Принцип дії роторноїдвигуна мінусів більше ніж плюсів
У цій статті ми розглянемо принцип дії роторного двигуна, його пристрій, дізнаємося про переваги, недоліки та сферу застосування.
Принцип дії роторного двигуна
У роторному двигуні використовується тиск, що створюється під час згоряння паливно-повітряної суміші. Тільки якщо в поршневому моторі внутрішнього згоряння цей тиск одержують у циліндрах, після чого через поршні, і шатуни передають на колінчастий вал, то в роторному згаданих проміжних ланок немає.
Трикутний ротор у пристрої грає роль поршня, що обертається по колу і передає крутний момент безпосередньо на вихідний вал.
Виходить, що ротор, у процесі обертання, ділить камеру на 3 ізольованих сегменти. В обсязі кожного з них відбувається один із циклів: впуск, стиск, запалення та викид.
Оборот ротора, відповідає трьом оборотом валу. Зазвичай використовують два ротори. Це дозволяє прибрати детонацію, підвищити стабільність роботи двигуна.
Ротор встановлюється на вал з ексцентриситетом, це дозволяє перенести момент, що крутить, безпосередньо на вал.
Принцип дії роторного двигуна полягає в тому, що має чотири такти, вони змінюються в залежності від кута розташування ротора. Розглянемо кожен із тактів:
- Забір суміші відбувається коли одна з вершин ротора знаходиться в районі клапана впуску в корпусі. У цей момент, об'єм камери збільшується, втягуючи в свій простір суміш, що росте. А коли друга вершина приходить до впускного каналу, відбувається ще один такт;
- Стиснення паливно-повітряної суміші відбувається при подальшому повороті ротора, коли обсяг суміші зменшується і призводить до зростання тиску. Максимальний рівеньтиску спостерігається у період, коли суміш надходить у зону свічок;
- Спалювання паливно-повітряної суміші, як і у звичайному бензиновому двигуні, ініціюється свічками. Вони синхронно підпалюють суміш. Зазвичай застосовують 2 свічки, щоб суміш горіла з більшою швидкістю і рівномірніше. Тиск вибухової хвилі, що утворився, створює робоче зусилля; яке провертає ротор на ексцентриці валу. На вихідний вал передається момент, що крутить;
- Випуск вихлопних газів, що відпрацювали, починається як тільки ротор однієї з вершин проходить точку випускного отвору. Далі він за інерцією, і під впливом другого ротора, який працює в асинхронному режимі, змінює свій кут і приходить вершиною до впускного отвору. Все повторюється по новій – від такту огорожі до такту вихлопу.
Конструктивні особливості
Тепер познайомимося з вузлами та деталями двигуна. Це допоможе точніше зрозуміти як працює пристрій.
Ротор містить три опуклі поверхні з поглибленнями, які збільшують робочий об'єм. На кутах розташовані односпрямовані ущільнювальні пластини. Вони забезпечують герметизацію пари ротор-корпус. Ще передбачені сталеві кільця з кожної сторони для відділення робочої камери від картера.
Також у ротора є у центрі з одного боку зубчастий вінець. Через цю зубчасту передачу знімається момент, що крутить.
Корпус роторного двигуна нагадує багатошаровий пиріг. Він складається з кришок, робочих камер, розділових стін. Передбачено дві камери, розділені стінкою та з двох сторін кришки.
Усередині корпусє складною формою типу овалу, з компенсуючими відливами, які відповідають за герметизацію всіх трьох камер, що розділяються ротором.
Вихідний вал має два ексцентрики, так як на валу встановлені два ротори, що працюють в протифазі - на одному цикл викиду газів, що відпрацювали, на другому цикл забору суміші.
Використання двох аналогічних вузлів унеможливлює виникнення биття і зменшує детонацію.
При зміщенні ексцентриків та переміщенні кожного ротора по стінках корпусу вони провертають вал.
Переваги
Головна перевага – відсутність шатунів. Також у конструкції не використовуються клапани, пружини клапанів, розподільний вал, ремінь ГРМ тощо. Все це зменшує габарити і масу силової установки.
Наступний плюс – гарна збалансованість деталей. Мотор більш тривалий час передає на вихідний вал крутний момент – передача потужності на вал продовжується ¾ обороту (для поршневого варіанта тільки протягом ½ обороту).
Так як ротор робить всього 1 оборот на 3 обороти валу, це збільшує його ресурс. Для японських моделей він досягає 300 000 кілометрів.
Недоліки
Роторні двигуни не набули масового поширення через низькі екологічні показники.
Також відзначається споживання великої кількості палива через невисокий робочий тиск у камері згоряння.
Так як такий тип двигуна рідко зустрічається, при його ремонті та експлуатації можуть виникнути проблеми.
Практично відсутня система мастила. Моторне масло постійно надходить у корпус до ротора, через що спостерігається значна його витрата.
Сама олія повинна мати високі якісні показники та бути мінеральною без присадок. Справа в тому, що «синтетика» вигоряє та утворює наповерхні корпусу нагар.
Слід зазначити, що роторні мотори нагріваються набагато сильніше, ніж поршневі.
Застосування
Перспектива цих двигунів є. Як тільки вдасться зупинити засилля нафтових компаній, і світ перейде на водневе паливо, вирішується проблема екологічності.
До того ж роторні двигуни, що працюють на водні, не схильні до детонації. Перший автомобіль з таким двигуном був спорткар NSU Spider, він міг рухатися зі швидкістю до 150 км/год, маючи потужність мотора 57 конячок.
Масово випускався автомобіль із роторним двигуном компанією NSU – седан Ro-80. Також такими моторами оснащувалися: Citroen (GS Birotor), Chevrolet (Corvette), Mercedes-Benz (С111), ВАЗ (21018) та деякі інші.
Наймасовіший автомобіль японської компанії Mazda, це Mazda RX8. Виробництво останньої з них у версії Spirit R, згорнуте у 2012 році через викиди двигуна, які не відповідали європейським стандартам.
Щоправда, компанія вже створила сучасний роторний двигун Renesis 16X, що відповідає міжнародним екологічним стандартам. У ньому значно перероблено паливну систему упорскування – тепер пальне витрачається набагато економніше. Корпус двигуна виготовили з алюмінієвого сплаву. Також створено агрегат, що працює і на водні.
Остання розробка з роторним двигуном – Premacy Hydrogen RE Hybrid у принципі ні в чому не поступається іншим новинкам світового автопрому.
До речі, багато виробників літаків воліють поршневим бензиновим двигунам роторні, наприклад, такі як Skycar і Schleicher.
Думаю, приклад роторного двигуна підтверджує істину, що не популярний, не означає поганий. Просто його час ще не настав.