Роторний двигун

Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного

31.08.2015

Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного двигуна

Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного
Двигуни Ванкеля відомі миру як роторно-поршневі (роторний двигун), колись вважалися моторами майбутнього, здатними повністю витіснити традиційні ДВС. Але минуло кілька десятків років, майбутнє настало, а мотори ці були екзотикою, так і залишилися.

Кажуть, дивовижний мотор приснився Феліксу Ванкелю уві сні: трикутний ротор в овальному корпусі обертав вал без всяких шатунів-кривошипів. Багато в чому завдяки підтримці вищого керівництва Третього Рейху стало можливим проведення теоретичних досліджень по новому мотору. Так, в 1936 році він заснував лабораторію в Ліндау на засоби, виділені за особистим розпорядженням Гітлера. Всі військові роки Ванкель конструював авіаційні двигуни для люфтваффе. А після розгрому фашизму і лабораторію закрили, та і взагалі роботу конструктора Ванкель втратив.

на Жаль, розореною війною Європі було не до таких чудасій. Черга роторних двигунів прийшла лише в середині 50-х, коли весь світ шукав альтернативу традиційному двигуну внутрішнього згорання.

«Роторник» впокорював своєю простотою: корпус, вал, сам ротор — і все, ніяких тобі шатунів-клапанів і інших дрібних (а значить, примхливих) деталей. Правда, залишалися проблеми з ущільненнями роторів. На їх рішення пішли десятиліття, і врешті-решт термін служби ущільнень вдалося довести до ресурсу поршневих кілець в ДВС.

Внутрішня поверхня корпусу отримала форму эпитрохоиды, заокруглена трикутна призма ротора здійснює орбітальні рухи, поперемінно закриваючи впускні і випускні вікна на корпусі, — словом, став і їдь. Причому з вітерцем: новий мотор обіцяв вдвічі більшу потужність при тих же габаритах, що і традиційний ДВС.

Уцепившаяся за ідею фірма NSU запропонувала Ванкелю роботу і тут же почала експериментувати з новим силовим агрегатом, а пізніше — ставити його на серійні моделі. Трохи пізніше до неї приєдналися французький Citroеn, японська Toyo Kogyo, навіть Daimler-Benz випробував «роторник» на відомому прототипі С-111. До середини 70-х випуском автомобілів і мотоциклів з РПД займалося півтора десятка фірм. І раптом як відрізало: всі моделі «роторних» машин зазнали краху на ринку, поставивши деякі компанії на грань банкрутства. Як результат, техніка з РПД швидко зійшла зі сцени. У 1975 році такі мотори випускала тільки Toyo Kogyo для своїх «двухместок» серії Mazda RX/Cosmo.

І ще інженери Norton корпіли над проектом мотоцикла Commando (згодом з тріском провалився на ринку). А в СРСР, на Вазі і у ВНДІ мотопрому, почалися дослідження по РПД підігріваються асигнуваннями ВПК. Адже нові мотори як не можна краще підходили для приводу малорозмірних літальних апаратів. Так і спецслужбам не завадило б мати в наявності автомобілі і мотоцикли з більш потужними моторами. Через півтора десятка років одне з двох КБ — те, що на Вазі — більш-менш довело ідею роторного двигуна (РПД) до промислового виробництва. Дрібносерійного, вимірюється сотнями моторів в рік, в основному для оснащення автомобілів спецслужб. А в руках цивільних подібні машини і зовсім стали музейною рідкістю. Тому є і об’єктивні, і суб’єктивні причини.

Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного
До суб’єктивних слід віднести незвичність РПД як для експлуатаційників ( на всю Москву — два сервіси, які спеціалізуються на «роторах»), так і для самих власників. Адже цей мотор вимагає зміни багатьох звичок. Так, гальмувати роторний двигун РПД марно, штурмувати підйоми «внатяг» — тим більше. Компактний ротор має малу інерцію, на відміну від масивних деталей традиційного ДВС. Часті запуски-виключення «закидають» свічки. Незвичний і звук мотора, що має певне значення не тільки для байкерів, але і для багатьох автомобілістів. Хоча багато вважають це перевагою — такого «саунду» немає ні в кого!

Куди серйозніше органічні недоліки, властиві роторному двигуну РПД. По-перше, це низька еластичність характеристики і підвищену витрату палива. Останнє пояснюється високими втратами тепла через стінки камери, далекою від оптимальної. По-друге, особливо великий витрата масла. Справа в тому, що мастило робочих поверхонь «на прогар», з допомогою лубрикатора, як і двотактних двигунів скутерів і снігоходів. Ресурс роторного двигуна також нижче, ніж у традиційного, із-за швидкого зносу ущільнень ротора (правда, заміна ущільнень ротора з самим ротором набагато простіше, ніж капремонт звичайного двигуна). Хтось заперечить, мовляв, «мазди» виходжують сотні тисяч. Так, виходжують, але якою ціною в прямому сенсі! Саме на «роторах» знаходять першочергове застосування зносостійкі покриття корпусу і ущільнень. Знаєте, як «Suzuki» домоглася різкого збільшення ресурсу своїх моторів (звичайних, чотирициліндрових) для мотоциклів, які беруть участь у багатогодинних перегонах? Витягла «з полиці» технології, використані нею при виробництві роторного мотоцикла «RE-5» в 1976 році. Зауважте, панове, в 1976-му, причому для мотора, паже по тим часам не відзначився довговічністю. Якщо ж сучасні технологічні напрацювання в області роторних двигателейРПД впровадити у виробництво традиційних ДВС, будьте впевнені: поршневі кільця будуть служити довше, ніж кузов машини. Важливу роль відіграє і жорсткість зовнішньої характеристики роторного двигуна РПД, що вимагає більш частих маніпуляцій важелем КПП — на практиці це виражається в більш «короткому» передавальному ряді, а значить, збільшеним числом передач. Ідеальною була б установка варіатора, але на спортивних машинах «автомати» не прижилися, а на сімейній легковику побачити роторний двигун РПД було б дивно хоча б по причині недостатньої економічності.

Хтось, напевно, звернув увагу: недоліки роторного двигуна РПД практично ті ж, що і у двотактних поршневих моторів. Найцікавіше, що і «лікуються» багато з цих хвороб аналогічно. Підвищений «апетит» безпосереднім уприскуванням палива, недостатня еластичність змінними фазами і конфігурацією трубопроводів (тільки у «двухтактникі» на випуску, а у «роторів» на впуску). Що і було зроблено на двигуні «Renesis» «Mazda», призначеного для купе «RX-8». За три трубопроводу різної довжини на секцію, вприскування олії безпосередньо в камеру, впускні-випускні канали збоку (а не в торці, як зазвичай), рециклізація відпрацьованих газів. Але то «у них». Ми ж тільки готуємося до відмови від карбюраторів, про решту поки що доводиться лише мріяти, в тому числі і про турбонаддуве він також зміг би значно підвищити ККД мотора. Нічого дивного, хоч тольяттинські роторні двигуни РПД і ведуть свій родовід від «маздовского» почала 70-х, темпи прогресу в російському і японському двигунобудуванні, м’яко кажучи, сильно відрізняються.

Тим не менш Вазівські роторні двигуни РПД є і будуть, і відмовляти їм у праві на існування, я б не став. Тим більше, що з ними пов’язані надії не тільки автомобілістів, але і авіаторів, чиї замовлення починають помалу переважати в програмі тольяттінського СКБ. Більш того, за деякими відомостями благодать для шанувальників роторних Вазів закінчиться підрозділів заводу, які зайняті проектуванням і випуском роторних двигунів РПД, переорієнтуються «з землі на небеса», і не виключено, що повністю. Авіаційні «роторники» будуть могутніше, економічніше (в першу чергу за рахунок уприскування палива) і. у кілька разів дорожче автомобільних. Так що охочим обзавестися незвичайним авто майже низькою ціною варто поквапитися.

Принцип роботи роторного двигуна Ванкеля (РПД)

Функцію поршня в роторному двигуні РПД виконує тригранний ротор, що перетворює силу тиску газів в обертальний рух ексцентрикового вала. Рух ротора відносно статора (зовнішнього корпусу) забезпечується парою шестерень, одна з яких закріплена на роторі, а. друга на бічній кришці статора. Конфігурація робочих поверхонь ротора і статора — эпитрохоидальная (подвійна эпитрохоида у статора і утворюють у ротора). Робоча поверхню статора має зносостійке покриття. У вершинах ротора встановлено спеціальні ущільнення, на робочих поверхнях виїмки, виконують роль камер згоряння. Вал обертається в підшипниках, розміщених на корпусі, і має циліндричний ексцентрик, на якому обертається ротор. Шестерня нерухомо закріплена на корпусі двигуна. З нею в зачепленні знаходиться шестерня ротора. Взаємодія цих шестерень забезпечує орбітальне рух ротора відносно корпусу, в результаті якого утворюються три роз’єднаних камери змінного об’єму. Передаточне відношення шестерень 2:3, тому за один оборот ексцентрикового вала ротор повертається на 120 градусів. За повний оберт ротора в кожній з камер здійснюється повний чотиритактний цикл. Газообмін регулюється вершиною ротора при проходженні її через впускний і випускний вікна або дисковим золотником у торці вала. Крутний момент виходить в результаті дії газових сил через ротор на ексцентрик валу.

Між статором і ротором утворюються три камери, аналогічні надпоршневому просторі традиційного чотиритактного ДВЗ. Процес впуску починається, коли вершина ротора перетинає крайку впускного вікна, після чого об’єм камери зростає і туди поступає горюча суміш. Коли наступна вершина ротора перекриває впускне вікно, суміш починає стискуватися, і в момент найбільшого стиснення (точніше, з деяким випередженням) подається іскра — починається робочий хід. Потім відкривається випускне вікно і відпрацьовані гази залишають простір камери. Таким чином, за один оберт ротора в двигуні відбуваються три циклу, що робить непотрібним використання врівноважуючих пристроїв, особливо в двосекційних конструкціях, які одержали переважне поширення.

Як бачимо, в робочому процесі є два слабкі ланки: високе навантаження на ущільнення і надмірна величина динамічного перекриття фаз. Крім того, конфігурація камери згоряння далека від оптимальної. В той же час є і великий плюс (крім головного мінімальних габаритів двигуна). Справа в тому, що при підвищенні оборотів швидкість поширення фронту полум’я зростає швидше швидкості перетікання суміші. У результаті вимоги роторний двигун РПД до октанового числа палива набагато нижче, ніж у поршневих моторів.

Переваги і недоліки роторного двигуна — РПД

Переклад:

— менші габарити і маса;

— меншу кількість деталей (навіть у порівнянні з двотактним поршневим ДВЗ);

Короткий опис статті: роторний двигун , Статті, Двигун, Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного двигуна. 1936, quot

Джерело: Двигун Ванкеля роторно поршневий двигун РПД пристрій роторного двигуна — Двигун — Статті — Пристрій і ремонт автомобіля

Також ви можете прочитати