Роторный двигатель. Устройство, принцип работы. Плюсы и минусы ротора.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало толчок к производству автомобилей, передвигающихся на жидком виде топлива. Двигатели эти на протяжении всей истории автомобилестроения эволюционировали: появлялись различные конструкции моторов. Одной из прогрессивных, но так и не получивших распространение конструкций двигателей стал роторно-поршневой агрегат. Об особенностях этого типа двигателя, его достоинствах и недостатках мы поговорим в сегодняшнем материале.

История

Разработчиком роторно-поршневого двигателя стал дуэт инженеров компании NSU – Феликс Ванкель и Вальтер Фройде. И хотя основная роль в создании роторного двигателя принадлежит именно Фройде (второй участник проекта в это время работал над конструкцией иного двигателя), в автомобильной среде силовой агрегат известен как мотор Ванкеля.

Феликс Ванкель и роторный двигатель

Эта силовая установка была собрана и испытана в 1957 году.

Первым автомобилем, на который установили роторно-поршневой двигатель, стал спорткар NSU Spider, который развивал скорость 150 км/час при мощности мотора 57 лошадиных сил. Производилась эта модель на протяжении трех лет (1964-1967 годы).

NSU Spider

По настоящему массовым автомобилем с роторным двигателем стало второе детище компании NSU – седан Ro-80.

NSU Ro-80

В названии автомобиля указывалось, что модель оснащается роторным агрегатом. Впоследствии роторные двигатели устанавливались на автомобили Citroen (GS Birotor), Mercedes-Benz (С111), Chevrolet (Corvette), ВАЗ (21018) и так далее. Но самый массовый выпуск моделей с роторным двигателем был налажен японской компанией Mazda. Начиная с 1964 года, компания произвела несколько автомобилей с подобным типом силовой установки, а пионером в этом деле стала модель Cosmo Sport. Самая известная модель с роторно-поршневым двигателем, которая выпускалась этим производителем – RX (Rotor-eXperiment). Производство последней модели из этого семейства, Mazda RX8 в специальной версии Spirit R, было свернуто в середине 2012 года.

Впрочем, не все экземпляры роторной «восьмерки» еще распроданы – официальный дилер Mazda в Индонезии еще продает эти автомобили.

Mazda RX-8

Устройство

Особенностью роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания стало присутствие в его конструкции трехгранного ротора – поршня. Он вращается в цилиндре, который имеет специальную форму. Ротор насажен на вал, и соединен с зубчатым колесом, которое, в свою очередь, имеет сцепление со статором – шестерней. Ротор вращается вокруг статора по так называемой эпитрохоидальной кривой, его лопасти попеременно перекрывают камеры цилиндра, в которых происходит сгорание топлива.

Роторный двигатель

В конструкции роторного двигателя отсутствует газораспределительный механизм – его функцию выполняет сам ротор, который при помощи своих лопастей распределяет поступающую горючую смесь и выпускает отработанные в цилиндре газы. Подобная конструкция двигателя позволяет обойтись без множества узлов, крайне необходимых для простого поршневого двигателя (например, коленчатый вал, шатуны), что, во-первых, позволяет уменьшить размер и массу силового агрегата, а во-вторых – уменьшить стоимость его производства.

Достоинства и недостатки

Роторно-поршневой двигатель не зря привлек внимание многих именитых автомобильных компаний. Его конструкция и принцип действия позволяли получить несколько довольно весомых преимуществ перед обычными двигателями.

Во-первых, роторно-поршневой мотор в силу своей конструкции обладал лучшей среди остальных типов силовых установок сбалансированностью, и был подвержен минимальным вибрациям.

Во-вторых, у этой силовой установки отмечались отменные динамические характеристики: без существенной нагрузки на двигатель, авто с роторно-поршневым мотором легко можно разогнать до 100 км/час и более на низкой передаче при высоких оборотах двигателя.

роторный двигатель Мазда RX-8

В-третьих, роторный двигатель компактнее и легче, чем стандартный поршневой силовой агрегат. Эта особенность позволяла конструкторам добиться практически идеальной развесовки по осям, что влияло на устойчивость автомобиля на дороге.

В-четвертых, в нем используется намного меньшее количество узлов и агрегатов, чем в обычном двигателе.

Наконец, в-пятых, роторный двигатель обладает высокой удельной мощностью.

Недостатки

К минусам роторно-поршневого двигателя, из-за которых он так и не смог получить массового применения и не используется сегодня в автомобилях всех брендов, относится, во-первых, большой расход топлива на низких оборотах. На некоторых моделях он достигает 20 литров на 100 км пробега, что, согласитесь, совсем не экономично и бьет по карману владельца авто с роторным двигателем.

Во-вторых, недостатком этого типа двигателей является сложность изготовления его деталей: чтобы ротор правильно прошел эпитрохоидальную кривую, необходима высокая геометрическая точность при создании как самого ротора, так и цилиндра. Для этого производители роторных двигателей используют высокоточное и дорогостоящее оборудование, а стоимость производства закладывают в цену автомобиля.

В-третьих, роторный двигатель склонен к перегреву из-за особенности конструкции камеры сгорания: она имеет линзовидную форму, а не сферическую, как у обычных поршневых моторов. Топливная смесь, сгорая в такой камере, превращается в тепловую энергию, которая расходуется в большей части неэффективно – ее избыток нагревает цилиндр, что в конечном итоге приводит к износу и выходу его из строя.

В-четвертых, высокий износ уплотнителей между форсунками ротора из-за перепадов давления в камерах сгорания двигателя. Именно поэтому ресурс таких двигателей составляет 100-150 тысяч км, после чего, как правило, требуется капитальный ремонт силового агрегата.

В-пятых, роторно-поршневой двигатель нуждается в своевременной и четко соблюдаемой процедуре смены моторного масла: мотор потребляет примерно 600 мл моторного масла на 1000 км, так что менять его приходится раз в 5000 км пробега. Если его вовремя не заменить, это чревато выходом из строя узлов и агрегатов мотора, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. То есть, к эксплуатации и обслуживанию роторно-поршневых двигателей следует подходить более ответственно, чем к обслуживанию обычных моторов, вовремя проводя их техническое обслуживание и капитальный ремонт.

Роторный двигатель (принцип работы, достоинства, недостатки, перспективы)

 Роторный двигатель изобрел доктор Феликс Ванкель, вернее он был соавтором совместно с Вальтером Фройде. В 1957 году они разрабатывали две модели аналогичных роторных двигателей, но двигатель Ванкеля нашел более широкое применение. Именно поэтому этот двигатель часто также называют двигателем Ванкеля или роторным двигателем Ванкеля.
 Роторный двигатель, как и двигатель в вашей машине является двигателем внутреннего сгорания, но принцип его работы совершенно другой, в отличии от обычного поршневого двигателя.

 Если в поршневом двигателе, существует несколько (в зависимости от цилиндров) рабочих объемов (цилиндр и поршень),  поочередно выполняющих свои стандартные циклы – забор смеси, сжатие, зажигание и выхлоп, то в роторном, поршни заменены ротором. (рабочий треугольный орган в форме эпитрохоида), который в зависимости от угла поворота поочередно, совместно с корпусом, участвует все в тех же циклах перечисленных ранее (забор, сжатие, зажигание, выброс)
 В этой статье мы узнаем о том, как работает роторный двигатель, о его особенностях и интересных фактах связанных с ним, о достоинствах и недостатках.

Давайте начнем наше знакомство с роторным двигателем, с принципа его работы.

Принцип работы роторно-поршневого  двигателя

Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует давление, создаваемое при сгорании топливно-воздушной смеси. Как и в поршневом двигателе, входное отверстие сообщается с дроссельной заслонкой, а выпускное с выхлопной системой. Если в поршневом двигателе это давление образуется в цилиндрах, а затем посредством поршней, шатунов передается на коленчатый вал, то в роторном двигателе передаточные звенья отсутствуют. Треугольный ротор в роторном двигателе является своеобразным поршнем, вращающимся по кругу и передающим крутящий момент на выходной вал.

 Фактически ротор при вращении делит общую камеру на три изолированных, в объеме каждой из этих условных камер происходит свой цикл (забор, сжатие, зажигание, выброс). Как и в случае с поршневым двигателем, роторные двигатели имеют всего 4 такта.
 Как правило, даже в самом простом роторном двигателе применяют два ротора. Такая конструкция позволяет уменьшить детонацию, увеличить стабильность работы двигателя. Если вы внимательно посмотрите на картинку, то увидите, что один полный оборот ротора, соответствует 3 оборотом вала.
 Сердцем роторного двигателя является ротор. Ротор в данном случае эквивалентен поршням в обычном двигателе. Ротор установлен на вал с неким эксцентриситетом. Фактически такое смещение можно сравнить с рукояткой на лебедке. Подобная установка ротора, позволяет передавать крутящий момент от него на вал.
 Как мы уже говорили, двигатель имеет 4 такта, они меняются в зависимости от угла поворота ротора. Сейчас мы кратко рассмотрим каждый из данных тактов в роторном двигателе. 

Забор топливно-воздушной смеси в роторном двигателе

Забор смеси начинается в тот момент, когда одна из вершин ротора проходит впускной клапан в корпусе. В это время, объем камеры расширяется, вовлекая в свое увеличивающееся пространство топливно-воздушную смесь. В тот момент, когда следующая вершина ротора проходит впускной канал, начинается следующий такт.
Сжатие топливно-воздушной смеси в роторном двигателе
Во время поворота ротора, объем смеси захваченной ротором уменьшается, что приводит к повышению давления. Максимальное давление образуется в тот момент, когда топливно-воздушная смесь находится в зоне свечей.

Сжигание топливно-воздушной смеси

Для зажигания смеси, как и в поршневом двигателе, используются свечи. Они зажигают смесь одновременно, то есть срабатывают синхронно. Обычно для роторного двигателя применяют две свечи зажигания. Применение двух свечей зажигания связано с особенностями рабочего объема. Он как бы вытянут по стенке корпуса, именно поэтому, эффективней использовать две свечи, чтобы смесь сгорала более быстро и равномерно. В случае с одной свечкой, смесь будет сгорать дольше, если можно так сказать постепенно, что значительно понизит пиковое давление во время взрыва при зажигании топливно-воздушной смеси.
 В итоге, от образовавшегося давления взрывной волны, получается рабочее усилие, проворачивающее ротор на эксцентрике вала. Крутящий момент передается на выходной вал. Ротор проворачивается до отверстия выпуска выхлопных газов.

Выброс отработавших выхлопных газов

Как только ротор одной из своих вершин пересекает границу выпускного отверстия, начинается выброс выхлопных газов. Ротор по инерции, а также посредством второго ротора, работающего асинхронно, продолжает менять свой угол и перемещается вершиной до впускного отверстия. Здесь все происходит заново от такта забора до такта выброса.

Узлы (детали) роторного двигателя

Далее мы расскажем о составляющих частях роторного двигателя, что также отчасти поможет вам в более точном понимании работы двигателя. Роторный двигатель имеет в своем составе систему зажигания, систему питания, систему охлаждения, которые похожи на те, что применяются в поршневых двигателях. А теперь о уникальных деталях.

Ротор роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых поверхности с фразированными углублениями. Углубление позволяют несколько увеличить рабочий объем.  На вершинах (углах) ротора имеются уплотнительные, однонаправленные пластинки. Именно они учувствуют в герметизации между ротором и корпусом. Есть также металлические кольца на каждой из сторон ротора, которые отделяют рабочую камеру от картера двигателя.  Кроме того, ротор имеет в центре с одной стороны зубчатый венец. Этот венец жестко закреплен с ротором. Именно через данную зубчатую передачу передается рабочий крутящий момент от двигателя.

Корпус роторного двигателя

 

Корпус роторного двигателя, словно многослойный пирог. Он имеет свои крышки, рабочие камеры, разделительные стенки. Лучше всего понять конструкцию корпуса можно будет взглянув на картинку.
Из нее видно, что двигатель имеет две камеры, разделенные стенкой и крышки с двух сторон. Все остальное конечно тоже имеет значение, но первостепенно именно то, что мы перечислили.
 А теперь мы расскажем о рабочих камерах корпуса роторного двигателя. 

  Внутренняя полость корпуса представляет из себя сложную форму, напоминающую овал. На самом деле овал имеет определенные компенсирующие отливы, которые обеспечивают герметизацию всех трех камер разделенных ротором, вне зависимости от угла его поворота и происходящего цикла. Для каждого цикла, в корпусе роторного двигателя, отведено свое место. В зависимости от угла поворота ротора выполняется соответствующий цикл, который повторяется с периодичностью через каждые 360 градусов поворота ротора
 Выпускные отверстия для выброса сгоревших газов, находятся также в корпусе рабочей камеры. Промежуточная стенка между камерами (на фото ниже)

удерживает вал в совеем центральном отверстии, уплотняется с роторами по боковым стенкам, имеет элементы системы охлаждения, инжекционные порты, направляющие втулки.

Выходной вал роторного двигателя

 Выходной вал имеет эксцентрики, в данном случае их два, так как на вал устанавливается два ротора, которые работают в противофазе, когда один в цикле выброса отработавших газов, второй в цикле забора смеси. Применение двух роторов позволяют скомпенсировать биения во время работы двигателя и соответственно уменьшить детонацию. За счет смещения эксцентрика и перемещения каждого из роторов по стенкам в корпусе двигателя, они стараются провернуть вал. В итоге, на нем образуется рабочий крутящий момент.

Достоинства роторного двигателя

Как мы уже упоминали, главным достоинством роторного двигателя является отсутствие передающих звеньев, а именно шатунов. Кроме того, для роторного двигателя не требуется  клапанов, пружин клапанов, распределительного вала, ремня ГРМ и т.д. Все это в итоге сказывается на габаритах и массе двигателя. Именно поэтому многие производители самолетов (например Skycar, Schleicher), предпочитают поршневым двигателям роторные.
 К плюсам роторного двигателя, как мы уже тоже говорили, можно отнести и очень хорошую сбалансированность деталей в нем. Его можно сравнить с оппозитным 4 поршневым двигателем.
 роторный двигатель более длительное время, по сравнению с поршневым, выдает крутящий момент на выходной вал. Если для роторного двигателя выход мощности на вал длится порядка ¾ оборота (270 градусов), то для поршневого двигателя крутящий момент передается только в течении ½ оборота (180 градусов)
 Так как ротор вращается всего один раз за три оборота вала, это также сказывается на ресурсе ротора, в отличии от поршневых двигателей, где поршень делает полный цикл за оборот вала. У японский моделей автомобилей, ресурс двигателя может достигать 300 т. км.

Недостатки роторных двигателей

 Так в современном мире роторные двигатели массово не применяются вследствие низкой экологичности.
 Роторные двигатели потребляют большее количество топлива, вследствие низких рабочих давлений в камере сгорания.
 Роторные двигатели не так распространены, что может стать проблемой при их ремонте и эксплуатации.
 В двигателе фактически нет системы смазки. Определенное количество смазки (моторного масла) постоянно выбрасывается в корпус к ротору. В итоге у двигателя имеется значительный расход масла. Кроме того, это должно быть высококачественное минеральное масло без присадок, так как «синтетика» выгорая, образует на стенках корпуса нагар.
 Двигатели намного сильнее нагреваются чем поршневые двигатели.

Всемирно известные автомобили, выпускающиеся с роторными двигателями

(На фото Mazda Cosmo Sport и Mazda RX8)

 Японская компания Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей с роторным двигателем. Так первая Мазда Cosmo Sport увидела свет в далеком 1967 году. Следующее поколение — Mazda RX-7 поступила в продажу в 1978 году. Пожалуй, это была одна из самых удачных машин с роторным двигателем.  И последнее поколение автомобилей с роторным двигателем это Мазда RX-8.
 И в итоге, самым мощным без турбонаддува двигателем внутреннего сгорания стал двигатель «Renesis» от Мазда, объёмом всего 1,3 л. Именно у него рекордный показатель мощности к рабочему объему двигателя, а именно 250 л. с.
 В последние годы компании Мазда удалось значительно улучшить характеристики роторных двигателей. Двигатели стали более экологичны, и не требуют такого объема масла для смазки.
Выпускались автомобили с роторным двигателем и другими авопроизводителями: Audi, Mercedes.
  В СССР на АвтоВАЗе также выпускали ряд роторных двигателей. Роторные двигатели ставились на автомобиль 21079 (1,3 л 140 л.с.) и планировались к эксплуатации в спецслужбах.
 В 90 годах, в Научно-техническом центре ВАЗ были созданы следующие роторные двигатели ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526.

Перспективы роторных двигателей

Основные перспективы роторных двигателей связаны с переходом на водородное топливо. Во-первых сразу решается проблема экологичности, а во-вторых, роторные двигатели практически не подвержены детонации при работе с этим видом топлива.

Устройство автомобиля. Как работает роторный двигатель

Роторный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, устройство которого в корне отличается от обычного поршневого двигателя.
В поршневом двигателе в одном и том же объеме пространства (цилиндре) выполняются четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Роторный двигатель осуществляет те же такты, но все они происходят в различных частях камеры. Это можно сравнить с наличием отдельного цилиндра для каждого такта, причем поршень постепенно перемещается от одного цилиндра к другому.

Роторный двигатель изобретен и разработан доктором Феликсом Ванкелем и иногда называется двигатель Ванкеля или роторный двигатель Ванкеля.

В этой статье мы расскажем о том, как работает роторный двигатель. Для начала рассмотрим принцип его работы.

Принцип работы роторного двигателя

Ротор и корпус роторного двигателя Mazda RX-7. Эти детали заменяют поршни, цилиндры, клапаны и распредвал поршневого двигателя. Как и поршневой, роторный двигатель использует давление, которое создается при сгорании топливовоздушной смеси. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и приводит поршни в движение. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

В роторном двигателе, давление сгорания образуется в камере, сформированной частью корпуса, закрытой стороной треугольного ротора, который используется вместо поршней.

Ротор вращается по траектории, напоминающую линию, нарисованную спирографом. Благодаря такой траектории, все три вершины ротора контактируют с корпусом, образуя три разделенных объема газа. Ротор вращается, и каждый из этих объемов попеременно расширяется и сжимается. Это обеспечивает поступление топливовоздушной смеси в двигатель, сжатие, полезную работу при расширении газов и выпуск выхлопа.

Далее мы расскажем о строении роторного двигателя, но, прежде всего, рассмотрим некоторые автомобили с таким типом двигателя.

Mazda RX-8

Mazda стала пионером в массовом производстве автомобилей с роторным двигателем. RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был, пожалуй, наиболее успешным автомобилем с роторным двигателем. Но ему предшествовал целый ряд автомобилей, грузовиков и даже автобусов с роторным двигателем, начиная с Cosmo Sport 1967 года. Однако RX-7 не производится с 1995 года, но идея роторного двигателя не умерла.

Mazda RX-8 оснащена роторным двигателем под названием RENESIS. Этот двигатель был назван лучшим двигателем 2003 г. Он является атмосферным двухроторным и производит 250 л.с.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель имеет систему зажигания и систему впрыска топлива, схожие с используемыми в поршневых двигателях. Строение роторного двигателя в корне отличается от поршневого.

Ротор

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых выполняет роль поршня. Каждая сторона ротора имеет углубление, что повышает скорость вращения ротора, предоставляя больше пространства для топливовоздушной смеси.

На вершине каждой грани расположена металлическая пластина, которая разделяет пространство на камеры. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер.

В центре ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев. Оно сопрягается с шестерней, закрепленной на корпусе. Такое сопряжение задает траекторию и направление вращения ротора в корпусе.

Корпус (статор)

Корпус имеет овальную форму (форму эпитрохоиды, если быть точным). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три изолированных объемах газа.

В каждой части корпуса происходит один из процессов внутреннего сгорания. Пространство корпуса разделено для четырех тактов:

• Впуск
• Сжатие
• Рабочий такт
• Выпуск

Порты впуска и выпуска расположены в корпусе. В портах отсутствуют клапаны. Выпускной порт непосредственно соединен с выхлопной системой, а впускной порт — с дросселем.

Выходной вал

Выходной вал (обратите внимание на эксцентриковые кулачки) Выходной вал имеет закругленные выступы-кулачки, расположенные эксцентрично, т. е. смещены относительно центральной оси. Каждый ротор сопряжен с одним из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. При вращении ротор толкает кулачки. Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Сбор роторного двигателя

Роторный двигатель собирается слоями. Двухроторный двигатель состоит из пяти слоев, удерживаемых длинными болтами, установленными по кругу. Охлаждающая жидкость проходит через все части конструкции.

Два крайних слоя имеют уплотнения и подшипники для выходного вала. Они также изолируют две части корпуса, в которых расположены роторы. Внутренние поверхности этих частей являются гладкими, что обеспечивает надлежащее уплотнение роторов. Впускной порт подачи расположен в каждой из крайних частей.

Часть корпуса, в которой расположен ротор (обратите внимание на расположение выпускного порта) Следующий слой включает корпус ротора овальной формы и выпускной порт. В этой части корпуса установлен ротор.

Центральная часть включает два впускных порта — по одному для каждого ротора. Она также разделяет роторы, поэтому ее внутренняя поверхность является гладкой.

В центре каждого ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев, которое вращается вокруг меньшей шестерни, установленной на корпусе двигателя. Она определяет траекторию вращения ротора.

Мощность роторного двигателя

В центральной части расположен впускной порт для каждого ротора Как и поршневые двигатели, в роторном двигателе внутреннего сгорания используется четырехтактный цикл. Но в роторном двигателе такой цикл осуществляется иначе.

За один полный оборот ротора эксцентриковый вал выполняет три оборота.

Основным элементом роторного двигателя является ротор. Он выступает в роли поршней в обычном поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом кулачке выходного вала. Кулачок смещен относительно центральной оси вала и выступает в роли коленчатой рукояти, позволяя ротору вращать вал. Вращаясь внутри корпуса, ротор толкает кулачок по окружности, поворачивая его три раза за один полный оборот ротора.

Размер камер, образованных ротором, изменяется при его вращении. Такое изменение размера обеспечивает насосное действие. Далее мы рассмотрим каждый из четырех тактов роторного двигателя.

Впуск

Такт впуска начинается при прохождении вершины ротора через впускной порт. В момент прохождения вершины через впускной порт, объем камеры приближен к минимальному. Далее объем камеры увеличивается, и происходит всасывание топливовоздушной смеси.

При дальнейшем повороте ротора, камера изолируется, и начинается такт сжатия.

Сжатие

При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, и происходит сжатие топливовоздушной смеси. При прохождении ротора через свечи зажигания, объем камеры приближен к минимальному. В этот момент происходит воспламенение.

Рабочий такт

Во многих роторных двигателях установлено две свечи зажигания. Камера сгорания имеет достаточно большой объем, поэтому при наличии одной свечи, воспламенение происходило бы медленнее. При воспламенении топливовоздушной смеси образуется давление, приводящее ротор в движение.

Давление сгорания вращает ротор в сторону увеличения объема камеры. Газы сгорания продолжают расширяться, вращая ротор и создавая мощность до момента прохождения вершины ротора через выпускной порт.

Выпуск

При прохождении ротора через выпускной порт, газы сгорания под высоким давлением выходят в выхлопную систему. При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, выталкивая оставшиеся выхлопные газы в выпускной порт. К тому моменту, как объем камеры приближается к минимальному, вершина ротора проходит через впускной порт, и цикл повторяется.

Необходимо отметить, что каждая из трех сторон ротора всегда вовлечена в один из тактов цикла, т.е. за один полный оборот ротора осуществляется три рабочих такта. За один полный оборот ротора, выходной вал совершает три оборота, т. к. на один оборот вала приходится один такт.

Различия и проблемы

По сравнению с поршневым двигателем, роторный двигатель имеет определенные отличия.

Меньше движущихся деталей

В отличие от поршневого двигателя, в роторном двигателе используется меньше движущихся деталей. Двухроторный двигатель включает три движущиеся детали: два ротора и выходной вал. Даже в простейшем четырехцилиндровом двигателе используется не менее 40 движущихся деталей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, клапанные пружины, коромысла, ремень ГРМ и коленвал.

Благодаря уменьшению количества движущихся деталей, повышается надежность роторного двигателя. По этой причине некоторые производители вместо поршневых двигателей используют роторные на своих воздушных судах.

Плавная работа

Все части роторного двигателя вращаются непрерывно в одном направлении, а не постоянно меняют направление движения, как поршни в обычном двигателе. В роторных двигателях используются сбалансированные вращающиеся противовесы, предназначенные для гашения вибраций.

Подача мощности также обеспечивается более плавно. В связи с тем, что каждый такт цикла протекает за поворот ротора на 90 градусов, и выходной вал совершает три оборота на каждый оборот ротора, каждый такт цикла протекает за поворот выходного вала на 270 градусов. Это значит, что двигатель с одним ротором обеспечивает подачу мощности при 3/4 оборота выходного вала. В одноцилиндровом поршневом двигателе, процесс сгорания происходит на 180 градусах каждого второго оборота, т.е. 1/4 каждого оборота коленвала (выходной вал поршневого двигателя).

Медленная работа

В связи с тем, что ротор вращается со скоростью, равной 1/3 скорости вращения выходного вала, основные движущиеся детали роторного двигателя движутся медленнее, чем детали в поршневом двигателе. Благодаря этому, также обеспечивается надежность.

Проблемы

Роторные двигатели имеют ряд проблем:

• Сложное производство в соответствии с нормами состава выбросов.
• Затраты на производство роторных двигателей выше по сравнению с поршневыми, так как количество производимых роторных двигателей меньше.
• Расход топлива у автомобилей с роторным двигателей выше по сравнению с поршневыми двигателями, в связи с тем, что термодинамический КПД снижен из-за большого объема камеры сгорания и низкого коэффициента сжатия.

Зачем двигателю треугольный ротор? | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

В обычном поршневом двигателе всё происходит в одном и том же цилиндре. Туда впрыскивают смесь воздуха с горючим, там её сжимают, там она сгорает и расширяется и оттуда же уходит выхлоп. Входное и выходное отверстия называются клапанами. В цилиндре их как минимум два — впускной и выпускной. Ими надо довольно точно и быстро управлять.

Идея двигателя Ванкеля в том, чтобы разные фазы процесса происходили в разных местах камеры. Конечно, она тогда должна быть не цилиндрическая. Тут-то как раз и выходит на сцену треугольник Рёло. Он относится к так называемым фигурам равной ширины: если его зажать между двумя параллельными прямыми и поворачивать, то он всё время соприкасается с обеими. Следовательно, двигаясь в камере (вращаясь, потому что надо, чтобы он возвращался в исходную позицию), он всё время герметично отсекает одну часть камеры (на схеме закрашена) от прочих. Впрыснули смесь (голубой цвет на схеме), ротор повернулся, ушёл от впускного отверстия. Смесь сжали (зелёный), ротор повернулся дальше, там ждёт свеча зажигания: вспышка, красное, рабочий ход, горячие газы расширяются и крутят ротор. Дошли до выпускного отверстия — выхлоп, после чего вернулись к началу — опять поступает свежая порция смеси. В этом двигателе не надо клапанов на отверстиях, не надо затейливо их синхронизировать, что делает устройство очень компактным и лёгким по сравнению с обычным поршневым двигателем той же мощности. У двигателя Ванкеля тоже есть проблемы. Во-первых, он требует очень высокой точности станков для производства и ротора, и камеры. Во-вторых, склонен перегреваться — площадь стенок камеры сгорания получается больше, чем у обычного движка, через них больше теплопередача. В-третьих, скользящий край — вершина треугольника — требует изощрённого инженерного решения, там очень высокие температуры и трение. Словом, ломается такой двигатель всё равно быстро, но успешно используется для специальных целей, например в полицейских и гоночных машинах.

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ СОПРОТИВЛЕНИЙ СТАТОРА И РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Известия высших учебных заведений Приборостроение

DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-9-807-811
УДК 681.51

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ СОПРОТИВЛЕНИЙ СТАТОРА И РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Базылев Д. Н.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант

Бобцов А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; директор мегафакультета

Пыркин А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; профессор, декан

Ортега Р. .
Национальный центр научных исследований, Париж, 75016, Франция; директор по исследованиям

Читать статью полностью 

Аннотация. Представлен метод оценивания сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Разработанный алгоритм также позволяет оценивать магнитный поток ротора. Предполагается, что токи и напряжения обмоток статора, а также механическая скорость ротора являются измеримыми, а все остальные параметры двигателя известны. Предложенный метод обеспечивает глобальную ограниченность всех сигналов и экспоненциальную сходимость оценок.

Ключевые слова: идентификация, адаптивный наблюдатель, асинхронный двигатель, сопротивление ротора и статора

Список литературы:

1. De Wit P., Ortega R., Mareels I. Indirect eld-oriented control of induction motors is robustly globally stable // Automatica. 1996. N 30(10). P. 1393—1402.
2. Marino R., Peresada S., Tomei P. Online stator and rotor resistance estimation for induction motors // IEEE Transact. on Control Systems Technology. 2000. N 8(3). P. 570—579.
3. Pavlov A., Zaremba A. Real-time rotor and stator resistances estimation of an induction motor // Proc. IFAC Symp. on Nonlinear Control Systems. St. Petersburg, Russia. 2001. P. 1252—1257.
4. Castaldi P., Geri W., Montanari M., Tilli A. A new adaptive approach for on-line parameter and state estimation of induction motors // Control Eng. Pract. 2005. N 13(1). P. 81—94.
5. Matsuo T., Lipo T. A. A rotor parameter identification scheme for vector-controlled induction motor drives // IEEE Transact. on Industry Applications. 1985. N 21(4). P. 624—632.
6. Wade S., Dunnigan M., Williams B. A new method of rotor resistance estimation for vector-controlled induction machines // IEEE Transact. on Industrial Electronics. 1997. N 44(2). P. 247—257.
7. Laroche E., Sedda E., Durieu C. Methodological insights for online estimation of induction motor parameters // IEEE Transact. on Control Systems Technology. 2008. N 16(5). P. 1021—1028.
8. Li-Campbell M., Chiasson J., Bodson M., Tolbert L. Speed sensorless identification of the rotor time constant in induction machines // IEEE Transact. on Automatic Control. 2007. N 52(4). P. 758—763.
9. Ortega R., Bobtsov A., Pyrkin A., Aranovskiy A. A parameter estimation approach to state observation of nonlinear systems // Systems and Control Letters. 2015. N 85. P. 84—94.
10. Aranovskiy S., Bobtsov A., Ortega R., Pyrkin A. Parameter estimation via dynamic regressor extension and mixing // Amer. Control Conf., ACC’16. 2016.
11. Astolfi A., Karagiannis D., Ortega R. Nonlinear and Adaptive Control with Applications. Springer, 2008.
12. Aranovskiy S., Bobtsov A., Pyrkin A., Ortega R., Chaillet A. Flux and position observer of permanent magnet synchronous motors with relaxed persistency of excitation conditions // Proc. of the 1st IFAC Conf. on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems. 2015. P. 311—316.

Ротор – конкурент поршням и цилиндрам? Сильные и слабые стороны роторных двигателей.

Точкой отсчета для темы роторных двигателей является 1957 год, когда в попытке упростить двигатель с классической поршневой системой Феликс Ванкель изобрел совершенно иной тип двигателя, в котором в качестве основного элемента выступали уже не поршни, а ротор. Роторный двигатель также основан на принципе внутреннего сгорания, но если в классическом ДВС имеют место несколько рабочих объемов, то для роторного двигателя является характерным наличие одного корпуса с рабочим органом, представляющим по форме эпитрохоид.

Основные циклы в двигателе Ванкеля повторяют схему работы двигателя внутреннего сгорания – впуск, сжатие, рабочий ход и выхлоп. Треугольный ротор совершает вращательные движения в камере особой формы, заменяющей по функционалу поршень, коленчатый вал и систему газораспределения. Ротор при вращении разделяет общую камеру на три условных, в которых за один оборот ротора осуществляется три рабочих цикла, что можно приравнивать к работе шестицилиндрового ДВС. В двигателе внутреннего сгорания энергия взрыва топливно-воздушной смеси передается к коленвалу через ряд вспомогательных звеньев – поршней и шатунов. В роторном двигателе такая вспомогательная система отсутствует, крутящий момент сразу передается на вал.

Конструктивные особенности
Как упоминалось ранее, ротор имеет форму эпитрохоида, имеющего три выпуклые поверхности с небольшими углублениями для увеличения рабочего объема. В местах стыков поверхностей находятся пластины, которые обеспечивают герметичность условных камер сгорания. Крутящий момент на выходной вал передается посредством зубчатой передачи.
Сам вал имеет один или два эксцентрика, в зависимости от количества роторов. Применение двух роторов, работающих в противофазе, существенно компенсирует биения, уменьшает вибрацию.

Достоинства
Ввиду отсутствия множества механизмов и деталей, присущих поршневым двигателям, таких как шатуны, клапана, ГРМ, коленчатый вал, габариты роторного двигателя заметно отличаются в меньшую сторону. Это является большим преимуществом, например, для авиапромышленности.
К сильным сторонам можно отнести более высокий КПД в сравнении с поршневым двигателем (40% против 20%). Это обусловлено более длительным временем передачи мощности на один оборот (три четверти оборота против половины). Двигатель Ванкеля объемом всего 1,3 л способен выдавать мощность в районе 250 л. с.

Недостатки
Главным недостатком можно назвать очень маленький ресурс двигателя – всего около 80 тыс. км, что затрудняет эксплуатацию автомобилей с таким двигателем в повседневном режиме.
Расход топлива в роторном двигателе вследствие низкого рабочего давления выше ДВС, может достигать 20 л в городе. К тому же двигатель более склонен к перегреву.
Из-за низкой распространенности ремонт ротора может стать большой проблемой ввиду отсутствия квалифицированного персонала, особенно в небольших населенных пунктах.
Экологичность двигателей Ванкеля тоже оставляет желать лучшего.

Роторный двигатель является визитной карточкой Мазды RX 8, хотя были попытки установки ротора на Ауди, Мерседесе. Даже были экспериментальные модели ВАЗ с таким двигателем, выпущенные для спецслужб, но они не прижились ввиду несовершенства конструкции. В настоящее время наиболее перспективными являются исследования о возможности перехода роторных двигателей на водородное топливо.

Американец построил двигатель Ванкеля с двенадцатью роторами — ДРАЙВ

Вас поражала лемановская Mazda 787B аж с четырёхсекционным двигателем Ванкеля? Забудьте. Перед вами агрегат с двенадцатью секциями.

Изобретатель Тайсон Гэрвин мечтает изменить мир гонок. Для начала — гонок на воде. Его роторный мотор с 12 секциями, размещёнными в три ряда, предназначен для скоростных катеров. Но автомобили-монстры мы держим в уме: уж очень необычные получаются характеристики у двигателя, названного R12. Строго говоря, исходный образец был готов ещё год назад. Но он служил лишь для проверки работоспособности идеи и был оснащён карбюратором. Теперь же новатор сделал то, на что рассчитывал с самого начала, — снабдил своё чудище распределённым впрыском (такой вариант показан на снимке вверху).

Основные детали те же, что у простых двигателей Ванкеля, – треугольные роторы, эксцентриковые валы, корпуса секций. Но здесь всё соединено в диковинную систему. Набор шестерён на одном конце общего блока сводит тягу с трёх эксцентриковых валов на общий выходной вал (нижний центральный на правом снимке).

Гэрвин, участник трансокеанских гонок на катерах, мечтал получить компактный и мощный агрегат, который примерно вписывался бы в габариты джиэмовских биг-блоков. За несколько лет работы изобретатель рассмотрел и отверг 100 вариантов, пока не пришёл к схеме с тремя рядами по четыре ротора, хотя и тут пришлось поломать голову над размещением впускных и выпускных патрубков.

На заднем плане мелькают автомобили — потенциальное поле деятельности неутомимого Гэрвина.

В итоге длина двигателя составляет 76 см, ширина — 79 см, высота — 61 см, рабочий объём — 15,7 л, вес — 377 кг. Полагаете, это много? Учтите, что в атмосферном варианте он выдаёт 1140 л.с. И американец намерен поставить сюда турбонаддув. В зависимости от его давления с R12 можно будет снять от 2400 до 5400 л.с. Последняя цифра достижима только с топливом с октановым числом 116, и при этом ресурс будет ограничен несколькими гонками. Крутящий момент тоже неплох. На прошлогоднем образце испытатель получал на стенде 1105 Н•м, не поднимая обороты выше 3200 об/мин. А ведь конструкция рассчитана на 9000 в нормальном режиме и 11 000 оборотов — в гоночном. Теперь Гэрвину предстоит проверить агрегат в новом варианте с электронным впрыском топлива, а потом добавить турбокомпрессор.

В этом ролике можно увидеть запуск сырого образца годичной давности.

Роторный двигатель — Energy Education

Рисунок 1. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. ^[1]

Роторные двигатели или Двигатели Ванкеля — это тип двигателя внутреннего сгорания, наиболее часто используемый в Mazda RX-7, который преобразует тепло от сгорания топливовоздушной смеси под высоким давлением в полезную работу для остальной части автомобиль. Его уникальной особенностью является треугольный ротор, который выполняет те же задачи, что и поршень поршневого двигателя, но совсем другим образом. ^[2]

Ротор заключен в корпус овальной формы и выполняет обычный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания, как показано на рисунке 1. Ротор соединен с выходным валом, который вращается в 3 раза быстрее, чем ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке). Этот цикл описан ниже и повторяется 3 раза по для каждого вращения ротора: ^[2]

1. Впуск : запускается, когда кончик ротора проходит через впускной канал.В этот момент камера имеет самый маленький размер, и по мере вращения камера расширяется, втягивая топливно-воздушную смесь. Как только конец ротора проходит через впускной канал, он переходит к стадии сжатия, а следующая поверхность ротора начинает этот шаг заново.
2. Сжатие : По мере того как ротор продолжает вращаться, топливно-воздушная смесь сжимается, поскольку камера уменьшается в размерах. Это необходимо для следующей детали, которая воспламеняет эту смесь.
3. Зажигание : сжатая смесь воспламеняется свечами зажигания, и значительное увеличение давления заставляет ротор расширяться.Это силовой ход, обеспечивающий полезную работу. Часто необходимы две свечи зажигания, чтобы обеспечить равномерное зажигание по всей камере. Выхлопной газ расширяется в камеру, пока кончик ротора не пройдет через выхлопное отверстие.
4. Выхлоп : Как только наконечник проходит через это отверстие, выхлопные газы под высоким давлением могут проходить через выпускное отверстие. Ротор продолжает вращаться, пока конец его поверхности не пройдет через выпускное отверстие, а кончик не пройдет через впускное отверстие, и цикл повторяется.

Интересная часть этого цикла состоит в том, что каждый шаг выполняется одновременно , только в разных камерах.Это дает три рабочих хода на каждый оборот ротора.

Отличия от поршневого двигателя

Помимо различных методов завершения четырехтактного цикла, роторные двигатели имеют другие преимущества и недостатки по сравнению с более распространенными поршневыми двигателями: ^[2]

• Меньше движущихся частей : Двухроторный роторный двигатель имеет три движущихся части — два ротора и выходной вал, в то время как у обычных поршневых двигателей их не менее 40. Это повышает надежность роторных двигателей.

• Более плавный : ротор постоянно вращается в одном направлении, в отличие от поршневых двигателей, поршни которых резко меняют направление. Они также уравновешены грузами, которые уменьшают внутренние вибрации. Подача мощности также более непрерывна из-за трех тактов на каждый оборот ротора.

• Медленнее : Ротор вращается со скоростью, равной одной трети скорости выходного вала, поэтому основные движущиеся части движутся медленнее, чем в поршневом двигателе.Это повышает надежность.

Недостатки

Затраты на производство могут быть выше из-за меньшей популярности этих двигателей. Кроме того, они обычно потребляют больше топлива, чем другие двигатели, из-за их низкой степени сжатия и, следовательно, имеют более низкий термический КПД, что затрудняет соблюдение норм по выбросам.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Трансформация гоночного роторного двигателя (RE)

Было объявлено новое правило, согласно которому в следующем 1989 году автомобили RE не будут допущены к участию в гонках в Ле-Мане, поэтому Mazda и Mazdaspeed, которые взяли на себя разработку кузова автомобиля, вместе работали над новой Mazda 767B.В результате изменения систем впуска и выпуска и использования нескольких новых материалов выходная мощность модифицированного двигателя 13J (89) была увеличена более чем на 10% по сравнению с моделью предыдущего года. В результате все три машины, участвовавшие в гонке, финишировали и заняли 7, 9 и 12 места. Однако стало ясно, что они все еще недостаточно сильны, чтобы стремиться к общей победе.

Поскольку большинство команд не были готовы к соревнованиям по новым правилам, применение новых правил было отложено на один год, и поэтому Mazda / Mazdaspeed приняла вызов Ле-Мана в 1990 году с новой решимостью добиться победы.Система впуска была доработана, система зажигания была усовершенствована, система управления была введена для более эффективного использования топлива, а выходная мощность четырехроторного двигателя RE была наконец увеличена до 700 л.с. Однако из-за резкого изменения формы трассы они столкнулись с множеством проблем в гонке, и команда не смогла победить.

Команда Mazda была разочарована тем, что это, казалось бы, конец их пробега, но когда они узнали, что гоночные автомобили старой спецификации будут допущены к участию в 24 часах Ле-Мана в соответствии с новыми правилами, которые вступили в силу в следующем году, они снова ускорили развитие.Двигатель 1991 года был оборудован системой впуска воздуха с линейной переменной скоростью, которая позволяла более точно настраивать управление, чем модель 1990 года. Рупор всасываемого воздуха был связан с дроссельной заслонкой с помощью исполнительного механизма, который удлинял и убирал его длину. Чем длиннее звуковой сигнал, тем толще крутящий момент на низких скоростях и чем короче звуковой сигнал на высоких скоростях, тем больше мощности становится доступной. Форсунки были заменены с впрыска через воздушный рупор на периферийный впрыск, а система впрыска топлива была улучшена. Система зажигания была тщательно доработана за счет использования системы с тремя свечами для каждого цилиндра.После проведения всех возможных обновлений кузова была завершена разработка машины, способной конкурировать с европейскими производителями, такими как Mercedes, Jaguar, Porsche и Peugeot. Перед соревнованием были проведены 24-часовые испытания на выносливость, и в 1991 году команда отправилась в Ле-Ман с полной системой, которая в конечном итоге одержала общую победу в знаменитой 24-часовой гонке.

ОПРЕДЕЛЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ — Услуги | Ремонт

4-роторный

Наивысшая ступенька в служебной лестнице Mazda, 4-Rotor 26B обеспечивает потрясающую мощность и крутящий момент, от которых захватывает дух.Зачем делать покупки за границей? Прямо здесь, в Соединенных Штатах, вы можете получить индивидуальный 4-роторный двигатель, не торгуя на международном уровне. Мы предлагаем комплектные 4-роторные двигатели различной мощности и стоимости.

Изготовленный по индивидуальному заказу 4-роторный двигатель — один из самых технически сложных из когда-либо задуманных роторных двигателей. От начала до конца каждая деталь тщательно обрабатывается с соблюдением жестких допусков и собирается вручную с конкретными деталями, которые может предоставить только Defined Autoworks. Указанная мощность в лошадиных силах является средним скорректированным результатом.Гораздо больше может быть произведено в зависимости от индивидуальных навыков настройки н / д.

• Балансировка
• Подача топлива
• Порты
• Турбонаддув
• Восстановить
• Замена

4-роторный | Только боковой порт

Безнаддувный 425+ HP
С турбонаддувом 900+ HP

Использует боковые кожухи 12a для самых высоких первичных портов, все боковые кожухи отремонтированы и повторно нитрованы для новой отделки.Завершить уличный перенос в спецификации «схемы». Роторы 9.7: 1 со всеми новыми боковыми уплотнениями, угловыми уплотнениями, масляными стопорными кольцами, масляными кольцевыми уплотнениями, кольцевыми уплотнениями охлаждающей жидкости и пружинами. Высококачественные 2-миллиметровые уплотнения вершины с новыми пружинами. Совершенно новые кожухи ротора porteBD на «гоночный» порт выхлопа.

• 425+ HP
• Предел 8000 об / мин
• Плавный холостой ход
• 12а боковые кожухи
• Полностью динамически сбалансированный
• Чертеж
• 28 565 долларов США

4-роторный | Периферийный порт

Безнаддувный 500+ HP
С турбонаддувом 1200+ HP

Самая популярная сборка 26B.Прочный и экономичный, этот агрегат можно запускать без турбонаддува или повышать с отличными результатами. Этот же двигатель может быть построен в нескольких конфигурациях, например: streetport, bridgeport или semi p-port. Использует боковые кожухи позднего стиля 13B, все боковые кожухи отремонтированы и повторно нитрованы для новой отделки. Роторы 9.0: 1 со всеми новыми боковыми уплотнениями, угловыми уплотнениями, масляными стопорными кольцами, масляными кольцевыми уплотнениями, кольцевыми уплотнениями охлаждающей жидкости и пружинами. Высококачественные 2-миллиметровые уплотнения вершины с новыми пружинами. Совершенно новые корпуса ротора, обработанные на станке и оснащенные полным периферийным портом, выхлопным портом «гонки».

• 500+ л.с. нет данных 1000+ л.с. с турбонаддувом
• Предел 8000 об / мин
• Агрессивный холостой ход
• Боковые кожухи Late 13B
• Полный периферийный порт, дополнительный боковой порт, дополнительный полупериферийный порт
• Полностью динамически сбалансированный
• Чертеж
• 30 565 долларов США

4-роторный | Периферийный порт 650+ л.с., без наддува.Не для использования с турбонаддувом

Это полная гоночная спецификация 26b, предназначенная для использования на соревнованиях. Производительность 9500 об / мин и предел 10000 об / мин. Использует значительно облегченные роторы, новые боковые кожухи позднего стиля 13B. Роторы 9.7: 1, боковые уплотнения OEM, угловые уплотнения, масляные стопорные кольца, масляные уплотнительные кольца, уплотнительные кольца охлаждающей жидкости и пружины. Сверхвысокопроизводительные 2-миллиметровые керамические уплотнения Iannetti на вершине с новыми керамическими пружинами. Совершенно новые корпуса ротора, обработанные на станке и оснащенные полным периферийным портом, выхлопным портом «гонки».Полностью динамически сбалансированный и продуманный. Подшипники с радиальным кольцом с дополнительным зазором для безопасности на высоких оборотах. 650+ л.с., агрессивный холостой ход. Рекомендуемый предел 9500 об / мин. Максимальный потенциал 10000 об / мин. Необходимо использовать нашу полную систему Drysump, доступную отдельно.

• 600+ HP
• Предел 10000 об / мин
• Агрессивный холостой ход
• Боковые кожухи Late 13B
• Полный периферийный порт
• Полностью динамически сбалансированный
• Керамическое уплотнение апекса
• Подшипники качения
• Чертеж
• 39 525 долларов США

Экзотический 12-роторный роторный двигатель достигает 815 фунт-футов при 3300 об / мин

2-е обновление: разработчик двигателя Тайсон Гэвин опубликовал пару видеороликов о 12-роторном двигателе, выполняющем свои первые динамометрические испытания.Мы показали короткую версию выше, а длинную версию можно найти внизу страницы. Роторный двигатель работает во время обкатки и слабых рывков. Как отмечалось ранее, команда работает над полной системой EFI, чтобы обеспечить достаточно топлива для двигателя 960ci. Один Холли, использованный для стартапа, просто не дает достаточного количества сока. Последние видео обеспечивают более четкое звучание 12-роторной пули и дают полезный намек на то, что должно произойти в ближайшем будущем.

Обновление: на официальной странице в Facebook, посвященной 12-роторному роторному двигателю R12, только что были опубликованы данные о мощности с первого сеанса работы двигателя, и они, мягко говоря, весьма убедительны.Лучший пробег показал 815 фунт-фут крутящего момента всего при 3200 об / мин. Владелец Тайсон Гэвин говорит в сообщении FB, что его двигатель был разогнан до 7500 об / мин, но только при частичном открытии дроссельной заслонки, поскольку получение достаточного количества топлива и воздуха до 960 кубических дюймов рабочего объема было проблемой. Один карбюратор на 1300 кубических футов в минуту в настоящее время является единственным источником индукции, в то время как команда ожидает полной системы EFI. Они пытались добавить еще два карбюратора, но расширение заглушило вакуумные сигналы от двигателя. Они даже добавили пластину закиси азота, чтобы накачать больше топлива.Гэвин говорит, что перед продолжением испытаний двигатель будет проверен, а затем будет оснащен системой EFI.

Этот ужасно выглядящий 12-роторный роторный двигатель был замечен публикой несколько раз за последние пару лет, в том числе PRI, но до недавнего времени не производил особого шума.

Тайсон Гэвин, разработчик этого уникального трехбанковского двигателя, разместил на YouTube вышеупомянутое видео запуска двигателя для первоначального набора тестов на вытяжку для проверки на утечки, герметичность, давление масла и т. Д.Следующий шаг — прикрутить его к динамометру и сделать тяги для набора EFI и настройки искры, а затем пришло время сделать тяги мощности.

Рекордный гонщик на лодках, Гэвин начал работу над этим двигателем почти пять лет назад, чтобы разработать альтернативу традиционным судовым характеристикам.

«Мы достигли предела возможностей больших блоков», — говорит Гэвин. «Мы хотели добиться большей продолжительной мощности, а не только мощности для дрэг-рейсинга. Поворотный механизм обеспечивает большую мощность для своего размера ».

Гэвин измерил полностью одетый маринованный большой блок Chevy и пришел к выводу, что 12 роторов аккуратно заполнят это пространство.В целом, 12-роторный двигатель имеет длину 30 дюймов, ширину 31 дюйм и высоту 24 дюйма. Общий вес 830 фунтов.

Зубчатая передача включает промежуточную шестерню, позволяющую двум правым рядам вращаться в одном направлении, в то время как верхний левый ряд вращается в противоположных направлениях.

«Мы рассмотрели 100 различных способов [расположения роторов]», — вспоминает он. «Но [Y-дизайн] был единственным способом получить 12 роторов в пространстве большого блока».

В основном имеется три ряда по четыре ротора. Два верхних блока помогают управлять нижним блоком, на котором находится фактический выходной вал.Три ряда соединены шестернями на задней стороне блока цилиндров. Один ряд настроен на встречное вращение относительно основного ряда, в то время как другой набор шестерен оснащен промежуточной шестерней, поэтому он вращается в том же направлении, что и главный вал.

«Нам нужно было, чтобы одна банка вращалась в противоположных направлениях, чтобы выхлопная сторона совпадала с другой», — говорит Гэвин.

Если выхлопные отверстия направлены в одном направлении, будет проще оборудовать двигатель турбиной. Впускная сторона, однако, требует уникального коллектора с общей камерой статического давления и 12 направляющих, спускающихся к впускным каналам.Хотя карбюратор используется при начальных испытаниях при запуске, впускной канал оборудован отдельными топливными форсунками, расположенными внутри плента над впускными полозьями. Форсунки, а также система зажигания с двумя свечами зажигания на ротор будут управляться с помощью ЭБУ Adaptronic.

Все работы по проектированию и механической обработке выполнялись Гэвином и его командой. Размер ротора — это единственный общий знаменатель с традиционным роторным двигателем Mazda. С 12 роторами рабочий объем составляет 960 кубических дюймов.После того, как базовая конструкция была определена, команде пришлось доработать такие детали, как каналы для охлаждающей жидкости, уплотнения и масляные камбузы. Задняя часть двигателя оснащена расположением болтов крепления колокола BBC — опять же, с целью замены Chevrolet с большими блоками, уже установленных на спортивных лодках. Выходной вал даже имеет такое же расстояние и фланец, что и коленчатый вал BBC. Всего в 12-роторном двигателе всего 19 движущихся частей, что должно повысить его долговечность.

По словам Гэвина, двигатель спроектирован так, чтобы быть достаточно гибким для использования на прогулочных лодках мощностью около 1400 лошадиных сил в течение 400 часов между плановым обслуживанием, или он может быть оснащен турбонаддувом с парой 122-миллиметровых турбин (10 фунтов наддува) для получения 2400 лошадиных сил. мощность около 200 часов для покерных пробежек и других азартных приключений.Оба этих числа мощности даны для топлива с октановым числом 87. Подъем до 25 фунтов наддува на гоночном газе может поднять уровень мощности до 3600 лошадиных сил. А 50 фунтов наддува могут дать более 5000 лошадиных сил. Для стабильной работы рекомендуемые обороты будут в диапазоне от 8 500 до 9 000. Но версия с полным тормозом могла раскручиваться до 14000 оборотов в минуту.

«Эти цифры взяты из 2-роторной версии, которую мы построили и проверили», — говорит Гэвин. «Мы начнем с двух турбин. Если им не хватит воздуха, мы добавим еще два.”

Модульная конструкция двигателя допускает различные конфигурации, включая дизельную и 6-роторную версию.

CICV, Университет Мармара и BigTRI присоединяются к Международному альянсу по тестированию и стандартизации мобильности

Мельбурнское агентство по разработке роторных двигателей (REDA) разработало новый тип противовесов — четырехтактный роторный двигатель, который может работать на различных видах топлива.(Источник изображения: REDA)

Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА

2018-09-24 Уильям Кучински

В прототипе роторного двигателя Сореньи используется шарнирный ромбовидный ротор вместо трехстороннего ротора, который используется в традиционных роторных двигателях Ванкеля.

Роторный двигатель Ванкеля стал идеальным выбором для многих владельцев и операторов небольших винтовых самолетов. По сравнению с обычными поршневыми двигателями роторные двигатели Ванкеля небольшие, легкие и имеют высокое отношение мощности к массе. Они почти не вибрируют, не могут схватиться или ударить, и у них меньше движущихся частей (которые могут сломаться). На данный момент сложно улучшить дизайн Ванкеля; то есть, если вы не планируете изменить форму ротора… на изменяющуюся форму.

Новая конфигурация роторного двигателя — роторный двигатель Сореньи — была разработана Мельбурнским агентством по разработке роторных двигателей (REDA). В то время как статор или неподвижная часть двигателя Сореньи похожа на статор двигателя Ванкеля, геометрическая форма ротора двигателя представляет собой ромб, который деформируется при вращении внутри контура статора.

Роторный двигатель Сорени цикл

Эта геометрия соответствует роторному двигателю с четырьмя камерами сгорания в отличие от традиционного роторного двигателя Ванкеля с тремя камерами.Каждый оборот коленчатого вала вызывает один оборот ротора и полный цикл двигателя в каждой из четырех камер: или четыре такта мощности. Напротив, двигатель Ванкеля производит один рабочий ход за один оборот коленчатого вала.

Роторный двигатель Ванкеля цикл

Типичный роторный двигатель Ванкеля использует трехсторонний ротор для создания полостей внутри статора для бесшовного цикла впуска, сжатия, зажигания и выпуска. Точка A отмечает одну из трех вершин ротора, точка B отмечает эксцентриковый вал, а белая часть — выступ эксцентрикового вала.(Источник изображения: Y tambe)

Согласно REDA, каждый четырехтактный роторный модуль Szorenyi эквивалентен восьмицилиндровому возвратно-поступательному или оппозитно-поршневому двигателю.

Двигатель Сореньи также более оптимизирован для многороторной конфигурации, чем роторный двигатель Ванкеля, благодаря использованию периферийных отверстий по сравнению с двигателем Ванкеля, использующим сложные боковые каналы. Возможность легко конфигурировать многороторные четырехтактные двигатели может привести к созданию роторных силовых установок, которые вырабатывают мощность, эквивалентную 8-, 16- или 24-цилиндровым поршневым двигателям.Кроме того, разработка стандартизованных модулей может снизить производственные затраты и затраты на техническое обслуживание в течение всего жизненного цикла.

Свободная скорость

Обычно двигатели Ванкеля ограничиваются частотой вращения ротора 3000 оборотов в минуту (об / мин) из-за чрезмерного изгиба коленчатого вала, вызванного центробежными силами эксцентрикового ротора. Двигатель Szorenyi в этом отношении не имеет ограничений по оборотам, так как он использует сбалансированный ротор.

Более высокие потенциальные пределы оборотов означают, что двигатель Сореньи имеет более высокую удельную мощность, чем двигатель Ванкеля, что может привести к увеличению дальности полета, выносливости и полезной нагрузки самолета.Кроме того, двигатель Сореньи имеет больше места для внутреннего охлаждения ротора и не требует редуктора в самолетах и ​​беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) с большими винтами.

Согласно документу, двигатель Сореньи может работать на бензине, авиационном бензине (avgas), бутане или водороде (поскольку впускное и выпускное отверстия хорошо разделены).

REDA также отметила, что если будет введена фаза предварительного сжатия, двигатель может использовать дизельное топливо — в соответствии с U.S. военная концепция «одного топлива» и возможность использования двигателя в военных целях.

Полная информация о конструкции и испытаниях нового двигателя REDA доступна в международном техническом документе
SAE «Разработка четырехкамерного роторного двигателя Szorenyi».

Сокращенная версия «Разработка четырехкамерного роторного двигателя Сореньи» и другие технические документы SAE, касающиеся двигателей малых самолетов и БПЛА, доступны в последней книге SAE International So You Want to Design series, So You Want to Конструкция двигателей: Двигательные установки БПЛА .

Книга охватывает несколько технологий движения БПЛА, таких как традиционные двигатели на тяжелом топливе, гибридно-электрические архитектуры, распределенные вентиляторы, работающие на водороде, вышеупомянутый роторный двигатель Сореньи и экспериментальные плазменные двигатели — или диэлектрический барьерный разряд.

Уильям Кучински — редактор контента в SAE International, Aerospace Products Group в Варрендейле, штат Пенсильвания. Ранее он работал писателем в Центре безопасности НАСА в Кливленде, штат Огайо, и отвечал за написание тематических исследований системных сбоев.Его интересы включают буквально все, что связано с космосом, прошлыми и настоящими военными самолетами и двигательными установками.

Свяжитесь с ним по поводу любых статей или идей сотрудничества по электронной почте [email protected].
Продолжить чтение »

Freedom Motors

Rotapower® серии

Двигатели

обычно классифицируются по общему объему двигателя.Промышленные двигатели обычно производят около 3 л.с. на каждые 100 куб. См рабочего объема. Высокопроизводительные автомобильные двигатели могут производить 7 л.с. на каждые 100 куб. См, как и многие двухтактные двигатели. Двигатель типа Ванкеля уникален тем, что он производит один рабочий ход за оборот выходного вала от одного ротора, как одинарный двухтактный поршневой двигатель, но работает с гораздо более эффективным четырехтактным циклом сгорания. Таким образом, считается, что двигатель типа Ванкеля имеет рабочий объем в два раза больше, чем четырехтактный поршневой двигатель того же номинального рабочего объема.Двигатель Rotapower может с комфортом производить 7 л.с. на каждые 100 см3 в промышленной конфигурации и до 15 л.с. на каждые 100 см3 в высокопроизводительной конфигурации.

Freedom Motors разработала как одно-, так и многороторные высокопроизводительные двигатели и производит небольшое количество однороторных двигателей объемом 530 куб. См (серия 530). Он планирует разработать версии 150 куб. См / ротор (серия 150) для вспомогательных силовых агрегатов (ВСУ), мотороллеров и грузовых автомобилей, поскольку в мире производится большое количество двигателей с такой мощностью.

Первыми моделями, готовыми к серийному производству, являются одно- и многороторные модели серии 530 с жидкостным охлаждением, поскольку они удовлетворяют насущные потребности рынка отдыха, где существующих или предлагаемых двухтактных силовых установок будет недостаточно. Этот объемный двигатель Rotapower также идеален из-за его легкого веса и небольших размеров для портативных или легко транспортируемых двигателей в диапазоне от 20 до 200 л.с. в качестве вспомогательных силовых агрегатов (APU) для генераторов, насосов и т. Д. В следующей таблице показаны различные двигатели с их соответствующая производительность HP и вероятное приложение с вероятной областью применения, к которой они будут обращаться.

Нажмите кнопку ниже, чтобы загрузить сводную таблицу технических характеристик двигателя Rotapower®.

Брошюра с техническими характеристиками двигателя

Rotapower

Нажмите кнопку ниже, чтобы просмотреть сравнение двигателей Rotapower® и поршневых двигателей.

Брошюра со сравнением двигателей Rotapower

Применения и диапазон мощности базовых двигателей Rotapower®

Макс.Мощность	Объем двигателя	Конфигурация ротора	Возможные области применения
2,5 л.с.	27 куб. См	1 Ротор	Ручной электроинструмент, малые генераторные установки
20 л.с.	150 куб. См	1 Ротор	Гибридные автомобили, генераторные установки, скутеры и небольшие мотоциклы
40 л.с.	300 куб. См *	2 ротора (2 × 150 куб. См)
60 л.с.	530 куб.см	1 Ротор	Более крупные гибридные автомобили, снегоходы, вездеходы (ATV), водные мотоциклы, водные мотоциклы и более крупные мотоциклы
120 лс	1060 куб. См	2 ротора (2 × 530 куб. См)
180 лс	1590 куб.см	3 ротора (3 × 530 куб. См)
240 л.с.	2120 куб.см	4 ротора (4 × 530 куб. См)	Лодки, промышленные двигатели, большие генераторные установки или любое другое применение, которое ограничено пространством, ограничено по весу или требует совместимости с различными видами топлива
360 л.с.	3180 куб.см	6 роторов (6 × 530 куб. См)
75 л.с.	650 куб. См	1 Ротор
150 лс	1300 куб. См	2 ротора (2 × 650 куб. См)

* Размеры, которые еще не были протестированы Freedom Motors

куб.см = кубический сантиметр (см³) 1000 куб.см = 1 литр

Цвет строки представляет модели, созданные из одной и той же базовой конфигурации для минимизации смены инструмента:

Модуль Rotapower® 27 куб. См

ower 150 куб.

Модуль Rotapower® 650 куб.см

Двигатель vs.Ротор — В чем разница?

Motornoun

Машина или устройство, которое преобразует любую форму энергии в механическую или передает движение.

Rotornoun

Вращающаяся часть механического устройства, например электродвигателя, генератора, генератора переменного тока или насоса.

Motornoun

(разговорный) Легковой автомобиль или автомобиль.

«Хороший мотор!»;

Rotornoun

Крыло вертолета или аналогичного летательного аппарата.

Motornoun

(образно) Источник силы для чего-то; вдохновение; движущая сила.

Rotornoun

Количество, имеющее величину, направление и положение.

Motornoun

Любой белок, способный преобразовывать химическую энергию в механическую работу.

Rotornoun

Вращающаяся часть генератора или двигателя. В отличие от статора, неподвижная часть.

Motornoun

Контроллер или двигатель вселенной; Бог.

Rotornoun

вращающийся якорь двигателя или генератора

Motornoun

Ферментирующая масса фруктов, которая является основой pruno, или «тюремного вина».

Rotornoun

вращающаяся штанга распределителя

Моторадектив

(биология), связанный со способностью двигаться

«У нее отличные моторные навыки»;

Rotornoun

механизм вращения, состоящий из набора вращающихся крыльев; горизонтальные роторы вертолета или роторы компрессора реактивного двигателя

Моторадиообъектив

В отношении легковых автомобилей

«Автострахование для молодежи дорогое удовольствие»;

Motorverb

(от) Совершить поездку на автомобиле; водить.

«В субботу мы поехали в Плимут»;

Motorverb

(неофициально) Для быстрого движения.

«Поначалу продажи были медленными, но сейчас все идет на пользу.»;

Motorverb

(сленг) Уйти.

«Мне нужен мотор»;

Motornoun

Тот, кто или тот, кто придает движение; источник механической энергии.

Motornoun

Первичный двигатель; машина, с помощью которой источник энергии, такой как пар, движущаяся вода, электричество и т. д., доступен для выполнения механических работ.

Motornoun

Легковой автомобиль; автомобиль.

Моторадектив

Вызов или создание движения; относящиеся к органам движения; — применяется, в частности, в физиологии к тем нервам или нервным волокнам, которые передают только впечатления от нервного центра к мышцам, тем самым вызывая движение.

Motornoun

машина, которая преобразует другие формы энергии в механическую и таким образом передает движение

Motornoun

неспецифический агент, который передает движение;

«счастье — цель всех людей и двигатель всех действий»;

Motorverb

путешествовать или перевозиться в транспортном средстве;

«Мы ездили в университет каждое утро»; «Они поехали в Лондон в театр»;

Моторадиектив

, передающий информацию к мышцам от ЦНС;

«двигательные нервы»;

Моторадиектив

вызывает или может вызвать движение;

«движущая сила»; ‘сила мотивации’; «Моторная энергия»;

.