Для получения оптимального результата каждый процесс должен осуществляться в отдельном цилиндре (оптимально, если таких не менее четырех). При этом за счет высвобождающейся энергии приводятся в движение коленвал и шатуны. С их помощью и осуществляется движение транспортного средства.
Такой подход не совсем практичен. Двигатель такого типа достаточно массивный и объемный, а также большие нагрузки на детали вращательного механизма.
Другое дело, если используется роторный двигатель. Дело в том, что в двигателе такого типа отсутствуют какие либо поступательные движения, а все процессе происходят фактически одновременно в одной камере. Достигается это путем особой конструкции камеры и разделении ее на три одинаковых рабочие зоны.
При этом вращение ротора достигается сгоранием топлива в одной из его частей, а дальнейшее вращение «автоматом» обеспечивает выпуск продуктов сгорания, захват новой топливной смеси и ее сжатие. При этом минимизируется вибрации двигателя, увеличивается мощность и значительно снижается объем двигателя при таких же силовых характеристиках, как и в классическом случае.
По сути, двигатели этого типа работают фактически по тому же принципу, что и обычный поршневой мотор. Правда, в этом случае, из-за наличия несколько отличительной конструкции есть и свои особенности, о которых мы немного и поговорим. Теперь поэтапно.
1. Впуск. Как уже отмечалось, ротор представляет собой некий поршень треугольной формы с соотношением сторон друг к другу под углом в 120 градусов. Это дает возможность разделить внутреннюю часть цилиндра на три основных зоны, одновременно выполняющих свои функции. После открытия угла ротора топливная смесь подается в образовавшееся пространство, которое очень быстро «закрывается и смещается по направлению к следующей фазе.
2. Сжатие. В этой фазе поворота ротора топливная смесь подлежит сжатию и направлению к следующему этапу воспламенения. Здесь важно отметить, что особая конструкция ротора увеличивает степень сжатия топливной смеси практически на 40%, что в дальнейшем позволяет получить несколько лучший результат, чем в камерах с обычными поршнями.
3. Сгорание. Когда подготовленная топливная смесь под определенным углом достигает нужной точки следующего такта, происходит ее зажигание. При этом свечи устанавливают ближе к направлению выпуска продуктов отработки, тем самым задавая правильное направление дальнейшего движения ротора.
Нужно отметить, что камера сгорания в этом случае, в отличие от двигателей поршневой группы не расширяется по максимуму, а образовавшийся газ в буквальном смысле пробивает себе дорогу к выхлопному тракту, обеспечивая, при этом выполнение полезной работы. Это дает «чистых» 90 градусов поворота ротора, а дальше он двигается по инерции.
4. Выпуск. Осуществляется после получения энергии сгорания и превращения ее в полезное действие. Начинается самотеком и заканчивается практически принудительным выдавливанием остатков продуктов горения. Одновременно с окончанием выпуска ротор начинает заходить на следующий круг.
Следует отметить такие основные преимущества, благодаря которым роторный двигатель получил такую популярность:
1. Небольшой вес роторного двигателя. Достигается путем отсутствия многочисленных связывающих деталей в виде поршней, коленвалов, шатунов, уменьшённых габаритных размеров, а, следовательно, и сниженного веса на детали.
2. Малогабаритность. Отсутствие многих деталей и связывающих узлов никоим образом не отображается на конечной мощности мотора, зато кардинально уменьшает его фактический размер и параметры. Позволяет снизить затраты на трансмиссию и существенно улучшить управляемость транспортным средством.
3. Сниженная вибрация. Здесь важно отметить, что все части относящиеся к роторному двигателю вращаются исключительно в одном направлении. При этом отсутствуют дополнительные соединения и передачи силы. Ко всему этому следует добавить и практически полную внутреннюю балансировку.
4. Повышенная мощность. Возможность увеличения степени сжатия топлива, а также плавное и равномерное перемещения ротора позволяет существенно увеличить его мощность без каких-либо дополнительных усилий.
5. Высокая надежность. Учитывая, что в роторных двигателях отсутствуют многочисленные связующие элементы, а полученная энергия используется практически напрямую, важно обратить внимание на высокий уровень надёжности в процессе эксплуатации всего механизма такого типа в целом.
Поделитесь информацией с друзьями:
shokavto.ru
Роторный двигатель — родовое наименование конструкции теплового двигателя, за которым стоит целое семейство близких по конструкции двигателей, объединенное ведущим признаком — типом движения главного рабочего элемента.
Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя — ротор, совершает вращательное движение. Двигатели должны давать на выходе вращательное движение главного вала. И именно этим роторные ДВС выгодно отличаются от наиболее распространенных сегодня поршневых ДВС, в которых главный подвижный рабочий элемент — поршень, совершает возвратно-поступательные движения. В роторных моторах, где главный рабочий элемент и так вращается, не требуется дополнительных механизмов для получения вращательного движения. А вот в поршневых моторах приходится применять громоздкие и сложные кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Именно в свойствах этих механизмов кроются многие недостатки современных поршневых ДВС.
С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. Самый первый тепловой двигатель в истории — эолипил Герона Александрийского (I в. н. э) также относится к роторным двигателям. В XIX веке, вместе с массовым появлением поршневых паровых машин, начинают создаваться и активно использоваться и роторные паровые двигатели. К ним можно отнести как паровые роторные машины с непрерывно открытыми в атмосферу камерами расширения — это паровые турбины, так и паровые машины с герметично запираемыми камерами расширения: к ним, например, можно отнести «коловратную машину» Н. Н. Тверского, которая успешно эксплуатировалась во многих экземплярах в конце XIX века в России.
С началом массового применения ДВС в первые десятилетия XX века начались и работы по попыткам создать эффективный роторный ДВС. Однако эта задача оказалась большой инженерной трудностью, и лишь в 1930-х годах была создана работоспособная газовая турбина, которая по классификации относится к роторным ДВС с непрерывно открытой в атмосферу камерой сгорания.
Работоспособный роторный ДВС с герметично запираемой камерой сгорания удалось создать лишь в конце 1950-х годов группе исследователей из немецкой фирмы NSU, где Вальтер Фройде и Феликс Ванкель разработали схему роторно-поршневого двигателя.
В отличие от газовых турбин, которые широко и массово применяются уже более 50 лет, роторный двигатель Ванкеля и Фреде не показал очевидных преимуществ перед поршневыми ДВС, а также имел заметные недостатки, которые и сдерживают массовое применение этих моторов в промышленности. Но потенциально широкий набор возможных конструктивных решений создают широкое поле для инженерных поисков, которые уже привели к появлению таких конструкций, как роторно-лопастной двигатель Вигриянова, трёхтактный и пятитактный роторные двигатели Исаева.
Главное деление роторных двигателей происходит по типу работы камеры сгорания — запирается она на время герметично, или имеет постоянную связь с атмосферой. К последнему типу относятся газовые турбины, камеры сгорания которых отделены от выхлопного сопла (от атмосферы) лишь густым «частоколом» лопастей роторной крыльчатки.
В свою очередь, роторные ДВС с герметично запираемыми камерами сгорания делятся на 7 различных конструкционных компоновок:
Роторные двигатели Фройде и Ванкеля, которые не вполне корректно с технической точки зрения называют «роторно-поршневыми», относятся к 7-й классификационной группе.
ushakov.academic.ru
Роторный двигатель — родовое наименование конструкции теплового двигателя, за которым стоит целое семейство близких по конструкции двигателей, объединенное ведущим признаком — типом движения главного рабочего элемента.
Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя — ротор, совершает вращательное движение. Двигатели должны давать на выходе вращательное движение главного вала. И именно этим роторные ДВС выгодно отличаются от наиболее распространенных сегодня поршневых ДВС, в которых главный подвижный рабочий элемент — поршень, совершает возвратно-поступательные движения. В роторных моторах, где главный рабочий элемент и так вращается, не требуется дополнительных механизмов для получения вращательного движения. А вот в поршневых моторах приходится применять громоздкие и сложные кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Именно в свойствах этих механизмов кроются многие недостатки современных поршневых ДВС.
С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. Самый первый тепловой двигатель в истории — эолипил Герона Александрийского (I в. н. э) также относится к роторным двигателям. В XIX веке, вместе с массовым появлением поршневых паровых машин, начинают создаваться и активно использоваться и роторные паровые двигатели. К ним можно отнести как паровые роторные машины с непрерывно открытыми в атмосферу камерами расширения — это паровые турбины, так и паровые машины с герметично запираемыми камерами расширения: к ним, например, можно отнести «коловратную машину» Н. Н. Тверского, которая успешно эксплуатировалась во многих экземплярах в конце XIX века в России.
С началом массового применения ДВС в первые десятилетия XX века начались и работы по попыткам создать эффективный роторный ДВС. Однако эта задача оказалась большой инженерной трудностью, и лишь в 1930-х годах была создана работоспособная газовая турбина, которая по классификации относится к роторным ДВС с непрерывно открытой в атмосферу камерой сгорания.
Работоспособный роторный ДВС с герметично запираемой камерой сгорания удалось создать лишь в конце 1950-х годов группе исследователей из немецкой фирмы NSU, где Вальтер Фройде и Феликс Ванкель разработали схему роторно-поршневого двигателя.
В отличие от газовых турбин, которые широко и массово применяются уже более 50 лет, роторный двигатель Ванкеля и Фреде не показал очевидных преимуществ перед поршневыми ДВС, а также имел заметные недостатки, которые и сдерживают массовое применение этих моторов в промышленности. Но потенциально широкий набор возможных конструктивных решений создают широкое поле для инженерных поисков, которые уже привели к появлению таких конструкций, как роторно-лопастной двигатель Вигриянова, трёхтактный и пятитактный роторные двигатели Исаева.
Главное деление роторных двигателей происходит по типу работы камеры сгорания — запирается она на время герметично, или имеет постоянную связь с атмосферой. К последнему типу относятся газовые турбины, камеры сгорания которых отделены от выхлопного сопла (от атмосферы) лишь густым «частоколом» лопастей роторной крыльчатки.
В свою очередь, роторные ДВС с герметично запираемыми камерами сгорания делятся на 7 различных конструкционных компоновок:
Роторные двигатели Фройде и Ванкеля, которые не вполне корректно с технической точки зрения называют «роторно-поршневыми», относятся к 7-й классификационной группе.
dic.academic.ru
