Роторный двигатель: принцип работы

Автомобили оборудованы двигателями внутреннего сгорания (ДВС). ДВС – вид теплового двигателя, в котором топливная смесь сжигается внутри мотора, тем самым энергия сгорания превращается в механическую работу. Автомобилестроение использует ДВС, где подвижным элементом служат поршни. Существует другой вид ДВС – роторный двигатель. Что такое роторный двигатель, принцип работы, устройство, особенности — расскажем ниже.

Устройство и принцип работы

Принцип работы роторного и поршневого двигателей идентичен: энергии горения преобразовывается в механическую работу. Различие заключается в способе преобразования энергии. Основным рабочим элементом в роторном двигателе (РПД) является ротор, который совершает вращательное движение, а в поршневом – поршни, совершающие возвратно-поступательные движения. Роторный двигатель получил название от части мотора – ротора. Так как ротор движется, мощность передается на сцепление и коробку переключения передач.

Роторный двигатель внутреннего сгорания (двигатель Ванкеля) не имеет ГРМ и КШМ, которыми оснащены поршневые двигатели. Их функции исполняют следующие основные детали: эксцентриковый вал, роторы, выполняющие роль поршней, неподвижные шестерни, задающие траекторию вращения роторов. Устройство роторного двигателя состоит из промежуточного корпуса, статоров, образующих рабочие камеры, переднего и заднего корпуса, которые закрывают рабочие камеры, также на них зафиксированы неподвижные шестерни. Весь двигатель стягивается длинными болтами. Двухсекционный роторно-поршневой ДВС означает, что в двигатели два ротора.

Роторный двигатель
Модель роторного двигателя

Один рабочий цикл данного двигателя состоит из четырех тактов, которые выполняются за один оборот ротора, в то время как эксцентриковый вал совершает три оборота.

Чтобы понять, как работает двигатель, следует рассмотреть один рабочий цикл:

  1. 1-й такт – впуск. Ротор, вращаясь, увеличивает размер рабочей камеры, образованной формой статора и ротора. Создается разряжение, которое засасывает топливно-воздушную смесь посредством впускного окна. В конце такта ротор перекрывает впускное окно.
  2. 2-й такт – сжатие. Ротор продолжает вращение, но размер камеры уже уменьшается, вследствие чего сжимается смесь топлива и воздуха. В конце такта с помощью одной или нескольких свечей зажигания происходит воспламенение сжатой смеси. Свечи зажигания не выпирают, а утоплены в статоре. В стенках находятся выемки, образующие объем камеры сгорания.
  3. 3-й такт – рабочий ход (расширение). Протекает пик горения, в результате чего в камере увеличивается температура и давление расширяющихся газов. Ротор, воспринимая давление, раскручивает эксцентриковый вал, чем преобразовывает тепловую энергию в механическую работу.
  4. 4-й такт – выпуск. Ротор открывает выпускное окно и выдавливает из уменьшающейся камеры отработавшие газы.

Когда рабочий цикл закончен, начинается и повторяется новый.

Схема циклов РПД

С каждой из трех сторон ротора протекает свой такт, а это значит, что такт расширения проходит не каждые 360 градусов вращения, а каждые 120 градусов вращения или каждый оборот эксцентрикового вала.
Видео о РПД Ванкеля:

Строение

Ротор выполнен из стали с содержанием особых элементов, по форме схож с треугольником и собирают его слоями. Двухроторные моторы имеют пять слоев, они закреплены болтами, которые расположены по окружности. Охлаждается мотор с помощью специальной жидкости, которая омывает все элементы механизма. Последние два слоя закрыты, подшипники расположены в противоположных секторах. Внутренняя поверхность элементов гладкая, чем помогает роторам работать. После идет слой, где находится ротор и выхлопная система. В центральном сегменте находятся впускные порты.

Для изоляции камер используется множество уплотнительных элементов, расположенных на роторе. Основными более нагруженными являются апексы, которые устанавливаются на вершинах ротора. Впускные, выпускные окна могут находиться не только в стенках статора, но и на боковых стенках корпусов. А в статорах, наоборот, могут отсутствовать впускные, выпускные окна.

Схема работы двигателя
Работа роторного двигателя

Преимущества и недостатки

У такого мотора есть свои «плюсы» и «минусы».

К преимуществам можно отнести:

  1. Мало подвижных элементов. Роторный двигатель содержит намного меньше механизмов и узлов, чем поршневой. В роторном – три главных движущих элемента: два ротора и вал, а в самом простейшем поршневом моторе минимум 45 движущихся элементов. Так как в РПД минимальное количество механизмов, то и надежность, соответственно, выше.
  2. Вибрация. Все элементы РПД совершают плавную непрерывную работу и вращаются в одном направлении, тогда как в поршневом моторе движение постоянно меняется.
  3. Компактность. Двигатель имеет небольшой вес и габариты.

К недостаткам относятся:

  1. Потребление топлива. Роторному мотору требуется больше ГСМ.
  2. Высокая стоимость. Изготовление отличается сложностью, высокой точностью производства, дорогого оборудования, что способствует удорожанию.
  3. Частые перегревы. Данные двигатели в силу своей конструкции подвержены к перегреву, что приводит к «закипанию».
  4. Невысокий ресурс. Из-за постоянных перепадов давления, мотор вырабатывает ресурс не более 130-150 тыс. км.

Учитывая недостатки и преимущества роторного мотора, автолюбители обращают внимание и на вождение автомобиля, считая его сложным и непривычным.

Прогресс не стоит на месте и, возможно, у РПД есть будущее. Его особенностью является то, что двигатель может работать на газе и водороде, а это откроет ему перспективу в будущем.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

:) :D :( :o 8O :? 8) :lol: :x :P :oops: :cry: :evil: :twisted: :roll: :wink: :!: :?: :idea: :arrow: :| :mrgreen:

5 + пять =