Автор: Роторний двигун: принцип роботи і пристрій
Як відомо, переважна більшість сучасних автомобілів оснащено двигунами внутрішнього згоряння або ДВС.
Суть їх роботи полягає в перетворенні енергії, що утворюється при спалюванні паливної суміші, в обертання валу, від якого за допомогою механічного приводу рух передається на колеса транспортного засобу.
У переважній більшості автомобілів зараз використовуються ДВС, влаштовані по поршневий схемою. Але, є й інший тип двигунів внутрішнього згоряння, а саме – роторні двигуни. Про даному типі двигуна ми і розповімо в даній статті.
Що таке роторний двигун?
Історія роторних двигунів почалася в 1957 році, коли німецькими інженерами Феліксом Ванкелем і Вальтером Фройде був продемонстрований перший працездатний зразок такого силового агрегату.
Спочатку новинкою дуже серйозно зацікавилися багато провідні світові виробники автомобілів (зокрема, Mercedes-Benz, General Motors, Citroen), проте в підсумку тільки японська Mazda зважилася на те, щоб освоїти випуск роторних двигунів великими серіями і не відмовлятися від них протягом досить тривалого часу.
До речі кажучи, навіть вітчизняний ВАЗ протягом цілого ряду років випускав обмеженими серіями «Жигулі» з роторними силовими агрегатами. «Звичайним» покупцям вони не поставлялися, а вирушали ці машини в автопарки КДБ і, в зовсім невеликих кількостях, МВС СРСР.
Принцип роботи роторного двигуна, також як і звичайного поршневого двигуна, базується на перетворенні енергії згоряння в енергію обертання, проте це перетворення здійснюється трохи іншим способом.
У роторному двигуні обертальний рух здійснює безпосередньо головний робочий його елемент – ротор.
Саме в цьому полягає найважливіша відмінність роторного двигуна внутрішнього згоряння від поршневого ДВС, в якому головними рухливими робочими елементами є поршні, відбувається не обертальний, а зворотно-поступальний рух.
Таким чином, в роторних двигунах в силу їх конструкції повністю виключаються досить складні за своєю конструкцією та потребують періодичного обслуговування кривошипно-шатунні механізми, що перетворюють зворотно-поступальний рух в обертальний рух колінчастого вала.
Принцип роботи роторного двигуна
Так само, як і в поршневому, в роторному двигуні використовується тиск газів, що утворюються в результаті згоряння паливно-повітряної суміші. Однак воно виникає не в циліндрах, а в камері, яка утворюється тією частиною корпусу, яка закрита стороною знаходиться всередині неї трикутного ротора. Саме він і використовується замість поршнів.
Обертання ротора під впливом цього тиску відбувається по траєкторії, що дуже нагадує лінію, намальовану спірографом. Завдяки цьому всі три вершини трикутного ротора при зіткненні зі внутрішніми стінками корпусу двигуна утворюють герметичні камери згоряння. У міру обертання ротора кожен з трьох цих обсягів поперемінно то розширюється, то стискується. Такий режим функціонування роторного ДВС забезпечує здійснення таких процесів, як:
- Надходження паливно-повітряної суміші;
- стиснення;
- Корисну роботу;
- Випуск вихлопу.
Таким чином, роторний двигун точно так же, як і стандартний поршневий двигун сучасного автомобіля, є чотиритактним.
Пристрій роторного двигуна
Система запалювання і система уприскування палива в роторних двигунах схожа з аналогічними, використовуваними в двигунах поршневих, проте будова цих ДВС зовсім по-різному. Основними конструктивними елементами роторного двигуна є:
- ротор;
- Статор (корпус);
- Вихідний вал.
Як уже були сказано вище, ротор розташовується всередині статора (корпуса) і має три опуклих боку. Кожна з них, по суті справи, грає роль поршня і має поглиблення, необхідне для того, щоб підвищити швидкість обертання. На кожній зі сторін ротора є по два металевих кільця, які формують необхідні для функціонування цього ДВС камери згоряння.
Важливою складовою ротора є зубчасте колесо, розташоване в його центрі і сполучаються із закріпленою на корпусі шестернею. Саме завдяки такому сполученню задається необхідна траєкторія і напрям, за якими ротор обертається в корпусі.
Корпус роторного двигуна внутрішнього згоряння має овальну форму, яка розрахована і реалізована таким чином, щоб з його внутрішніми стінками завжди стикалися все три вершини ротора.
Це необхідно для того, щоб в будь-який момент часу всередині цього силового агрегату були присутні три повністю ізольованих один від одного обсягу газу.
Крім того, в корпусі розташовуються порти впуску та випуску, причому в них немає клапанів: впускний порт з’єднується безпосередньо з дроселем, а випускний – безпосередньо з вихлопною системою.
Вихідний вал роторного двигуна зовсім не схожий на колінчастий вал поршневого ДВС. На ньому ексцентрично, тобто з деяким зміщенням відносно центральної осі розташовуються спеціальні виступи. З кожним з них пов’язаний окремий ротор (їх, до речі кажучи, в роторному двигуні розташовується не один, а кілька). При обертанні кожен з роторів штовхає «свій» кулачок, в результаті чого на валу з’являється крутний момент.
Слід зауважити, що всі роторні двигуни збираються шарами. У найбільш часто використовуваних двохроторннім їх п’ять, а утримуються всі він за допомогою болтів, встановлених по колу. Охолодження роторних двигунів здійснюється за допомогою охолоджуючої рідини, яка походить через всі частини конструкції.
Підшипники і ущільнення для вихідного вала розташовуються в двох крайніх шарах. Вони ж поділяють між собою частини корпусу, в яких розташовуються самі ротори. Впускні порти розташовуються в центральній частині, а випускні – в кожній з крайніх частин.
: Опозитний двигун – що це таке і як він працює.
Переваги та недоліки роторних двигунів
Основними перевагами роторних двигунів в порівнянні з поршневими є:
- Менша кількість рухомих деталей;
- Більш плавна робота;
- Більш висока надійність.
У Двохроторннім двигуні рухається тільки вихідний вал і обидва ротора, в той час, як навіть в найпростішому по конструкції поршневому ДВС рухомих деталей налічується не менше сорока. Відповідно, надійність роторного силового агрегати виявляється істотно більш високою.
