Как работает роторный двигатель

Что такое роторный двигатель? Как при малом объеме он развивает высокую мощность? Почему роторные двигатели так редко встречаются? Сейчас во всем разберемся!

Двигатель роторного типа или ванкель, был разработан еще в 1957 году Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Первое время двигатель активно использовался на различных автомобилях, а затем даже на мотоциклах, но со временем стал появляться все реже.

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель — это 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания. Однако, его строение очень сильно отличается от привычного нам поршневого движка. В виду отсутствия множества элементов, роторный двигатель конструктивно проще поршневого.

Hercules W-2000. Объем 294 см3. Мощность до 32 л.с.

В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и благодаря вращению ротора происходит заполнение камеры «впуска». Такт работы двигателя проходит в отдельном «цилиндре». Чтобы разобраться как устроен двигатель, нужно рассмотреть его принцип работы.

Принцип работы.

1 такт — подача топлива.

В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и, благодаря вращению ротора, происходит заполнение камеры «впуска».

2 такт — сжатие.

Благодаря форме ротора и «цилиндра», рабочая смесь попадает в камеру «сжатия», где она прижимается ротором к стенке «цилиндра».

3 такт — рабочий (воспламенение).

Когда рабочая смесь находится в максимально сжатом состоянии происходит воспламенение (обычно посредствам 2-х свечей). Высвобождающаяся энергия от воспламенения вращает ротор на 1-й такт.

4 такт — выпуск.

После воспламенения отработанная смесь высвобождается через выпускное отверстие.

Как при малом объеме достигается высокая мощность?

Высокая мощность двигателей роторного типа обусловлена тем, что на выходе каждый такт идет как рабочий. Так как ротор заменяет собой минимум 4 поршня, используя малый объем и возможность развивать высокие обороты, двигатели роторного типа имеют преимущество примерно в 2-3 раза над поршневыми ДВС.

К тому же у роторного двигателя есть еще несколько плюсов:

• двигатель отлично сбалансирован, как следствие практически нет вибрации;
• компактность и малый вес, как следствие возможность добиться оптимального расположения и разрисовки по осям;
• простота конструкции.

Почему роторные двигатели настолько редкие?

Причин здесь несколько:

Сложность конструкции. Производство двигателя роторного типа требует больших затрат. Это обусловлено необходимостью использовать специальное высокоточное оборудование и качественные износостойкие материалы.

Маленький ресурс и неремонтопригодность. Для качественной работы двигателя необходима точная подгонка всех элементов, а так как в процессе использования двигателя происходит износ комплектующих (особенно ротора и корпуса-цилиндра), то не только снижается КПД, но и в разы повышается расход масла.

Локальный перегрев. Роторный двигатель очень боится перегрева. Причиной этому служит малое пятно контакта цилиндра и ротора, которое и является причиной частого перегрева этих моторов.

А на сегодня все!

Как это устроено? Компрессорный V8 Dodge Viper Promod Дмитрия Саморукова

Администратор

18 февраля

Объем двигателя составляет 8,6 литра, при этом максимальные обороты достигают 10000 (ДЕСЯТЬ ТЫСЯЧ!) в минуту. Максимальная мощность около 4500 л. с. Давление наддува компрессора от 2,5 до 4 бар, а его ремень требует замены каждые 3–5 заездов. Расход топлива 25 литров за прогрев и заезд, но стоит иметь ввиду, что моментальный расход у этого двигателя одинаков как на холостых, так и на высоких оборотах. Это связано с тем, что механическому впрыску плевать на обороты, он просто заливает столько топлива, сколько может протолкнуть насос через жиклеры.

Еще одной особенностью механического впрыска является то, что топливо не поступает в двигатель до тех пор, пока он не запустится. Такой вот замкнутый круг. Поэтому перед запуском во впуск заливают немного топлива. Из-за того, что на двигатель установлен огромный компрессор, приходится пользоваться выносным стартером. Иными словами, стартер не является деталью машины, он устанавливается на шкив компрессора, а после запуска двигателя снимается.

Этот двигатель работает без охлаждающей жидкости. Дело в том, что в качестве топлива в нем используется метанол, температура горения которого ниже, чем у бензина. У бензиновых двигателей нормальная температура выхлопных газов до 900 градусов, у метаноловых — около 500. Кроме этого, сам метанол очень хорошо охлаждает. В связи с тем, что мотор, как правило, работает не дольше 1 минуты, он просто не успевает перегреться.

Блок двигателя изготовлен из цельного куска алюминия с помощью фрезеровки, однако цилиндры у него гильзованные. Это сделано для того, чтобы можно было быстро отремонтировать мотор даже в случае повреждения стенок цилиндра. Поврежденная гильза выбивается из нагретого блока специальным обратным молотком, а на ее место вбивается новая. Вся процедура занимает около 10 минут. Шатуны и поршни изготавливаются по той же технологии, что и блок. Это обеспечивает отличную прочность при небольшом весе, а вес шатунно-поршневой группы напрямую влияет на «крутильность» мотора. Шатуны требуют замены каждые 25–30 заездов, поршни меняются после 50.

В этом двигателе всего два клапана на цилиндр, просто они «чуть больше», чем вы могли видеть в гражданских авто. Для того чтобы на высоких оборотах клапана не «подвисали», то есть успевали закрываться, на них установлены тройные клапанные пружины с общим усилием на сжатие около 2 тонн.

Система зажигания по своему принципу такая же как на «Жигулях». То есть одна катушка, трамблер и высоковольтные провода. Правда размер катушки и трамблера раз в 5 больше, чем у тех же «Жигулей». Управляется этот двигатель очень простым блоком, который не имеет обратной связи и все процессы завязаны на обычный таймер, который запускается в момент старта.

Услышать, почувствовать, как работает этот мотор в живую, а также посмотреть, как команда RDRC Tech обслуживает этого монстра можно только на этапах RDRC, а оно того стоит, поверьте. Ничего подобного вы точно больше нигде не испытаете!

Билеты на RDRC можно приобрести здесь.

Как работают автомобильные двигатели? – Теперь от Nationwide

Несмотря на их относительно простое управление, автомобили на самом деле очень сложные машины. Автомобили нуждаются в топливе для работы, но что на самом деле делает с ним двигатель?

В общем, стандартный двигатель внутреннего сгорания, который сегодня используется в большинстве транспортных средств, работающих на топливе, использует воздух в сочетании с бензином для производства энергии.[1] Конечно, становится сложнее.

Компоненты двигателя

Перед тем, как углубиться в работу двигателя автомобиля, полезно изучить его базовую структуру (это также важно, если вам нужно выполнить какое-либо техническое обслуживание автомобиля). Взгляните на приведенную ниже схему двигателя автомобиля, а затем просмотрите список основных компонентов двигателя и их функции:

• Блок цилиндров: Обычно изготавливаемый из железа или алюминия блок цилиндров содержит большинство деталей, обеспечивающих работу двигателя, включая цилиндры, поршни, коленчатый и распределительный валы. [2] (Если вы открываете капот, генератор переменного тока обычно крепится к передней части блока цилиндров.)
• Головка блока цилиндров: Головка блока цилиндров включает в себя компоненты, управляющие потоками всасываемого воздуха и выхлопных газов, такие как клапаны и распределительные валы.[2]
• Коленчатый вал: Коленчатый вал преобразует движение поршней вверх-вниз в соответствующее круговое движение. Он прикреплен к поршням через шатун.[2]
• Шатуны: Шатун крепит коленчатый вал к поршням. Он вращается на каждом конце, что дает ему возможность перемещаться с обоими компонентами.[3]
• Поршни: Поршни двигаются вверх и вниз внутри цилиндра, передавая энергию коленчатому валу, который, в свою очередь, приводит автомобиль в движение. Поршневые кольца, расположенные внутри поршней, помогают герметизировать края цилиндра и уменьшают трение во время движения.[2],[3]
• Свечи зажигания: Свечи зажигания вызывают сгорание, создавая искру, которая воспламеняет поступающую смесь воздуха и топлива. [3]
• Топливные форсунки : Топливная форсунка подает топливо в двигатель. В процессе он превращает топливо в крошечные туманообразные частицы, чтобы его легче сжигать в двигателе.[4]
• Клапаны: В двигателе есть два типа клапанов: впускные клапаны и выпускные клапаны. Первый пропускает воздух и газ в двигатель; последний выпускает выхлоп.
• Распредвал: Распредвал контролирует открытие и закрытие клапанов. Для этого он преобразует круговое движение коленчатого вала в движение вверх-вниз, открывающее и закрывающее клапаны.[2]
• Ремень или цепь ГРМ: Ремень или цепь ГРМ проходят между распределительным валом и коленчатым валом, обеспечивая их синхронную работу.[2]

Процесс четырехтактного двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания работают по четырехтактному циклу. Эти шаги формально известны как ходы по отношению к четырем движениям, которые поршень совершает для завершения каждого цикла. Такты происходят в следующем порядке: впуск, сжатие, сгорание, выпуск.

При каждом такте поршень движется либо вверх, либо вниз внутри цилиндра, двигаясь вместе с впуском воздуха и топлива или выбросом выхлопных газов. Вот краткий обзор того, как работает этот процесс[1]:

1. Такт впуска

Во время такта впуска поршень смещается вниз, а впускной клапан открывается, пропуская поток бензина и воздуха. Как только поршень достигает основания цилиндра, клапаны закрываются, герметизируя смесь бензина и воздуха. (Стоит отметить, что в некоторых современных автомобилях бензин впрыскивается позже, во время такта сжатия.)

2. Такт сжатия

В этот момент поршень движется назад вверх, чтобы сжать газ и воздух к верхней части цилиндра. Проталкивание этой смеси в более ограниченное пространство подготавливает ее к воспламенению в такте сгорания.

3. Такт сгорания

Такт сгорания, также известный как рабочий ход, создает мощность двигателя и приводит автомобиль в движение. Здесь свеча зажигания воспламеняет газ. Возникающее в результате тепло и расширяющийся газ заставляют поршень двигаться вниз по цилиндру.

4. Такт выпуска

Когда поршень достигает дна цилиндра, открывается выпускной клапан, и поршень может откачивать отработавшие газы из двигателя. Оттуда газы попадают в выхлопную систему и выходят из автомобиля. Наконец, выпускной клапан закрывается, и четырехтактный цикл повторяется.

Различные типы автомобильных двигателей

Хотя все двигатели внутреннего сгорания в целом работают одинаково, существует несколько различных типов двигателей. При обсуждении двигателей, которые чаще всего используются в личных транспортных средствах, различия в основном связаны с расположением цилиндров. Например, цилиндры 9Рядные двигатели 0016 расположены прямо, а в двигателях V-образного типа цилиндры разделены на две группы и образуют V-образную форму. Другие двигатели будут регулировать определенные механизмы, такие как фазы газораспределения или количество воздуха, добавляемого в четырехтактный цикл, для повышения эффективности или мощности.

Знание того, как работает автомобильный двигатель, может оказаться полезным, когда придет время покупать следующую машину, особенно если вы покупаете ее у частного лица, а не у дилера. Узнайте, как купить автомобиль у частного продавца.

[1] «Вот как работает двигатель вашего автомобиля» (17 апреля 2019 г.)

[2] «Запчасти автомобильного двигателя» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.) Engines Work» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

[4] «Как работают системы впрыска топлива» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

Как работают автомобильные двигатели | Артикул

Окунитесь во взрывоопасный мир четырехтактного двигателя

Приблизительно один миллиард автомобилей на дорогах используют для передвижения бензин. И хотя основные принципы работы двигателей внутреннего сгорания, на которые они опираются, не претерпели кардинальных изменений в течение почти 150 лет, в наших автомобилях используется удивительный уровень химии.

Источник: © X-RAY Pictures/Shutterstock

Слова «автомобиль» и «взрыв» несовместимы. Но именно поршневые взрывы в двигателе внутреннего сгорания заставляют ваш автомобиль двигаться

В большинстве автомобилей используется четырехтактный двигатель, разработанный Николаусом Отто в 1861 году. Этот двигатель имеет ряд отверстий, называемых цилиндрами, с поршнем внутри. Когда поршень опускается, он втягивает воздух и бензин, смесь углеводородов и присадок для защиты двигателя. Затем поршень движется вверх, сжимая смесь и создавая идеальное сочетание температуры – до 2500°C – и давления. Как только поршень достигает своего верхнего положения, создается искра.

Теперь у нас есть ключевые ингредиенты для горения – кислород, топливо и тепло – которые вызывают взрыв, который снова опускает поршень. На обратном пути поршень выдавливает продукты сгорания в виде выхлопных газов и возвращается в исходное положение, чтобы цикл начался снова. Прикрепив нижнюю часть поршня к коленчатому валу, взрывы, создаваемые каждым цилиндром, приводят автомобиль в движение. Весь процесс происходит быстро: кривошип болида Формулы-1 вращается со скоростью около 15 000 оборотов в минуту, что составляет примерно 50 000 взрывов в двигателе на каждом круге.

Загадка возгорания

Однако с этой установкой связано много проблем. Во-первых, это невероятно неэффективно. Хотя углеводороды содержат много химической энергии, большая ее часть теряется в виде тепла, а не для питания автомобиля. Даже самый эффективный двигатель внутреннего сгорания может работать только с тепловым КПД 50%. Также трудно получить точный баланс топлива и воздуха в двигателе, чтобы обеспечить полное сгорание. Слишком мало воздуха означает, что топливо «богатое» и более мощное, но расточительное. Слишком много воздуха и «обедненное» топливо, которое производит меньше энергии и заставляет двигатель гореть сильнее.

Мир переходит на электромобили, в которых используются литий-ионные аккумуляторы, которые имеют гораздо более высокий КПД (до 90%) и практически не выбрасывают вредных веществ

Взрывы тоже могут быть проблемой. Ранние бензиновые двигатели часто имели проблему «детонации», когда небольшие воздушные карманы в цилиндре воспламенялись сами по себе, а не поршень, толкаемый гладкой стеной пламени. Эту проблему решил химик Томас Мидгли-младший, который предложил добавлять в бензин тетраэтилсвинец. Если бы образовался карман, вместо того, чтобы прервать цикл, он просто образовал бы небольшие комочки свинца или газообразного оксида свинца, которые можно было бы вытолкнуть с выхлопом. К сожалению, свинец токсичен для человека, что приводит к повреждению головного мозга, а его выделение с выхлопными газами автомобилей оказалось смертельным. Сегодня этилированный бензин запрещен во всем мире, а проблемы с детонацией решаются другими способами.

Истощающее загрязнение

Еще есть отработанный газ. Неполное сгорание в двигателе приводит к выхлопу, содержащему углеводороды, двуокись углерода (CO ₂ ), окись углерода (CO) и смесь оксидов азота (NO _x ), которые могут вызывать кислотные дожди.