Роторный двигатель своими руками: Роторный двигатель своими руками

Изобретатели роторного двигателя нового типа заключили контракт с DARPA / Хабр

Компания LiquidPiston получила для финансирования своего проекта средства от DARPA. Проект представляет собой улучшенный мотор внутреннего сгорания роторного типа под названием X1. Во главе компании, работающей в городе Блумфилд штата Коннектикут, стоят инженеры, отец и сын, Николай и Александр Школьники.

Изобретатели заявляют множество уникальных свойств своего изделия. Например, тепловой КПД их мотора равен 50% (по сравнению с 20-30% обычного бензинового ДВС). Правда, если взять дизельный двигатель, добавить в него турбонаддув и промежуточное охлаждение, мы также получим КПД порядка 50%. Но при этом дизельный двигатель будет очень много весить.

Как утверждает Александр Школьник, типичный дизельный генератор на 3 кВт имеет размеры 100х60х60 см и весит более 70 кг. При этом генератор на основе двигателя X1 аналогичной мощности будет весить 15 кг (сам мотор – 4 кг), а размер его будет составлять 30х30 см.

Фактически, такой генератор будет умещаться в рюкзаке.

Изобретатели постарались взять лучшее от разных тепловых циклов и уменьшить потери энергии двигателя. Теоретический предел КПД нового двигателя – 75%, но пока инженеры трудятся над достижением реального показателя в 57%.

Работа двигателя X1 напоминает процесс работы известного роторного двигателя Ванкеля, вывернутый наизнанку. Ротор закреплён на эксцентрическом валу, и содержит в себе каналы для впуска газовой смеси и выпуска отработавших газов. Расположенные по углам равностороннего треугольника свечи отрабатывают по разу за один оборот вала.

Двигатель работает на прямом впрыске и обеспечивает высокую степень сжатия — 18:1. Не меняющийся во время сгорания объём камеры позволяет сжигать топливо дольше и полнее. Отработавшие газы достигают почти атмосферного давления перед выходом, в связи с чем успевают отдать почти всю свою энергию ротору.

Высокая эффективность также позволяет отказаться от водяного охлаждения двигателя. Работая под нагрузкой, двигатель может пропускать циклы зажигания и засасывать воздух, который будет охлаждать его. Рассматривается даже вариант впрыска в камеру сгорания воды, которая будет охлаждать двигатель, уменьшать выбросы отработавших газов и одновременно превращаться в пар, толкающий ротор.

Слева — двигатель Ванкеля, справа — X1

Компактность и мощность двигателя заинтересовали военных, которым требуются портативные энергетические системы. В случае успешного внедрения двигатель найдёт множество применений — переносной электрогенератор, двигатель для беспилотных аппаратов, и многое другое.

Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале «Популярная механика». В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Автомобили с роторным двигателем – стоят ли они внимания? + видео » АвтоНоватор

Обычно «сердце» машины представляет собой цилидро-поршневую систему, то есть основано на возвратно-поступательном движении, однако есть и другой вариант – автомобили с роторным двигателем.

Автомобили с роторным двигателем – главное отличие

Основная сложность в работе ДВС с классическими цилиндрами – преобразование возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент, без которого колеса не будут вращаться. Именно поэтому с того момента, как был создан первый двигатель внутреннего сгорания, ученые и механики-самоучки ломали головы над тем, как сделать мотор с исключительно вращающимися узлами. Удалось это германскому технику-самородку Ванкелю.

Первые эскизы были им разработаны в 1927 году, по окончании высшей школы. В дальнейшем механик купил небольшую мастерскую и вплотную занялся своей идеей. Итогом многолетней работы стала рабочая модель роторного ДВС, созданная совместно с инженером Вальтером Фройде. Механизм оказался похожим на электромотор, то есть основой его стал вал с трехгранным ротором, очень похожим на треугольник Рело, который был заключен в камеру овальной формы. Углы упираются в стенки, создавая с ними герметичный подвижный контакт.

Полость статора (корпуса) делится сердечником на соответствующее числу его сторон количество камер, причем за один оборот ротора отрабатываются три основных такта: впрыск топлива, воспламенение, выброс отработанных газов. На деле их, конечно, 5, но два промежуточных, сжатие топлива и расширение газов, можно не принимать во внимание. За один полный цикл происходит 3 оборота вала, а если учесть, что обычно устанавливаются два ротора в противофазе, автомобили с роторным двигателем имеют мощность в 3 раза больше, чем классические цилиндро-поршневые системы.

Насколько популярен роторный дизельный двигатель?

Первыми машинами, на которых был установлен ДВС Ванкеля, стали легковушки NSU Spider 1964 года выпуска, мощностью в 54 л.с., что позволяло разгонять транспортные средства до 150 км/ч. Далее, в 1967 году, был создан стендовый вариант седана NSU Ro-80, красивый и даже элегантный, с суженым капотом и несколько более высоким багажником. В серийное производство он так и не вышел. Впрочем, именно этот автомобиль подтолкнул многие компании покупать лицензии на роторный дизельный двигатель. В их число вошли Toyota, Citroen, GM, Mazda. Нигде новинка не прижилась. Почему? Тому причиной были серьезные ее недостатки.

Образуемая стенками статора и ротора камера значительно превышает объем классического цилиндра, топливно-воздушная смесь получается неравномерной. Из-за чего даже с применением синхронного разряда двух свечей не обеспечивается полное сгорание топлива. Как следствие – ДВС неэкономичен и неэкологичен. Именно поэтому, когда разразился топливный кризис, NSU, сделавшая ставку на роторные двигатели, была вынуждена слиться с Volkswagen, где от дискредитировавших себя «ванкелей» отказались.

Компанией Mercedes-Benz было выпущено лишь два автомобиля с ротором – С111 первого (280 л.с., 257.5 км/ч, 100 км/ч за 5 сек) и второго (350 л.с., 300 км/ч, 100 км/ч за 4.8 сек) поколения. Компанией Chevrolet также были выпущены две пробные машины Corvette, с двухсекционным двигателем на 266 л. с. и с четырехсекционным на 390 л.с., но все ограничилось их демонстрацией. За 2 года, начиная с 1974, компанией Citroen были выпущены с конвейера 874 автомобиля Citroen GS Birotor мощностью в 107 л.с., затем их отозвали для ликвидации, однако около 200 так и остались у автолюбителей. А значит, есть вероятность встретить их сегодня на дорогах Германии, Дании или Швейцарии, если, конечно, их владельцам дался капитальный ремонт роторного двигателя.

Наиболее стабильное производство смогла наладить компания Mazda, с 1967 по 1972 годы было выпущено 1519 автомобилей марки Cosmo, воплощенные в двух сериях по 343 и 1176 машин. За тот же период было выпущено в массовое производство купе Luce R130. «Ванкели» начали ставить на все без исключения модели Mazda с 1970 года, в том числе и на автобус Parkway Rotary 26, развивающий скорость до 120 км/ч при массе 2835 кг. Приблизительно в то же время началось производство роторных двигателей в СССР, правда, без лицензии, а, следовательно, до всего доходили своим умом на примере разобранного «ванкеля» с NSU Ro-80.

Разработка осуществлялась на заводе ВАЗ. В 1976 году был качественно изменен двигатель Ваз-311, а через шесть лет массово стала выпускаться марка Ваз-21018 с ротором мощностью 70 л.с. Правда, на всей серии вскоре был установлен поршневой ДВС, поскольку все «ванкели» сломались при обкатке, и потребовалась замена роторного двигателя. С 1983 года с конвейера стали съезжать модели Ваз-411 и Ваз-413 на 120 и 140 л.с. соответственно. Ими были оснащены отряды ГАИ, МВД и КГБ. В настоящее время роторами занимается исключительно компания Mazda.

Возможен ли ремонт роторного двигателя своими руками?

Самостоятельно что-либо сделать с ДВС Ванкеля довольно сложно. Наиболее доступное действие – замена свечей. На первых моделях они были вмонтированы непосредственно в неподвижный вал, вокруг которого вращался не только ротор, но и сам корпус. В дальнейшем, наоборот, статор сделали неподвижным, установив в его стенке 2 свечи напротив клапанов впрыска топлива и выпуска отработанных газов.

Любые другие ремонтные работы, если вы привыкли к классическим поршневым ДВС, практически невозможны.

В двигателе Ванкеля деталей на 40 % меньше, чем в стандартном ДВС, работа которого основана на ЦПГ (цилиндро-поршневой группе).

Опорные вкладыши вала меняются в том случае, если начала проглядывать медь, для этого снимаем шестерни, осуществляем замену и снова напрессовываем зубчатые колеса. Затем осматриваем сальники и, если необходимо, меняем их тоже. Осуществляя ремонт роторного двигателя своими руками, будьте внимательны при снятии и установке пружин маслосъемных колец, передние и задние различаются по форме. Торцевые пластины тоже при необходимости подвергаются замене, причем устанавливать их нужно согласно буквенной маркировке.

Угловые уплотнения в первую очередь монтируются с передней стороны ротора, желательно их сажать на зеленую кастроловскую смазку, чтобы зафиксировать на время сборки механизма. После установки вала ставятся тыльные угловые уплотнения.

Накладывая на статор прокладки, смажьте их герметиком. Апексы с пружинами в угловые уплотнители вставляются уже после того, как ротор помещен в корпус статора. В последнюю очередь смазываются герметиком прокладки передней и задней секций перед крепежом крышек.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

подробное описание, чертежи. Как сделать паровой двигатель Как работает паровой двигатель

ПАРОВОЙ РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ и ПАРОВОЙ АКСИАЛЬНО- ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Паровой роторный двигатель (паровая машина роторного типа) является уникальной силовой машиной, развитие производства которой до настоящего времени не получило должного развития.

С одной стороны- разнообразные конструкции роторных двигателей существовали ещё в последней трети 19-го века и даже неплохо работали, в том числе и для привода динамо-машин с целью выработки электрической энергии и электроснабжения всяких объектов. Но качество и точность изготовления таких паровых двигателей (паровых машин) было весьма примитивным, поэтому они имели малый КПД и невысокую мощность. С тех пор малые паровые машины ушли в прошлое, но вместе с действительно малоэффективными и бесперспективными поршневыми паровыми машинами в прошлое ушли и имеющие хорошую перспективу паровые роторные двигатели.

Главная причина- на уровне технологий конца 19-го века сделать действительно качественный, мощный и долговечный роторный двигатель не представлялось возможным.
Поэтому из всего многообразия паровых двигателей и паровых машин до нашего времени благополучно и активно дожили лишь паровые турбины огромной мощности (от 20 мВт и выше), на которых сегодня осуществляется около 75% выработки электроэнергии в нашей стране. Еще паровые турбины большой мощности дают энергию от атомных реакторов в боевых подводных лодках-ракетоносцах и на больших арктических ледоколах. Но это все огромные машины. Паровые турбины резко теряют всю свою эффективность при уменьшении их размеров.

…. Именно поэтому силовых паровых машин и паровых двигателей мощности ниже 2000 — 1500 кВт (2 — 1,5 мВт), которые бы эффективно работали на паре, получаемом от сжигания дешевого твердого топлива и различных бесплатных горючих отходов, сейчас в мире нет.
Вот в этой –то пустой сегодня области техники (и абсолютно голой, но очень нуждающейся в товарном предложении коммерческой нише), в этой рыночной нише силовых машин небольшой мощности, могут и должны занять своё очень достойное место паровые роторные двигатели. И потребность в них только в нашей стране — на десятки и десятки тысяч… Особенно такие малые и средние по мощности силовые машины для автономное электрогенерации и независимого электроснабжения нуждаются малые и средние предприятия в отдаленных от больших городов и крупных электростанций местностях: — на малых лесопилках, отдаленных приисках, на полевых станах и лесных делянках, и пр. и др.
…..

..
Давайте рассмотрим показатели, из-за которых паровые роторные двигатели оказываются лучше, чем их ближайшие сородичи — паровые машины в образе поршневых паровых двигателей и паровых турбин.
… — 1) Роторные двигатели являются силовыми машинами объемного расширения – как поршневые двигатели. Т.е. они обладают небольшим потреблением пара на единицу мощности, потому что пар подается в их рабочие полости время от времени, и строго дозированными порциями, а не постоянным обильным потоком, как в паровых турбинах. Именно поэтому паровые роторные двигатели гораздо экономичнее паровых турбин на единицу выдаваемой мощности.
— 2) Роторные паровые двигатели имеют плечо приложения действующих газовых сил (плечо крутящего момента) значительно (в разы) больше, чем поршневые паровые двигатели. Поэтому развиваемая ими мощность гораздо выше, чем у паровых поршневых машин.
— 3) Паровые роторные двигатели имеют гораздо большее рабочий ход, чем поршневые паровые двигатели, т. е. имеют возможность переводить большую часть внутренней энергии пара в полезную работу.
— 4) Паровые роторные двигатели могут эффективно работать на насыщенном (влажном) паре, без затруднений допускать конденсацию значительной части пара с переходом её в воду прямо в рабочих секциях парового роторного двигателя. Это так же повышает КПД работы паросиловой установки с использованием парового роторного двигателя.
— 5 ) Паровые роторные двигатели работают на оборотах в 2-3 тыс. оборотов в минуту, что является оптимальной частотой вращения для выработки электричества, в отличие от слишком тихоходных поршневых двигателей (200-600 оборотов в минуту) традиционных паровых машин паровозного типа, или от слишком быстроходных турбин (10-20 тыс. оборотов в минуту).

При этом технологически паровые роторные двигатели относительно просты в изготовлении, что делает затраты на их изготовление относительно невысокими. В отличие от крайне дорогостоящих в производстве паровых турбин.

ИТАК, КРАТКИЙ ИТОГ ЭТОЙ СТАТЬИ — паровой роторный двигатель является весьма эффективной паровой силовой машиной для преобразования давления пара от тепла сгорающего твердого топлива и горючих отходов в механическую мощность и в электрическую энергию.

Автором настоящего сайта, уже получены более 5 патентов на изобретения по разным аспектам конструкций паровых роторных двигателей. А так же произведено некоторое количество небольших роторных двигателей мощностью от 3 до 7 кВт. Сейчас идет проектирование паровых роторных двигателей мощностью от 100 до 200 кВт.
Но у роторных двигателей есть «родовой недостаток» — сложная система уплотнений, которые для маленьких по размерам двигателей оказываются слишком сложными, миниатюрными и дорогими в изготовлении.

При этом автором сайта ведется разработка паровых аксиально поршневых двигателей с оппозитным — встречным движением поршней. Данная компоновка является наиболее энерго — производительной по мощности вариацией из всех возможных схем применения поршневой системы.
Данные двигатели в малых размерах получаются несколько дешевле и проще роторных моторов и уплотнения в них использхуються самые традиционные и самые простые.

Внизу размещено видео использования маленького аксиально-поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней.

В настоящее время идет изготовление такого аксиально-поршневого оппозитного двигателя на 30 кВт. Ресурс двигателя ожидается в несколько сотен тысячах моточасов ибо обороты парового двигателя в 3-4 раза ниже оборотов двигателя внутреннего сгорания, в пара трения «поршень- цилиндр» — подвергнута ионно -плазменному азотированию в вакуумной среде и твердость поверхностей трения составляет 62-64 ед по HRC. Подробно о процессе упрочения поверхности методом азотирования смотри .

Вот анимация принципа работы похожего по компоновке такого аксиально- поршневого оппозитного двигателя с встречным движением поршней

Изобретение паровых машин стало переломным моментом в истории человечества. Где-то на рубеже XVII-XVIII веков началась замена малоэффективного ручного труда, водяных колес и на совершенно новые и уникальные механизмы — паровые двигатели. Именно благодаря им стали возможны техническая и промышленная революции, да и весь прогресс человечества.

Но кто изобрел паровую машину? Кому человечество этим обязано? И когда это было? На все эти вопросы и постараемся найти ответы.

Еще до нашей эры

История создания паровой машины начинается еще в первых столетиях до нашей эры. Герон Александрийский описал механизм, который начинал работать только тогда, когда на него воздействовал пар. Устройство представляло собой шар, на котором были закреплены сопла. Из сопел по касательной выходил пар, тем самым заставляя двигатель вращаться. Это было первое устройство, которое работало на пару.

Создатель паровой машины (а точнее, турбины) — Таги-аль-Диноме (арабский философ, инженер и астроном). Его изобретение стало широко известно в Египте в XVI веке. Механизм был устроен следующим образом: потоки пара направляли прямо на механизм с лопастями, и когда дым валил — лопасти вращались. Нечто подобное в 1629 году предлагал и итальянский инженер Джованни Бранка. Главным недостатком всех этих изобретений был слишком большой расход пара, что в свою очередь требовало огромных затрат энергии и не было целесообразно. Разработки были приостановлены, так как тогдашних научных и технических знаний человечества было недостаточно. Кроме того, надобность в таких изобретениях напрочь отсутствовала.

Разработки

До XVII века создание паровой машины было невозможно. Но как только планка уровня развития человечества взлетела, тут же появились и первые экземпляры и изобретения. Хотя серьезно их никто на тот момент не воспринял. Так, например, в 1663 году английский ученый опубликовал в прессе проект своего изобретения, которое он установил в замке Реглан. Его устройство служило для того, чтобы поднимать воду на стены башен. Однако, как и все новое и неизведанное, данный проект был принят с сомнением, и спонсоров для его дальнейших разработок не нашлось.

История создания паровой машины начинается с изобретения пароатмосферной машины. В 1681 году ученый из Франции изобрел устройство, которое откачивало воду из шахт. В качестве движущей силы в первое время применялся порох, а затем его заменили на водяной пар. Так появилась пароатмосферная машина. Огромный вклад в ее усовершенствование внесли ученые из Англии Томас Ньюкомен и Томас Северен. Неоценимую помощь также оказал русский изобретатель-самоучка Иван Ползунов.

Неудавшаяся попытка Папена

Пароатмосферная машина, далекая в то время от совершенства, привлекла особое внимание в судостроительной области. Д. Папен свои последние сбережения потратил на приобретение небольшого судна, на котором занялся установкой водоподъемной пароатмосферной машины собственного производства. Механизм действия заключался в том, чтобы, падая с высоты, вода начинала вращать колеса.

Свои испытания изобретатель проводил в 1707 году на реке Фульде. Много народу собралось, чтобы посмотреть на чудо: двигающееся по реке судно без парусов и весел. Однако во время испытаний произошла катастрофа: взорвался двигатель и погибли несколько человек. Власти разозлились на неудачливого изобретателя и запретили ему какие-либо работы и проекты. Судно конфисковали и разрушили, а через несколько лет скончался и сам Папен.

Ошибка

У парохода Папена был следующий принцип работы. На дно цилиндра необходимо было залить небольшое количество воды. Под самим цилиндром располагалась жаровня, которая служила для нагревания жидкости. Когда вода начинала кипеть, образующийся пар, расширяясь, поднимал поршень. Из пространства над поршнем через специально оборудованный клапан выталкивался воздух. После того как вода закипала и начинал валить пар, необходимо было убрать жаровню, закрыть клапан, чтобы удалить воздух, и при помощи прохладной воды охладить стенки цилиндра. Благодаря таким действиям пар, находившийся в цилиндре, конденсировался, под поршнем образовывалось разрежение, и благодаря силе атмосферного давления поршень вновь возвращался на свое первоначальное место. Во время его движения вниз и совершалась полезная работа. Однако КПД паровой машины Папена был отрицательным. Двигатель парохода был крайне неэкономичен. А главное, он был слишком сложным и неудобным в эксплуатации. Поэтому изобретение Папена не имело будущего уже с самого начала.

Последователи

Однако история создания паровой машины на этом не закончилась. Следующим, уже гораздо более удачливым, чем Папен, оказался английский ученый Томас Ньюкомен. Он долго изучал работы своих предшественников, делая упор на слабые места. И взяв самое лучшее из их работ, создал в 1712 году свой аппарат. Новая паровая машина (фото представлено) была сконструирована следующим образом: использовались цилиндр, находившийся в вертикальном положении, а также поршень. Это Ньюкомен взял из работ Папена. Однако пар образовывался уже в другом котле. Вокруг поршня закреплялась цельная кожа, что значительно повышало герметичность внутри парового цилиндра. Данная машина также была пароатмосферной (вода поднималась из шахты при помощи атмосферного давления). Главными минусами изобретения были его громоздкость и неэкономичность: машина «съедала» огромное количество угля. Однако пользы она приносила значительно больше, чем изобретение Папена. Поэтому ее почти пятьдесят лет применяли в подземельях и шахтах. Ее использовали для откачивания грунтовых вод, а также для осушки кораблей. пытался преобразовать свою машину так, чтобы была возможность применять ее для движения транспорта. Однако все его попытки не увенчались успехом.

Следующим ученым, заявившим о себе, стал Д. Хулл из Англии. В 1736 году он представил миру свое изобретение: пароатмосферную машину, у которой в качестве движителя были лопастные колеса. Его разработка оказал более удачной, чем у Папена. Сразу же было выпущено несколько таких суден. В основном они использовались для того, чтобы буксировать баржи, корабли и другие суда. Однако надежность пароатмосферной машины не вызывала доверия, и суда оборудовали парусами как основным движителем.

И хотя Хуллу повезло больше, чем Папену, его изобретения постепенно потеряли актуальность, и от них отказались. Все-таки у пароатмосферных машин того времени было множество специфических недостатков.

История создания паровой машины в России

Следующий прорыв случился в Российской Империи. В 1766 году на металлургическом заводе в Барнауле была создана первая паровая машина, которая подавала в плавильные печи воздух при помощи специальных воздуходувных мехов. Создателем ее стал Иван Иванович Ползунов, которому за заслуги перед родиной даже дали офицерское звание. Изобретатель представил своему начальству чертежи и планы «огненной машины», способной приводить в действие воздуходувные мехи.

Однако судьба сыграла с Ползуновым злую шутку: через семь лет после того, как его проект был принят, а машина собрана, он заболел и умер от чахотки — всего за неделю до того, как начались испытания его двигателя. Однако его инструкций оказалось достаточно, чтобы завести двигатель.

Итак, 7 августа 1766 года паровая машина Ползунова была запущена и поставлена под нагрузку. Однако уже в ноябре того же года она сломалась. Причиной оказались слишком тонкие стенки котла, не предназначенного для нагрузки. Причем изобретатель в своих инструкциях писал, что этот котел можно использовать только во время испытаний. Изготовление нового котла легко бы окупилось, ведь КПД паровой машины Ползунова был положительный. За 1023 часа работы с ее помощью выплавили серебра 14 с лишним пудов!

Но несмотря на это, никто ремонтировать механизм не стал. Паровая машина Ползунова пылилась более 15 лет на складе, пока мир промышленности не стоял на месте и развивался. А потом и вовсе была разобрана на запчасти. Видимо, в тот момент Россия еще не доросла до паровых двигателей.

Требования времени

Между тем жизнь на месте не стояла. И человечество постоянно задумывалось над тем, чтобы создать механизм, позволяющий не зависеть от капризной природы, а самим управлять судьбой. От паруса все хотели отказаться как можно быстрее. Поэтому вопрос о создании парового механизма постоянно висел в воздухе. В 1753 году в Париже был выдвинут конкурс среди мастеров, ученых и изобретателей. Академия наук объявила награду тому, кто сможет создать механизм, способный заменить силу ветра. Но несмотря на то что в конкурсе участвовали такие умы, как Л. Эйлер, Д. Бернулли, Кантон де Лакруа и другие, дельного предложения не вынес никто.

Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии. К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли. Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.

Первая паровая машина в мире

1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.

На протяжении нескольких лет изучал чертежи, строение и принципы работы пароатмосферных машин. И на основании всего этого он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм. Главный минус пароатмосферных машин заключался в постоянной необходимости охлаждения цилиндра водой. Это было расходно и неудобно.

Новая паровая машина была сконструирована иным образом. Так, цилиндр заключался в специальную рубашку из пара. Таким образом Уатт добился его постоянного нагретого состояния. Изобретатель создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду (конденсатор). К нему трубой присоединялся цилиндр. Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду. Работая над усовершенствованием своей машины, Уатт создал разрежение в конденсаторе. Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии. Это был венец успеха.

Создатель паровой машины также изменил и принцип подачи воздуха. Теперь пар попадал сначала под поршень, тем самым поднимая его, а затем собирался над поршнем, опуская. Таким образом, оба хода поршня в механизме стали рабочими, что ранее даже не представлялось возможным. А расход угля на одну лошадиную силу был в четыре раза меньше, чем, соответственно, у пароатмосферных машин, чего и добивался Джеймс Уатт. Паровая машина очень быстро завоевала сначала Великобританию, ну а затем и целый мир.

«Шарлотта Дандас»

После того как весь мир был поражен изобретением Джеймса Уатта, началось широкое применение паровых машин. Так, в 1802 году в Англии появился первый корабль на пару — катер «Шарлотта Дандас». Его создателем считается Уильям Саймингтон. Катер применялся в качестве буксировки барж по каналу. Роль движителя на судне играло гребное колесо, установленное на корме. Катер с первого раза успешно прошел испытания: отбуксировал две огромные баржи на 18 миль за шесть часов. При этом ему сильно мешал встречный ветер. Но он справился.

И все-таки его поставили на прикол, потому что опасались, что из-за сильных волн, которые создавались под гребным колесом, берега канала будут размыты. Кстати, на испытаниях «Шарлотты» присутствовал человек, которого весь мир сегодня считает создателем первого парохода.

в мире

Английский судостроитель с юношеских лет мечтал о судне с паровым двигателем. И вот его мечта стала осуществима. Ведь изобретение паровых машин стало новым толчком в судостроительстве. Вместе с посланником из Америки Р. Ливингстоном, который взял на себя материальную сторону вопроса, Фултон занялся проектом корабля с паровой машиной. Это было сложное изобретение, основанное на идее весельного движителя. По бортам судна тянулись в ряд плицы, имитирующие множество весел. При этом плицы то и дело мешали друг другу и ломались. Сегодня можно с легкостью сказать, что тот же эффект мог быть достигнут всего при трех-четырех плицах. Но с позиции науки и техники того времени это увидеть было нереально. Поэтому судостроителям приходилось намного сложнее.

В 1803 году изобретение Фултона было представлено всему миру. Пароход медленно и ровно шел по Сене, поражая умы и воображение многих ученых и деятелей Парижа. Однако правительство Наполеона отвергло проект, и раздосадованные судостроители вынуждены были искать счастья в Америке.

И вот в августе 1807 года первый в мире пароход под названием «Клермонт», в котором была задействована мощнейшая паровая машина (фото представлено), пошел по Гудзонскому заливу. Многие тогда просто не верили в успех.

В свой первый рейс «Клермонт» отправился без грузов и без пассажиров. Никто не хотел отправляться в путешествие на борту огнедышащего судна. Но уже на обратном пути появился первый пассажир — местный фермер, заплативший шесть долларов за билет. Он стал первым пассажиром в истории пароходства. Фултон был так сильно растроган, что предоставил смельчаку пожизненный бесплатный проезд на всех своих изобретениях.

Паровая машина за всю свою историю имела много вариаций воплощения в металл. Одним из таких воплощений — был паровой роторный двигатель инженера-механика Н.Н. Тверского. Этот паровой роторный двигатель (паровая машина) активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорт. В русской технической традиции 19-го века такой роторный двигатель назывался — коловратная машина. Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.

Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель расчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.

В конце 19-го века паровые двигатели — «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении паровых турбин справдливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности болше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.

НО — у паровых турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных парамеров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1,5 тыс. кВт (1,5 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…

Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины» — роторные паровые двигатели. А между тем — эти паровые машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают средней частотой вращения главного вала на полных оборотах от 1000 до 3000 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (автомобиля- грузовика, трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, счепления и проч., а будут своим валом на прямую содиняться с динамо-машиной, колесами парового автомобиля и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр и др.
Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилицации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизирыется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 3.5 — 5 кВт (зависит от давления в пара), если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей. Т.е вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…

Но, кроме средних и относительно крупных паросиловых установок, паросиловые схемы с малыми паровыми роторными двигателями будут востребованы и в малых силовых установках.
Например- одно из моих изобретений- «Походно-туристический электрогенератор на местном твердом топливе».
Ниже представлено видео, где испытывается упрощенный прототип такого устройства.
Но маленький паровой двигатель уже весело и энергично крутит свой электрогенератор и на дровах и прочем подножном топливе выдает электроэнергию.

Основное направление коммерческого и технического применения паровых роторных двигателей (коловратных паровых машин) — это выработка дешевого электричества на дешевом твердом топливе и горючих отходах. Т.е. малая энергетика- распределенная электрогенерация на паровых роторных двигателях. Представьте, как будет отлично вписываться роторный паровой двигатель в схему работы лесопилки- пилорамы, где нибудь на Русском Севере или в Сибири (Дальнем Востоке) где нет центрального электроснабжения, электричество дает задорого дизель-генератор на привозной издалека солярке. Зато сама лесопилка производит в день минимум полтонны щепы- опилок — горбыля, который девать некуда…

Таким древесным отходам — прямая дорога в топку котла, котел дает пар высокого давления, пар приводит в действие роторный паровой двигатель и тот крутит электрогенератор.

Точно так же можно сжигать безграничные по объемам миллионы тонн пожнивных отходов сельского хозяйства и проч. А есть еще дешевый торф, дешевый энергетический уголь и проч. Автор сайта посчитал, что затраты на топливо при выработке электричества через малую паросиловую установку (паровую машину) с паровым роторным двигателем мощностью в 500 кВт будут от 0,8 до 1,

2 рубля за киловатт.

Еще интересный вариант применения парового роторного двигателя — это установка такой паровой машины на паровой автомобиль. Грузовик — тягач паровой автомобиль, с мощным крутящим моментом и применяющий дешевое твердое топливо — очень нужная паровая машина в сельском хозяйстве и в лесной отрасли. При применении современных технологий и материалов, а так же использование в термодинамическом цикле «Органичесокго цикла Ренкина» позволят довести эффективный КПД до 26-28% на дешевом твердом топливе (или недорогом жидком, типа «печного топлива» или отработанного машинного масла). Т.е. грузовик — тягач с паровой машиной

и мощностью роторного парового двигателя около 100 кВт, будет расходовать на 100 км около 25-28 кг энергетического угля (стоимость 5-6 руб за кг) или около 40-45 кг щепы- опилок (цена которых на Севере- забирай даром)…

Есть еще много интересных и перспективных областей применения роторного парового двигателя, но размеры этой странички не позволяют все их подробно рассмотреть. В итоге- паровая машина может занять еще очень заметное место во многих областях современной техники и во многих отраслях народного хозяйства.

ЗАПУСКИ ОПЫТНОЙ МОДЕЛИ ПАРОСИЛОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Май -2018г. После длительных экспериментов и опытных образцов сделан малый котел высокого давления. Котел опрессован на 80 атм давления, так что будет держать рабочее давление в 40-60 атм без затруднений. Запущен в работу с опытной моделью парового аксиально-поршневого двигателя моей конструкции. Работает прекрасно- смотри видео. За 12-14 минут от розжига на дровах готов давать пар высокого давления.

Сейчас я начинаю готовиться к штучному производству таких установок- котел высокого давления, паровой двигатель (роторный или аксиально-поршневой), конденсатор. Установки будут работать по замкнутой схеме с оборотом «вода- пар- конденсат».

Спрос на такие генераторы весьма большой, ибо 60% теорритории России не имеют центрального электроснабжения и сидят на дизельгенерации. А цена солярки все время растет и уже достигла 41-42 руб за литр. Да и там где электричество есть- энергокомпании тарифы все поднимают, а за подключение новых мощностей требуют больших денег.

Принцип действия парового двигателя

Содeржание

Аннотация

1. Теоретическая часть

1.1 Временная цепочка

1.2 Паровой двигатель

1.2.1 Паровой котёл

1.2.2 Паровые турбины

1.3 Паровые машины

1.3.1 Первые пароходы

1.3.2 Зарождение двухколесного транспорта

1.4 Применение паровых двигателей

1.4.1 Преимущество паровых машин

1.4.2 Коэффициент полезного действия

2. Практическая часть

2.1 Построение механизма

2.2 Способы улучшения машины и ее КПД

2.3 Анкетирование

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

паровой двигатель полезное действие

Данная научная работа состоит из 32листов.Она включает в себя теоретическую часть, практическую часть, приложение и заключение. В теоретической части вы узнаете о принципе работы паровых двигателей и механизмов, об их истории и о роли их применения в жизни. Практической части подробно рассказано о процессе конструирования и испытаниях парового механизма в домашних условиях. Данная научная работа может служить наглядным примером работы и использованияэнергиипара.

Введение

Мир покорных любым капризам природы, где машины приводятся в действие мускульной силой или силой водяных колёс и ветряных мельниц — таким был мир техники до создания парового двигателя.Еще в древние времена человек обратил внимание на то, что струя водяного пара, вырываясь из сосуда, поставленного на огонь, способна сместить препятствие (например, лист бумаги), оказавшееся на ее пути.Это заставило человека задуматься над тем, как можно использовать в качестве рабочего тела пар. В результате этого после множества опытов появился паровой двигатель.И представьте себе заводы с дымящимися трубами, паровые машины и турбины, паровозы и пароходы — весь сложный и могучий мир паротехники созданный человекомПаровая машина была практически единственным универсальным двигателем и сыграла огромную роль в развитии человечества.Изобретение паровой машины послужило толчком для дальнейшего развития средств передвижения. В течение ста лет она была единственным промышленным двигателем, универсальность которого позволяла использовать ее на предприятиях, железных дорогах и на флоте.Изобретение парового двигателя является огромным рывком, стоявшим на рубеже двух эпох. И через столетия, ещё острее ощущается вся значимость этого изобретения.

Гипотеза:

Возможно, ли построить своими руками простейший механизм, работавший на пару.

Цель работы: сконструировать механизм способный двигаться на пару.

Задача исследования:

1. Изучить научную литературу.

2. Сконструировать и построить простейший механизм, работавший на пару.

3. Рассмотреть возможности увеличения КПД в дальнейшем.

Данная научная работа будет служить пособием на уроках физики для старших классов и для тех, кого интересует данная тема.

Паровой двигатель — тепловой поршневой двигатель, в котором потенциальная энергия водяного пара, поступающего из парового котла, преобразуется в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня или вращательного движения вала.

Пар является одним из распространенных теплоносителей в тепловых системах с нагреваемым жидким или газообразным рабочим телом наряду с водой и термомаслами. Водяной пар имеет ряд преимуществ, среди которых простота и и гибкость использования, низкая токсичность, возможность подведения к технологическому процессу значительного количества энергии. Он может использоваться в разнообразных системах, подразумевающих непосредственный контакт теплоносителя с различными элементами оборудования, эффективно способствуя снижению затрат на энергоресурсы, сокращению выбросов, быстрой окупаемости.

Закон сохранения энергии- фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что энергия изолированной (замкнутой) физической системы сохраняется с течением времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть в никуда, она может только переходить из одной формы в другую. С фундаментальной точки зрения, согласно теореме Нётер, закон сохранения энергии является следствием однородности времени и в этом смысле является универсальным, то есть присущим системам самой разной физической природы.

3000 лет до н. э. — в Древнем Риме появились первые дороги.

2000 лет до н. э. — колесо приобрело более привычный для нас вид. У него появились ступица, обод и соединяющие их спицы.

1700 г. до н. э. — появились первые дороги, мощенные деревянными брусками.

312 г. до н. э. — в Древнем Риме построены первые дороги с каменным покрытием. Толщина каменной кладки достигала одного метра.

1405 г. — появились первые рессорные конные экипажи.

1510 г. — конный экипаж приобрел кузов со стенами и крышей. Пассажиры получили возможность защититься от непогоды во время поездки.

1526 г. — немецкий ученый и художник Альбрехт Дюрер разработал интересный проект «безлошадной повозки», приводимой в действие мышечной силой людей. Люди, идущие сбоку экипажа, вращали специальные рукоятки. Это вращение с помощью червячного механизма передавалось колесам экипажа. К сожалению, повозка не была изготовлена.

1600 г. — Симон Стевин построил яхту на колесах, двигающуюся под действием силы ветра. Она стала первой конструкцией безлошадной повозки.

1610 г. — кареты претерпели два существенных усовершенствования. Во-первых, ненадежные и слишком мягкие ремни, укачивающие пассажиров во время поездки, были заменены стальными рессорами. Во-вторых, была усовершенствована конная упряжь. Теперь лошадь тянула карету не шеей, а грудью.

1649 г. — прошли первые испытания по использованию в качестве движущей силы пружины, предварительно закрученной человеком. Карету с приводом от пружины построил Йоханн Хауч в Нюрнберге. Однако историки эти сведения ставят под сомнение, поскольку существует версия, что вместо большой пружины внутри кареты сидел человек, который и приводил механизм в движение.

1680 г. — в крупных городах появились первые образцы конного общественного транспорта.

1690 г. — Стефан Фарффлер из Нюрнберга создал трехколесную повозку, передвигающуюся с помощью двух ручек, вращаемых руками. Благодаря этому приводу конструктор повозки мог перемещаться с места на место без помощи ног.

1698 г. — англичанин Томас Севери построил первый паровой котел.

1741 г. — русский механик-самоучка Леонтий Лукьянович Шамшуренков послал в Нижегородскую губернскую канцелярию «доношенье» с описанием «самобеглой коляски».

1769 г. — французский изобретатель Кюньо построил первый в мире паровой автомобиль.

1784 г. — Джеймс Уатт создал первую паровую машину.

1791 г. — Иван Кулибин сконструировал трехколесную самоходную коляску, вмещавшую двух пассажиров. Привод осуществлялся с помощью педального механизма.

1794 г. — паровую машину Кюньо сдали в «хранилище машин, инструментов, моделей, рисунков и описаний по всем видам искусств и ремесел» в качестве очередной механической диковинки.

1800 г. — существует мнение, что именно в этом году в России был построен первый в мире велосипед. Его автором был крепостной Ефим Артамонов.

1808 г. — на улицах Парижа появился первый французский велосипед. Он был изготовлен из дерева и состоял из перекладины, соединяющей два колеса. В отличие от современного велосипеда, у него не было руля и педалей.

1810 г. — в Америке и странах Европы начала зарождаться каретная промышленность. В крупных городах появились целые улицы и даже кварталы, заселенные мастерами-каретниками.

1816 г. — немецкий изобретатель Карл Фридрих Драйз построил машину, напоминающую современный велосипед. Едва появившись на улицах города, она получила название «беговой машины», так как ее хозяин, отталкиваясь ногами, фактически бежал по земле.

1834 г. — в Париже проводились испытания парусного экипажа, сконструированного М. Хакуетом. Этот экипаж имел мачту высотой 12 м.

1868 г. — считается, что в этот год французом Эрне Мишо был создан прообраз современного мотоцикла.

1871 г. — французский изобретатель Луи Перро разработал паровую машину для велосипеда.

1874г. — в России построен паровой колесный тягач. В качестве прототипа был использован английский автомобиль «Эвелин Портер».

1875г. — в Париже прошла демонстрация первой паровой машины Амадея Бдлли.

1884 г. — американец Луис Копленд построил мотоцикл, на котором паровой мотор был установлен над передним колесом. Такая конструкция могла разогнаться до 18 км/ч.

1901г. — в России построен легковой паромобиль московского велосипедного завода «Дукс».

1902г. — Леон Серполле на одном из своих паровых автомобилей установил мировой рекорд скорости — 120 км/ч.

Годом позже он установил еще один рекорд — 144 км/ч.

1905 г. — американец Ф. Мариотт на паровом автомобиле превысил скорость 200 км

1.2 Паровой двигатель

Двигатель, приводимый в действие силой пара. Пар, получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Таким образом создается возвратно-поступательное движение. Подсоединенный механизм обычно преобразует его во вращательное движение. В паровозах (локомотивах) используются Поршневые двигатели. В качестве двигателей используют также паровые турбины, которые дают непосредственно вращательное движение, вращая ряд колес с лопатками. Паровые турбины приводят в действие генераторы электростанций и винты кораблей. В любом паровом двигателе происходит превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле (бойлере) в энергию движения. Тепло может подаваться от сжигания топлива в печи или от атомного реактора. Самый первый в истории паровой двигателей представлял собой род насоса, при помощи которого откачивали воду, заливающую шахты. Его изобрел в 1689 г. Томас Сэйвери. В этой машине, совсем простой по конструкции, пар конденсировался, превращаясь в небольшое количество воды, и за счет этого создавался частичный вакуум, благодаря чему отсасывалась вода из шахтного ствола. В 1712 г. Томас Ньюкомен изобрел поршневой насос, приводимый в действие паром. В 1760-е гг. Джеймс Ватт улучшил конструкцию Ньюкомена и создал намного более эффективные паровые двигатели. Вскоре их стали использовать на фабриках для приведения в действие станков. В 1884 г. английский инженер Чарльз Пар-соне (1854-1931) изобрел первую применимую на практике паровую турбину. Его конструкции были настолько эффективны, что ими вскоре стали заменять паровые двигатели возвратно-поступательного действия на электростанциях. Наиболее удивительным достижением в области паровых двигателей было создание полностью замкнутого, работающего парового двигателя микроскопических размеров. Японские ученые создали его, используя методы, служащие для изготовления интегральных схем. Небольшой ток, проходящий по электронагревательному элементу, превращает каплю воды в пар, который движет поршень. Теперь ученым предстоит открыть, в каких областях это устройство может найти практическое применение.

Зачастую при упоминании «паровых двигателей» на ум приходят паровозы или автомобили Стэнли Стимер, но применение этих механизмов не ограничивается перевозками. Паровые двигатели, которые впервые были созданы в примитивном виде около двух тысячелетий назад, за последние три столетия стали крупнейшими источниками электропитания, а сегодня паровые турбины производят около 80 процентов мировой электроэнергии. Чтобы глубже понять природу физических сил, на основе которых работает такой механизм, мы рекомендуем вам сделать свой собственный паровой двигатель из обычных материалов, воспользовавшись одним из предложенных здесь способов! Для начала переходите к Шагу 1.

Шаги

Паровой двигатель из жестяной банки (для детей)

Отрежьте нижнюю часть алюминиевой банки на расстояние 6,35 см. При помощи ножниц по металлу ровно отрежьте нижнюю часть алюминиевой банки примерно на треть высоты.

Загните и прижмите ободок при помощи плоскогубцев. Чтобы не было острых краев, загните ободок банки внутрь. Выполняя это действие, следите за тем, чтобы не пораниться.

Надавите на дно банки изнутри, чтобы сделать его плоским. У большинства алюминиевых банок из-под напитков основание будет круглым и выгнутым вовнутрь. Выровняйте дно, надавив на него пальцем или воспользовавшись небольшим стаканом с плоским дном.

Выполните два отверстия в противоположных сторонах банки, отступив 1,3 см от верха. Для выполнения отверстий подойдет как бумажный дырокол, так и гвоздь с молотком. Вам потребуются отверстия диаметром чуть более трех миллиметров.

Разместите по центру банки маленькую греющую свечу. Скомкайте фольгу и положите ее под низ и вокруг свечки, чтобы она не двигалась. Такие свечки обычно идут в специальных подставках, поэтому воск не должен плавиться и вытекать в алюминиевую банку.

Обмотайте центральную часть медной трубки длиной 15-20 см вокруг карандаша на 2 или 3 витка, чтобы получился змеевик. Трубка диаметром 3 мм должна легко сгибаться вокруг карандаша. Вам потребуется достаточное количество изогнутой трубки, чтобы протянуть поперек банки через верх, плюс дополнительные прямые 5 см с каждой из сторон.

Проденьте концы трубок в отверстия в банке. Центр змеевика должен расположиться над фитилем свечи. Желательно, чтобы прямые участки трубки с обеих сторон банки были одинаковой длины.

Согните концы труб при помощи плоскогубцев, чтобы получился прямой угол. Согните прямые участки трубки таким образом, чтобы с разных сторон банки они смотрели в противоположные направления. Затем снова согните их, чтобы они опустились ниже основания банки. Когда все будет готово, должно получиться следующее: змеевидная часть трубки находится по центру банки над свечкой и переходит в два наклонных, смотрящих в противоположные стороны «сопла» с двух сторон банки.

Опустите банку в миску с водой, при этом концы трубки должны погрузиться. Ваша «лодка» должна надежно держаться на поверхности. Если концы трубки недостаточно погружены в воду, попытайтесь немного утяжелить банку, но ни в коем случае не утопите ее.

Заполните трубку водой. Самым простым способом будет опустить один конец в воду и потянуть с другого конца как через соломинку. Также можно пальцем перекрыть один выход из трубки, а второй подставить под струю воды из-под крана.

Зажгите свечу. Через время вода в трубке нагреется и закипит. По мере превращения в пар она будет выходить через «сопла», в результате чего вся банка начнет вращаться в миске.

Паровой двигатель из банки из-под краски (для взрослых)

1. Прорежьте прямоугольное отверстие возле основания четырехлитровой банки из-под краски. Сделайте горизонтальное прямоугольное отверстие размером 15 x 5 см сбоку банки возле основания.

   • Необходимо убедиться, что в этой банке (и в еще одной используемой) была только латексная краска, а также тщательно вымыть ее мыльной водой перед использованием.

2. Отрежьте полоску металлической сетки 12 x 24 см. По длине с каждого края отогните по 6 см под углом 90 o . У вас получиться квадратная «платформа» 12 x 12 см с двумя «ножками» по 6 см. Установите ее в банку «ножками» вниз, выровняв ее по краям прорезанного отверстия.

   Сделайте полукруг из отверстий по периметру крышки. Впоследствии вы будете сжигать в банке уголь, чтобы обеспечить паровой двигатель теплом. При нехватке кислорода уголь будет плохо гореть. Чтобы в банке была необходимая вентиляция, просверлите или пробейте в крышке несколько отверстий, которые образуют полукруг вдоль краев.

   • В идеале диаметр вентиляционных отверстий должен быть около 1 см.

3. Сделайте змеевик из медной трубки. Возьмите около 6 м трубки из мягкой меди диаметром 6 мм и отмерьте с одного конца 30 см. Начиная с этой точки, выполните пять витков диаметром 12 см. Оставшуюся длину трубы согните в 15 витков диаметром по 8 см. У вас должно остаться около 20 см.

   Пропустите оба конца змеевика в вентиляционные отверстия в крышке. Согните оба конца змеевика таким образом, чтобы они были направлены вверх и пропустите оба через одно из отверстий в крышке. Если длины трубы не хватает, то потребуется немного разогнуть один из витков.

   Поместите змеевик и древесный уголь в банку. Поместите змеевик на сетчатую платформу. Заполните пространство вокруг и внутри змеевика древесным углем. Плотно закройте крышку.

   Просверлите отверстия под трубку в банке меньшего размера. По центру крышки литровой банки просверлите отверстие диаметром 1 см. Сбоку банки просверлите два отверстия диаметром 1 см – одно возле основания банки, а второе над ним возле крышки.

   Вставьте закупоренную пластмассовую трубку в боковые отверстия меньшей банки. При помощи концов медной трубки проделайте отверстия в центре двух пробок. В одну пробку вставьте жесткую пластмассовую трубку длиной 25 см, а в другую пробку – такую же трубку длиной 10 см. Они должны плотно сидеть в пробках и немного выглядывать наружу. Вставьте пробку с более длинной трубкой в нижнее отверстие меньшей банки, а пробку с более короткой трубкой в верхнее отверстие. Закрепите трубки в каждой пробке при помощи хомутов.

   Соедините трубку большей банки с трубкой меньшей банки. Разместите меньшую банку над большей, при этом трубка с пробкой должна быть направлена в противоположную сторону от вентиляционных отверстий большей банки. При помощи металлической ленты закрепите трубку из нижней пробки с трубкой, выходящей из нижней части медного змеевика. Затем аналогичным образом закрепите трубку из верхней пробки с трубкой, выходящей из верхней части змеевика.

   Вставьте медную трубку в соединительную коробку. При помощи молотка и отвертки удалите центральную часть круглой металлической электрораспределительной коробки. Зафиксируйте хомут под электрический кабель стопорным кольцом. Вставьте 15 см медной трубки диаметром 1,3 см в хомут кабеля, чтобы трубка выходила на несколько сантиметров ниже отверстия в коробке. Затупите края этого конца вовнутрь при помощи молотка. Вставьте этот конец трубки в отверстие в крышке меньшей банки.

   Вставьте шпажку в дюбель. Возьмите обычную деревянную шпажку для барбекю и вставьте ее в один конец полого деревянного дюбеля длиной 1,5 см и диаметром 0,95 см. Вставьте дюбель со шпажкой в медную трубку внутри металлической соединительной коробки таким образом, чтобы шпажка была направлена вверх.

   • Во время работы нашего двигателя шпажка и дюбель будут действовать как «поршень». Чтобы движения поршня было лучше видно, можно прикрепить к нему небольшой бумажный «флажок».

4. Подготовьте двигатель к работе. Снимите соединительную коробку с меньшей верхней банки и заполните верхнюю банку водой, позволяя ей выливаться в медный змеевик, пока банка не будет заполнена водой на 2/3. Проверьте отсутствие утечек во всех местах соединений. Плотно закрепите крышки банок, застучав их молотком. Снова установите соединительную коробку на место над меньшей верхней банкой.

5. Запускайте двигатель! Скомкайте куски газеты и положите их в пространство под сеткой в нижней части двигателя. Когда древесный уголь разгорится, дайте ему прогореть около 20-30 минут. По мере нагревания воды в змеевике в верхней банке начнет накапливаться пар. Когда пар достигнет достаточного давления, он вытолкнет дюбель и шпажку наверх. После сброса давления поршень опустится вниз под действием силы тяжести. При необходимости, срежьте часть шпажки, чтобы снизить вес поршня – чем он легче, тем чаще будет «всплывать». Постарайтесь сделать шпажку такого веса, чтобы поршень «ходил» в постоянном темпе.

   • Можно ускорить процесс горения, усилив приток воздуха в вентиляционные отверстия феном.

6. Соблюдайте безопасность. Полагаем, само собой разумеется, что при работе и обращении с самодельным паровым двигателем необходимо соблюдать осторожность. Никогда не запускайте его в помещении. Никогда не запускайте его возле таких воспламеняющихся материалов, как сухие листья или нависающие ветви деревьев. Используйте двигатель только на прочной негорючей поверхности вроде бетона. Если вы работаете с детьми или подростками, то они не должны оставаться без присмотра. Детям и подросткам запрещается подходить к двигателю, когда в нем горит древесный уголь. Если вам не известна температура двигателя, то считайте, что он настолько горячий, что к нему нельзя прикасаться.

   • Удостоверьтесь, что пар может выходить из верхнего «котла». Если по какой-либо причине поршень застрянет, то внутри меньшей банки может накопиться давление. При самом худшем раскладе банка может взорваться, что очень опасно.

• Поместите паровой двигатель в пластмассовую лодку, опустив оба конца в воду, чтобы получилась паровая игрушка. Можно вырезать лодку простой формы из пластиковой бутылки из-под газировки или отбеливателя, чтобы ваша игрушка получилась более «экологичной».

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

• своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
• последующий отвод выхлопных газов.

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Общее устройство

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:

• стальная пружина;
• устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
• втулка, направляющая движение;
• посадочное седло.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

• минимально возможный вес;
• антикоррозийная устойчивость;
• безупречная теплоотдача клапана;
• устойчивость к высоким температурам;
• герметичность работы при контакте с седлом;
• повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
• отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
• максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

• головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
• стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Требования к изготовлению пружин и втулок

Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

Китайцы создали мощный плазменный реактивный двигатель из микроволновки, компрессора и батарейки

Из китайского Уханя приходят не только плохие новости. В этом городе расположено несколько крупнейших в стране исследовательских институтов, которые способны решать сложнейшие научные задачи. Новое открытие учёных из Института технических наук Уханьского университета намекает на возможный прорыв в разработке реактивных двигателей на плазменной тяге для электросамолётов.

Сам по себе плазменный двигатель не является чем-то новым. Такие двигатели активно используются в космических аппаратах. Тяга там небольшая, но достаточная для небольших корректировок орбиты. Солнца и электричества, которое оно вырабатывает в солнечных панелях спутников, в космосе в избытке. Но для Земной атмосферы космические двигатели не подходят по причине использования ксенона (ксеноновая плазма в атмосфере неэффективна). Учёные из Китая смогли воспользоваться для создания плазмы обычным воздухом, а это путь к работе плазменного двигателя в атмосфере и в авиацию на электрической тяге.

Схема опытной установки

Предложенный китайцами двигатель работает на основе ионизации воздуха. Воздух под давлением подаётся компрессором в кварцевую трубу, выход которой можно считать условным соплом реактивного двигателя. Где-то на середине трубы к ней приставлена сужающаяся (для увеличения напряжённости магнитного поля) горловина волновода. На другом конце волновода закреплён магнетрон мощностью 1 кВт с рабочей частотой 2,45 ГГц.

Зависимость длины плазменного факела от подаваемой на магнетрон мощности (линейная регулировка тяги)

Во время запуска двигателя на идущий под давлением в трубе воздух производится почти точечный микроволновый удар и дальнейшее воздействие. Сила микроволнового излучения такова, что происходит сильнейшая ионизация потока воздуха. Возникает факел из плазмы, который вырывается из трубки и создаёт тяговое давление. Интересно отметить, как китайцы измеряли давление плазменного факела. Для этого они положили на отверстие выхлопа полый стальной шар и заполняли его металлическими шариками для подбора точного веса. Данные измерений не самые точные, но примерно дают представление о возможностях двигательной установки.

Графики измерений (обратите внимание на отсутствие результатов на максимальных режимах)

Согласно измерениям и аппроксимации, удельная тяга лабораторного прототипа воздушно-реактивного микроволнового плазменного двигателя составила 28 Н/кВт. Это примерно столько же, сколько у современных керосиновых авиационных двигателей авиалайнеров. Если взять батарею электромобиля Tesla Model S мощностью 310 кВт, то тяга гипотетического плазменного двигателя может достигать 8500 Н. Для сравнения, винтовой электросамолёт Airbus E-Fan использует два электропривода мощностью 30 кВт, которые в совокупности производят 1500 Н тяги. Нетрудно посчитать, что эффективность электросамолёта Airbus E-Fan составляет 25 Н/кВт, что ниже, чем у китайской разработки.

Очевидно, учёным ещё предстоит усовершенствовать прототип воздушно-реактивного двигателя. Впрочем, данное исследование оставляет вопросы. Например, на показанном учёными графике линейной зависимости тяги от мощности микроволнового излучения и давления подаваемого воздуха нет показателей для крайних значений (статья). Учёным есть что скрывать? Но сама идея выглядит заманчивой, этого не отнять.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Устройство и работа двигателя Mazda RX 8

Оригинальная концепция роторного двигателя, используемого в Mazda RX 8, принадлежит Феликсу Ванкелю и Вальтеру Фройде, создателям первой серийной машины таким мотором — NSU Spider (1957). Лицензию на производство роторно-подшипникового двигателя, или РПД, приобрели многие — General Motors, Toyota, Daimler-Benz и другие компании. Были выпущены модели Mercedes С111, Citroen GS Birotor и российский ВАЗ 21018. Наибольшего успеха добилась Mazda с серией RX (Rotor-eXperiment) и мотором Renesis.

Принцип и особенности работы роторного двигателя

В РПД Mazda RX 8 нет клапанов, поршней, кривошипно-шатунного механизма и сложной системы привода. Рабочей ёмкостью является статор в форме эпитрохоиды (чуть вдавленного по бокам овала). Подвижной частью служит ротор с тремя закруглёнными гранями. Вращаясь с помощью вала с эксцентриком, а также подвижной и неподвижной шестерни, он непрерывно создаёт в емкости статора 3 герметичные полости, в которых происходит впуск топлива, его сжатие, зажигание и выпуск. Преимуществами такого устройства являются:

• минимум подверженных износу подвижных деталей;
• размер и вес существенно меньше, чем у обычного ДВС;
• высокая удельная мощность — прирост на единицу объёма бензина;
• низкое время раскрутки, высокая отзывчивость на зажигание;
• высокая температура выхлопа;
• стойкость к высоким оборотам из-за меньшей нагрузки вибрацией;
• плавные, негромкие, приятные уху рабочие шумы.

Опыт автопроизводителей, на данный момент свернувших производство машин с РПД (Mazda выпускала RX 8 до 2012 года), подсказывает, что не всё так гладко с работой этих моторов и их обслуживанием. Автомобили оказались довольно «прожорливыми» как по топливу, так и по маслу, обладают низким пробегом до перебора или замены мотора, их детали требуют сложного оборудования и высокопрочных материалов для производства.

Камеры сгорания здесь имеют значительную площадь и неоптимальную форму, что отражается на экономичности и расходе бензина. Элементом, обеспечивающим герметичность камер, служит апекс — упругая конструкция на углах треугольника ротора, с небольшой площадью поверхности контакта. Такие уплотнения нуждаются в дополнительном впрыске масла через впускной коллектор. Закономерным является их быстрый износ. Такая конструкция подвержена следующим недостаткам:

• повышенный расход топлива при низких оборотах;
• требовательность к высочайшему качеству бензина;
• высокое загрязнение выхлопов из-за неоптимальных условий сгорания и присутствия масла;
• неизбежный и очень быстрый износ апексов;
• перегрев ротора, чреватый износом и выходом их из строя;
• высокий расход и частая смена масла.

Профилактическое обслуживание и ремонт — большая проблема владельцев Mazda RX 8. Ресурс апексов предполагает переборку двигателя каждые 50 тыс. км пробега. И это несмотря на использование высокотемпературной стали. В реальности невозможен пробег более 100-150 тыс. км без капитального ремонта или замены. Производитель говорит о ресурсе в 300-400 тыс. км, но это лишь совокупная цифра, включающая все процедуры по ремонту и обслуживанию.

Другой важной проблемой является смазка. По сравнению с автомобилями на ДВС, масло здесь тает на глазах. На 1 тыс. км расходуется 600 мл масла, его замена нужна каждые 5 тыс. км пробега. Несвоевременная замена чревата поломками мотора, ремонт которого не всегда финансово целесообразен. В целом, механизмы и системы автомобиля требуют более ответственного подхода, чем с обычным ДВС.

Разборка двигателя и обзор деталей

Mazda RX 8 оснащена роторно-поршневым двигателем системы Renesis модели 13B мощностью 192 л.с. Тревожными признаками, которые должны побудить владельца заняться мотором, служит увеличение времени «горячего» запуска, повышение расхода масла и уменьшение компрессии. Последний параметр следует проверять и перед покупкой подержанной машины — она не должна быть ниже 6,5 атмосфер. В эксплуатации замерять рекомендуется через одну смену масла. «Вскрытие» движка обнажает следующие технические нюансы:

1. Масляные форсунки. В этом двигателе отсутствует прямой контакт с поддоном, масло принудительно впрыскивается на впуске. Ресурс форсунок составляет около 50 тыс. км.
2. Масляный радиатор. Один или два у разных модификаций. Масло попадает в радиаторы лишь достигнув некоторой температуры — в наличии масляный термостат.
3. Система охлаждения. Склонность мотора к перегреву компенсируется её объёмом 9,5 л и внушительным радиатором.
4. Снимаем поддон. В нижней части мотора имеется изощрённая противоотливная система.
5. Масляный насос. Оснащён 2 редукционными клапанами сброса давления. Привод маслонасоса осуществляется цепью. Она достаточно надёжна и не вызывает проблем.
6. Крепление осуществляется 19 болтами, оснащёнными сальниковыми уплотнениями. Сальник служит для предотвращения утечек антифриза.
7. Ротор и уплотнения. Только при разборке очевидной становится хрупкость апексов. Проблема уплотнения усугубляется перепадами давления в двигателе.
8. Свечи зажигания. Необходим только оригинальный или лицензионный комплект — обычные приведут к неисправимой поломке. «Родные» свечи промаркированы — нужно не перепутать их при установке.

Полезные советы по эксплуатации и ремонту мотора Mazda RX 8

Несмотря на некоторые особенности и сложности, Mazda RX 8 является превосходным и приятным в повседневном использовании автомобилем. Опытных водителей порадует отзывчивость, плавность и быстрая раскрутка мотора до 9 тыс. оборотов при низком шуме. Управляемость машины находится на наивысшем уровне, дизайн и компоновка — удобные и интересные. Остальные системы мало отличаются от оснащения машин с ДВС и выполнены максимально надёжно.

Из опыта автолюбителей стоит отметить использование специального масла, создающего защитную плёнку на внутренних поверхностях, сокращая износ двигателя. Для более тщательного контроля возможна установка дополнительной аппаратуры, показывающей давление и температуру масла, а также давление наддува.

Устанавливают также специальный адаптер двухтактного масла, чем достигается улучшение качества смазки, резкое уменьшение нагара на роторе и внутренне поверхности статора, а также снижение вредности выхлопа. Касательно последнего — рекомендуется замена выхлопной системы, иначе автомобиль не проходит экологические нормативы многих стран.

Популярностью пользуется установка ротора от модели RX 7, как более надёжного механически. Полная замена на ДВС возможна с трудом, ввиду существенного отличия и гораздо меньшего размера.

Ремонт двигателя непрофессионалами кране затруднителен. Да и не каждая СТО берётся за роторные системы, по причине отсутствия опыта и запчастей. Такую машину не купишь за последние деньги — расход бензина и смазки велик, обслуживание мотора в запущенном состоянии сопоставимо с покупкой нового. В тяжелых случаях рекомендуется изыскать возможность заказа моторов, восстановленных в заводских условиях. Чтобы избежать расходов — тщательно следите за работой механизмов, следуя рекомендациям выше.

Разбираем двигатель Mazda RX-8: сколько стоит роторное удовольствие

После повышения таможенных пошлин в 2011 году любителям мощных заднеприводных автомобилей все труднее: старый автопарк изнашивается, а привезти в РБ что-то с большим мотором неприлично дорого. Тем не менее белорусам все еще доступна подержанная Mazda RX-8 с роторно-поршневым двигателем объемом всего 1,3 л и мощностью от 192 до 231 л.с. Стоит ли связываться с этим мотором, пытался выяснить Юрий Гладчук вместе со специалистами СТО.

У нас в ногах лежит компактный роторный мотор Mazda RX-8. Менее чем через час он будет полностью разобран, в процессе специалисты расскажут обо всех нюансах его эксплуатации и ремонта. Но перед этим — краткий ликбез о двигателе Ванкеля.

История техники

Немецкий изобретатель Феликс Ванкель в 20-х гг. XX века стремился упростить конструкцию двигателя, избавив его от большого количества деталей. Ему это удалось — в РПД отсутствуют кривошипно-шатунный механизм, поршни, клапаны и сложная система их привода. Роль цилиндра выполняет статор, имеющий форму эпитрохоиды (похоже на раздувшуюся в середине цифру 8). В роли поршня выступает трехгранный ротор. Вершинами он скользит по поверхности статора, образуя три замкнутые полости. В каждой из трех полостей за один оборот происходит 4 такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск — все как обычно. Ротор движется по сложной траектории, которую обеспечивают две шестерни. Одна из них, внутренняя, неподвижно закреплена на роторе и «обкатывает» неподвижную шестерню, закрепленную на боковой стенке статора. Сам ротор вращается на валу с эксцентриком. С этого вала и снимается крутящий момент двигателя. Впрочем, чтобы понять, как это работает, достаточно изучить данное видео.

 
В идеале все выглядит здорово: минимум деталей, максимум простоты и отдачи. По габаритам роторный мотор существенно меньше поршневых двигателей и занимает не так много места. При этом РПД способен выдерживать высокие обороты, вибронагруженность меньше. Из-за меньшего числа деталей двигатель имеет малую инертность, а значит в ответ на газ раскручивается моментально!

Но, как это часто бывает, недостатки роторного двигателя проистекают из его же достоинств. Неидеальная форма камеры сгорания — причина неэкономичности и высокого содержания вредных веществ в выхлопных газах. Расход топлива выше, чем у классических моторов. Кроме того, большая площадь камеры сгорания приводит к большей теплонагруженности мотора. Главным врагом любого роторного двигателя является износ апексов — уплотнителей между камерами сгорания. Этой очень маленькой пластине приходится принимать на себя огромные перепады температур и давления при небольшом пятне контакта с поверхностью камеры сгорания. Чтобы обеспечить нормальную смазку уплотнений, во впускной коллектор приходится дополнительно впрыскивать масло. А это повышенный расход масла и ухудшение экологических параметров. И прочее, прочее, прочее — о недостатках этого мотора можно говорить часами. Конструкция на первый взгляд вроде бы и проста, но нюансов здесь не счесть.
 
Многие автопроизводители в свое время отказались от разработок РПД, хотя патент на производство двигателя купили: Daimler-Benz, General Motors, Alfa Romeo, Nissan, Toyota. Серьезно роторами некоторое время занимался ВАЗ. А еще был такой автомобиль как NSU Ro 80, с 1967 года выпускавшийся несколько лет с роторным двигателем объемом 995 куб.см  мощностью 113 л.с. Но в итоге только Mazda продолжила работы над совершенствованием конструкции Ванкеля, добившись весьма неплохих результатов. И сегодня мы на станции, специализирующуюся на ремонте двигателей Mazda RX-7 и RX-8.
 
Разборка

 

Перед нами мотор 13В. Его мощность — 192 л.с, пробег — около 180.000 км. Капитальный ремонт производился на 120.000 км. Владелец автомобиля приехал с жалобами на плохой запуск горячего двигателя и высокое потребление масла на угар. Самое время поговорить о ресурсе и стоимости ремонта.

 — В США, Японии и странах Европы эти моторы проезжают без вмешательства около 200 тысяч километров, — рассказывает мастер специализированной СТО Вячеслав. — Но у нас ресурс мотора в среднем составляет 100 тысяч. Бывает и меньше, так как частенько они не получают должного обслуживания и качественного топлива. Первым признаком приближающегося капитального ремонта является повышенный расход масла, плохой запуск «на горячую» и низкий уровень компрессии. Перед покупкой такого автомобиля обязательно нужно пользоваться специальным компрессометром — компрессия не должна быть ниже 6,5 атмосфер. Стоимость работы по переборке двигателя — около 1000 долларов, ремкомплект — около 1500. Это при условии, что ни одна из секций, никакие крупные детали не пострадали. Если внутри большой износ, задиры или повреждения, то рекомендуется замена секции, стоимость которой составляет около 700 долларов. Если за мотором ухаживать, все делать своевременно, двигатель может проехать и 150 тысяч. Все очень прогнозируемо: достаточно через одну замену масла замерять компрессию — она должна составлять 6,5-8 атмосфер. Падает она постепенно, но ниже 6-6,5 атмосфер лучше не доводить, иначе одним ремкомплектом не обойдешься.
 
Бывают ситуации, когда стоимость ремонта может быть нецелесообразной. По словам Вячеслава, в таком случае из Америки можно заказать двигатель, который проходил капитальный ремонт в заводских условиях, при этом все основные детали в нем заменены на новые. От нового двигателя такой можно и не отличить. Его стоимость — около $4500. Из Японии можно заказать новый по цене около $6000-6500. Можно рассматривать и вариант б/у.
 
— Ресурс сильно зависит от того, как часто меняются «расходники» и какого они качества. Своим клиентам мы рекомендуем менять масло раз в 5 тысяч километров. Для разных рынков установлены разные интервалы: в Европе, например, они составляют 20 тысяч. Воздушный фильтр обязательно следует менять раз в 20 тысяч километров. В бак заливать только 95-й бензин, но лучше всего подходит 98-й, хотя это, конечно, дорого. Ведь топливо RX-8 потребляет нещадно: в городе 15 литров, а то и больше. Хотя я считаю, что расход вполне адекватен мощности двигателя.

Приступаем к разборке. Мастер обращает внимание на масляные форсунки. В РПД нет прямого контакта секций с поддоном, поэтому здесь масло принудительно подается в секции на такте впуска.

— Если их вовремя не поменять, это может плохо закончиться. Запомните: расход масла у роторного двигателя должен быть. Какой? Канистра оригинального масла вмещает 5 литров, заливаем 3,5 — полутора литров хватает на 5 тысяч километров. Это если все исправно. Если есть нюансы, расход может быть больше. Если расход меньше, это должно вызвать обеспокоенность — значит, проблема с форсунками. По статистике выхаживают они почти 50 тысяч километров.

В Mazda RX-8 установлен масляный радиатор, в зависимости от версии их может быть два или один. Нашему взору открывается масляный термостат. Масло не сразу попадает в радиаторы, а только лишь по достижении определенной температуры.
 
По словам Вячеслава, как и любой мотор, роторный 13В боится перегрева, но он случается нечасто — общая система охлаждения имеет объем 9,5 л, радиатор охлаждения немаленький.

Откручиваем поддон — взору предстает хитрая система противоотливов. На RX-8 можно смело участвовать в любительских трек-днях.

 

Масляный насос, по словам Вячеслава, очень производительный, есть два редукционных клапана сброса избыточного давления масла.

Снимаем крышку масляного насоса. Вячеслав говорит, что единственная цепь (привод масляного насоса) в этом моторе практически вечная, проблем с ней никогда не было.

Углубляемся. Двигатель крепится 19 болтами, которые зажимаются в определенной последовательности. У каждого болта есть сальник для предотвращения утечки антифриза. Откручиваем их.

А вот и сам ротор. В данном видеосюжете Вячеслав наглядно рассказывает о принципе работы РПД.

Специалист обращает внимание, что роль компрессионных колец здесь выполняют апексы.

— Проблема маленького ресурса заключаются в том, что уплотнения необходимо обеспечивать по трем плоскостям. А это сложно, поэтому изначально компрессия в РПД более низкая, отсюда много проблем. В старом RX-7 все получше. Турбированный роторный мотор этого автомобиля проходит больше 200 тысяч при условии грамотного обслуживания. У Mazda RX-8 высота апекса составляет 5,3 миллиметра, на 4,5 миллиметра рекомендуется замена, следовательно, на «жизнь» отводят 0,8 миллиметра. У RX-7 высота апекса составляет 8,1 миллиметра, стереться он может на 1,6 миллиметра. Поэтому ресурс занизили искусственно, мне кажется — чтобы попасть в экологические рамки и повысить оборотистость двигателя.

— Комплект из четырех специальных свечей стоит 100 долларов. Обычные использовать нельзя — можно сразу уничтожить двигатель. Менять их нужно раз в 30-40 тысяч километров. Главное не перепутать маркировку — свечи разные.

Спустя менее часа работы в спокойном темпе двигатель был полностью разобран. Проверка состояния деталей в двух секциях показала, что в первой сместился вкладыш ротора. В обеих секциях признаки повышенного расхода масла — выпускные окна наполовину закоксованы. Внутренние стенки секции имеют задиры.

Вячеслав утверждает, что капитальный ремонт двигателя нецелесообразен:
 
— Общий износ мотора высок, съехал вкладыш ротора, крупные узлы требуют замены. Если восстанавливать, то за такие деньги можно купить два подержанных мотора или один «ребилдинговый». Здесь нужно менять вал, вкладыши, прокладки, апексы, секции. То есть цена качественного восстановления такого мотора — около 4000 долларов. Но это еще не страшно. Бывает, апекс выпадает и наносит серьезные разрушения другим деталям. К слову, мотор может заводиться и ехать на одной секции. В этом плане, конечно, двигатель терпит страшные издевательства.

 Есть ли смысл?

Вячеслав, помимо того что ремонтирует эти машины, сам на них ездит. Что он думает о них? Стоит ли покупать?
 
— У меня в семье есть и Mazda RX-7, и RX-8. На самом деле в этих автомобилях очень много хорошего. Ездить приятно: мотор эластичный, легко раскручивается до 9000 оборотов в минуту в зависимости от модификации. Управляемость великолепная, дизайн очень интересный. Нужно лишь вовремя менять «расходники», следить за состоянием форсунок и компрессией. Кроме двигателя, здесь все предельно надежно — с электрикой и ходовой частью нюансов в автомобиле нет. Выбор имеется — в стране появляется все больше Mazda RX-8. Можно смело покупать. Но стоит помнить, что такие машины недешево обслуживать, на последние деньги они не покупаются, хотя как раз купить не так дорого: за 15.000-16.000 долларов можно подобрать хороший экземпляр. Если все работает, роторная Mazda — сплошной позитив.
 
Юрий ГЛАДЧУК
Фото Павла СЛЕПУХИНА
ABW.BY

Как построить свой собственный двигатель (а может и нет)

Самолет Q2 в моем гараже был спроектирован так, чтобы быть эффективным — максимальная скорость при минимальном расходе топлива. Для начала дизайнеры сделали его маленьким. Он едва вмещает двух человек и небольшой багаж. Есть место для небольшого двигателя VW и немного топлива. Согласно проекту, самолет способен развивать крейсерскую скорость 140 миль в час и может достигать 180 миль в час при максимальном усилии. Это замечательные цифры всего для 65 л.с.

Самолет едва дебютировал, когда строители потребовали двигатель большего размера.Он великолепен с 65 л.с., так что он может делать со 100? После продолжительных разработок и установки Continental O-200 самолет продемонстрировал максимальную скорость 200 миль в час с крейсерским полетом 175 или около того — все это при сжигании около пяти галлонов в час. Разогнанный до 120 миль в час, самолет преодолевает почти 45 миль на галлон, что соответствует скорости лучших автомобилей почти в два раза.

До закрытия компании было продано почти 1000 комплектов. Несколько сотен стали летать. Еще много людей все еще сидят в гаражах и магазинах по всей стране, как и я.Видите ли, этот вопрос все еще не дает мне покоя: если он может делать это на 100 л.с., что он может делать на 120 или более? Я знаю, что, вероятно, доходность уже снижается, и зачем изобретать пресловутый колесо?

Ротор удобно расположен в тороидальной камере. Никаких клапанов, подъемников, кулачков или цепей ГРМ. Теоретически меньшее количество деталей означает меньшую вероятность отказа.

Спонсор освещения авиашоу:

Для меня история началась с откровенного отказа от VW. Не то чтобы двигатель плохой, просто в самолетах они мне никогда не нравились.С другой стороны, я ценю Continental O-200 и доверяю ему, поэтому я выбрал планер Q200 с учетом этого двигателя. То есть, пока не увидел цену. Приличный подержанный O-200 продается по цене чуть менее 10 000 долларов — две трети моего общего бюджета, выделенного на проект, а конструкции двигателя более 50 лет. Стремясь воплотить в жизнь несбыточную мечту о дешевом / практичном самолете, я обошел О-200 в поисках двигателя сопоставимой надежности и, возможно, большей мощности по гораздо более низкой цене.Оглядываясь назад, я понимаю, что это было намного труднее, чем я думал вначале.

Периферийный воздухозаборник наверху и слегка измененный выпускной порт внизу. Периферийные порты почти удваивают мощность за счет резкого холостого хода.

На охоте

Покупка подходящего двигателя увлекательна. Прочитав все, что Уильям Винн опубликовал в Интернете о модификации Corvair, я был несколько заинтригован, особенно в отношении того, чем этот двигатель выгодно отличается от O-200.Обсуждение моего вновь обретенного интереса с местным механиком обнаружило, что он умолял меня найти что-нибудь еще. На своем автомобиле Corvair он рассказал длинную историю о бесконечных боях, сказал, что вряд ли рискнет поехать на нем на работу, назвал это кучей ярких имен и сказал мне, что меня ждет верная смерть, если этот двигатель когда-нибудь попадет на самолет. Фольксваген мне не нравился; он действительно ненавидел Corvair!

Дальнейшее расследование привело меня к VW AeroConversions. Мне понравилась идея большой коробки с деталями и инструкциями по сборке моего собственного двигателя.Он выглядел потрясающе, казался, по крайней мере, на несколько ступеней выше оригинальных двигателей Revmaster в Q2 и выдавал заявленные 80 л.с. Кроме того, AeroVee не увеличивал вес по сравнению с оригинальным двигателем. Может хватило бы 80 л.с.? Телефонный разговор с владельцем красивой Sonex в Логане, штат Юта, выявил проблему. Два больших человека, жаркий день, высота над уровнем моря 6000 футов, и ему было приятно подняться на 300 футов в минуту. Он сказал, что 80 л.с. — это все, что я мог ожидать от двигателя. Хотя Q2 немного меньше и, возможно, легче, чем Sonex, казалось, что моя цель — набрать высоту 1000 футов в минуту с этим двигателем будет невозможна.

Этот вал — единственная деталь, которая осталась нетронутой от оригинального двигателя.

Затем я нашел потрясающий двигатель из Европы под названием Gemini diesel. Он сжигает авиакеросин, весит примерно как О-200, мощность 120 л.с. Мое волнение длилось до тех пор, пока цена не отправила меня в другую сторону. С учетом обменного курса евро, этот двигатель сам по себе удвоил бы мой общий бюджет.

Я посмотрел еще несколько двигателей, либо слишком тяжелых, либо слишком дорогих, либо слишком сомнительных для серьезного рассмотрения.Mazda Rotary, например, обещала большой потенциал в плане мощности и надежности, но весила почти вдвое больше, чем был разработан для маленького планера Q200.

В этот момент я несколько смирился с тем, что откладывает деньги на О-200 и завышает общий бюджет на самолет.

Собранный блок весит 68 фунтов, что примерно соответствует размеру большой батареи. Неплохо для

Эврика!

Вскоре в продажу поступила конверсионная однороторная Mazda.Двигатель был изготовлен специально для установки на Q2. Фактически, двигатель был установлен на планер Q2, который предлагался вместе с ним. После непродолжительных переговоров я купил двигатель и редуктор за 2300 долларов, в рамках бюджета, и заявленных 120 л.с. Продавец хвастался, что установленный двигатель весил менее 200 фунтов — примерно столько же, сколько О-200.

Мой проект какое-то время быстро развивался. Затем, после установки гребного винта (Ivoprop), я заметил, что легкое давление на спиннер, направленное вниз, может оторвать хвостовое колесо от земли.Все было не так легко, как казалось. Я продолжил установку, строительство воздухозаборников, водопровода, радиатора и масляного радиатора, мне все время было очень любопытно увидеть, как он работает.

При опущенном хвосте двигатель закашлялся, плюнул и начал прерывистую работу на холостом ходу, заставив планер плавно сфокусироваться. Не прошло и минуты, как выхлопная труба разлетелась, а опора двигателя треснула от вибрации. Хотя сначала я был в восторге от того, что это работает, я был встревожен тем фактом, что он работал довольно плохо.По крайней мере, мне пришлось бы разобрать двигатель, чтобы увидеть, что вызвало вибрацию. Вытащив его из брандмауэра и повесив весь механизм на весах, я подтвердил мои подозрения — он весил 273 фунта, что слишком тяжело для использования в самолете!

Двигатель весит 168 фунтов на данный момент. Масляный радиатор, радиатор, жидкости и винт отправят его чуть севернее 200 фунтов, и он будет производить около 140 лошадиных сил.

Выбрасывать хорошие деньги после плохих

Моя тревога сменилась задумчивостью.С тех пор этот цикл повторялся много раз. Надежда на проект превращается в волнение, затем восторг, затем тревогу и ворчание возвращается на круги своя. На данный момент O-200 будет стоить 12300 долларов из-за моего набега на альтернативные двигатели.

Я решил бросить хорошие деньги за плохими, полагая, что деньги, потраченные до сих пор, все еще оставляют место для экспериментальной разработки, и, честно говоря, я чувствовал себя несколько привязанным и заинтригованным маленьким роторным двигателем. По частям, отмечая вес каждого компонента, я разбирал двигатель, пока он висел на весах.

Важно отметить, что у меня нет опыта сборки двигателей. Трейси Крук из Real World Solutions продает прекрасную книгу по конверсии для роторного типа, а Пол Ламар из rotaryengines.net публикует огромное количество информации, чтобы вселить уверенность в новичка (читай — глупого) строителя. Большое количество чтения и восторженные комментарии других строителей, участвовавших в обсуждении, во многом укрепили мою уверенность. Благодаря этому я узнал несколько способов снизить вес и увеличить мощность роторного двигателя.

Радиатор четвертый; третий маслоохладитель, опора двигателя и капремонт; второй маслобак, зажигание, редуктор, ротор, подшипники и т.д. Это финальная итерация, надеется автор!

Источники надежды Вечные

Мой двигатель никак не мог развить 120 лошадиных сил; впускные отверстия остались нетронутыми. В Mazda RX-7 двухроторный двигатель выдает 150 л.с., или 75 л.с. на ротор. Мой недорогой однороторный двигатель весил почти на 50 процентов больше, чем O-200, и мог бы давать на 25 процентов меньше мощности, если бы работал хорошо.К счастью, увеличить мощность роторного двигателя так же просто, как поменять порты. Я решил перенести двигатель на периферию и нанял Джеффа Додриджа, машиниста и энтузиаста вращения, чтобы это произошло.

Джефф начал фрезеровать центральный корпус и остановился. Мой корпус происходил от очень ранней модели двигателя и не позволял впускать воздухозаборник обычного 2-дюймового диаметра без врезки в некоторые важные детали. Он предложил продать мне новый корпус с уже завершенной обработкой, и я сразу согласился.Новый корпус выглядел потрясающе, но не совсем подходил к чугунным торцевым пластинам. Я все равно заменил их алюминиевыми торцевыми пластинами, произведенными компанией Racing Beat из Калифорнии. Новые торцевые пластины уменьшили вес двигателя на 30 фунтов, но стоили дополнительно 3000 долларов.

Сборка новых деталей позволила выявить несколько тонких изменений в двигателе. Ничего другого не сочетается друг с другом. Даже тороидальная камера в центральном корпусе была изменена с годами, поскольку Mazda стремилась улучшить двигатель по сравнению с моей оригинальной моделью.Таким образом, мне потребовались новый ротор, сальники, масляный насос, водяной насос и опора двигателя. Я отправил ротор и все компоненты прядения в Mazdatrix в Калифорнию для балансировки вращения. Они обнаружили, что старые детали сильно разбалансированы, и предположили, что это было источником первоначальной вибрации. При сборке блока цилиндров от оригинального двигателя сохранилась единственная деталь — вал.

Двигаясь вперед, Джефф переделал редуктор, чтобы он принял упорные подшипники, а я искал любую возможность снизить вес.Я уже много лет не получал столько удовольствия в магазине. Несмотря на все разочарования и затраты, обучение выбору деталей и сборке двигателя было огромным. В полностью собранном виде базовый двигатель, подвеска, редуктор и винт весили 188 фунтов. С радиатором, маслоохладителем и жидкостями цифра в 200 фунтов выглядела вполне выполнимой. Выходная мощность еще не определена, но с периферийным портом и около 8200 об / мин, возможно, будет 140 л.с. Я начал волноваться.

Нет масляных гейзеров, извергающегося пара, взрывающихся частей или стреляющего пламени, все параметры в норме.Двигатель очень плавный — радуйтесь!

Будет ли работать?

После нескольких пробных запусков в мастерской я привязал самолет к подъездной дорожке и увеличил газ. Он работал плавно, но, казалось, колебался на более высоких оборотах. Похоже, были некоторые ошибки в датчике давления масла и несколько неточностей в системе контроля двигателя. Через несколько минут я сбросил газ, чтобы проверить двигатель. Он остановился на мгновение, затем опора резко остановилась. Подайте сигнал тревоги.

Разборка

выявила полное отсутствие давления масла и пара разрушенных подшипников. К счастью, вал и дорогие корпуса не были повреждены. Я снова перестроил двигатель с улучшенными подшипниками и фиксаторами, предназначенными для улучшения потока масла на высоких оборотах. Приближаясь к следующему пробному запуску с большой осторожностью, мы смазывали двигатель ручным насосом во время его работы, и все же отметили нулевое давление масла. Перебрали всю систему маслоснабжения, проверили датчики с помощью вольтметра, потом заметили ошибку дурака.Я загнал всю мощность масляного насоса в тупик. Это сделать проще, чем вы думаете, и для замены системы потребовалась небольшая модификация подвески двигателя. Наконец я почувствовал себя готовым к еще одной попытке.

Когда двигатель работал плавно на холостом ходу, я был рад отметить давление масла в 90 фунтов на квадратный дюйм — примерно как для роторного двигателя, когда из блока понижения скорости гребного винта вырвался гейзер. Уплотнение низкого давления в задней части ПСРУ лопнуло, и масло высокого давления забрызгало коронную шестерню стартера.Подобно пресловутому веществу, попавшему в вентилятор, масло попало за концы крыльев, по всей подъездной дорожке и забрызгало стену моего гаража. Я мог бы быть мальчиком с плаката для «жирной обезьяны». Некоторая быстрая замена с использованием ограничителя и альтернативный путь слива для PSRU предотвратили повторное выдувание уплотнения. При следующем заходе масляный гейзер вылетел прямо вверх, примерно на 8 футов, из сапуна масляного бака. Пришлось перенести сапун и купить намного больше масла. По крайней мере, проблемы можно было решить, и я тоже находил в этом большое удовольствие.Еще более увлекательным, чем сбор и сборка деталей, было увидеть, как они работают вместе и производят некоторый шум.

Последующие испытания показали, что система охлаждения не отвечает требованиям. Я купил книгу Пола Ламара «Как охладить своего Ванкеля» и внимательно ее изучил. По сути, мой радиатор пришлось увеличить вдвое, и, конечно же, температура двигателя стабилизировалась. Какое удовольствие наблюдать, как температура повышается с увеличением мощности, а затем снова остывает по мере уменьшения мощности. Я устранил несколько утечек, отрегулировал цепи зажигания, расход топлива и вообще повозился, пока не убедился, что все выглядит работоспособным.В конце концов, я все равно потратил достаточно, чтобы купить О-200, но я получил гораздо больше удовольствия и научился гораздо большему, чем просто прикручивать другой двигатель.

Конечно, двигатель не поместится под старый капот, поэтому мне придется сделать новый, но это тема другой статьи.

Стоит ли рисковать покупкой автомобиля с роторным двигателем?

Если вы когда-нибудь слышали, как мимо проезжает Mazda RX-7 или RX-8, вы могли подумать, что с машиной что-то ужасно не так, потому что под капотом находится не только обычный двигатель.Роторный двигатель имеет совершенно уникальный звук, который легко распознать, и он не похож ни на что другое на дороге сегодня. Не многие автомобили имеют роторный двигатель, но люди все же любят их покупать. Они слишком уникальны для собственного блага? Или опыт роторного двигателя стоит риска?

Преимущества покупки роторного

Роторные двигатели отличаются высокой частотой вращения и в умелых руках могут производить большую мощность. Их легко модифицировать, настраивать и строить, и вы можете сделать это довольно недорого, чтобы создать быстрый автомобиль.Роторные двигатели используются во многих компактных гоночных автомобилях для дрэг-рейсинга, потому что они могут выдерживать абсурдную мощность. Но какой ценой?

Кабриолет Mazda RX-7 1990 | takeatrailer.com

СВЯЗАННЫЙ: Является ли Mazda RX-7 незаконным в США?

Скорее всего, ваш средний механик не в состоянии провести серьезное обслуживание вашего роторного двигателя. Они полностью отличаются от ваших стандартных поршневых двигателей внутреннего сгорания, над которыми механики работают изо дня в день, и они даже менее распространены, чем работа с гибридными автомобилями.Первым недостатком владения ротором является то, что вам нужно либо работать с автомобилем самостоятельно, либо найти местного механика с хорошей репутацией, который имеет опыт работы с этими двигателями.

Другие потенциальные проблемы

Роторные двигатели встречаются довольно редко, они есть только у нескольких автомобилей, что и хорошо, и плохо по разным причинам. С одной стороны, у вас есть любимый, уникальный автомобиль, который, если его узнают, обычно нравится автолюбителям. Они великолепно звучат и предлагают веселые и уникальные ощущения от вождения, которых нет ни на одном другом автомобиле.

Mazda RX-Vision в 2015 году | Дэвид Марей / Агентство Анадолу / Getty Images

СВЯЗАННЫЙ: Может ли Mazda RX-8 действительно быть надежным автомобилем?

С другой стороны, у них непросто найти запчасти, когда что-то тормозит или выходит из строя — например, уплотнения вершины, которые разрушаются на всех RX-7, которые я когда-либо пытался купить. Детали достаточно редки, чтобы быть дорогими, и вы обнаружите, что не только изо всех сил пытаетесь найти механика для ремонта, но также будете платить больше только за то, чтобы найти запчасти.Если вы склонны к механике и хотите научиться работать с автомобилем самостоятельно, не так много полезных видеоуроков, но, возможно, если вы хотите сделать что-то свое, это ниша, которую необходимо заполнить .

Роторный двигатель, несомненно, является одним из самых крутых двигателей, которые вы можете установить в автомобиле, и если вы готовы пойти на риск, он того стоит. Эти крутые автомобили редки, сохраняют свою ценность, и энтузиасты, как правило, получают удовольствие от вождения и владения ими.

Роторный двигатель Mazda | Преимущества и информация

Роторный двигатель: главный продукт наследия Mazda

Большинство двигателей внутреннего сгорания, которые вы видите сегодня на дорогах, построены с использованием стандартных принципов поршневых двигателей. Однако это не единственный двигатель внутреннего сгорания. Роторный двигатель, часто называемый двигателем Ванкеля в честь его изобретателя, доктора Феликса Ванкеля, является мощной альтернативой поршневому двигателю и важной частью фирменного наследия Mazda в области технических характеристик.

Как это работает

Роторный двигатель работает по тому же основному принципу, что и поршневой двигатель: сгорание в силовой установке высвобождает энергию для приведения в действие транспортного средства. Однако система подачи в роторном двигателе полностью уникальна.

Поршневой двигатель выполняет четыре ключевые операции: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Роторный двигатель также выполняет каждую из этих ключевых операций, но делает это совершенно уникальным образом. В случае роторного двигателя каждый из этих ключевых процессов обрабатывается отдельной секцией корпуса силовой установки.

Детали роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из нескольких основных компонентов. Когда вы сами увидите роторный двигатель, станет ясно, насколько он отличается от вашего типичного поршневого двигателя.

• Ротор : три выпуклые поверхности ротора действуют аналогично поршню, но ротор подвижен, перемещаясь по пути через систему подачи корпуса двигателя.
• Корпус : Корпус имеет овальную форму и состоит из нескольких частей, отвечающих за впуск, сжатие, сгорание и выпуск.
• Выходной вал : Этот длинный цилиндрический инструмент построен со смещением относительно центральной линии вала. Каждый из роторов двигателя помещается над выступами выходного вала, чтобы заставить его вращаться. Величина вращения, выполняемая этими лопастями, определяет крутящий момент величиной силы, прикладываемой к ним роторами.

Гордые традиции

Mazda зарекомендовала себя в 1960-х и 1970-х годах как ведущий новатор, когда дело дошло до сложной разработки роторного двигателя.Новаторская традиция Mazda вошла в историю благодаря ряду популярных моделей с роторным двигателем, включая модель Mazda RX-7, которая поступила в продажу еще в 1978 году.

В то время как Mazda прекратила продажу RX-7 еще в 1995 году, нынешние разработчики и инженеры Mazda осознали уникальные возможности роторного двигателя. Радуйтесь возрождению роторного двигателя инженерами Mazda в ближайшие несколько лет!

Проект роторного двигателя

Сореньи | Новая конструкция роторного двигателя

Представьте себе треугольники, вращающиеся вокруг стержня для занавески для душа внутри пивного бочонка — это элементарное описание кричащего роторного двигателя Ванкеля.Эту силовую установку любят редукторы во всем мире из-за ее простой конструкции с минимумом движущихся частей, плавности хода от низких оборотов до высоких и огромного количества мощности, которое достигается за счет крошечного рабочего объема.

Однако у легендарного треугольного ротора Ванкеля число оборотов ограничено из-за того, что его треугольные роторы эксцентрично крепятся к коленчатому валу, что означает, что скорость вращения двигателя ограничена примерно 9000 об / мин, потому что коленчатый вал согнется, если он будет вращаться быстрее. Конечно, красная линия на 9000 об / мин — это высокий показатель для уличного автомобиля, но возможность более высоких оборотов может обеспечить большую мощность в других приложениях.

Может быть, если бы мы вышли за рамки вращающихся треугольников.

Двигатель Сорени, взорванная диаграмма.

REDA

Более десяти лет австралийские инженеры, работающие под названием Rotary Engine Development Agency (REDA), разработали новую конструкцию роторного двигателя, основанную на деформирующемся ромбе, а не на традиционных треугольных роторах. Основным преимуществом двигателя является более высокая удельная мощность, чем может достичь двигатель Ванкеля, поскольку более сбалансированная конструкция позволяет двигателю развивать более высокие обороты — так говорит Питер Кинг, один из двух партнеров REDA.

Другое главное преимущество Кинга состоит в том, что предел оборотов Szorenyi не ограничивается изгибом коленчатого вала, который возникает из-за эксцентриковых роторов Ванкеля. Уравновешенные роторы Szorenyi (в которых вращающий их коленчатый вал находится в центре ротора) позволяют ему вращаться выше, чем у роторов Ванкеля, у которых центр тяжести находится вне центра коленчатого вала.

Эта новая роторная конструкция называется ротором Сореньи, в честь изобретателя двигателя и партнера REDA Петера Сореньи.После того, как он скончался в 2012 году, его сын Адам занял его место в REDA вместе с Кингом.

Легендарный роторный двигатель Mazda Wankel.

Getty Images

Ванкель никогда не был единственной роторной конструкцией, но он стал визитной карточкой. Созданный в Германии 1920-х годов, Wankel, наконец, начал производство в 1950-х годах на немецком автопроизводителе NSU. Mazda, наряду с огромным списком производителей автомобилей и самолетов, а также парой производителей мотоциклов, лицензировала Wankel у NSU и разработала свои собственные версии.Только Mazda на самом деле пошла на него за , используя роторные двигатели, наиболее известные в спортивных автомобилях, таких как RX-7, и в гранд-турерах, таких как Cosmo.

NSU обанкротилась в 1970-х, потому что ее ранние модели Wankels продолжали самоуничтожаться, и, хотя компания в конечном итоге исправила недостатки, ее репутация была подорвана. Когда разразился нефтяной кризис 1973 года, Mazda переводила почти все свои производственные линии на станки Ванкельса. С тех пор роторный двигатель использовался в основном для нишевых легких спортивных автомобилей и роскошных автомобилей класса люкс, пока Mazda не разочаровала всех поклонников Ванкеля, остановив производство после 2012 года.

Сзореньи пережили свою собственную сагу. REDA разрабатывала четырехкамерный Szorenyi в течение многих лет и построила действующий прототип в 2008 году. Но когда группа опубликовала свой технический документ совместно с Обществом автомобильных инженеров в 2017 году, все наткнулось на препятствие. Инженеры известной британской автомобильной инженерной компании проверили двигатель и сказали Кингу, что угловые шарниры будут испытывать экстремальные нагрузки от давления и их будет сложно смазывать должным образом.

«В результате того [разговора] у меня возникло вдохновение снять петли и просто смириться с потерей одной [камеры сгорания]», — говорит Кинг.Это упростило двигатель и устранило проблемы со смазкой и высокими нагрузками, но также вернуло Szorenyi к трехкамерному роторному двигателю, более близкому по концепции к Ванкелю.

Роторный двигатель Szorenyi сохраняет основные характеристики Ванкеля в отношении неподвижных частей двигателя, однако у него все еще есть ключевое преимущество — у Szorenyi используется более округлая форма статора (неподвижная часть двигателя в форме бочонка пива). Его роторы испытывают центробежные силы, которые деформируют их относительно верхних уплотнений, выстилающих камеры сгорания, что улучшает герметичность этих камер.В отличие от этого, утверждает Кинг, эксцентриковые роторы Ванкеля испытывают силу, действующую по направлению к центру двигателя, и это может вызвать подъем уплотнения верхушки, что приводит к утечке газов между камерами.

Потеря четвертой камеры уменьшает рабочий объем двигателя — если все остальное остается прежним — но трехкамерный Szorenyi сохраняет сбалансированные роторы, которые позволяют ему вращаться выше, чем у эквивалентного двигателя Ванкеля. «Мой подход сейчас состоит в том, чтобы поставить четырехкамерный двигатель и сконцентрироваться на трехкамерном двигателе», — говорит Кинг.Это будет первая версия Szorenyi, которую мы увидим, хотя Кинг не говорит, для какого приложения она дебютирует.

Лицо трехкамерного поворотного Сорени.

REDA

Предполагая, что его окончательный дизайн будет реализован, Szorenyi столкнется с экзистенциальным вопросом: каково место ротора в мире?

Подобно двигателю с воздушным охлаждением, роторный двигатель вызвал интерес, и производство среди крупных производителей прекратилось на рубеже веков.Wankel просуществовал до 2012 года, когда Mazda убила RX-8 с роторным двигателем. Ужесточение стандартов выбросов и экономии топлива привело к подписанию смертного приговора Ванкелю.

За исключением небольшого оживления. Примерно в то же время REDA решила сконцентрироваться на трехкамерном Szorenyi, Mazda объявила, что возродит Wankel в качестве расширителя диапазона для автомобилей с электрическим приводом. Таким образом, Mazda Wankel не будет напрямую вращать колеса, а будет действовать больше как бортовой генератор, который в крайнем случае вырабатывает дополнительную электроэнергию для электродвигателей, приводящих в движение колеса автомобиля.Внезапно роторный обрел еще одну жизнь.

Непосредственная судьба Сореньев остается неясной. В отличие от того, чтобы найти свой путь в автомобиле — долгий и трудный процесс — эту конструкцию можно было сначала использовать в беспилотных летательных аппаратах и ​​легких самолетах, где Ванкель был популярен в течение многих лет. Szorenyi был бы идеальным двигателем для сверхлегких самолетов и автожиров по тем же причинам, что и Wankel: хорошая мощность, малый вес, небольшие размеры.

После всех положительных отзывов со стороны отрасли, единственное препятствие, которое остается для REDA, — это убедить кого-то построить его.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Ротари 50 лет | Внутри Mazda

В последнее время главной проблемой роторного двигателя была его относительно низкая топливная экономичность и более высокий уровень выбросов по сравнению с лучшими современными бензиновыми или дизельными двигателями, включая собственные силовые установки Mazda SKYACTIV.Но когда его потенциальные преимущества настолько поразительны — легкий, компактный, плавный, тихий, свободно развивающийся — несомненно, у роторного двигателя есть будущее?

Роторный двигатель действительно может быть на грани возвращения. В качестве основного источника энергии он может быть сравнительно более голодным, поскольку обороты повышаются и падают, а нагрузки меняются. Но при постоянных и оптимальных оборотах, таких как у генератора, он идеален. Неудивительно, что Mazda экспериментировала с использованием этих восхитительно небольших двигателей — одна треть размера обычного бензинового или дизельного двигателя — в качестве бортовых генераторов энергии или «расширителей запаса хода».«В 2013 году Mazda продемонстрировала крошечный однороторный агрегат объемом 330 куб. См, генерирующий бортовую мощность для электрической Mazda2. Развитие продолжается.

Есть и другие возможности в будущем. Роторные двигатели могут превосходно работать на водороде, самом распространенном элементе во Вселенной. Кроме того, он очень чистый: при сжигании водорода образуется только водяной пар. Mazda построила ряд экспериментальных роторных двигателей с водородным двигателем, в том числе арендованный на коммерческой основе парк RX-8 для экологического исследования, проведенного с правительством Норвегии.

Независимо от технического направления, которое роторный двигатель примет в будущем, одно более чем вероятно: он будет прекрасным. На Токийском автосалоне 2015 года Mazda продемонстрировала впечатляющий концепт спортивного автомобиля RX-Vision (вверху). Буквы RX, которые традиционно предшествуют моделям Mazda с роторным двигателем, RX-Vision ускорили импульсы энтузиастов роторных двигателей во всем мире. Mazda просто заявила в то время, что роторные двигатели остаются символом неустанного духа компании, и что исследования и разработки роторных двигателей продолжаются.Но кто из компании, которая обнаружила печально известные следы когтей дьявола и нанесла роторы на автомобильную карту мира, кто что-то исключит?

Как работает роторный двигатель?

Если вы немного разбираетесь в автомобилях, вы, вероятно, имеете общее представление о том, как работает обычный двигатель внутреннего сгорания. Но знаете ли вы, что на протяжении многих лет другие конструкции двигателей разрабатывались и производились с разной степенью успеха? Роторный двигатель — один из уникальных примеров, который актуален и сегодня, но остается неизвестным.Итак, как работает роторный двигатель, и есть ли место для этой конструкции в будущем автомобильной промышленности?

Как работает роторный двигатель?

Прежде всего, важно понимать, что термин «роторный двигатель» может использоваться для описания различных типов двигателей, которые включают вращательное движение. В автомобильном мире этот термин по большей части является синонимом двигателя Ванкеля.

Скорее всего, у вашего автомобиля есть обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором определенное количество цилиндров перемещается вверх и вниз, создавая такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска.Эти фазы в конечном итоге втягивают воздух и топливо в камеру сгорания, сжимают ее, воспламеняют и расходуют то, что остается, когда поршни совершают возвратно-поступательное движение по линейному пути.

В роторных двигателях используются одни и те же базовые концепции, но с другим вращением. Вы когда-нибудь делали спирограф в детстве? Это немного похоже на то. Вот как это работает:

1. Вы начинаете с треугольной части, которая вращается в продолговатом пространстве. Треугольник действует как поршень, а пространства, возникающие при его движении, действуют как камеры сгорания.
2. Поскольку пространство имеет овальную форму, треугольник создает области с большим и меньшим пространством при его повороте, в результате чего вакуум втягивает воздух и топливо.
3. Затем он сжимает воздух и топливо и воспламеняет их перед выпуском выхлопных газов.
4. Этот цикл продолжается на каждом полном обороте треугольника.

Что происходит вокруг

Роторные двигатели действительно имеют несколько преимуществ. Как заметил один из моих коллег-механиков: «Они классные», с чем я не могу спорить.Они не только уникальны и умны, но и проще обычных двигателей с меньшим количеством деталей. Это означает, что они имеют меньше шансов для сломанных деталей и в целом легче. Вращательное движение также является более плавной операцией, которая не борется сама с собой, как возвратно-поступательное движение, и в результате дает впечатляющую мощность.

Однако эти преимущества нивелируются тем фактом, что роторные двигатели требуют больше топлива и сжигают его менее эффективно, поэтому увеличивается пробег и снижается уровень выбросов.Они также потребляют больше масла, которое имеет тенденцию течь. Кроме того, они редки, а это значит, что получение запчастей и поиск опытного механика может оказаться дорогостоящим.

Rotary Club

В целом эти конструктивные ограничения перевешивают потенциальные преимущества и не позволяют большинству производителей использовать их в транспортных средствах. За исключением Mazda, которая использовала, а затем списала роторный двигатель с 1970-х по 2012 год, но дразнила, что он может быть возвращен в новый электромобиль в качестве расширителя диапазона.Время покажет, достаточно ли они изменили дизайн, чтобы сделать его конкурентоспособной и жизнеспособной технологией.

Ознакомьтесь со всеми двигателями Mazda, деталями и прокладками, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о двигателях поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Flickr.

10 фактов о настройке поворотных устройств

Вы любитель поршня или ротора? Если первое относится к вам, то эта статья может показаться вам неуместной и довольно скучной.Однако, если вы отождествляете себя с последним, это может быть самая важная статья, которую вы когда-либо читали.

С самого начала нам необходимо пояснить, что это не конкретная пошаговая инструкция типа DIY-типа «как настроить», а скорее обзор общих принципов, которые можно использовать в качестве руководства по требованиям к заправке и зажиганию. роторный двигатель.

Основы

Роторный двигатель, как и его поршневой эквивалент, представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором используются те же четыре ступени; впуск, сжатие, сгорание и выпуск в каждом цикле.

На этом сходство между ними заканчивается. В роторном двигателе вместо поршней, шатунов и коленчатых валов используются роторы, вращающиеся на эксцентриковом валу. Это эффективно делит корпус ротора овальной формы на четыре секции, каждая из которых предназначена для одной стадии цикла сгорания. Каждая секция закрыта уплотнением Apex, расположенным на каждом конце ротора.

Спросите любого энтузиаста ротора, и он быстро назовет список преимуществ, которые эта конструкция имеет по сравнению с традиционной конструкцией поршня.Большинство из них подтвердились и являются причиной того, что роторный двигатель, несмотря на то, что от него отказались производители автомобилей, по-прежнему имеет такой сильный культ.

Компактный дизайн и меньшее количество движущихся частей. В роторном двигателе есть только два типа движущихся частей; эксцентриковый вал и ротор. Так, например, двигатель с тройным ротором (20B) будет иметь только четыре движущихся части. Для сравнения, поршневой двигатель может иметь более 50 движущихся частей. Это делает роторный двигатель не только более компактным, но и менее сложным с меньшим количеством деталей, требующих обслуживания, смазки или замены.

Меньше вибрации, выше частота вращения . Поскольку единственные движущиеся компоненты во вращающемся двигателе — это вращающиеся части, он производит значительно меньшую вибрацию, чем поршневой двигатель. Отказ от распределительных валов, коромысел, зубчатых ремней, шестерен и, что наиболее важно, клапанов и клапанных пружин означает, что роторный двигатель также может достигать гораздо более высоких оборотов.

Несмотря на то, что роторные двигатели пользуются большим авторитетом на улицах и в гонках, их часто называют ненадежными и трудно настраиваемыми. Правда в том, что с качественной системой управления двигателем и хорошей настройкой, хорошо построенный роторный двигатель должен обеспечить вам долгие годы максимальной производительности.

10 вещей, которые нужно знать о поворотном тюнинге

1. Время обработки ротора меньше, чем у поршневого двигателя. Это означает, что вам нужно впрыснуть необходимое количество топлива и зарядить катушку зажигания за половину времени (примерно 10 миллисекунд при 6000 об / мин) по сравнению с аналогичным поршневым двигателем. Важно убедиться, что ваш ECU способен взаимодействовать с заводским датчиком угла поворота коленчатого вала Mazda, поддерживает поэтапный впрыск, позволяет настраивать конечный угол впрыска и угол разделения зажигания, а также поддерживает сам цикл роторного двигателя.

2. Помните, что по мере увеличения оборотов возрастает потребность в топливе и системе зажигания. Убедитесь, что ваша система подачи топлива / зажигания способна обеспечить двигатель достаточным количеством искры и топлива на высоких оборотах. Ваша система подачи топлива / зажигания должна быть больше / мощнее, чем на эквивалентном поршневом двигателе, поскольку она должна обеспечивать то же количество топлива / искры за половину времени.

3. Работа на обедненной смеси и пропуски зажигания в двигателе — враги роторного двигателя — избегайте их любой ценой.

4. Роторные двигатели используют две свечи зажигания на ротор, ведущую и заднюю свечи зажигания. Ведущая свеча (установленная внизу в корпусе ротора) воспламеняет до 95% топливовоздушной смеси, обеспечивая большую часть мощности. Задняя свеча (установленная над ведущей пробкой) загорается на 10-15 градусов после ведущей пробки и завершает сгорание, обеспечивая более равномерный фронт пламени на поверхности ротора.

5. Время разделения зажигания — это угол, под которым задняя свеча зажигается после ведущей свечи.Чем меньше время деления, тем больше вероятность повреждения двигателя. Как правило, установка всей разделенной карты на 10 градусов дает хорошие результаты с наименьшей вероятностью повреждения двигателя.

6. Помните, что карта роторного зажигания не будет похожа на эквивалент поршневого двигателя. Не гонитесь за мощностью, добавляя угол опережения зажигания по мере увеличения оборотов. Время должно увеличиваться только на несколько градусов во всем диапазоне оборотов.

7. Диагностировать проблемы с зажиганием на роторных дисках сложно, так как пропуски зажигания четко не слышны.Быстрый способ диагностики проблемы зажигания — отключить заднюю свечу зажигания, отключив ее модуль зажигания и поместив двигатель под нагрузку. Если есть проблема с ведущей свечой, запуск дино выявит пропуск зажигания.

8. Большинство роторных двигателей любят работать на холостом ходу при соотношении воздух / топливо 13,5 — 14: 1. Когда давление в двигателе приближается к атмосферному, рекомендуется целевое соотношение A / F около 11: 1. При повышении соотношение A / F должно быть около 10,5: 1 *

.

9. Большинство роторных двигателей должны быть довольны углом впрыска 270 градусов в крейсерских условиях и 330 градусов на пределе оборотов.

10. Не теряйте мощность на максимальных оборотах. При условии, что все, что прикреплено к двигателю, имеет правильный размер и работает должным образом, ваша кривая мощности должна выходить на полную мощность и держаться близко к этой мощности до предела оборотов. Если мощность начинает падать до достижения максимального числа оборотов, проверьте угол впрыска.

* Имейте в виду, что это только общие рекомендации, и каждый двигатель требует индивидуальной настройки.

.