Роторный двигатель — устройство и принцип действия

Роторный двигатель - устройство и принцип действия

В обык­но­вен­ном порш­не­вом четы­рех­такт­ном дви­га­теле один цилиндр при­ме­ня­ется для осу­ществ­ле­ния раз­но­об­раз­ных про­цес­сов таких, как сжа­тие, впуск, сго­ра­ние и выпуск.

Ротор­ный дви­га­тель дает воз­мож­ность реа­ли­зо­вы­вать все эти про­цессы в раз­лич­ных долях кор­пуса. Каж­дый из про­цес­сов про­ис­хо­дит как бы в отдель­ных цилиндрах.

В порш­не­вых дви­га­те­лях дав­ле­ние рас­ши­ре­ния, кото­рое воз­ни­кает во время сго­ра­ния топ­ли­во­воз­душ­ной смеси, дей­ствует на поршни и застав­ляет их дви­гаться то вверх, то вниз внутри цилин­дров. Колен­вал и шатуны реор­га­ни­зуют эти возвратно-поступательные дви­же­ния во вра­ща­тель­ное, кото­рое необ­хо­димо для пере­дви­же­ния автомобиля.

В ротор­ном дви­га­теле нет пре­об­ра­зу­е­мого возвратно-поступательного дви­же­ния. В нем дав­ле­ние обра­зу­ется в спе­ци­аль­ных каме­рах, кото­рые созда­ются раз­но­об­раз­ными кор­пус­ными частями, а также рельеф­ными поверх­но­стями тре­уголь­ного ротора. Непо­сред­ственно сго­ра­ние и при­во­дит к вра­ще­нию ротора, что в свою оче­редь сни­жает коли­че­ство и интен­сив­ность виб­ра­ций, а также уве­ли­чи­вает потен­ци­аль­ную ско­рость вра­ще­ния. Повы­ше­ние эффек­тив­но­сти, кото­рое обес­пе­чи­ва­ется, таким обра­зом, также дает воз­мож­ность ротор­ному дви­га­телю иметь намного мень­шие габа­риты отно­си­тельно тра­ди­ци­он­ных порш­не­вых дви­га­те­лей экви­ва­лент­ной с ним мощности.

Основ­ным эле­мен­том ротор­ного дви­га­теля явля­ется тре­уголь­ный ротор, вра­ща­ю­щийся внутри ста­тора (оваль­ного кор­пуса) таким обра­зом, что три ротор­ные вер­шины рас­по­ла­га­ются в ста­биль­ном кон­такте с внут­рен­ней кор­пус­ной стен­кой и при этом обра­зует три замкну­тых объ­ема, кото­рые содер­жат газ, либо же камеры сго­ра­ния. В прин­ципе любая из трех боко­вых поверх­но­стей рабо­тает точно так, как и пор­шень. Во время вра­ще­ния ротора в кор­пусе объем трёх камер, кото­рые созда­ются им, посто­янно изме­ня­ется и дей­ствует в каче­стве насоса.

Роторный двигатель - устройство и принцип действия

ротор дви­га­теля

Внутри ротора рас­по­ла­га­ется малень­кая шестерня, кото­рая имеет внеш­ние зубья, при­креп­лен­ная непо­сред­ственно к кор­пусу. Боль­шая шестерня, то есть с круп­ным диа­мет­ром и внут­рен­ними зубьями сопря­га­ется с непо­движ­ной шестер­ней и таким путем зада­ется опре­де­лен­ная тра­ек­то­рия вра­ще­ния ротора внутри его корпуса.

Так как ротор соеди­ня­ется с выход­ным валом по экс­цен­трич­ному прин­ципу, то он вра­щает вал, таким обра­зом, будто ручка вра­щает колен­вал и при этом выход­ной вал делает по три обо­рота за один обо­рот ротора.

Джеймс Уатт, кото­рый явля­ется изоб­ре­та­те­лем паро­вой машины, обла­да­ю­щей вра­ща­тель­ными дви­же­ни­ями, также зани­мался и раз­ра­бот­кой дви­га­теля внут­рен­него сго­ра­ния, кото­рый имел ротор­ный тип. За послед­ние пол­тора десятка деся­ти­ле­тия изоб­ре­та­те­лями было пред­ло­жено огром­ное коли­че­ство раз­но­об­раз­ных кон­струк­ций ротор­ного двигателя.

Еще в 1846 году опре­де­лили гео­мет­ри­че­скую форму рабо­чей камеры сго­ра­ния ротор­ного дви­га­теля, а также прин­цип работы дебют­ного дви­га­теля, кото­рый был осно­ван на свой­ствах эпит­ро­хо­иды. (Эпит­ро­хо­ида явля­ется гео­мет­ри­че­ской линией, кото­рая созда­ется какой-то точ­кой одной из окруж­но­стей, кото­рая катится по внеш­ней сто­роне иной окруж­но­сти несколько боль­шего диа­метра без проскальзывания.)

В 1924 году, когда два­дцати двух лет­ний изоб­ре­та­тель Феликс Ван­кель начал созда­ние сво­его ротор­ного дви­га­теля, резуль­та­тов, полу­чен­ных прак­ти­че­ским путем, еще не было. Ван­кель про­во­дил иссле­до­ва­ния и ана­лиз воз­мож­но­стей раз­но­об­раз­ных видов ротор­ного дви­га­теля, после чего ему уда­лось найти прак­ти­че­ски опти­маль­ную форму тро­хо­и­до­об­раз­ного кор­пуса. Иссле­до­ва­ния, кото­рые заняли много лет, а также раз­ра­ботки Ван­келя, кото­рые были осу­ществ­лены им вме­сте с про­из­во­ди­те­лем мото­цик­лов, то есть ком­па­нией NSU, завер­ши­лись только лишь в 1957 году созда­нием дебют­ного дви­га­теля ротор­ного типа Ван­келя — DKM. Этот дви­га­тель дока­зал то факт, что ротор­ный дви­га­тель явля­ется не про­сто мечтой.

Осо­бен­но­сти двигателя

Но слож­ная кон­струк­ция дви­га­теля, когда вра­щался непо­сред­ственно сам тро­хо­и­до­об­раз­ный кор­пус, пре­вра­щала эту кон­струк­цию ротор­ного дви­га­теля в непрак­тич­ную. Но уже через год появился новый дви­га­тель KKM, кото­рый имел непо­движ­ный кор­пус. Он был про­то­ти­пом уже совре­мен­ного ротор­ного дви­га­теля Ван­келя. Ком­па­ния NSU в ноябре 1959 года офи­ци­ально заявила о том, что был создан ротор­ный дви­га­тель Ванкеля.

Пре­зи­дент ком­па­нии Mazda мистер Мацуда Цунеджи тут же оце­нил суще­ствен­ный потен­циал дан­ного вида дви­га­теля и лично сам заклю­чил кон­тракт о сотруд­ни­че­стве с ком­па­нией NSU. В 1963 году спе­ци­аль­ное под­раз­де­ле­ние ком­па­нии Mazda, кото­рое зани­ма­лось иссле­до­ва­ни­ями ротор­ных дви­га­те­лей и воз­глав­ля­лось гос­по­ди­ном Яма­мото Кеничи, начало раз­ра­ба­ты­вать пер­вый в мире ротор­ный дви­га­тель, пред­на­зна­чен­ный для серий­ного производства.

30 мая 1967 года ком­па­ния Mazda начала про­дажи пер­вого авто­мо­биля, кото­рый был осна­щен двух­ро­тор­ным дви­га­те­лем Type 10A, име­ю­щим мощ­ность в 110 лоша­ди­ных сил.

Роторный двигатель - устройство и принцип действия

После­ду­ю­щие раз­ра­ботки посте­пенно при­вели к пони­же­нию рас­хо­дов топ­лива при­бли­зи­тельно на 40%, а также к зна­чи­тель­ному сокра­ще­нию числа ток­сич­ных выхло­пов, что соот­вет­ство­вало регу­лярно уже­сто­ча­е­мым эко­ло­ги­че­ским тре­бо­ва­ниям. К 1970 году общее коли­че­ство авто­мо­би­лей с таким видом дви­га­те­лей достигло 100 000. К 1975 году собрали уже более 500 000 подоб­ных авто­мо­би­лей. А к 1978 году – более чем мил­лион. Ротор­ный дви­га­тель ворвался в мир авто­мо­би­лей мир все­рьез и на очень про­дол­жи­тель­ный срок.
Из-за того, что в дви­га­теле отсут­ствует необ­хо­ди­мость в шату­нах, порш­нях и колен­вале, глав­ный его блок имеет мень­шие раз­меры, а также массу при заме­ча­тель­ных дина­ми­че­ских харак­те­ри­сти­ках, а также отлич­ной управляемости.

Ротор­ный дви­га­тель RENESIS

Роторный двигатель - устройство и принцип действия

 

Ротор­ный дви­га­тель зна­чи­тельно меньше обык­но­вен­ного дви­га­теля оди­на­ко­вой с ним мощ­но­сти. Новый дви­га­тель RENESIS при­бли­зи­тельно рав­ня­ется по раз­ме­рам обык­но­вен­ному ряд­ному четы­рех­ци­лин­дро­вому дви­га­телю. Малень­кие раз­меры ротор­ного дви­га­теля явля­ются выгод­ными не только в том плане, что умень­ша­ется масса, но также они улуч­шают и управ­ля­е­мость, а еще и облег­чают наи­бо­лее раци­о­наль­ное раз­ме­ще­ние транс­мис­сии и дают воз­мож­ность делать авто более про­стор­ным для его води­теля и всех пассажиров.

Все ком­по­ненты ротор­ного дви­га­теля посто­янно вра­ща­ются в одном и том же направ­ле­нии. Они не меняют направ­ле­ние дви­же­ния таким обра­зом, как и поршни обык­но­вен­ного дви­га­теля. Ротор­ный дви­га­тель явля­ются внут­ренне сба­лан­си­ро­ван­ными, что умень­шает уро­вень вибрации.

Ротор­ный дви­га­тель подает рав­но­мер­ную и плав­ную мощ­ность. Во время каж­дого пол­ного обо­рота ротора вал три­жды обо­ра­чи­ва­ется. Все отдель­ные сго­ра­ния про­ис­хо­дят на про­тя­же­нии 90-градусной фазы ротор­ного вра­ще­ния, то есть на про­тя­же­нии 270-градусной фазы вра­ще­ния вала. Это озна­чает то, что одно­ро­тор­ный дви­га­тель может выда­вать мощ­ность на про­тя­же­нии трех чет­вер­тей всех обо­ро­тов его выход­ного вала. Одно­ци­лин­дро­вый порш­не­вой дви­га­тель спо­со­бен выда­вать мощ­ность только лишь на про­тя­же­нии одной чет­верти обо­рота вала.

Ротор­ные дви­га­тели имеют мень­шее число частей, кото­рые дви­жутся, отно­си­тельно ана­ло­гич­ных четы­рех­такт­ных порш­не­вых дви­га­те­лей. Двух­ро­тор­ный дви­га­тель осна­щен тремя глав­ными дви­жу­щи­мися частями: два ротора, а также выход­ной вал. Наи­бо­лее про­стой четы­рех­ци­лин­дро­вый дви­га­тель осна­щен, по мень­шей мере, сорока дви­жу­щи­мися частями.ъ

Видео ротор­ный двигатель

Источник: //lab-37.com/dvigateli/rotornyj-dvigatel/