Главным компонентом роторного двигателя является треугольный ротор, вращающийся внутри статора (овального корпуса) в результате получается, что три вершины ротора воздействуют друг с другом и внутренне стенкой корпуса в постоянном контакте, образуя при этом три камеры сгорания или замкнутых объема с газом. По факту каждая из трех боковых поверхностей в роторе действует наподобие поршня. Когда ротор вращается внутри корпуса, объем 3-х создаваемых им камер постоянно изменяется, при этом действуя как насос. В нашей статье мы расскажем вам принцип и стадии работы роторного двигателя. Внутри ротора находится маленькая шестерня с зубьями нарезкой наружу, которая прикреплена к корпусу. Шестерня, которая по диаметру больше (с зубьями внутри) сопряжена с данной неподвижной шестерней – в результате внутри корпуса задается траектория вращения ротора.
Так как ротор соединяется с выходным валом эксцентрично, он крутит вал подобно тому, как ручка вращает коленчатый вал, в то же время выходной вал будет совершать три оборота в течение каждого оборот ротора.
Каждая из фаз процесса сгорания протекает в определенной части корпуса:
1. Стадия впуска
2. Стадия сжатия
3. Стадия зажигания
4. Стадия сгорания
5. Стадия выпуска
Стадия впуска.
Отдельные фазы рабочего процесса в трех рабочих полостях сдвинуты относительно друг друга на 120о угол поворота ротора. Фазы конца и начала этих тактов определяются положением пиков ротора относительно выпускного и впускного окон. В отличие от двухтактного поршневого мотора окна в корпусе поршневого роторного мотора постоянно открыты и соединяют соответствующие каналы с некоторой полостью. В результате чего в смежных полостях отдельные фазы рабочих процессов роторно-поршневого мотора частично будут перекрыты.
Центральный угол разворота вектора будет равен углу разворота ротора по отношению к корпусу. Надо учитывать, что эксцентриковый вал вращается быстрее ротора в три раза, все углы разворота ротора надо умножать на три, чтобы определить углы разворота эксцентрикового вала.
При начальной стадии работы не исключается продувка полости, в которой завершается расширение. Процесс наполнения будет начат с момента открытия впускного окна вершиной треугольного ротора. Когда вершина ротора проходит зону впускного окна, выпускное окно постоянно полностью открыто. Продувка завершится в момент, когда выпускное окно захлопнется. Угол поворота ротора, который соответствует продувке, составляет около 39-41о и определен положением внутренних кромок выпускного и впускного окон.
После того, как закрылось выпускное окно вершиной ротора, будет начато наполнение при повышении объема полости. В конце данного периода, который занимает примерно 100о угла разворота ротора, уменьшается скорость изменения объема полости. Так как в данный момент впускные окна еще открыты, а во впускном трубопроводе скорость смеси достаточно велика, поэтому происходит дозарядка всего рабочего объема. Использование подобных динамических явлений во впускном трубопроводе дает возможность получать весьма высокий коэффициент наполнения, если даже число оборотов ротора высоко.
Стадия сжатия.
Сжатие рабочей смеси будет начато только после перекрывания впускного окна вершиной ротора и завершается при достижении minобъема. Процесс сжатия может быть характеризован парой больших утечек рабочего тела через уплотнения ротора, чем в поршневом моторе, и низкой теплоотдачей в стенки. Исходя из данных экспериментов, показатель политропы сжатия в роторно-поршневых моторах, в смысле несколько больше, чем в поршневом моторе с внешним смесообразованием. Сжатие смеси будет соответствовать примерно 80о угла поворота ротора. В конце сжатия в течение времени, которое соответствует примерно 10о угла поворота ротора, вместе с уменьшением объема полости будет происходить первая фаза сгорания смеси.
Стадия сгорания
В роторно-поршневых двигателях процесс сгорания начинается через 10-15о угла поворота ротора до момента достижения самого малого объема камеры сгорания. При достижении самого малого объема камера сгорания выглядит в виде узкой щели с двумя клинообразными окончаниями, она сжата в средней части выступом профиля корпуса мотора. Когда ротор движется, отношение объемов двух частей камеры сгорания начитает меняться и рабочее тело перетечет из одной части в другую. Для снижения потерь при подобном перетекании в теле ротора есть специальная выемка.
Воспламенение смеси выполняется двумя или одной свечами зажигания. Если свеча зажигания одна, ее устанавливают в камеру сгорания, расположенную ближе к выпускным окнам мотора. Фронт пламени направляется навстречу потоку смеси, которая вытесняется из уменьшающейся части камеры. Когда используются две свечи зажигания, одну из них располагают с одной части камеры сгорания, а вторую - с другой.
К дополнительным особенностям роторно-поршневого мотора можно отнести низкую скорость изменения размера камеры сгорания. Это может привести к тому, что сгорание успеет закончиться к моменту сильного увеличения скорости увеличения объема. Хотя сгорание в этих моторах происходит медленнее (по времени), чем в поршневых двигателях, однако в связи с медленным ростом объема это не заставляет значительного ухудшиться КПД.
Стадия расширения.
Когда в основном закончилось сгорание, начинается процесс расширения рабочего тела, так называемый период расширение тела. Такой период расширения газов длится примерно 90о угла разворота ротора. Потом открывается выпускное окно и происходит свободный выпуск газов во время разворота ротора примерно 20о.
Стадия выпуска.
Принцип работы стадии выпуска газов зачастую разбивают на 4 периода:
·первый - момент открытия выпускного окна - достижение наибольшего объема полости;
·второй – выпуск по принуждению, протекает при понижающемся объеме полости вплоть до момента открытия впускного окна (60о угла разворота ротора);
·третий - выпуск, который совмещен с предварением впуска, выполняется при понижающемся объеме полости, однако если есть продувка;
·четвертый период - окончание выпуска, он совмещается со свободным выпуском из последующей полости (длительность этого периода примерно 10о угла разворота ротора).
