Ресурс роторного двигателя: Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

Содержание

Рассказываем о проблемах роторного двигателя Mazda Renesis для RX8

 12.10.2020

Компания Mazda является чуть ли не единственным автопроизводителем, который на постоянной основе производил роторные двигатели. Серийные роторные двигатели Mazda выпускались с 1967 по 2012 год. Хотя японский автопроизводитель начал это дело в сотрудничестве с европейскими компаниями NSU и Citroёn.

Формально роторный двигатель устроен проще бензинового, но очень требователен к качеству и своевременности обслуживания. Этот двигатель не имеет кривошипношатунной группы, которая превращает прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней во вращение. Этот двигатель сам создает вращение. Причем все вращающиеся части вращаются в одном направлении. Привычного газораспределительного механизма с впускными и выпускными клапанами и управляющими распредвалами в роторном двигателе нет вовсе.

 

На нашем YouTube-канале мы рассказали о последней серийной версии роторного двигателя Mazda – моторе 13B-MSP Renesis, снятый с RX-8 2007 года выпуска. Этот двигатель имеет меньший ресурс, чем его предшественник для RX-7.

 

 

Выбрать и купить двигатель для Мазда вы можете в нашем каталоге контрактных моторов.

 

 

Слабые места роторного двигателя

Самый главный враг роторного двигателя – это износ уплотнений роторов и игнорирование регламента обслуживания. Этому двигателю нужно правильно масло, своевременная замена масла, а также свечей и катушек зажигания. Попутно нужно периодически проверять компрессию и масляные форсунки, чтобы двигатель не погиб из-за отсутствия смазки и не зацарапал поверхность секций.

Во многих случаях роторный двигатель уходил на капитальный ремонт при пробеге в 50 000 км, компания Mazda даже наладила восстановление этих моторов. В самом деле, если владелец вовремя приехал на ремонт, то можно относительно недорого обойтись заменой ремкомплекта.

В руках хорошего владельца мотор может пройти до 150 000- 200 000 км без капремонта.

 

 

Катушки зажигания

На каждой секции роторного двигателя установлено по две катушки зажигания, каждая из которых соединена со своей свечей зажигания. При подключении высоковольтных проводов важно не перепутать какой провод к какой свече подлючается.

Катушки зажигания на роторном двигателе были слабым местом – они служили около 30 000 км. Инженеры Mazda два раза улучшали их – надёжность третьего варианта катушек зажигания уже вопросов не вызывает (N3h2-18-100C). Помимо оригинала в продаже есть хорошие и бюджетные заменители, также существуют варианты тюнингованных катушек зажигания. Катушки нужно сразу менять с высоковольтными проводами.

При проблемах с катушкой зажигания двигатель «стреляет» в глушитель.

 

 

Выбрать и купить катушки зажигания для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Свечи зажигания

Две свечи на каждую секцию необходимы, чтобы «прожечь» длинную камеру сгорания. Свечи зажигания иридиевые и срабатывают последовательно. Свечи в каждой паре разные и важно не перепутать их при установке. Нижняя свеча является запальной, а верхняя – дожигательной. Свечи зажигания нужно менять каждые 30 000 км. Комплект свечей NGK обойдется в сумму порядка $140. Оригинальный комплект (N3Y318S309U) — $200-260.

До 2006 года роторный двигатель 13B-MSP мог залить свечи во время запуска. Владельцам приходилось выкручивать свечи, вынимать предохранитель бензонасоса и крутить стартером до тех пор, пока ротор не проветрит секции.

До сих пор важно помнить, что свечи могут оказаться залитыми, если двигатель заглушить на холодную. Этот мотор стоит глушить хорошо прогретым. Также знатоки рекомендуют глушить этот мотор… раскрутив его до 5 000 об/мин, после чего нужно выключить зажигания.

 

Свечи зажигания соответственно: запальная, дожигательная, запальная, дожигательная

 

Выбрать и купить бензиновые форсунки и топливную рампу для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Масляные форсунки

Ресурс масляных форсунок ограничен – специалисты говорят о лимите в 50 000 км. О неисправности форсунок говорит… уменьшившийся темп расхода масла. Масляные форсунки рекомендуется диагностировать каждые 1-2 замены масла.

На дорестайлинговом двигателе 13B-MSP масляные форсунки оснащены обратным клапаном и сообщаются с атмосферой по трубке, которая входит во впускной тракт. Это необходимо, чтобы форсунки беспрепятственно впрыскивали масло во время разряжения в секции и не продавливались, когда в секции поднимается давление. Поэтому проверка форсунок сводится к определению утечек.

Можно просто снять воздушный шланг со впускного тракта и создать небольшой вакуум. Форсунки должны держать вакуум.

На рестайлинговом моторе форсунки уже не сообщаются с атмосферой. Их нужно снять и подать на них 3,5 бара. При этом они должны продуваться.

 

 

Износ апексов

Установленные в вершинах роторов уплотнительные пластины – апексы – созданы с расчетом на износ. Они могут износиться на 0,8 мм. Если остаточная высота пластин – 4,5 мм и менее, то их пора менять. Сильно изношенный апекс может просто выпасть под действием центробежной силы. Естественно, он размолотит ротор, оставит следы на поверхности гильзы. В этом случае ремонт двигателя будет нецелесообразен – проще и дешевле купить б/у или восстановленный мотор, или же мотор под реставрацию, в котором достаточно поменять ремкомплект.

Повышенный расход масла, плохой запуск двигателя или скачущий холостой ход – первый признак механического износа двигателя и снижения компрессии. Компрессия должна быть не ниже 6,5 бар, в идеале порядка 8 бар. Если компрессия снижается, то следует сразу отправляться на переборку двигателя. В этом случае капремонт обойдется в минимальную сумму – порядка $2000-2500.

 

 

Износ коренных вкладышей

Из-за проблем со смазкой страдают вкладыши эксцентрикового вала, который вращается втрое быстрее роторов. Из-за этого роторы смещаются, после чего апексы могут выпасть и нанести повреждения поверхности статора. Что самое неприятное, роторный двигатель не стучит, поэтому отвалившаяся деталь может довольно долго повреждать внутреннюю поверхность секций.

 

 

Выбрать и купить блок цилиндров для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Особенности конструкции роторного двигателя Mazda

Вместо коленвала здесь используется эксцентриковый вал, на который надет ротор. Кроме того, ротор надет на направляющую стационарную шестерню, которая просто прикручена к корпусу двигателя. Ротор в сечении представляет собой треугольник Рёло? (треугольник с дугообразными сторонами). Между его боковыми сторонами и статором двигателя образуются 3 рабочие полости. Вращаясь, ротор открывает и перекрывает впускные и выпускные окна, сжимает топливовоздушную смесь и «выдавливает» в выпуск отработавшие газы. То есть, каждый такт происходит в отдельном отсеке камеры. Одновременно происходят три разных такта. За один полный оборот ротора проходят три рабочих такта.

 

 

Эксцентриковый вал, на который передается произведенная работа, вращается в три раза быстрее. Нехитрыми вычислениями получаем, что один рабочий такт (воспламенение) приходится на один оборот вала (треть оборота ротора). Для сравнения, в одноцилиндровом ДВС на один рабочий такт приходится на два оборота коленвала.

Роторные двигатели Mazda всегда имеют по две секции. В таком исполнении их можно прировнять к поршневому 4-цилиндровому 4-тактному двигателю, но только по количеству рабочих тактов на один оборот выходного вала. И там, и там по 2 рабочих такта на один оборот вала. Но по рабочему объему традиционные ДВС с роторным не сопоставимы. Чтобы не вдаваться в сложные расчеты, сразу отметим, что самый распространенный роторный двигатель Mazda 13B с двумя секциями объемом 654 см. куб. (итого около 1,3 литра) эквивалентен 6-цилиндровому поршневому двигателю рабочим объемом 2,6 литра.

Отметим, что 654 см. куб. – это наибольший рабочий объем на такте впуска над одной стороной ротора.

 

 

Роторы изготовлены из чугуна, они пустотелые. На дугообразных сторонах есть проточки под камеры сгорания.

Каждый ротор имеет несколько видов уплотнений. На вершинах и на торцах (боках) ротора предусмотрены пластины, которые препятствуют прорыву газов, то есть играют роль компрессионных колец. Отметим, что маслосъемных пластин на роторе нет.

Однако на каждом роторе предусмотрены и кольцевые уплотнения, расположенные вдоль оси эксцентрикового вала. В этих уплотнениях собраны компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца препятствуют прорыву отработавших газов во впускные окна (на двигателе 13B-MSP для Mazda RX-8). Маслосъемные кольца уплотняют внутреннюю полость ротора, в которую подается масло для смазки зубьев, подшипника и роторной шейки.

 

 

Статор (блок) двигателя – алюминиевый, его внутренняя полость сформирована стальной гильзой. Статор двухсекционного роторного двигателя состоит из пяти деталей – две детали секций и 3 крышки между ними. Через все эти детали циркулирует охлаждающая жидкость. Болты, крепящие воедино все 5 деталей, оснащены сальниками, предотвращающими утечку антифриза.

Отверстия для впуска и выпуска находятся на боковых стенках статора, они не имеют каких-либо запорных механизмов (клапанов). У ранних версий роторного двигателя Mazda выпускное отверстие находилось прямо на поверхности гильзы. Впускное и выпускное окна открываются и закрываются боковой поверхностью ротора.

Ротор изготовлены из чугуна, эта деталь пустотелая, с несколькими внутренними рёбрами. Во внутрь запрессован роторный подшипник.

 

Роторный двигатель работает не только на воздухе и бензине, но и сжигает моторное масло. Масло для смазки попадает на поверхность гильзы и ротора через специальные форсунки, по две на каждую секцию. Подача масла невелика и дозируется отдельным масляным насосом по команде ЭБУ исходя из скорости работы двигателя и температуры охлаждающей жидкости.

Основной масляный насос двухсекционный, роторного типа – состоит из двух пар трохоидных шестерней. Он приводится цепью от эксцентрикового вала и собирает масло из неглубокого поддона.

Эксцентриковый вал имеет две роторные и две коренные шейки, опирается на подшипники скольжения. В эксцентриковом вале есть каналы для подачи масла к подшипникам скольжения и две маслофорсунки, орошающие внутреннюю полость роторов.

 

 

Преимущества роторного двигателя

В чем заключаются преимущества роторного двигателя? Удельная мощность выше – примерно в два раза выше, чем у поршневого ДВС. Этот двигатель генерирует мощность практически постоянно, в нём практически отсутствуют неравномерно и неуравновешенно движущиеся части. 1,3-литровый двигатель Mazda RX-8 выдает до 258 л.с. с 1,3 литров рабочего объёма. А ведь был еще и турбированный двигатель (на Mazda RX-7), который с того же объема выдавал 350 л.с. Роторный двигатель гораздо компактнее и легче.

 

Недостатки роторного двигателя

Из-за особенностей протекания рабочего хода роторный двигатель совсем не блещет топливной экономичностью. Рабочие газы не успевают сполна передать давление на ротор и довольно рано выходят в выпускную систему. На практике 1,3-литровая Mazda RX-8 запросто расходует 20 л бензина на 100 км.

К тому же площадь камеры сгорания гораздо больше, чем в поршневом двигателе. Следовательно, немало энергии газов уходит на нагрев ротора и статора двигателя. Вдобавок, смесеобразование происходит хуже. Следовательно, КПД роторного двигателя хуже, чем у поршневого бензинового.

Также развиваемый крутящий момент мал, существует постоянный прорыв газов в соседние секции через уплотнения вершин двигателя и гнезда свечей зажигания.

Роторный двигатель очень требователен к качеству моторного масла, которое должно быть и очень эффективным и экологичным. Масло следует менять каждые 5 000 км и в течение этого интервала следить за уровнем и доливать масло. На практике получается так: владелец покупает 5-литровую канистру масла, 3,5 литра помещается в поддон, а оставшиеся 1,5 литра уходят на постепенную доливку. Проверять уровень масла желательно ежедневно. А заливать следует минеральное с вязкостью от 10W-30 до 15W-40 и низкой зольностью или полусинтетику на гидрокрекинговой основе с вязкостью 5W-30.

 

Выбрать и купить двигатель для Mazda вы можете в нашем каталоге контрактных моторов.

 

Здесь по ссылкам вы можете посмотреть наличие на авторазборке конкретных автомобилей Mazda заказать с них автозапчасти.

»

Ошибка, запрос не может выполниться:
ERROR: SELECT items.*, users.login AS author, categories.title AS category, categories.seo_name AS category_seo_name, iblocks.iblock_name FROM `pa_iblock_items` AS items LEFT JOIN `pa_users` AS users ON users.id = items.user_id LEFT JOIN `pa_iblock_categories` AS categories ON categories.id = items.category_id LEFT JOIN `pa_iblocks` AS iblocks ON iblocks.id = items.iblock_id WHERE items.seo_name = ‘UNKNOWN_PLACEHOLDER_sef_rewrite=1’ ORDER BY id DESC LIMIT 0, 1000Ошибка, запрос не может выполниться:
ERROR: SELECT items.*, users.login AS author, categories.title AS category, categories.seo_name AS category_seo_name, iblocks.iblock_name FROM `pa_iblock_items` AS items LEFT JOIN `pa_users` AS users ON users.id = items.user_id LEFT JOIN `pa_iblock_categories` AS categories ON categories.id = items.category_id LEFT JOIN `pa_iblocks` AS iblocks ON iblocks.id = items.iblock_id WHERE items.seo_old_name = ‘UNKNOWN_PLACEHOLDER_sef_rewrite=1’ ORDER BY id DESC LIMIT 0, 1000Ошибка, запрос не может выполниться:
ERROR: SELECT * FROM `pa_iblock_categories` WHERE id = UNKNOWN_PLACEHOLDER_0Ошибка, запрос не может выполниться:
SELECT COUNT(*) FROM `pa_comments` WHERE item_type = ‘iblock’ AND ERROR: item_id = UNKNOWN_PLACEHOLDER_0Ошибка, запрос не может выполниться:
SELECT items.*, users.login AS author, categories.title AS category, categories.seo_name AS category_seo_name, iblocks.iblock_name FROM `pa_iblock_items` AS items LEFT JOIN `pa_users` AS users ON users.id = items.user_id LEFT JOIN `pa_iblock_categories` AS categories ON categories.id = items.category_id LEFT JOIN `pa_iblocks` AS iblocks ON iblocks.id = items.iblock_id WHERE ERROR: items.iblock_id = UNKNOWN_PLACEHOLDER_0 AND ERROR: items.category_id = UNKNOWN_PLACEHOLDER_0 AND ERROR: items.id != UNKNOWN_PLACEHOLDER_0 ORDER BY added_dt desc LIMIT 0, 5ttp://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd»>

»

Проходной роторно-поршневой двигатель — Энергетика и промышленность России — № 08 (124) апрель 2009 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (124) апрель 2009 года

Однако бурный рост потребления таких мощностей требует высокого качества преобразователей энергии, поскольку их работа связана с нагрузкой на окружающую среду.

Поршневые ДВС сейчас уже не справляются с требованиями, которые предъявляются к тепловым преобразователям индивидуального пользования. В поисках подходящей им замены изобретатели все чаще обращаются к роторным машинам. Но пока из всех автомобильных фирм только «Мазда» решилась поставить на поток роторный двигатель Ванкеля.

По массогабаритным показателям такой двигатель значительно превосходит поршневые двигатели, имеет меньше деталей. Однако его широкое использование сдерживается рядом существенных причин. К главным из них можно отнести малый ресурс работы двигателя, которого хватает от силы на 100 000 километров пробега.

В то же время основные технические характеристики роторного варианта теплового преобразователя близки к характеристикам газотурбинной техники и при этом обладают экономичностью поршневого двигателя.

Это заставляет изобретателей искать варианты, в которых будут совмещены преимущества различных систем.

Как известно, роторно-порш­невой двигатель Ванкеля состоит из корпуса, в котором вершины треугольного ротора совершают эпитрохоидную траекторию, обеспечивая необходимые замкнутые полости переменного объема для сжатия рабочего тела, системы подвода тепловой энергии и механизма преобразования последней в энергию вращающегося вала.

Анализируя работу двигателя Ванкеля, можно заметить, что вершины треугольного ротора совершают свою траекторию под воздействием линии эпитрохоиды корпуса – в отличие от ДВС, где смену направления движения поршня определяет коленчатый вал.

Массивный же ротор, имея большую скорость, оказывает значительное сопротивление на сложных поворотах линии эпитрохоиды и, несмотря на обильную смазку, быстро изнашивает трущиеся детали двигателя. Помимо этого, вершины ротора, имеющие малую контактную поверхность, скользят под разными углами по трущейся поверхности корпуса, что ведет к еще большей скорости разрушения уплотнений.

Однако, к сожалению, линия эпитрохоиды совместно с эксцентриковым механизмом является конструктивной особенностью роторного поршневого двигателя Ванкеля, и на сегодняшний день схема Ванкеля лучшее решение для роторно-поршневого двигателя, несмотря на невысокий ресурс. Приходится признать, что дальнейшее улучшение характеристик двигателя Ванкеля может быть осуществлено лишь с помощью применения еще более дорогостоящих материалов – при незначительной эффективности самого двигателя.

Но есть и другое решение проблемы создания замкнутых полостей переменного объема, в полной мере использующее все преимущества роторно-поршневого механизма.

Оно осуществляется путем установки плотной разделительной стенки в радиальной плоскости цилиндрического корпуса. Стенка откроется в нужный момент и пропустит рабочую часть ротора в точку начала оборота.

В этом случае ротор жестко связан с выходным валом, определяющим траекторию движения ротора без возвратно поступательной составляющей. Трение вращающегося ротора по цилиндрическому корпусу позволит создать большую площадь контакта трущихся поверхностей с неизменным углом касания. В итоге трущиеся поверхности не испытывают паразитного давления; параллельно с этим значительно улучшается уплотнение за счет увеличения поверхности контакта и снижается вибрация двигателя.

Здесь единственным относительно сложным узлом двигателя, который требует технической проработки и испытания, является уплотнительная стенка, пропускающая зуб ротора после завершения цикла.

Реализовать ее можно, установив на пути ротора дополнительный синхронно вращающийся цилиндр, охваченный корпусом. Он работает как вращающаяся часть подшипника скольжения, имеющего паз, который, развернувшись, пропускает зуб ротора словно через турникет.

Работа пропускного цилиндра при совершении рабочего хода заключается только в создании надежных уплотнений между камерами – в двух направлениях цилиндра. Одно проходит по линии скольжения цилиндра в корпусе с характеристиками подшипника скольжения – и здесь уплотнительная способность цилиндра сомнений не вызывает.

На втором направлении уплотнения цилиндр катится по поверхности малого радиуса ротора. Это наиболее сложный участок уплотнения с характеристиками, подобными роликовому или игольчатому подшипнику, который и является основой работы над пропускным РПД.

Автору представляется, что, с технической точки зрения, на пути к созданию перспективного роторного двигателя, свободного от недостатков РПД Ванкеля, стоит лишь вопрос уплотнения между катящимися цилиндрами. Переход же зуба через паз цилиндра происходит в технологическое время при отсутствии давления между камерами. Схема боковых уплотнений успешно решается в РПД Ванкеля, и ее можно позаимствовать.

Вторым отличием проходного РПД является компоновка функциональных узлов по схеме газотурбинного двигателя.

Выделение компрессора камеры сгорания и преобразователя в отдельные конструктивные узлы может значительно улучшить экологические показатели выхлопных газов, поскольку топливо будет сгорать в специально приспособленной камере, где легко можно поддерживать расход температуры и давление рабочего тела. Учитывая разные условия работы компрессора и преобразователя, появится возможность оптимизации узлов под конкретную задачу сжатия воздуха или преобразования энергии полученного горячего газа.

Роторный двигатель — устройство, особенности и принцип работы

Когда автомобили с поршневыми двигателями внутреннего сгорания уже широко распространились по всему миру, некоторые инженеры попытались разработать роторные двигатели, такие же эффективные и мощные. Существенных успехов добились специалисты из Германии, что неудивительно, ведь именно в этой стране изобрели автомобиль.

Немного истории

В 1957 году свет увидел первый роторно-поршневой двигатель. Впоследствии он был назван именем одного из разработчиков — Феликса Ванкеля. Второй человек, Вальтер Фройде, участвующий в процессе изобретения, незаслуженно попал в тень соавтора. Оба инженера были представителями немецкой компании NSU, производившей авто и мототехнику.

Годом позднее выпустили первый автомобиль с РПД. К сожалению, даже главных конструкторов модель новой машины не удовлетворила. Дви́гатель доработали, и в конце 60-х годов на свет появился седан, получивший звание «Авто года». Это был Ro-80 той же компании NSU. До 100 км он разгонялся всего за 12,8 с, развивал скорость до 180 км/ч, а весил немногим больше тонны. По тем временам это были грандиозные показатели. Лицензию на производство роторных моторов стали сразу же приобретать одна автомобильная компания за другой.

Неизвестно, как сложилась бы судьба изобретения Ванкеля, если бы в 1973 году не начался энергетический кризис, и цены на нефть резко повысились. Роторный двигатель внутреннего сгорания съедал слишком много топлива, поэтому от его применения начали отказываться.

В конце 90-х авто с моторами Ванкеля выпускали только Россия и Япония. Российские автомобили ВАЗ, оснащенные РПД, малоизвестны, а вот японским моделям удалось добиться мировой популярности.

В настоящее время автомобили с роторными двигателями производит лишь компания Mazda. Японским специалистам удалось усовершенствовать автомобильный мотор до такой степени, что он стал потреблять в 2 раза меньше масла и на 40% меньше топлива. Токсичность выхлопов также сократилась, и двигатель теперь соответствует европейским экологическим стандартам. Новым витком в развитии РПД стало применение водорода в качестве топлива.

Основы устройства роторного двигателя

Чтобы понять, как работает роторный двигатель, надо разобраться с его устройством. Две важные детали РПД — ротор и статор. Ротор, установленный на валу, вращается вокруг неподвижной шестерни — статора. Соединение с шестерней происходит посредством зубчатого колеса. Делают ротор из легированной стали и помещают в цилиндрический корпус.

Ротор двигателя в поперечном срезе имеет треугольную форму, его грани выпуклые, а три вершины постоянно контактируют с внутренней поверхностью корпуса. Таким образом, пространство цилиндра разделяется на три камеры. В результате вращения объем камер меняется. В определенный момент, из-за особенностей формы профиля корпуса, камер становится четыре.

  • На первом этапе в одну из камер через отверстие (впускное окно) запускается топливо.
  • Далее объем камеры с топливом уменьшается, впускное окно полностью закрывается и начинается сжатие топлива.
  • На следующем этапе образуется четыре камеры, срабатывают свечи (их две), происходит возгорание топлива, и совершается полезная работа мотора.
  • При дальнейшем вращении ротора открывается выпускное окно, в которое выходят продукты горения (выхлопные газы).

Как только выпускное окно закрывается, открывается впускное отверстие и цикл повторяется.

Один рабочий цикл совершается за один полный оборот вала. Чтобы поршневой двигатель совершил такую же работу, он должен быть двухцилиндровым.

Для обеспечения герметичности на вершинах ротора устанавливают уплотнительные пластины. К цилиндру их придавливают пружины и центробежная сила, добавляется также давление газа.

Чтобы лучше понять, как устроен роторный двигатель, и что это такое вообще, необходимо изучить схему. На ней представлено поперечное сечение агрегата и процессы, происходящие при движении ротора. Схема роторного мотора показывает, какие этапы проходит ротор, играющий роль поршня.

Типы роторных двигателей

Древнейшие роторные двигатели — это водяные мельницы, в которых колесо вращается от действия воды и передает энергию валу. Устройство современно роторного двигателя, работающего на топливе, значительно сложнее. В нем камера может быть:

  • герметично закрыта;
  • постоянно контактировать с внешней средой.

Первый тип устройств применяют на средствах передвижения, а второй в газовых турбинах. Двигатели с закрытой камерой в свою очередь разделяются на несколько видов. Классификация роторных моторов следующая.

  1. Ротор вращается попеременно то в одну, то в другую сторону, его движение неравномерно.
  2. Вращение происходит в одну сторону, но скорость меняется, движение пульсирующее.
  3. Двигатели с уплотнительными заслонками, сделанными в виде лопастей.
  4. Равномерно вращающийся ротор с заслонками, которые движутся вместе с ротором и выполняют функцию уплотнителя.
  5. Двигатели с ротором, совершающим планетарное движение.

Существует также еще два вида типа роторных двигателей, в которых главный элемент равномерно вращается. Они отличаются организацией рабочей камеры и конструкцией уплотнителей. Двигатель Ванкеля относится к пятому пункту из представленного выше списка.

Преимущества РПД

Рассмотрев устройство роторного двигателя и принцип работы, можно понять, что он полностью отличается от поршневого. Роторный двигатель внутреннего сгорания более компактный, состоит из меньшего количества деталей, а его удельная мощность больше, чем у поршневого мотора.

РПД легче уравновесить, чтобы свести вибрации к минимуму. Это позволяет устанавливать его на легкий транспорт, например, микроавтомобили.

Количество деталей меньше, чем у поршневого двигателя почти в 2 раза. Размеры тоже значительно меньше, и такое преимущество упрощает развесовку по осям, позволяет добиться большей устойчивости на дороге.

Традиционный поршневой двигатель совершает полезную работу только за два оборота вала, а в роторном двигателе полезная работа совершается за один оборот ротора. Это является причиной быстрого разгона автомобилей с РПД.

Высокий расход топлива РПД

Устройство и принцип работы роторного двигателя на удивление просты, понятны и остроумны. Почему же он не получил распространения подобно поршневому ДВС? Не последнее место здесь занимает экономичность.

Роторный двигатель внутреннего сгорания потребляет слишком много топлива. При объеме всего 1,3 литра на каждые 100 км уходит почти 20 литров бензина. По этой причине запускать массовое производство автомобилей с РПД решились не многие компании.

В свете последних событий на Ближнем Востоке, когда за ресурсы ведется ожесточенная война, а цены на нефть и газ остаются по-прежнему довольно высокими, ограниченное применение РПД вполне понятно.

Другие важные недостатки

Следующим недостатком роторно-поршневого двигателя является быстрый износ уплотнителей, расположенных по ребрам ротора. Износ этот происходит по причине быстрого вращения, и как следствие, трения ребер о стенки камеры.

В дополнение к этому усложняется система смазки ребер. Компания Мазда сделала форсунки, которые впрыскивают масло в камеру сгорания. В связи с этим требования к качеству масла повысились. Постоянной обильной смазки также требует главный вал, вокруг которого происходит движение.

Техническое решение вопросов смазки требовало особого подхода, и справиться с задачей смогли только японские инженеры после долгих лет экспериментов.

Температура выхлопных газов у РПД выше, чем у поршневого двигателя. Это связано с относительно малой длиной рабочего хода грани ротора. Процесс горения едва успевает закончиться, как грань уже переместилась настолько, что открывается выпускное окно. В результате в выхлопную трубу выходят газы, которые полностью не передали давление ротору, и температура их высока. В атмосферу также попадает небольшая часть недогоревшей топливной смеси, что отрицательно сказывается на окружающей среде.

В роторном двигателе сложно обеспечить герметичность камеры сгорания. В процессе работы стенки статора неравномерно разогреваются и расширяются. В результате возможны утечки газа. Особенно нагревается та часть, в которой происходит сгорание. Чтобы справить с этой проблемой, различные части делают из разных сплавов. Это в свою очередь усложняет и удорожает процесс производства двигателей.

На стоимость производства роторно-поршневых двигателей Ванкеля не лучшим образом влияет сложная форма камеры. На самом деле у цилиндра не овальное сечение, как иногда говорят. Сечение имеет форму эпитрохоида и требует высокоточного исполнения.

Итак, становится понятно, что у роторного двигателя есть плюсы и минусы. Их можно свести в следующую таблицу.

Достоинства

Недостатки

Хорошая сбалансированность Высокий расход топлива, особенно на малых оборотах
Минимальные вибрации Нарушение герметичности из-за перегрева
Быстрый разгон Требует частой замены масла (каждые 5 тысяч км)
Компактные размеры Быстрый износ уплотнителей
Высокая мощность Дороговизна производства некоторых деталей
Небольшое количество основных деталей Повышенный уровень выброса CO2

Из-за быстрого износа деталей ресурс роторного двигателя составляет около 65 тыс. км. Для сравнения ресурс традиционного двигателя внутреннего сгорания в 2, а то и в 3 раза больше. Обслуживание роторно-поршневых двигателей требует большей ответственности, поэтому они привлекают внимание преимущественно профессионалов. Частично инженерам удалось устранить недостатки автомобилей с РПД, но некоторые из них все же остались.

Роторно-поршневые двигатели Мазды

В то время как другие мировые производители отказались от производства роторных двигателей, корпорация Mazda продолжила работу над ними. Ее специалисты усовершенствовали конструкцию и получили мощный мотор, способный конкурировать с лучшими европейскими агрегатами.

Работать с роторно-поршневым двигателем японцы начали еще в 1963 году. Они выпустили несколько моделей автобусов, грузовиков и легковых авто.

С 1978 по 2003 год компания производила знаменитый спорткар RX-7. Его приемником стала модель RX-8, получившая более 30 наград на международных моторных выставках.

На RX-8 был установлен двигатель Renesis (Rotary Engine Genesis). В разной комплектации автомобиль продавался по всему миру. Самые мощные модели (250 л. с., 8,5 тыс. оборотов в минуту) продавали в Северной Америке и Японии. В 2007 годы в Токио на автосалоне представили концепт кар с мотором Renesis II мощность 300 л. с.

В 2009 году автомобили Мазда с роторным мотором были запрещены в Европе, поскольку выброс углекислого газа превышал существующие на тот момент нормы. В 2102 году массовое производство японских автомобилей с роторными двигателями было прекращено. На данный момент РПД от компании Mazda устанавливают только на спортивные гоночные автомобили.

Роторный двигатель, устройство, принцип работы, достоинства и недостатки

Роторный двигатель достоинства и недостатки

В этой статье Вы узнаете достоинства и недостатки роторных двигателей. Кроме того рассмотрим автомобили на которые устанавливался роторный двигатель.

Первый кто придумал роторный двигатель внутреннего сгорания это Феликс Ванкель. Именно поэтому нередко этот двигатель ассоциируется с ним и носит его имя. Первый роторный двигатель заработал в уже 1958 году. Но большинство автопроизводителей так и не решились устанавливать роторный двигатель на свои автомобили.

Единственный кто решился на массовое производство автомобилей с роторным двигателем это Mazda. Один из таких автомобилей RX 8. Советские инженеры тоже создали некоторое ограниченное количество автомобилей с роторным двигателем. Но об этом немного позже.

Вероятней всего от роторных двигателей отказались из-за низкого ресурса. Ресурс роторного двигателя в силу конструкции редко превышает 100 тысяч.км.

Устройство

Принцип работы роторного двигателя схож с поршневым двигателем. Также работа двигателя состоит из 4 тактов. Впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Но есть серьезные отличия у роторного двигателя отсутствует ГРМ, поршни, шатуны, коленвал. Так как в них необходимости.

Цилиндр в роторном двигателе выполнен в овальной форме. Роль поршня выполняет ротор который, имеет треугольную форму. Он же выполняет и роль ГРМ так как в зависимости от момента вращения, то открывает впускное окно для подачи воздуха, то закрывает. Также присутствует выпускное окно через которое выводятся выхлопные газы. Топливо в роторном одно секционном двигателе воспламеняется двумя свечами зажигания.

Достоинства

1) Более высокий КПД в районе 40 %. Это происходит за счёт того, что за одно вращение происходит 3 цикла работы.

2) Более простая конструкция за счёт отсутствия многих деталей которые присуще поршневому двигателю.

3) Более лёгкий вес.

4) Роторный двигатель высок оборотистый его можно раскручивать более 10 000 об/мин. Редко какой поршневой двигатель сможет похвастаться такими высокими оборотами.

5) Более мягкая работа и отсутствие вибраций, так как ротор постоянно движется в одном направлении.

К сожалению роторный двигатель не лишён недостатков.

Недостатки

1) Автомобили с роторным двигателем расходуют больше топлива чем его поршневые собратья.

2) Роторный двигатель менее экологичен.

3) Трудоемкий ремонт. Зачастую ротор приходится менять целиком.

4) Низкий ресурс около 100 тыс.км

Некоторые автомобили с роторным двигателем

1) Mazda RX 8

Компания Mazda одна из немногих кто живо занимался усовершенствованием роторного двигателя вплоть до 21 века. Им удалось достичь немалого прогресса. Двигатель с мизерным объемом 1,3 литра выдавал 215 л.с. Был и еще более мощный вариант с 231 л.с таким же объемом. Это харизматичное заднеприводное купе стало представителем автомобилей с роторным двигателем. К сожалению продажи начали падать поэтому в Августе 2011 года производство автомобилей Mazda RX-8 были вынуждены закрыть.

2) Ваз 2109-90

В России был создан образец с роторным двигателем характеристики которого на тот момент были впечатляющими. Этот двигатель устанавливался на полицейские автомобили. Роторный двигатель на ваз 2109 выдавал 140 л.с благодаря этому мотору разгон до 100 км/ч занимал всего 8 секунд, а максимальная скорость составляла 200 км/ч. Из-за высокой стоимости агрегата и его невысокой надежности автомобили не прижились. Были и более мощные образцы, но их ресурс оставлял желать лучшего. Тем не менее этот автомобиль отлично выполнял роль догонялки и мог обогнать любой советский автомобиль, даже многие не спортивные иномарки.

3)Mercedes C111

Mercedes C111 показался публике в Женеве в 1970 году. На этот автомобиль устанавливался трех-секционный роторный двигатель объемом 1,8 литра, который имел 280 л.с. При этом разгон до первой сотни занимал всего 5 сек. Максимальная скорость 275 км/ч.

4)Ваз 21019 Аркан

С виду ваз 21011, но внутри располагался ваз-411 это двух-секционный роторный двигатель который выдавал мощность 120 л.с. Максимальная скорость такого автомобиля была 160 км/ч. На практике скорее всего больше. Несомненно в советское время укрыться от такого автомобиля было не просто.

Итог

Роторный двигатель очень хорош для гонок так как он высок оборотистый и обладает хорошей мощность при этом обладает более легким весом и занимает меньше места под капотом. Для гонок ресурс двигателя не является самым важным показателем. Если увеличить ресурс, экономичность и экологичность роторного двигателя, то он будет устанавливаться на автомобили гораздо чаще.

dr]ems украина отслеживание

Роторный двигатель внутреннего сгорания

Автор admin На чтение 10 мин. Просмотров 399

Словосочетание «двигатель внутреннего сгорания» у большинства людей вызывает ассоциации с цилиндрами и поршнями, системой газораспределения и кривошипно-шатунным механизмом. Все потому, что подавляющее большинство автомобилей снабжено классическим и ставшим наиболее популярным типом двигателей – поршневым.


Сегодня речь пойдет о роторно-поршневом двигателе Ванкеля, который обладает целым набором выдающихся технических характеристик, и в свое время должен был открыть новые перспективы в автомобилестроении, но не смог занять достойного места и массовым не стал.

История создания

Самым первым тепловым двигателем роторного типа принято считать эолипил. В первом веке нашей эры его создал и описал греческий механик-инженер Герон Александрийский.

Конструкция эолипила довольна проста: на оси, проходящей через центр симметрии, расположена вращающаяся бронзовая сфера. Водяной пар, используемый как рабочее тело, истекает из двух сопел, установленных в центре шара друг напротив друга и перпендикулярно оси крепления.


Механизмы водяных и ветряных мельниц, использующих в качестве энергии силу стихии, тоже можно отнести к роторным двигателям древности.

Классификация роторных двигателей

Рабочая камера роторного ДВС может быть герметично замкнутой или иметь постоянную связь с атмосферой, когда от окружающей среды ее отделяют лопасти роторной крыльчатки. По такому принципу построены газовые турбины.

Среди роторно-поршневых двигателей с замкнутыми камерами сгорания специалисты выделяют несколько групп. Разделение может происходить по: наличию или отсутствию уплотнительных элементов, по режиму работы камеры сгорания (прерывисто-пульсирующий или непрерывный), по типу вращения рабочего органа.


Стоит отметить, что у большинства описываемых конструкций нет действующих образцов и они существуют на бумаге.
Классифицировал их русский инженер И.Ю. Исаев, который сам занят созданием совершенного роторного двигателя. Он произвел анализ патентов России, Америки и других стран, всего более 600.

Роторный ДВС с возвратно-вращательным движением

Ротор в таких двигателях не вращается, а совершает возвратно-дуговые качания. Лопатки на роторе и статоре неподвижны, и между ними происходят такты расширения и сжатия.

С пульсирующе-вращательным, однонаправленным движением

В корпусе двигателя расположены два вращающихся ротора, сжатие происходит между их лопастей в моменты сближения, а расширение в момент удаления. Из-за того что вращение лопастей происходит неравномерно, требуется разработка сложного механизма выравнивания.

С уплотнительными заслонками и возвратно-поступательными движениями

Схема с успехом применяемая в пневмомоторах, где вращение осуществляется за счет сжатого воздуха, не прижилась в двигателях внутреннего сгорания по причине высокого давления и температур.

С уплотнителями и возвратно-поступательными движениями корпуса

Схема аналогична предыдущей, только уплотнительные заслонки расположены не на роторе, а на корпусе двигателя. Недостатки те же: невозможность обеспечить достаточную герметичность лопаток корпуса с ротором сохраняя их подвижность.

Двигатели с равномерным движением рабочего и иных элементов

Наиболее перспективные и совершенные виды роторных двигателей. Теоретически могут развивать самые высокие обороты и набирать мощность, но пока не удалось создать ни одной работающей схемы для ДВС.

С планетарным, вращательным движением рабочего элемента

К последним относится наиболее известная широкой общественности схема роторно-поршневого двигателя инженера Феликса Ванкеля.

Хотя существует огромное количество других конструкций планетарного типа:

  • Умплеби (Umpleby)
  • Грея и Друммонда (Gray & Dremmond)
  • Маршалла (Marshall)
  • Спанда (Spand)
  • Рено (Renault)
  • Томаса (Tomas)
  • Веллиндера и Скуга (Wallinder & Skoog)
  • Сенсо (Sensand)
  • Майлара (Maillard)
  • Ферро (Ferro)

История Ванкеля

Жизнь Феликса Генриха Ванкеля не была простой, рано оставшись сиротой (отец будущего изобретателя погиб в первой мировой войне), Феликс не мог собрать средства для обучения в университете, а рабочую специальность не позволяла получить сильная близорукость.

Это побудило Ванкеля на самостоятельное изучение технических дисциплин, благодаря чему в 1924 году ему пришла в голову идея создать роторный двигатель с вращающейся камерой внутреннего сгорания.


В 1929 году он получает патент на изобретение, которое и стало первым шагом к созданию знаменитого РПД Ванкеля. В 1933 году изобретатель, оказавшись в рядах противников Гитлера, проводит полгода в тюрьме. После освобождения разработками роторного двигателя заинтересовались в компании BMW и стали финансировать дальнейшие исследования, выделив для работы мастерскую в Ландау.

После войны она достается в качестве репарации французам, а сам изобретатель попадает в тюрьму, как пособник гитлеровского режима. Лишь в 1951 году, Феликс Генрих Ванкель устраивается на работу в компанию по производству мотоциклов «NSU» и продолжает исследования.


В том же году он начинает совместную работу с главным конструктором «NSU» Вальтером Фройде, который и сам давно занимается изысканиями в области создания роторно-поршневого двигателя для гоночных мотоциклов. В 1958 году первый образец двигателя занимает место на испытательном стенде.

Как работает роторный двигатель

Сконструированный Фройде и Ванкелем силовой агрегат, представляет собой ротор, выполненный в форме треугольника Рело. Ротор планетарно вращается вокруг шестерни, закрепленной в центре статора — неподвижной камеры сгорания. Сама камера выполнена в форме эпитрохоиды, которая отдаленно напоминает восьмерку с вытянутым наружу центром, она выполняет роль цилиндра.

Совершая движение внутри камеры сгорания, ротор образует полости переменного объема, в которых происходят такты двигателя: впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Камеры герметично отделены друг от друга уплотнителями – апексами, износ которых является слабым место роторно-поршневых двигателей.

Воспламенение топливо-воздушной смеси осуществляется сразу двумя свечами зажигания, поскольку камера сгорания имеет вытянутую форму и большой объем, что замедляет скорость горения рабочей смеси.

На роторном двигателе используется угол запоздания а не опережения, как на поршневом. Это необходимо чтобы воспламенение происходило чуть позже, и сила взрыва толкала ротор в нужном направлении.

Конструкция Ванкеля позволила значительно упростить двигатель, отказаться от множества деталей. Отпала необходимость в отдельном газораспределительном механизме, существенно уменьшились вес и размеры мотора.

Преимущества

Как говорилось ранее, роторный двигатель Ванкеля не требует такого большого количества деталей как поршневой, поэтому имеет меньшие размеры, вес и удельную мощность (количество «лошадей» на килограмм веса).

Нет кривошипно-шатунного механизма (в классическом варианте), что позволило снизить вес и вибронагруженность. Из-за отсутствия возвратно-поступательных движений поршней и малой массы подвижных частей, двигатель может развивать и выдерживать очень высокие обороты, практически мгновенно реагируя на нажатие педали газа.

Роторный ДВС выдает мощность в трех четвертях каждого оборота выходного вала, тогда как поршневой лишь на одной четверти.

Недостатки

Именно по причине того, что двигатель Ванкеля, при всех своих плюсах, имеет большое количество минусов, сегодня только Mazda продолжает развивать и совершенствовать его. Хотя патент на него купили сотни компаний, среди которых Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan и другие.

Малый ресурс

Главный, и самый существенный недостаток – малый моторесурс двигателя. В среднем он равен 100 тысячам километров для России. В Европе, США и Японии этот показатель вдвое больше, благодаря качеству горючего и грамотному техническому обслуживанию.


Самую высокую нагрузку испытывают металлические пластины, апексы – радиальные торцевые уплотнители между камерами. Им приходится выдерживать высокую температуру, давление и радиальные нагрузки. На RX-7 высота апекса составляет 8.1 миллиметра, замена рекомендована при износе до 6.5, на RX-8 ее сократили до 5.3 заводских, а допустимый износ не более 4.5 миллиметров.

Важно контролировать компрессию, состояние масла и масляных форсунок, которые подают смазку в камеру двигателя. Основные признаки износа двигателя и приближающегося капитального ремонта – низкая компрессия, расход масла и затрудненный запуск «на горячую».

Низкая экологичность

Поскольку система смазки роторно-поршневого двигателя подразумевает прямой впрыск масла в камеру сгорания, а еще из-за неполного сгорания топлива, выхлопные газы имеют повышенную токсичность. Это затрудняло прохождение экологической проверки, нормам которой необходимо было соответствовать, чтобы продавать автомобили на американском рынке.

Для решения проблемы инженеры Mazda создали термальный реактор, который дожигал углеводороды перед выбросом в атмосферу. Впервые его установили на автомобиль Mazda R100.


Вместо того чтобы свернуть производство как другие, Mazda в 1972 году начала продажу автомобилей с системой снижения вредных выбросов для роторных двигателей REAPS (Rotary Engine Anti-Pollution System).

Высокий расход

Все авто с роторными двигателями отличает высокий расход горючего.

Кроме Mazda были еще Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (четырехсекционный, объем 4 литра), Citroen M35, но это в основном экспериментальные модели, да и из-за разгоревшегося в 80-х годах нефтяного кризиса их производство было приостановлено.

Малая длина рабочего хода ротора и серповидная форма камеры сгорания, не позволяют рабочей смеси прогореть полностью. Выпускное отверстие открывается еще до момента полного сгорания, газы не успевают передать всю силу давления на ротор. Поэтому и температура выхлопных газов этих двигателей такая высокая.

История отечественного РПД

В начале 80-х технологией заинтересовались и в СССР. Правда патент не был куплен, и до всего решили доходить своим умом, проще говоря – скопировать принцип работы и устройство роторного двигателя Mazda.

Для этих целей было создано конструкторское бюро, а в Тольятти цех для серийного производства. В 1976 году первый опытный образец односекционного двигателя ВАЗ-311, мощностью 70 л. с. установлен на 50 автомобилей. За очень короткий срок они выработали ресурс. Дала о себе знать плохая сбалансированность РЭМ (роторно-эксцентрикового механизма) и быстрый износ апексов.


Однако разработкой заинтересовались спецслужбы, для которых динамические характеристики мотора были куда важней ресурса. В 1982 году свет увидел двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-411, с шириной ротора 70 см и мощностью 120 л. с., и ВАЗ-413 с ротором 80 см и 140 л. с. Позже моторами ВАЗ-414 оснащают машины КГБ, ГАИ и МВД.

Начиная с 1997 года на авто общего пользования ставят силовой агрегат ВАЗ-415, появляется Волга с трехсекционным РПД ВАЗ-425. Сегодня в России машины подобными моторами не комплектуются.

Список автомобилей с роторно-поршневым двигателем

Марка Модель
NSU Spider
Ro80
Mazda Cosmo Sport (110S)
Familia Rotary Coupe
Parkway Rotary 26
Capella (RX-2)
Savanna (RX-3)
RX-4
RX-7
RX-8
Eunos Cosmo
Rotary Pickup
Luce R-130
Mercedes C-111
Corvette XP-882 Four Rotor
Citroen M35
GS Birotor (GZ)
ВАЗ 21019 (Аркан)
2105-09
ГАЗ 21
24
3102

Список роторных двигателей Mazda

Тип Описание
40A Первый стендовый экземпляр, радиус ротора 90 мм
L8A Система смазки с сухим картером, радиус ротора 98 мм, объем 792 куб. см
10A (0810) Двухсекционный, 982 куб. см, мощность 110 л. с., смешение масла с топливом для смазки, вес 102 кг
10A (0813) 100 л. с., увеличение веса до 122 кг
10A (0866) 105 л. с., технология снижения выбросов REAPS
13A Для переднеприводной R-130, объем 1310 куб. см, 126 л. с., радиус ротора 120 мм
12A Объем 1146 куб. см, упрочнен материал ротора, увеличен ресурс статора, уплотнения из чугуна
12A Turbo Полупрямой впрыск, 160 л. с.
12B Единый распределитель зажигания
13B Самый массовый двигатель, объем 1308 куб. см, низкий уровень выбросов
13B-RESI 135 л. с., RESI (Rotary Engine Super Injection) и впрыск Bosch L-Jetronic
13B-DEI 146 л. с., переменный впуск, системы 6PI и DEI, впрыск с 4 инжекторами
13B-RE 235 л. с., большая HT-15 и малая HT-10 турбины
13B-REW 280 л. с., 2 последовательные турбины Hitachi HT-12
13B-MSP Renesis Экологичный и экономичный, может работать на водороде
13G/20B Трехроторные двигатели для автогонок, объем 1962 куб. см, мощность 300 л. с.
13J/R26B Четырехроторные, для автогонок, объем 2622 куб. см, мощность 700 л. с.
16X (Renesis 2) 300 л. с., концепт-кар Taiki

Правила эксплуатации роторного двигателя

Эксперты рекомендуют в обслуживании придерживаться следующих правил:

  1. замену масла производить каждые 3-5 тысяч километров пробега. Нормальным считается расход 1.5 литра на 1000 км.
  2. следить за состоянием масляных форсунок, средний срок их жизни составляет 50 тысяч.
  3. менять воздушный фильтр каждые 20 тысяч.
  4. использовать только специальные свечи, ресурс 30-40 тысяч километров.
  5. заливать в бак бензин не ниже АИ-95, а лучше АИ-98.
  6. замерять компрессию при замене масла. Для этого используется специальный прибор, компрессия должна быть в пределах 6.5-8 атмосфер.

При эксплуатации с компрессией ниже этих показателей, стандартного ремкомплекта может оказаться недостаточно – придется менять целую секцию, а возможно и весь движок.

День сегодняшний

На сегодняшний день производится серийный выпуск модели Mazda RX-8, оснащенной двигателем Renesis (сокращение Rotary Engine + Genesis).


Конструкторам удалось вдвое сократить потребление масла и на 40% расход топлива, а экологический класс довести до уровня Euro-4. Двигатель с рабочим объемом 1.3 литра выдает мощность в 250 л. с.

Несмотря на все достижения японцы не останавливаются на достигнутом. Вопреки утверждениям большинства специалистов о том, что РПД не имеет будущего, они не прекращают совершенствовать технологию, и не так давно представили концепт спортивного купе RX-Vision, с роторным двигателем SkyActive-R.

Мне нравится3Не нравится
Что еще стоит почитать

Роторно — поршневой двигатель (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Детали Роторно-поршневого двигателя

   Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:
— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;
— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;
— 130 кг масса двигателя;
— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.
Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.
Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.
При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

  1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
  2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.
В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.
Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.
Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.
Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.
Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.
При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.
Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.
Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

  1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

  1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

  1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

50 ЛЕТ РОТАЦИОННОЙ РЕВОЛЮЦИИ

Без роторного двигателя, наверное, не было бы Mazda. А без Mazda роторный двигатель, конечно, не производился бы почти 50 лет.
Именно инженеры Mazda реализовали уникальную концепцию двигателя Феликса Ванкеля и довели ее до коммерческого успеха пять десятилетий назад в этом году.
Роторный двигатель меньше и легче обычного поршневого двигателя, с превосходным соотношением мощности к массе. Поскольку в нем нет возвратно-поступательных деталей — только трехсторонний ротор, вращающийся в корпусе, он также работает тише и плавнее.Ротор также обеспечивает выдающуюся производительность при заданном рабочем объеме. Это было большим прорывом для компании, полной автолюбителей.
Mazda также приняла роторный двигатель, чтобы отличаться от других, — философия «бросить вызов условностям», которая сохраняется и по сей день. В 1950-х и 1960-х годах Министерство международной торговли и промышленности Японии, архитектор послевоенной промышленной политики страны, пыталось сделать свой зарождающийся автомобильный сектор конкурентоспособным на мировом рынке. Он хотел сократить количество автопроизводителей, рассуждая о том, что более крупные производители с большей вероятностью будут конкурировать с американскими и европейскими тяжеловесами.Небольшие производители автомобилей, такие как Mazda, оказались уязвимыми для принудительного слияния.
Но производитель автомобилей, который «думает иначе», создавший новый смелый тип двигателя, с гораздо большей вероятностью сохранит свою независимость. Роторный двигатель: отличная причина купить Mazda — автомобиль, который понравился не только тем, кто просто хотел добраться из пункта А в пункт Б, но и поклонникам вождения.
Высоко оцененный роторный Cosmo Sport (также известный как 110S) 1967 года не только укрепил репутацию Mazda как небольшого, но очень влиятельного автопроизводителя, но в конечном итоге гарантировал компании постоянное место на автомобильном небосклоне.

Преодоление невзгод

В то время как другие автопроизводители пытались сделать роторный двигатель успешным, но безуспешно, Mazda упорно отказывалась позволить сложным двигателям встать у них на пути. Постоянно возникающая проблема заключалась в появлении царапин, получивших название «следы дьявольского когтя», на внутренней поверхности корпуса двигателя. Это было вызвано тем, что верхние уплотнения треугольного ротора дергались, а не плавно скользили по внутреннему корпусу. Такая оценка привела к плохой стойкости уплотнения и вызвала преждевременный отказ от предложений роторных двигателей от многих других производителей автомобилей (см. Панель справа).Инженеры Mazda
во главе с Кеничи Ямамото в конечном итоге не только решили проблему с уплотнением из графит-алюминиевого сплава, но и устранили другие недостатки, такие как чрезмерный расход масла и отсутствие крутящего момента на низких оборотах. В конце концов роторный двигатель стал реальным, сочетая надежность с впечатляющей мощностью для своего размера.
Эта выигрышная комбинация привела к значительному успеху продаж Mazda в 1970-х годах. Около 100 000 автомобилей с роторным приводом было продано в США только в 1972 году, а в оставшееся десятилетие половина автомобилей Mazda была произведена с роторным двигателем.

Известные роторы

Mazda

сталкивается с проблемами, возвращая роторный двигатель

Из всех конструкций двигателей в мире немногие восхищают так, как роторные. Несмотря на то, что другие автопроизводители использовали роторные двигатели в прошлом, Mazda стала общим символом роторной мощности. В конце концов, RX-7 и RX-8 — легендарные автомобили, стоящие отдельно от большинства других спортивных автомобилей и вызывающие похвалы.

Один большой вопрос, который задают многие автолюбители, — почему Mazda не сделала замену RX-8? На самом деле ответ сложен.

Mazda RX-8.

Проблемы с роторным двигателем

Несмотря на то, что роторный двигатель является технологическим чудом и великолепно работает, он имеет ряд серьезных проблем. Это обрекало дизайн на длительный перерыв на рынке. Некоторые все еще надеются, что Mazda найдет средства правовой защиты.

Если вы не знакомы с роторными двигателями, просто знайте, что они все еще втягивают смесь воздуха и топлива, сжимают ее, воспламеняют смесь и позволяют образовавшимся выхлопным газам выходить.Все это делается одновременно, потому что разные части двигателя находятся на разных стадиях сгорания. Результатом является плавная подача мощности, а также выходная мощность небольшого блока.

С меньшим количеством движущихся частей из-за отсутствия клапанов, распределительных валов и т. Д. Можно подумать, что роторный двигатель более надежен. Это основной инженерный принцип: менее сложные конструкции ломаются реже.

Одно из самых серьезных поражений роторного двигателя — это выбросы. По своей конструкции ротор сжигает масло, что ужасно для качества воздуха.Источником этой проблемы являются масляные брызги во впускном коллекторе и камере сгорания, но они необходимы для правильной работы двигателя. Это также означает, что владельцы должны достоверно проверять уровень масла, о чем некоторые забывают и что случается катастрофа.

Роторный двигатель по своей природе не поддается надлежащей герметизации. Без этого вы не получите достаточного сжатия, а это плохо для производительности. Повсюду вокруг ротора находятся зоны с разными температурами, благодаря уникальной конструкции, которая делает практически невозможным герметизацию всего металлическими поверхностями.Конечно, рубашки с охлаждающей жидкостью помогают справиться с ситуацией, но не решают ее полностью. Эта проблема влияет как на экономию топлива, так и на выбросы, поэтому ее нельзя просто игнорировать.

Роторные двигатели не известны своей эффективностью. Печальная правда заключается в том, что Corvette того же года, что и RX-8, имеет лучшую экономию топлива. Это с более крупным двигателем V-8, который дает больше мощности. Этой проблеме способствует низкий тепловой КПД, обусловленный длинной формой камеры сгорания. Часто не все топливо сгорает, что приводит к обратным вспышкам и, очевидно, не способствует экономии топлива.Легко понять, почему в наш век стремления к снижению расхода топлива люди отказываются от всего, что стоит на их пути.

Mazda RX-8 имеет свой набор уникальных недугов, которые оставили дурной привкус в устах многих владельцев. Например, известно, что каталитический нейтрализатор преждевременно выходит из строя из-за довольно раннего износа теплообменников. В некоторых случаях засоренный каталитический нейтрализатор может вызвать серьезное повреждение двигателя. Если водители не слишком осторожны, выключение автомобиля сразу после запуска может привести к заправке роторного двигателя бензином.Это означает, что нужно ехать на эвакуаторе, чтобы его вытащили.

Отказ

Понятно, почему при всех этих проблемах Mazda не собирается выпускать на рынок новый роторный двигатель. Фактически, в зависимости от того, кого вы спросите, компания никогда не собирается выпускать преемника RX-8.

Еще в 2016 году генеральный директор Mazda Масамичи Когай сказал Automotive News, что Miata — самый большой спортивный автомобиль, который будет строить бренд. По иронии судьбы, затем он прокомментировал возвращение роторного двигателя, сказав, что это должно быть что-то, что будет работать в течение длительного времени.Другими словами, он должен быть экономичным и соответствовать будущим целям по выбросам.

Возврат в новой форме

Прежде чем надеяться, обратите внимание, что Когай не сказал, что роторный двигатель будет использоваться в спортивном автомобиле. Вместо этого он осторожно заявил, что это будет более вероятно на Miata, но с электродвигателем. Это означает, что концепция RX-Vision может быть просто дразнить.

Официально ничего не произошло, но Mazda подала интересный патент в начале этого года. Это для системы стоп-старт, которую используют многие автопроизводители.Только этот будет использоваться с роторным двигателем, показывая, что Mazda может найти способы повысить эффективность. Уникальная конструкция останавливает ротор, поэтому впускной канал остается закрытым, избегая заливания двигателя топливом. Свеча зажигания могла бы сжечь любое оставшееся топливо на всякий случай. Он также предотвращает выброс выхлопных газов.

Кроме того, выпускной коллектор переключается на верхнюю часть двигателя. Это означает, что меньше тепла теряется до того, как он достигнет каталитического нейтрализатора, что может помочь с выбросами.

К вращающемуся ротору будет подключен электродвигатель и литий-ионная батарея. Роторный двигатель мог действовать как двигатель ДВС на BMW i3, увеличивая запас хода, или его можно было использовать для приведения в движение.

Нет никакой гарантии, что Mazda вернет роторный двигатель. Но очевидно, что кто-то внутри компании работает над такой возможностью, по крайней мере, на данный момент.

Понравилось то, что вы только что прочитали? Ознакомьтесь с 8 новыми электромобилями, о которых вы могли не знать. Не забудьте также Подпишитесь, чтобы получать бесплатную еженедельную рассылку Digital Thread от GrabCAD.

SAE MOBILUS

Этот контент не входит в ваша подписка на SAE MOBILUS, или вы не вошли в систему.

Возможность аннотации

Язык: английский

Цитата

Бланк, Д., «Сжигание метана / сжатого природного газа в роторном двигателе с прямым зажиганием и радикальным зажиганием с низким тепловыделением», Технический документ SAE 2007-01-1912, 2007, https://doi.org/10.4271/2007-01-1912.

Также в

Список литературы

  1. Вера, Н. Ванкель: любопытная история революционного роторного двигателя New Your: Stein and Day 1975
  2. Уиллис, Э. Макфадден, Дж. Дж. «Программа НАСА по внедрению технологий роторных двигателей — 1983–1991» Технический меморандум НАСА 105562 1992
  3. Фернандес-Пелло, А.C. «Микроэнергетика с использованием сжигания: проблемы и подходы» Двадцать девятый международный симпозиум по сжиганию 21–26 июля 2002 г. Саппоро, Япония
  4. Агентство по охране окружающей среды США «Транспортные средства, работающие на двух видах топлива и КПГ», 2006 г.
  5. Рубас, П.Дж. Пол, М.А. и др. «Проникновение метановой струи в двигателе природного газа с прямым впрыском» SAE Paper 980143 1998
  6. Ловелл, В.Г. «Детонационные характеристики углеводородов» Промышленная и инженерная химия 40 12 дек.1948
  7. Джун, Д. Исии, К. Иида, Н. «Самовоспламенение и сжигание природного газа в 4-тактном двигателе HCCI» JSME International Journal 46 1 60 67 2003
  8. Бланк, Д.А. Заливка, А.А. «Радикальное зажигание при низкой степени сжатия Д.И. Двигатели на базе Sonex Piston Design, «Международный конгресс IFP: новое поколение процессов сгорания в двигателях будущего?» Рюэль-Мальмезон, Франция, 26–27 ноября 2001 г.
  9. Лу, Дж.Заливка, А.А. «Разработка нового концептуального поршня для использования спиртового топлива в двигателе с непрерывным смешиванием» SAE Paper 961078 1996
  10. Бланк, Д.А. «Кинетика гиперголического горения метанола (без N 2) при пониженной степени сжатия при радикальном воспламенении» Д.И. Двигатели с поршневыми микрокамерами »SAE Paper 2004-01-1847 2004
  11. Бланк, Д.А. «Исследования химической кинетики обедненного горения четырехтактного дизельного двигателя с радикальным зажиганием на основе этанола» Документ SAE 2007-01-0623 2007
  12. Бланк, Д.A. «Кинетика горения КПГ / метан (без N 2) и замороженное равновесие при низкой степени сжатия, инициированной радикалами. Дизельные двигатели, использующие поршни с микрокамерами »2004 г., Транзакции SAE 113 Журнал по топливу и смазочным материалам 724 763 Документ SAE 2004-01-1677 2004
  13. Бланк, Д.А. «Сжигание КПГ / метана при однородном горении с радикальным зажиганием Д.И. Дизельные двигатели »SAE Paper 2007-01-0047 2007
  14. Бланк, Д.А. Заливка, А.А. «Радикально контролируемое самовоспламенение при пониженных степенях сжатия в водороде Д.И. Дизельный двигатель с поршневыми микрокамерами »2004 г., Сделки SAE 113 Журнал двигателей 1185 1182 Документ SAE 2004-1846 2004
  15. Бланк, Д.А. «Радикально управляемое самовоспламенение в четырехтактном дизельном двигателе HCRI Hydrogen DI с пониженным отводом тепла» SAE Paper 2007-01-0013 2007
  16. Бланк, Д.А. Заливка, А.А. Лу Дж. «Тушение пламени в проходах микрокамер I.C. Двигатели с правильно-симметричной геометрией поршня Sonex »SAE Paper 2001-28-0002 2001
  17. Гуссак, Л.А. «Роль химической активности и интенсивности турбулентности в форкамерно-факельной организации горения для стационарного потока топливно-воздушной смеси» SAE Paper 830592 1983
  18. Найт, П. Фостер, Д. «Сжигание гомогенного заряда с воспламенением от сжатия» SAE Paper 830264 1983
  19. Ногучи, М. Танака, Ю.Танака, Т. Такеучи, Ю. «Исследование процесса сгорания бензинового двигателя путем наблюдения за промежуточными реактивными продуктами во время сгорания» SAE Paper 790840 1979
  20. Бланк, Д.А. «Исследования сгорания при радикальном воспламенении с водородом в двухтактном дизельном двигателе DI-HCRI» SAE Paper 2007-01-0135 2007
  21. Семенов, Н. Некоторые проблемы химической кинетики и реакционной способности, Princeton University Press 1958
  22. Ванпи, М.Горение «На холодном пламени метана». Sci. и Тех. 93 363 374 1993
  23. Флауэрс, Д. Асевес, С.М. и др. al. «HCCI в двигателе CFR :. Эксперименты и детальное кинетическое моделирование », SAE. Бумага 2000-01-0328 2001
  24. Чендлер, К. Л. Гиффорд, М. Т. Карпентер, Б. С. «Справочник по ресурсам для тяжелых транспортных средств, работающих на СПГ, инфраструктуры и вспомогательных операций, окончательный отчет» Отчет Брукхейвенской национальной лаборатории GRI-02/0105, март 2002 г.
  25. Бланк, Д.A. «Исследования сгорания при радикальном воспламенении с водородом в двухтактном дизельном двигателе DI-HCRI». Документ SAE 2007-01-0135 2007
  26. Рейес, С. С. Иглесия, Э. Келкар, К. П. «Кинетико-транспортные модели последовательностей бимодальных реакций -I. Однородные и гетерогенные пути окислительного взаимодействия метана »Химико-технологические науки 48 14 2643 2661 1993
  27. Fiveland, S.B. Agama, R. et. al. «Экспериментальные и смоделированные результаты, детализирующие чувствительность двигателей HCCI, работающих на природном газе, к составу топлива» SAE Paper 2001-01-3609 2001
  28. Хакнелл, Д.J. Химия горения углеводородов. Чепмен и Холл, Лондон, 1985,
  29. .
  30. Уэстбрук, К. Сушилка, F.L. «Химико-кинетическое моделирование горения углеводородов» Прог. Энергия сгорания. Наука 10 1 1984
  31. Бланк, Д.А. Ши, Т. «Гиперголическая модель горения для четырехтактных поршневых двигателей с тепловым барьером», Численная теплопередача 17 1 28 Вашингтон, округ Колумбия 1990
  32. Бланк, Д.А. «Сжигание водорода в новом роторном двигателе DI-HCRI с низким тепловыделением» Документ SAE 2007-01-1254 2007
  33. Бройден, К.G. Вычислительная математика 19 577 593 1965
  34. Minkowycz, W.J. Sparrow, E.M. et. al. Справочник по числовому теплопереносу John Whiley & Sons, Inc. Нью-Йорк 1988
  35. Уиллис, Э. Бартран, Т.А. «Характеристики роторного двигателя внутреннего сгорания со стратифицированным наддувом и прямым впрыском» Технический меморандум НАСА 103105 1990
  36. Бланк, Д.А. Заливка, А.А. «Влияние замороженного равновесия и рециркуляции отработавших газов на кинетику горения H 2, инициированного радикалами, в условиях низкого сжатия D.I. Двигатели, использующие поршни с микрокамерами »JSAE Paper 2003-0306 SAE Paper 2003-01-1788 2003
  37. Бланк, Д.А. Бок, А.Э. Ричардсон, Д. Дж. Введение в военно-морскую инженерию Naval Institute Press Аннаполис 1985
  38. Хейвуд, Джон Б. Основы двигателя внутреннего сгорания McGraw-Hill Нью-Йорк 220 224 503 508 1988
  39. Чжу, Д. Бансал, Н.П. и другие. «Теплопроводность керамических термобарьерных материалов и покрытий для защиты окружающей среды» NASA / TM-2001-211122, сентябрь.2001
  40. Фергюсон, Колин Р. Двигатели внутреннего сгорания, Applied Thermosciences John Wiley and Sons, Inc. Нью-Йорк 1986

Процитировано

латиноамериканского наследия и изобретений | USPTO

Месяц национального латиноамериканского наследия, который проводится каждый год с 15 сентября по 15 октября, посвящен латиноамериканской культуре и наследию, а также признанию большого вклада испаноязычных американцев в развитие этой страны.

В связи с Месяцем латиноамериканского наследия Управление США по патентам и товарным знакам Министерства торговли признает некоторых американцев латиноамериканского происхождения, чьи изобретения внесли вклад в социальное и экономическое благополучие страны.

Гильермо Гонсалес Камарена

Родившийся в Гвадалахаре, Мексика, Гильермо Гонсалес Камарена получил патент США 2 296 019 на «Хромоскопический адаптер для телевизионного оборудования», раннюю систему передачи цветного телевидения. Его изобретение было использовано в миссии НАСА «Вояджер» в 1979 году для съемки и видеозаписи Юпитера.

Мигель Анхель Ондетти

Мигель Анхель Ондетти родился в Буэнос-Айресе, Аргентина, и получил более 100 патентов, в том числе патентов U.S. Патент 4 105 776 на «Производные пролина и родственные соединения», также известные как ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), для лечения гипертензии. Он также был включен в Национальный зал славы изобретателей в 2007 году.

Клаудио Кастильон Левано

Родившийся в Перу, Клаудио Кастильон Левано получил патент США 6,884,211 на «Неонатальный искусственный пузырь», улучшающий интенсивную терапию при высоких температурах. рискуют новорожденные.

Уильям Р. Кампиано

Родился в Сан-Хуане, Пуэрто-Рико, Уильям Р.Компания Cumpiano получила патент США 5,333,527 на «Композитную гитарную деку, изготовленную методом компрессионного формования».

Хойма Дж. Мазара

Родившийся в Доминиканской Республике, Хойма Дж. Мазара получил патент США 7,798,868 на «Электрический коммутационный аппарат и сборку его клеммных соединителей» и Патент США 7,695,313 на «Электрический шкаф, сборку и монтаж панелей. Сборка для этого «.

Ольга Д. Гонсалес-Санабрия

Ольга Д. родилась в Пуэрто-Рико.Гонсалес-Санабрия получил патент США 4 505 998 на «Щелочную батарею, содержащую разделитель сшитого полимера винилового спирта и ненасыщенной карбоновой кислоты». Гонсалес-Санабрия стал самым высокопоставленным выходцем из Латинской Америки в Исследовательском центре Гленна НАСА в 2002 году.

Грасиела В.О. де Куадрос

Родился в Эквадоре, Грасиела В.О. Де Куадрос получил патенты США 4,229,845 и 5,046,203 на «Складную опору для гамака».

Гуанлоу Ченг, Карлос А.Рамирес и Мария Апонте

Родившиеся в Пуэрто-Рико, Гуанлоу Ченг, Карлос А. Рамирес и Мария Апонте получили патент США № 7 427 654 на «Разлагаемые полимиды» для использования в медицинских целях.

Луис Мирамонтес

Родившийся в Мексике, Луис Мирамонтес получил патент США 2744122 на прогестин норэтиндрон для использования в оральных контрацептивах.

Хулио К. Пальмас

Хулио К. Пальмас родился в Аргентине и получил более 40 патентов, в том числе самый последний — U.Патент S. 8,728,563 на «Внутрипросветные имплантируемые поверхности, стенты и трансплантаты и способ их изготовления». В 2006 году он был занесен в Национальный зал славы изобретателей.

Мигель Фореро

Мигель Фореро родился в Колумбии и получил патент США 5,336,562 на «Полиолефиновую пряжу с хорошими характеристиками для ковров и ковровых покрытий и способ их производства» и патент США 5,556,684 «Процесс производства ковров из синтетического волокна, фиксируемых плавлением с регулярными интервалами с гребнями или пучками, без использования клея или использования небольшого количества клея, где нити не ослабляются и, таким образом, получают ковры.»

Хесус Мария Санчес-Перес

Хесус Мария Санчес-Перес родился в Испании, нейрохирург, получивший патент США 2617944 на рентгеновские снимки системы кровообращения для« серийной рентгенографии ».

Хесобо Г. Мария

Якобо Г. Мария, родившаяся в Сальвадоре, получила патент США 4366935 на «Устройство и процесс для прядения или скручивания и намотки пряжи».

Елена Нуньес

Елена Нуньес родилась в Гондурасе и получила сертификат U.S. Патент 4 935 254 на «Процесс ароматизации бананов» и три других связанных патента.

Эллен Очоа

Родившаяся в Калифорнии, Эллен Очоа получила патент США 4838644 на «Метод распознавания инварианта положения, вращения и интенсивности» и два других патента, связанных с оптикой. Очоа была первой латиноамериканской женщиной, побывавшей в космосе, когда она служила в девятидневной миссии на борту шаттла Discovery в 1993 году.

Уильям Васкес Улате

Уильям Васкес Улате родился в Коста-Рике.Патент S. Plant PP21549 на «растение драцены под названием ‘Lauren’».

Алехандро Заффарони

Родившийся в Уругвае, Алехандро Заффарони на сегодняшний день получил более 45 патентов, в том числе патент США 3598122 «Бинт для введения лекарственных препаратов. . » В 2012 году он был занесен в Национальный зал славы изобретателей.

Лидия Вилья-Комарофф

Родилась в Мексике , Лидия Вилья-Комарофф получила патент США 4565785 на «Рекомбинантную молекулу ДНК» и U.Патент S. 4411994 на «Синтез белка». Она была третьей американкой мексиканского происхождения, получившей степень доктора наук в США.

Фернандо Торрес

Фернандо Торрес родился в Никарагуа и имеет четыре патента, включая патент США 8 478 341 на «Автоматический выбор SIM-карт в мобильных устройствах». . »

Альберто П. Эррера и Себастьян А. Вието

Альберто П. Эррера и Себастьян А. Вьето, родившиеся в Панаме, получили патент США 4 195 080 на «Инсектицидное использование эфирного масла апельсинового сока».»

Луис фон Ан

Родившийся в городе Гватемала, доктор Луис фон Ан получил патент США 8,555,353 на« Методы и устройства для управления доступом к компьютерным системам и для аннотирования файлов мультимедиа »- или Captcha для отличия человека от машины вход для предотвращения спама и автоматического извлечения данных с веб-сайтов

Оскар Марти

Родился в Пуэрто-Рико, Оскар Марти получил патент США 7,185,467 на «Модульную систему форм для отливки железобетонных зданий на месте.»

Уго Теран Сальгуэро

Родившийся в Боливии, Уго Теран Салгуэро получил патент США 4055156 на» роторный двигатель «.

Луис Алехандро Кавалло Карока

Луис Алехандро родился в Чили, Калахандро, США Патент на дизайн D582 231 на «Орнаментальный дизайн штопора», а также Патент США на образец D 584 122 на «Орнаментальный дизайн ножниц».

Йожеф Биро Ласло

Родился в Венгрии, а затем эмигрировал в Аргентину. , Йожеф Биро Ласло получил U.S. Патент 2 258 841 от 14 октября 1941 г. на «Перьевую ручку» — родоначальницу современной шариковой ручки.

Елена Т. Медо

Родилась в Калифорнии , Елена Т. Медо получила девять патентов США, в том числе патент США № 5 971 952 на «Молокоотсосную систему с настенным источником вакуума».

Умберто Фернандес-Моран Вильялобос

Уроженец Венесуэлы доктор Умберто Фернандес-Моран Вильялобос изобрел и запатентовал алмазный скальпель. Доктор Вильялобос объединит свой высокоточный скальпель с микротомом в новое устройство, которое позволит исследователям вырезать очень тонкие срезы тканей, минералов или растительного вещества для исследования под микроскопом.

Роторный паровой двигатель с большим расширением

SpinDyne’s «Shields Brother’s Engine»

Если бы общественные и частные транспортные средства приводились в движение двигателем, который был бы значительно более экономичным без ущерба для мощности, менее дорогим в производстве, менее дорогостоящим в обслуживании, более тихим, и естественно низкий уровень выбросов от транспортных средств во всех формах, качество жизни будет значительно улучшено.

В нашем двигателе используется метод внешнего сгорания, который за последние полвека доказал свою эффективность использования энергии на 99% и отсутствие в нем твердых частиц.Он может работать на любой комбинации бензина, дизельного топлива, природного газа и спирта, при этом он соответствует стандартам, установленным Калифорнийским советом по воздушным ресурсам.

Сам двигатель использует пар в качестве эффективного носителя энергии.

Высокоэнергетический «сухой» пар под давлением примерно 1000 фунтов на квадратный дюйм создает высокий крутящий момент на роторе собственной формы в корпусе двигателя. Ротор не является поршневым, поршневым, турбиной или конструкцией Ванкеля со смещением. Несколько экземпляров ротора обеспечивают плавную выходную мощность, которая может безопасно извлекать энергию из пара до точки конденсации.Это дает двигателю максимально возможный КПД. Мы ни в коем случае не утверждаем, что энергия двигателя превышает химическую энергию, содержащуюся в топливе.

Поскольку эффективность двигателя чрезвычайно высока, выделяемое тепло минимально по сравнению с обычным двигателем внутреннего сгорания. Из-за относительной простоты конструкции при производстве этого двигателя потребовалось бы меньше материальных ресурсов и меньше энергии для сборки, чем для обычных двигателей.

Использование материалов, разработанных за последние десять лет, позволит нашему двигателю работать без смазки или картерного масла.Герметичная пароводяная система содержит только чистую воду. Современная изоляция позволяет горелкам отключаться всякий раз, когда автомобиль останавливается на светофоре или останавливается в транспортном потоке. Двигатель не потребляет топлива и в этой ситуации не производит внутреннего движения, «холостого хода». Давление пара, сохраняющееся в двигателе, позволит мгновенно запустить его, даже если горелка еще не запустилась.

Таким образом, мы считаем, что наш двигатель может улучшить множество аспектов качества жизни для всех.

Mazda празднует 50-летие роторного двигателя + ВИДЕО




Mazda оглядывается на наследие инноваций, начиная с 1967 года Cosmo Sport 110S




Ирвин, Калифорния — 30 мая 2017 г .: Сегодня пятьдесят лет назад Mazda Motor Corporation начала делать то, что, как было сказано, невозможно.

Mazda — тогда Toyo Kogyo Corporation — требовалось создать уникальную технологию, которая выделит ее среди стремительно глобализирующейся японской автомобильной промышленности, чтобы оставаться независимой. В 1961 году Mazda лицензировала технологию роторных двигателей NSU Motorenwerke AG и Wankel GmbH, поделившись опытом с немецкими компаниями в надежде на более широкое использование двигателя.

Как только прототип роторного двигателя прибыл в Хиросиму, начались испытания. К сожалению, в течение первого часа работы двигатель заглох.Mazda поставила на это все свое существование. технология одного двигателя; неудача не была бы вариантом, но первые впечатления означали, что многое еще предстоит сделать, чтобы Mazda держалась на плаву.


Зная, насколько важен для компании успех роторного двигателя, главный инженер Кеничи Ямамото собрал команду самых талантливых инженеров Mazda, известных как 47 Samurai — сделать роторный двигатель жизнеспособным. Конечно, они знали, что другие автопроизводители со всего мира пытались или пытаются сделать то же самое; Однако ни один из них не преуспел.

После высоко оцененного дебюта на Токийском автосалоне 1964 года 30 мая 1967 года Mazda Cosmo Sport 110S — первый в мире серийный двухроторный автомобиль с роторным двигателем — ушел. в продаже в Японии. Это был первый спортивный автомобиль Mazda, и тем более заслуживающий внимания информационный бюллетень, потому что до того момента компания была известна только своими небольшими легковыми автомобилями и рабочими грузовиками. Его Низкая форма дополняла компактные размеры его двухроторного двигателя.

Всего будет выпущено 1176 серийных автомобилей Cosmo Sports, но его наследие будет распространяться гораздо дальше.С самых ранних гонок, таких как 84-часовой Marathon de la Route в 1968 году, Mazda никогда не перестала бросать вызов своим инженерам и конструкторам, чтобы они продолжали совершенствовать свое мастерство.



В конце концов, эти усилия породили программы автоспорта, выигравшие чемпионаты по всему миру, а также проложили путь для последующих спортивных автомобилей, в которых основное внимание уделялось легким характеристикам, а не грубой силе. Пик развития роторных двигателей Mazda пришелся на 1991 год, когда Mazda 787B с четырехроторным двигателем выиграла знаменитые 24 часа Ле-Мана.За время его производства более Было произведено 1,99 миллиона автомобилей с роторными двигателями, от спортивных автомобилей до седанов и даже автобусов с 26 пассажирами.

Как и в случае с современными автомобилями Mazda и кроссоверами, hashiru yorokobi — волнение, радость и хорошее самочувствие от вождения — продолжает оставаться важной частью того, что делает Mazd тем, чем они являются.

Наследие инноваций: тогда и сейчас

С первых дней своего существования как производитель высокоточных станков до сегодняшнего дня как поставщик исключительного обслуживания клиентов с помощью своих автомобилей Mazda стремится создать сильную эмоциональную связь с клиентами. предлагая уникальное сочетание удовольствия от вождения и выдающихся экологических характеристик и безопасности.

Сегодня технология Mazda SKYACTIV продолжает радовать водителей и пассажиров, уделяя особое внимание всему опыту вождения.

Но, как и в случае с роторным двигателем Ванкеля, разработка технологии SKYACTIV считалась невыполнимой задачей, не говоря уже о том факте, что она разрабатывалась независимым, меньшим по размеру автомобилестроителем во время мировой финансовый кризис 2008 года.

Когда Mazda представила семейство SKYACTIV-Engine, ни один другой серийный автомобиль с бензиновым двигателем не мог работать с двигателем 14.Степень сжатия 0: 1 — самая высокая в мире. Точно так же ни один другой дизельный двигатель не мог получить степень сжатия 14,4: 1 — самую низкую в мире. Сегодня экологически чистые двигатели Mazda SKYACTIV по-прежнему не имеют себе равных по соотношению производительности, управляемости и экологичности. эффективность.

Легкие и жесткие шасси SKYACTIV-Chassis и SKYACTIV-Body позволяют автомобилям Mazda вызывать восторг у водителя и пассажиров, а также защищать их. И, в сочетании со всеми другими технологиями SKYACTIV, шасси и кузов Дизайн и инженерные решения обеспечивают непревзойденный опыт вождения Jinba Ittai в каждой Mazda, будь то культовый спортивный автомобиль Miata MX-5 или кроссовер-внедорожник CX-9 с семью пассажирами — водитель и автомобиль как одно целое.

Mazda продолжает продвигать технологические, инженерные и дизайнерские стандарты, предлагая автомобили и кроссоверы для тех, кто любит вождение. Тогда, как и сейчас, Mazda никогда не перестанет бросать вызов.

Technologies — Фонд исследований выпускников Висконсина

Инженерное дело

Улучшенное сгорание с воспламенением от сжатия в роторных двигателях для повышения эффективности и снижения выбросов загрязняющих веществ

WARF: P110320US01

Изобретатели: Рольф Райтц, Сейдж Кокджон


Исследовательский фонд выпускников Висконсина (WARF) ищет коммерческих партнеров, заинтересованных в разработке метода сгорания с воспламенением от сжатия с контролируемой реактивностью для роторных двигателей, который повышает эффективность двигателя и снижает выбросы.

Обзор

Исследователи UW-Madison ранее раскрыли систему зажигания от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI) для повышения топливной эффективности и снижения выбросов при воспламенении от сжатия в двигателях внутреннего сгорания. В этой технологии используется смесь топлив с разной реакционной способностью для управления более эффективным процессом сгорания в цилиндрах двигателя.

В большинстве автомобилей используются поршневые двигатели (т. Е. Поршневые), однако роторные двигатели представляют интерес, поскольку они относительно компактны и легки по сравнению с поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением, имеющими аналогичную мощность.Роторный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором ротор вращается внутри корпуса, а между ротором и корпусом образованы одна или несколько камер сгорания. Хотя роторные двигатели имеют много преимуществ, они также имеют низкую топливную экономичность и высокий уровень выбросов загрязняющих веществ, что не позволяет их широкому распространению. Повышение эффективности дизельных двигателей также представляло интерес, поскольку дизельные двигатели, как правило, более эффективны, чем бензиновые, и обеспечивают более высокую выходную мощность на расход топлива, но, опять же, недостатки видны с точки зрения высоких выбросов загрязняющих веществ.Необходим улучшенный двигатель, который обеспечивает максимальную эффективность и минимизирует выбросы загрязняющих веществ.

Изобретение

Исследователи UW-Madison теперь адаптировали свой предыдущий метод RCCI для использования в роторных двигателях. Система содержит ротор с окружностью, имеющей две или более граней ротора, где между каждой лицевой стороной ротора и корпусом образована камера. Используется аналогичный метод топливной смеси, в котором первый заряд топлива подается в одну из камер, а затем второй заряд топлива с другой реактивностью подается в другое место в камере, содержащей первый заряд топлива, чтобы создать оптимальный расслоение реактивности.В камере, принимающей первый и второй заряды топлива, отсутствует свеча зажигания или другой источник искры; таким образом, топливный заряд, имеющий более высокую реактивность, инициирует горение внутри камеры.

Приложения

  • Роторные двигатели для автомобилей, мотоциклов, самолетов, гидроциклов, генераторов энергии и небольших двигателей, используемых в таких изделиях, как газонокосилки и бензопилы
  • Гибридные и компактные автомобили

Ключевые преимущества

  • Повышенная эффективность
  • Сниженные выбросы
  • Может быть реализован в легком и компактном роторном двигателе
  • .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *