Перейти к: навигация, поиск
Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.
Возврат к странице Заглавная страница.
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
Перейти к: навигация, поиск
Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.
Возврат к странице Заглавная страница.
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
Масса мощности в крошечном, простом и легком корпусе. В роторном двигателе Ванкеля есть за что любить, но недостаточно, чтобы поддерживать его жизнь. Давайте посмотрим, что пошло не так
Напомнить позже
Они компактны, мощны и издают потрясающий шум. Так почему же роторные двигатели так и не стали популярными, и почему единственный производитель, который ее отстаивал, почти отказался от этой концепции? Давайте проведем вас через это.
NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, у которого плавились задние шины под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Ванкеля готовился десятилетиями, хотя продолжительность его жизни была относительно короткой и закончилась Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:
Процесс работы роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном двигателе с поршневым цилиндром. Отличие в том, что вместо поршней ротор треугольной формы, а вместо цилиндров корпус, напоминающий овал.
Всасывание
По мере движения ротора внутри корпуса небольшой воздушный карман расширяется в больший карман, создавая вакуум. Этот вакуум воздействует на впускные отверстия, из которых воздух и топливо затем всасываются в камеру сгорания.
Сжатие
Ротор продолжает вращаться, прижимая топливовоздушную смесь к плоской стороне корпуса ротора.
1 МБ
Привет Итану Смейлу за эпический GIF!Мощность
Две свечи зажигания используются для воспламенения воздушно-топливной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить сгорание большей части топлива, что заставляет ротор продолжать вращаться.
Выпуск
Подобно такту впуска, ротор перемещается до тех пор, пока не станут доступными выпускные отверстия, а затем выхлопные газы под высоким давлением вытесняются наружу, когда ротор закрывается от корпуса.
Важно понимать, что, в отличие от двигателя с поршневым цилиндром, в одном корпусе ротора все эти процессы происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как всасывание происходит на одной части ротора, также происходит рабочий ход, что приводит к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшом пакете.
Соотношение веса и мощности
Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер. Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но производил значительную мощность для своих небольших размеров.
Меньше движущихся частей
Часто в инженерии самое простое решение оказывается одним из лучших. Роторный двигатель резко сокращает количество деталей, необходимых для сгорания, поскольку в двухроторном двигателе вращаются всего три основных компонента.
Плавный и высокий обороты
Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательного движения массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе. Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способностью развивать высокие обороты, не заботясь о таких вещах, как поплавок клапана.
Mazda RX-8 2011 года была последним серийным автомобилем с роторным двигателем Ванкеля, 1,3-литровым Renesis. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 названию роторного двигателя, мы все прослезились из-за потери этого новаторского и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 не соответствовал нормам выбросов Euro 5, и, таким образом, он больше не мог продаваться в Европе после 2010 года. Несмотря на то, что в штатах он оставался законным, продажи значительно упали, поскольку модель существовала с 2004 года.0003
Низкий тепловой КПД
Из-за длинной камеры сгорания уникальной формы тепловой КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми аналогами. Это также часто приводило к выходу несгоревшего топлива из выхлопной трубы (отсюда тенденция роторных двигателей к обратному срабатыванию, что, очевидно, столь же прекрасно, сколь и неэффективно).
Burn Baby Burn
По своей конструкции роторный двигатель работает на масле. Во впускном коллекторе имеются маслораспылители, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это не только означает, что водитель должен регулярно проверять уровень масла, чтобы поддерживать правильную смазку ротора, но это также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ. И окружающая среда ненавидит плохие вещи.
В это отверстие в корпусе непосредственно впрыскивается масло во время такта впуска двигателя.Уплотнение ротора
Еще одна проблема, которая также может повлиять на выбросы: трудно герметизировать ротор, когда он окружен совершенно разными температурами. Помните, что впуск и сгорание происходят одновременно, но в совершенно разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть намного горячее. С точки зрения герметизации это проблематично, так как вы пытаетесь создать уплотнение металл-металл с металлами, которые работают при значительно разных температурах. Использование охлаждающих рубашек для выравнивания тепловой нагрузки позволяет уменьшить эту проблему, но никогда полностью.
Выбросы
Если сложить все вместе, выбросы уничтожили ротор. Сочетание неэффективного сгорания, естественного сжигания масла и проблемы с уплотнением приводит к тому, что двигатель не может конкурировать по сегодняшним стандартам по выбросам или экономии топлива.
В моем видео с описанием недостатков RX-8 зрители справедливо отметили, что я сравнивал автомобили 2015 модельного года с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо по отношению к Mazda. конец. Давайте исправим эту ошибку, используя первый модельный год RX-8.
| Автомобиль | Объем двигателя | Вес | Мощность | Комбинированный расход на галлон |
| 2004 Мазда RX-8 | 1,3 л Ванкель | 3053 фунта (1385 кг) | 197-238 л.с. (Авто/Ручной) | 18 миль на галлон (13 л/100 км) |
| 2004 Фольксваген ГТИ | 1,8 л I4 | 2934 (1330 кг) | 180 л.с. | 24 мили на галлон (9,8 л/100 км) |
| 2004 Корвет | 5,7 л V8 | 3214 фунтов (1458 кг) | 350 л. | 20 миль на галлон (11,8 л/100 км) |
Как вы можете видеть выше, RX-8 не слишком хорош с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, на 47% большей мощностью и на 5% большим весом по-прежнему обеспечивает на 11% лучшую экономию топлива. Также стоит упомянуть, что это был первый модельный год для RX-8, в то время как двигатели Corvette и GTI использовались с предыдущих лет. Проще говоря, о RX-8 нельзя сказать ничего хорошего с точки зрения экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно может рассматривать это как отрицательный момент, без выбросов вредных веществ нельзя купить автомобиль.
Стоит отметить, что с момента первоначальной публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, хотя и только в качестве небольшого увеличения запаса хода в электромобилях. Другими словами, ничего такого, что могло бы «взлететь».
В Википедии есть хорошая визуализация работы двигателей Ванкеля, которую я скопировал ниже. Они проходят те же четыре этапа, что и обычный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень отходит от камеры сгорания, всасывая смесь топлива и воздуха, толкается обратно к камере, сжимая смесь, воспламеняет смесь. выталкивая поршень обратно и прилагая усилие к приводному валу, а затем толкает обратно к камере, выталкивая выхлоп. Разница в том, что в двигателе Ванкеля эти четыре этапа происходят в четырех разных местах внутри камеры сгорания, поскольку газы внутри нее толкаются изогнутым треугольным поршнем, ротором двигателя.
Карданный вал в двигателе — фиксированная меньшая шестерня в центре анимации; в реальном двигателе эта шестерня сама вращалась бы, но это не показано. Треугольный ротор соединяется с карданным валом с помощью эксцентриковой планетарной шестерни и вращается вокруг карданного вала, как хула-хуп вокруг вращающейся танцовщицы. Шестерни имеют зубья и радиусы в соотношении 3: 2, в результате чего карданный вал вращается в три раза быстрее, чем ротор. При этом три угла ротора («верхние уплотнения») остаются в контакте с внешней стенкой двигателя, называемой его статором, так что газы в двигателе не просачиваются между разными фазами.
Форма статора определяется не изгибом самого ротора, а только траекторией движущихся уплотнений вершины. Эта траектория представляет собой кривую, называемую эпитрохоидой. Если вы когда-нибудь играли со спирографом, вы знаете, что такое эпитроихоид: это то, что вы получаете, фиксируя один круглый диск, позволяя другому круговому диску вращаться вокруг него, помещая точку где-то внутри вращающегося диска и прослеживая кривую, по которой он движется.
следует. Вот еще одна анимация из Википедии:
Различные соотношения радиусов между внутренним и внешним диском дают разное количество лепестков на кривой, а различное расположение движущейся точки на внешнем диске (ближе или дальше от центра диска) дает кривые, которые ближе к круг или более пышные. Размещение движущейся точки на самом внешнем круге дает вам заостренные, а не изогнутые эпитрохоиды, а размещение ее еще дальше превращает внутренние выпуклости этих кривых в самопересекающиеся петли.
Траектории спирографа отличаются от траекторий вращения апексного уплотнения по крайней мере в трех отношениях: в двигателе Ванкеля центральный круг (карданный вал) вращается, а не остается неподвижным, внешний круг (планетарная шестерня) окружает центральный круг, а не вне его, а точка, движение которой прослеживается (вершинная печать), находится вне внешнего круга, а не внутри него. Тем не менее форма по-прежнему двухлопастная эпитрохоида; см. «теорему о двойном поколении» Бернуллиса, описанную Нэшем, 1 , почему одну и ту же кривую можно построить разными способами. По модулю масштаба всей системы имеется один свободный параметр, определяющий точную форму этой эпитрохоиды: отношение расстояний от центра ротора до апикальных уплотнений и до планетарной передачи. Если верхние уплотнения расположены слишком близко, планетарная передача врежется в статор; если они слишком далеко, статор будет близок к круглому, и давление от одной части цикла сгорания к другой изменится незначительно, что приведет к снижению эффективности двигателя. Выбор, сделанный в реальных двигателях, заключается не в том, чтобы разместить верхние уплотнения как можно ближе, а, по-видимому, в более тщательной оптимизации, которая учитывает форму и размер областей, образованных ротором и статором на разных стадиях цикла сгорания.
После определения формы статора можно переходить к ответу на вопрос, с которого мы начали: какова форма ротора? Основное конструктивное ограничение заключается в том, что он должен касаться или, по крайней мере, оставаться близко к внутренней выпуклости статора (на его «боковых уплотнениях»), чтобы предотвратить обратный поток выхлопных газов к впускному отверстию. Форму, которая достигает этого, можно понять с помощью мысленного эксперимента, в котором мы представляем ротор каким-то образом зафиксированным в пространстве, в то время как транспортное средство, содержащее его, вращается вокруг него, а не наоборот. При вращении транспортного средства его статор проходит части пространства, которые не могут быть заняты ротором. Части пространства, которые остаются нетронутыми вращающимся статором, доступны для использования ротором и должны использоваться им, если мы хотим, чтобы ротор оставался в контакте со статором на его боковых уплотнениях. Математически это описывается как «огибающая» положений вращающегося статора по отношению к неподвижному ротору. Эта оболочка представляет собой изогнутый треугольник, но не треугольник Рело. Его кривые более плоские, чем дуги треугольника Рело, но они также не являются дугами окружности. Как оболочка алгебраических кривых, они предположительно сами по себе алгебраичны, но более высокого порядка; тригонометрические формулы даны Шунгом и Пенноком.
2
На практике форма ротора отличается от идеальной формы оболочки эпитрохоида несколькими способами. Во-первых, как объясняет Дрогош, 3 для простоты изготовления часто аппроксимируется дугами окружности, а не точно повторяет форму конверта. Пока аппроксимация остается в пределах огибающей, ротор будет избегать столкновения со статором, а контакт бокового уплотнения не так важен вблизи углов треугольника, поэтому именно здесь аппроксимация наиболее заметна. Во-вторых, настоящие роторы Ванкеля часто имеют лопатки, выведенные из середины их сторон, чтобы сформировать мини-камеры сгорания, которые направляют и формируют дымовые газы внутри двигателя.
Подробнее обо всем этом см.:
Нэш, Дэвид Х. (1977), «Геометрия роторного двигателя», Mathematics Magazine 2: 87–89, doi: 10.1080/0025570X.1977.11976621, JSTOR: 2689731 ↩
Шунг, Дж.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
