извлекать и преобразовывать в движение энергию, выделяемую при сгорании. В настоящее время в силовых установках исследовательские усилия сосредоточены на альтернативных видах топлива в классических двигателях или на методах, вообще не связанных со сгоранием (т.е. электрические двигательные установки). Роторные двигатели занимают нишевый сегмент исследований, массовое производство которых наблюдается только в автомобильной промышленности, разработанной компанией Mazda с двигателями Renesis типа Ванкеля. В этой статье резюмируются исследования двигателей Ванкеля и другие текущие усилия по разработке роторных двигателей внутреннего сгорания для применения в наземных, морских или воздушных силовых установках, приводятся некоторые подробности об их характеристиках, преимуществах и недостатках по сравнению с классическими поршневыми двигателями. внести свой вклад в более широкие темы, такие как эффективность энергосистем на борту мобильных платформ.

• URL записи:
• Наличие:
• Дополнительные примечания:
  • Аннотация использована с разрешения издателя.
• Авторов:
  • Александру-Каталин, Мунтяну
  • Николае, Бузбучи
  • Ливиу-Константин, Стан
• Дата публикации: 2014

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для заполнения

• Регистрационный номер: 01538979
• Тип записи: Публикация
• Файлы: TRIS
• Дата создания: 16 сентября 2014 г. 13:38

Улучшенный роторный двигатель — USC News

Дэвид Б.Виттри со схемой своего двигателя внутреннего сгорания «ножничного действия»: «Эта конструкция двигателя решает проблемы чрезмерного расхода топлива и загрязнения окружающей среды, которые были неотъемлемой частью более раннего роторного двигателя».

Фото — ЭРИК МАНКИН

Роторные двигатели внутреннего сгорания будут работать более чисто, тихо и эффективно благодаря усовершенствованиям конструкции, недавно запатентованным инженером USC.

Патентное ведомство США выдало патент № 5,433,179 на беспоршневой двигатель, разработанный Дэвидом Б.Виттри, профессор инженерной школы.

Конструкция

Wittry основана на роторном двигателе, известном как двигатель внутреннего сгорания «ножничного действия». Вместо поршня он использует два ротора, каждый из которых оснащен парой лопаток, разнесенных на 180 градусов. Эти толстые лопатки (по две на ротор) подходят друг к другу, образуя форму буквы «X», если смотреть на них на конце.

По мере того, как двигатель проходит свой цикл, роторы поочередно вращаются, по сути, гоняясь друг за другом вокруг цилиндра.Это действие попеременно расширяет и сужает форму «X», как ножницы, лезвия которых то широко раскрываются, то почти полностью закрываются.

Лопатки вращаются мимо двух отверстий в стенке цилиндра: топливно-воздушная смесь входит через одно отверстие, а выхлоп выходит через другое. В традиционном поршневом двигателе для открытия или закрытия этих отверстий необходимы клапаны; в роторном двигателе Виттри эту функцию выполняют сами лопатки. u0000

Двигатели с ножничным механизмом были предложены до , но конструкция Виттри обеспечивает лучшую связь, чтобы роторы двигались синхронно, более эффективно охлаждает роторы и повышает эффективность, позволяя горючему топливу, приводящему в действие двигатель, толкать ротор на дополнительное расстояние. каждый раз, когда загорается свеча зажигания.

Традиционные двигатели внутреннего сгорания имеют поршни или роторы, которые перемещаются точно так же далеко на такте сжатия, что подготавливает топливно-воздушную смесь к воспламенению, как они это делают на ходу расширения, когда горячий газ заставляет поршень опускаться или роторы двигаться .

В двигателе Виттри горящие газы расширяются в объем, больший, чем объем топливно-воздушной смеси, которая ранее была сжата, получая больше работы от сгоревшего топлива. Большее расширение также означает, что выхлопные газы холоднее — большой плюс для любого двигателя внутреннего сгорания.

Виттри сказал, что его улучшенный двигатель столь же эффективен, как дизельный, но намного тише и почти лишен вибрации. Более того, простая настройка механизма может позволить одному и тому же двигателю работать на разных видах топлива (например, бензине, сжатом природном газе, метаноле, этаноле, пропане, бутане и даже водороде).

Как и более ранние роторные двигатели, модель Виттри будет намного легче и дешевле в изготовлении, чем поршневые двигатели. Но в отличие от более ранних версий, он не потребляет топливо — благодаря высокоэффективному рабочему ходу с дополнительным расширением.

«Для газонокосилок, цепных пил или подвесных моторов это кажется идеальным», — сказал он.