Роторний двигун

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун

25.08.2015

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун

Роторний двигун являє собою двигун внутрішнього згоряння, пристрій якого докорінно відрізняється від звичайного поршневого двигуна.

У поршневому двигуні в одному і тому ж обсязі простору (циліндрі) виконуються чотири такту: впускання, стиснення, робочий хід і випуск. Роторний двигун здійснює ті ж такти, але всі вони відбуваються в різних частинах камери. Це можна порівняти з наявністю окремого циліндра для кожного такту, причому поршень поступово переміщується від одного циліндра на інший.

Роторний двигун винайдений і розроблений доктором Феліксом Ванкелем і іноді називається двигун Ванкеля або роторний двигун Ванкеля.

У цій статті ми розповімо про те, як працює роторний двигун. Для початку розглянемо принцип його роботи.

Принцип роботи роторного двигуна

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Ротор і корпус роторного двигуна Mazda RX-7. Ці деталі замінюють поршні, циліндри, клапани і распредвал поршневого двигуна.

Як і поршневий, роторний двигун використовує тиск, який створюється при згорянні паливоповітряної суміші. В поршневих двигунах, це тиск створюється в циліндрах, і призводить поршні в рух. Шатуни і колінчастий вал перетворення зворотно-поступальні руху поршня в обертальний рух, яке може бути використане для обертання коліс автомобіля.

В роторному двигуні, тиск згоряння утворюється в камері, сформованої частиною корпусу, закритою стороною трикутного ротора, який використовується замість поршнів.

Ротор обертається по траєкторії, що нагадує лінію, намальовану спірографом. Завдяки такій траєкторії, всі три вершини ротора контактують з корпусом, утворюючи три розділених обсягу газу. Ротор обертається, і кожен з цих обсягів поперемінно розширюється і стискається. Це забезпечує надходження паливоповітряної суміші в двигун, стиснення, корисну роботу при розширенні газів і випуск вихлопу.

Далі ми розповімо про будову роторного двигуна, але, перш за все, розглянемо деякі автомобілі з таким типом двигуна.

Mazda RX-8

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Mazda стала піонером у масовому виробництві автомобілів з роторним двигуном. RX-7, який надійшов у продаж в 1978 році, був, мабуть, найбільш успішним автомобілем з роторним двигуном. Але йому передував цілий ряд автомобілів, вантажівок і навіть автобусів з роторним двигуном, починаючи з Cosmo Sport 1967 року. Однак RX-7 не проводиться з 1995 року, але ідея роторного двигуна не померла.

Mazda RX-8 оснащена роторним двигуном під назвою RENESIS. Цей двигун був названий кращим двигуном 2003 р. Він є атмосферних двухроторным і виробляє 250 л. с.

Будова роторного двигуна

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Роторний двигун має систему запалювання і систему вприскування палива, схожі з використовуваними в поршневих двигунах. Будова роторного двигуна в корені відрізняється від поршневого.

Ротор

Ротор має три опуклих сторони, кожна з яких виконує роль поршня. Кожна сторона ротора має заглиблення, що підвищує швидкість обертання ротора, надаючи більше простору для паливоповітряної суміші.

На вершині кожної грані розташована металева пластина, яка розділяє простір на камери. Два металевих кільця на кожній стороні ротора формують стінки цих камер.

У центрі ротора розташоване зубчасте колесо із внутрішнім розташуванням зубів. Воно сполучається з шестернею, закріпленою на корпусі. Таке сполучення задає траєкторію і напрям обертання ротора в корпусі.

Корпус (статор)

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Корпус має овальну форму (форму эпитрохоиды, якщо бути точним). Форма камери розроблена так, щоб три вершини ротора завжди перебували в контакті зі стінкою камери, утворюючи три ізольованих обсягах газу.

У кожній частині корпусу відбувається один з процесів внутрішнього згоряння. Простір корпусу розділене для чотирьох тактів:

Порти впуску і випуску розташовані в корпусі. У портах відсутні клапани. Випускний порт безпосередньо з’єднаний з вихлопною системою, а впускний порт — з дроселем.

Вихідний вал

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Вихідний вал (зверніть увагу на ексцентрикові кулачки)

Вихідний вал має заокруглені виступи-кулачки, розташовані ексцентрично, тобто зміщені відносно центральної осі. Кожен ротор пов’язаний з одним з цих виступів. Вихідний вал є аналогом колінчастого валу в поршневих двигунах. При обертанні ротор штовхає кулачки. Так як кулачки встановлені несиметрично, сила з якою ротор на нього тисне, створює крутний момент на вихідному валу, примушуючи його обертатися.

Збір роторного двигуна

Роторний двигун збирається шарами. Двороторний двигун складається з п’яти шарів, утримуваних довгими болтами, встановленими по колу. Охолоджувальна рідина проходить через всі частини конструкції.

Два крайніх шару мають ущільнення і підшипники вихідного вала. Вони також ізолюють дві частини корпусу, в яких розташовані ротори. Внутрішні поверхні цих частин є гладкими, що забезпечує належне ущільнення роторів. Впускний порт подачі розташований у кожної з крайніх частин.

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
Частина корпусу, в якій розташований ротор (зверніть увагу на розташування випускного порту)

Наступний шар включає корпус ротора овальної форми і випускний порт. У цій частині корпуса встановлений ротор.

Центральна частина включає два впускних порту — по одному для кожного ротора. Вона також поділяє ротори, тому її внутрішня поверхня є гладкою.

У центрі кожного ротора розташоване зубчасте колесо із внутрішнім розташуванням зубів, яке обертається навколо меншою шестерні, встановленої на корпусі двигуна. Вона визначає траєкторію обертання ротора.

Потужність роторного двигуна

Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун
У центральній частині розташований впускний порт для кожного ротора

Як і поршневі двигуни, роторний двигун внутрішнього згоряння використовується чотиритактний цикл. Але в роторному двигуні такий цикл здійснюється інакше.

За один повний оберт ротора ексцентриковий вал виконує три оберти. При проходженні ротора через свічки запалювання, об’єм камери наближений до мінімального. У цей момент відбувається займання.

Робочий такт

У багатьох роторних двигунах встановлено дві свічки запалювання. Камера згоряння має досить великий обсяг, тому при наявності однієї свічки, займання сталося б повільніше. При займанні паливоповітряної суміші утворюється тиск, що приводить в рух ротор.

Тиск згоряння обертає ротор у бік збільшення обсягу камери. Гази згоряння продовжують розширюватися, обертаючи ротор і створюючи потужність до моменту проходження вершини ротора через випускний порт.

Випуск

При проходженні ротора через випускний порт, гази згоряння під високим тиском виходять у вихлопну систему. При подальшому обертанні ротора, об’єм камери зменшується, виштовхуючи залишилися вихлопні гази випускний порт. До того моменту, як об’єм камери наближається до мінімального, вершина ротора проходить через впускний порт, і цикл повторюється.

Необхідно зазначити, що кожна з трьох сторін ротора завжди залучена в один з тактів циклу, т.тобто за один повний оберт ротора здійснюється три робочих такту. За один повний оберт ротора, вихідний вал здійснює три обороту, т. к. на один оборот валу припадає один такт.

Відмінності і проблеми

в порівнянні з поршневим двигуном, роторний двигун має певні відмінності.

Менше рухомих деталей

На відміну від поршневого двигуна, в роторному двигуні використовується менше рухомих деталей. Двороторний двигун включає три рухомі деталі: два ротора і вихідний вал. Навіть у найпростішому чотирициліндровому двигуні використовується не менше 40 рухомих деталей, включаючи поршні, шатуни, распредвал, клапани, клапанні пружини, коромисла, ремінь ГРМ і коленвал.

Завдяки зменшенню кількості рухомих деталей, підвищується надійність роторного двигуна. З цієї причини деякі виробники замість поршневих двигунів використовують роторні на своїх повітряних суднах.

Плавна робота

Всі частини роторного двигуна безперервно обертаються в одному напрямку, а не постійно змінюють напрямок руху, як поршні в звичайному двигуні. У роторних двигунах використовуються збалансовані обертаються противаги, призначені для гасіння вібрацій.

Подача потужності також забезпечується більш плавно. У зв’язку з тим, що кожен такт циклу протікає за поворот ротора на 90 градусів, і вихідний вал здійснює три оберти на кожний оберт ротора, кожен такт циклу протікає за поворот вихідного вала на 270 градусів. Це означає, що двигун з одним ротором забезпечує подачу потужності при 3/4 обороту вихідного валу. У одноцилиндровом поршневому двигуні, процес згоряння відбувається на 180 градусах кожного другого обороту, тобто 1/4 кожного обороту коленвала (вихідний вал поршневого двигуна).

Короткий опис статті: роторний двигун

Джерело:
Пристрій автомобіля. Як працює роторний двигун

Також ви можете прочитати