Плюсы и минусы роторного двигателя: Плюсы и минусы роторного двигателя, принцип работы внутреннего сгорания, что это такое, конструкция

Содержание

Плюсы и минусы роторного двигателя, принцип работы внутреннего сгорания, что это такое, конструкция

7

Сравнивая два вида мотора, роторный и поршневой, очевидным является тот факт, что первый из них имеет преимущества. Простая конструкция, работа на максимальных оборотах без перегрева и значительных потерь, а также фактически отсутствие вибрации — заставляют некоторых любителей “сложных ДВС” обратить внимание на этот агрегат. Хоть широкого распространения он не получил, но все также интересует механиков, в силу своей специфики работы и строения. Для того, чтобы самостоятельно попытаться освоить “азы” строения двигателя, нужно узнать что такое роторный двигатель и по какому принципу он приводится в действие.

Что такое роторный двигатель

Ротор — это “сердце” теплового агрегата, отсюда и название ДВС — роторный. Этим же рабочим элементом он приводится в действие. Основная отличительная техническая характеристика основывается на отсутствии возвратно-поступательных движений. Промежуточный этап полностью исключен, быстрее преобразуется энергия в двигателе, выходит на максимальное значение КПД. Но, в силу своих недостатков, “движок” так и не стал пользоваться спросом.

Устройство и структура роторного двигателя

Изобретение являет собой эллипсоид, внутри полого корпуса размещается насаженный на вал ротор. Лопасти ротора при вращении взаимодействуют с краями корпуса, в котором он размещен. Обычно их количество может составлять 1,2, или 3, хотя наиболее часто устанавливается 2 треугольника Рело. Давлением газа и центробежных сил пластины, создается полная герметизация камеры, за счет их прижимания к внутренней части конструкции. Таким образом, строение РПД позволяет работать без наличия дополнительных узлов и деталей — в нем отсутствуют коленвал, шатуны, противовесы, а также газораспределительная система. ГРС заменяют впускные и выпускные просеки, и сам ротор, поочередно открывающий и закрывающий эти просеки.

Принцип работы роторного двигателя

Роторный ДВС имеет простой принцип работы, который основывается на высоких оборотах. Ротор вращается внутри овального корпуса. При рабочем цикле создаются по окружности статора свободные полости, в которых и запускается двигатель. Приводится в действие движок посредством впускных/выпускных окон в боковых корпусах. В результате чего, ротор, вращаясь, открывает и закрывает их соответственно.  Почему-то все сдвигают плечами и не могут понять, почему же казалось-бы такое простое строение не оправдало ожиданий и уступило дорогу поршневому движку? Если рабочий цикл состоит из постоянных преобразований по принципу:

  • впрыска топлива,
  • сжатия,
  • рабочего такта,
  • выпуска газа.

Инженеры настаивают на том, чтобы все-таки дать этому мотору вторую жизнь, усовершенствовать его и запустить в обиход.

Плюсы и минусы

Чтобы уяснить, почему же агрегат не стал популярным в силу всех своих “за” по мнению механиков, рассмотрим плюсы и минусы роторного двигателя. К преимуществам конструкции относят:

  • Мотор подвергается гораздо меньшей нагрузке на высоких оборотах.
  • Сбалансированность обеспечивает низкий уровень вибрации.
  • Имеет меньше деталей и узлов.
  • Он легче, компактнее, его габариты намного меньше.
  • Имеет практически идеальное распределение веса по осям, что делает автомобиль более устойчивым.

Тем не менее, отмечается и ряд существенных недостатков:

  • Низкие обороты “сжирают топливо по секундно”, слишком высокий расход.
  • Дороговизна деталей.
  • Большой расход и частая замена смазки.
  • Перегрев, как основная беда ДВС. В итоге ломается цилиндр. Такая частая поломка обусловлена конструкционными особенностями.
  • Форма камер не позволяет топливу сгорать полностью, и газы поступают на выхлоп. Поэтому силовая установка считается менее экологичной.

Теперь не остается сомнений, что все преимущества роторного двигателя не могут покрыть существенные минусы установки.

Система смазки и питания роторного двигателя

Подача масла осуществляется под давлением к основным движущимся деталям.

Система смазки работает следующим образом:

  • Масляный насос всасывает масло из масляного бака.
  • Через маслопровод и форсунки масло подается в замкнутый контур воздушного охлаждения.
  • Масло попадает в рабочую полость, совмещается с тепловоздушной смесью, чем обеспечивает смазку узлов и механизмов, и сгорает вместе с ней.

Система питания включается после того, как стартер обеспечит устойчивость жидкостного кольца в барабане. Это происходит так:

  • При вращении ротора его торцевые радиальные выступы отсекают порции топливной смеси или воздуха.
  • Сжатые порции топливной смеси или воздуха поступают в камеры сгорания.

Зажигание топливной смеси происходит по-разному, это зависит от используемого принципа смесеобразования.

Где используется

Испытания проводились немцами. В 1957 году инженеры Германии Феликс Венкель и Вальтер Фройде выпустили этот агрегат на обозрение, как “рабочую единицу”. Спустя семь лет, этот мощный двигатель был под капотом спорткара “Спайдер”. Новинку естественно “начали есть все автопроизводители”, в частности: “Мерседес-Бенц”, “Ситроен” и прочие. Даже Ваз испытывал ДВС Ванкеля. Но, единственный кто все-таки решился на серийное производство — это “Мазда”, она же и стала последней точкой в выпуске этого устройства. На сегодня практикуется мелкосерийное производство для мотоциклов. Но, роторный движок это идеальный вариант для гоночной машины и спорткара, а не обычной тюнингованной “Дженерал Моторс”.

Возможные проблемы и неисправности роторного двигателя

Некоторые особенности строения силовой установки влияют на возникновение неисправностей двигателя:

  • Линзовидная форма имеет прямое воздействие на цилиндр. В результате работы появляется перегрев из-за сгорающего топлива в камере и преобразования в тепло. Цилиндр работает на износ, приходит в негодность.
  • Быстрому изнашиванию поддаются и уплотнители. Находящиеся между форсунками прокладки поддаются высоким перепадам давления в камерах сгорания. Только капремонт силового агрегата могут исправить эту проблему.
  • Вся установка в целом и ее отдельные части могут часто выходить из строя, если не проводить своевременно смену масла.

Узлы и агрегаты двигателя

Учитывая все особенности работы роторного двигателя, следует более ответственно подходить к его обслуживанию, своевременно проводить техобслуживание и ремонт. Хотя на данный момент серийное производство автомобилей с роторным двигателем не налажено, разработчики не собираются расставаться с этой идеей. Силовые установки постоянно совершенствуются, поэтому пока еще рано списывать его со счетов.

схема устройства РПД, плюсы и минусы

На чтение 8 мин. Просмотров 10.7k. Опубликовано Обновлено

Чтобы понять, почему промышленники прекратили оснащение автомобилей силовыми агрегатами этого типа, полезно ознакомиться с принципом работы роторного двигателя.

Зная основные характеристики, конструкцию, достоинства и недостатки, изучив разновидности РПД, можно оценить перспективы и вероятность последующего серийного выпуска таких моделей машин.

Содержание

  1. Принцип работы роторного двигателя
  2. Схема устройства РПД
  3. Мощность и ресурс
  4. Достоинства и недостатки роторного двигателя
  5. Достоинства РПД
  6. Недостатки РПД
  7. Машины с роторным двигателем
  8. В заключение

Принцип работы роторного двигателя

Роторный мотор работает по схеме, отличающейся от технологии, характерной для стандартного ДВС с поршнями в качестве основного подвижного элемента. Кроме того, силовые агрегаты имеют различную конструкцию.

По аналогии с поршневым двигателем принцип действия РПД базируется на преобразовании энергии, получаемой в результате сгорания воздушно-топливной смеси. В первом случае давление, создаваемое в цилиндрах при сжигании горючего, вынуждает поршни двигаться.

Возвратно-поступательные движения шатун и коленчатый вал преобразуют во вращательные, которые заставляют крутиться колеса.

Ротор движется во внутренней полости овальной капсулы, передавая мощность сцеплению и коробке передач. Благодаря треугольной форме, он выдавливает энергию топлива, направляя через трансмиссию на колесную систему. Обязательное условие – в качестве материала используется легированная сталь.

Внутри цилиндра, где располагается ротор, происходят следующие процессы:

  1. воздушно-топливная смесь сжимается;
  2. впрыскивается очередная доза горючего;
  3. поступает кислород;
  4. топливо воспламеняется;
  5. сгоревшие элементы направляются в выпускное отверстие.

Треугольный ротор закрепляется на особом механизме. При запуске двигателя он выполняет специфические движения, не вращаясь, а как бы бегая внутри овальной капсулы.

Благодаря своей форме, он образует в корпусе 3 изолированные камеры.

В них наблюдаются такие процессы:

  • в первую полость через впускное окно подается горючее и всасывается кислород, при перемешивании образующие воздушно-топливную смесь;
  • во втором отсеке происходит сжатие и воспламенение;
  • продукты сгорания вытесняются в выпускное отверстие из третьей камеры.

Схема устройства РПД

В конструкцию РПД входят следующие элементы:

  1. Ротор с 3 выпуклыми гранями, выполняющими функции поршня. За счет углублений увеличивается скорость вращения, образуется больше пространства для воздушно-топливной смеси.
  2. Пластины из металла, закрепленные на вершинах каждой из сторон. Их предназначение – формирование полостей в корпусе, где происходят рабочие процессы силовой установки.
  3. 2 металлических кольца на гранях ротора служат для образования камерных стенок.
  4. В центре конструкции располагаются 2 больших колеса с большим количеством зубьев, вращающихся вокруг шестерней меньшего диаметра. Зубчатая передача соединена с приводным устройством, закрепленном на выходном валу. Направление и траектория движения внутри камеры зависят от этого соединения.
  5. Корпус ротора. Изготавливается в форме условного овала. Такая конфигурация обеспечивает постоянный контакт вершин треугольника со стенками капсулы, создавая 3 изолированных объема газа.
  6. Окна впрыска и выхлопа. Клапанов не имеют. Впускное отверстие соединено с системой подачи топлива, а выпускное – с выхлопной трубой.
  7. Выходной вал с эксцентриковой конструкцией. На нем расположены особые кулачки, смещенные относительно осевой линии. На каждый из этих выступов надевается отдельный ротор. Благодаря несимметричной установке, происходит неравномерное распределение силы давления. Это приводит к образованию крутящего момента, вызывающего стабильную работу силовой установки, основанную на оборотах вала.

5 основных слоев, скрепленных по окружности длинными шурупами, составляют стандартную конструкцию двухроторного двигателя. При этом создаются условия для свободной циркуляции охлаждающей жидкости внутри системы. Движущиеся части, представленные 2 роторами и эксцентриковым выходным валом, располагаются между 2 стационарными участками.

Мощность и ресурс

По сравнению со стандартным ДВС, роторный агрегат характеризуется большей удельной мощностью, которая измеряется в л.с./кг. Это объясняется меньшей массой подвижных деталей, составляющих конструкцию РПД. Обоснование – отсутствие газораспределительного механизма, клапанной системы, коленчатого вала и шатунов.

Кроме того, однороторный двигатель преобразует энергию сгорания топлива во вращательное движение на протяжении ¾ тактов рабочего цикла. Для поршневых моторов этот показатель снижен до ¼.

В результате при вместимости цилиндров 1,3 л современный РПД серийного производства развивает мощность до 220 л.с. А если базовая конструкция дополнена турбинным надувом, то до 350 л. с.

До 2011 г. только японские промышленники концерна «Мазда» выпускали автомобили с двигателями роторного типа. А потом и они сняли агрегат с производства. Вероятная причина – заниженный ресурс силовой установки. До первого капитального ремонта транспортные средства проезжают всего 100 тыс. км. При аккуратном стиле вождения и бережном отношении пробег увеличивается до 200 тыс. км.

Уязвимое звено – уплотнители ротора, страдающие от перегрева и высоких нагрузок. Кроме этих факторов на них оказывают негативное влияние детонация и износ подшипников, расположенных на эксцентриковом валу.

Впервые машина с роторным силовым агрегатом вышла на трассу для тестирования в 1958 г. У истоков его создания стоит Феликс Ванкель, именем которого часто называют РПД.

Игнорируя достоинства изобретения немецкого инженера, работавшего над ним совместно с коллегой-единомышленником Вальтером Фройде, многие автопромышленники не рискнули устанавливать новинку на серийные модели своих автомобилей.

К их числу не относятся производители Mazda, выпустившие первую версию транспортного средства с роторной силовой установкой в 1967 г.

Достоинства РПД

Плюсы РПД:

  1. Высокий КПД, достигающий 40%. Обоснование – на 1 оборот эксцентрикового вала приходится 3 рабочих цикла.
  2. Упрощенная конструкция. В ней отсутствуют многие узлы, характерные для поршневых ДВС, в т.ч. газораспределительный механизм, шатуны, клапаны и т.п.
  3. Высокие обороты. Двигатель на базе треугольного роторного элемента раскручивается до 10 тыс. об/минуту.
  4. Плавная работа при полном отсутствии вибраций. Объяснение – стабильная ориентация движения ротора в одном направлении.
  5. Устойчивость перед детонацией. Это позволяет в процессе эксплуатации применять водород.
  6. Компактные размеры. По сравнению с поршневыми агрегатами габариты РПД в 2 раза меньше. Следствие этого – небольшой вес полностью укомплектованной конструкции и наличие свободного пространства для комфортного расположения водителя и пассажиров.
  7. Отсутствие дополнительных нагрузок при увеличении количества оборотов. С учетом указанного фактора можно разгонять транспортное средство до 100 км/ч на низкой передаче.
  8. Сбалансированность. Позволяет эффективнее уравновесить автомобиль, создавая стабильную устойчивость на любом дорожном покрытии.

Недостатки РПД

Конструкторы, разработавшие роторную силовую установку, так и не смогли устранить недостатки:

  1. Основной недоработкой создателей автомобилисты считают ограниченный ресурс двигателя, обоснованный особенностями конструкции. Постоянные изменения рабочего угла апексов вызывают их ускоренный износ.
  2. Срок службы заканчивается быстрее из-за перепадов температур, сопровождающих каждый такт. В комбинации с нагрузками, которым подвергаются трущиеся детали, они наносят непоправимый вред функциональным узлам и материалам. Проблему можно решить прямым впрыскиванием минеральной смазки в коллектор.
  3. Поскольку внутренние полости камер имеют серповидную форму, топливо в них сжигается не полностью. Ротор, вращаясь на скорости при ограниченной длине рабочего хода, выталкивает раскаленные газы в выхлопное отверстие. Присутствие фрагментов масла в продуктах сгорания приводит к токсичности выброса.
  4. Недостаточная герметичность конструкции, вызванная износом уплотнителей – причина утечки между отсеками с большими перепадами давления между отделениями. Результат – снижение КПД и повышение вреда окружающей природе.
  5. Высокий расход ГСМ. По сравнению с поршневым двигателем, роторный агрегат потребляет намного больше топлива (20 л на 100 км) и масла (1 л на 1 тыс. км). Забывчивость водителя, пропустившего очередную заправку смазкой, приводит к незапланированному капитальному ремонту или полной замене мотора.
  6. Для производства РПД применяется высокоточное оборудование. К качеству материалов также предъявляются повышенные требования. В результате конечная стоимость роторного двигателя увеличивается.

Машины с роторным двигателем

В разработке усовершенствованных концепций силового агрегата с базовым элементом конструкции в виде подвижного ротора участвовали и российские конструкторы, включая Зуева, Желтышева, ингушских изобретателей братьев Ахриевых.

Игнорируя инновации, на автомобили по-прежнему устанавливают двигатели Ванкеля.

В число моделей с РПД входят:

  1. Мазда RX-8. Конструкторское бюро японского концерна достигло прогресса в усовершенствовании. Их последняя разработка вместимостью 1,3 л развивает мощность 215 л.с. Более поздняя версия с аналогичным объемом выдает 231 л.с. Производство прекращено с августа 2011 г. в результате снижения спроса.
  2. ВАЗ 2109-90. Такими машинами пользовались в служебных целях сотрудники российских правоохранительных органов. Милицейские автомобили за 8 секунд могли разогнаться до 100 км/ч и развивали скорость 200 км/ч, легко догоняя преступников. Производились и агрегаты с большей мощностью. Но большая цена и малый ресурс не позволили прижиться РПД, и полицейским пришлось пересесть на транспортные средства с поршневыми моторами.
  3. Мерседес С-111. Впервые был представлен автолюбителям на женевском автосалоне в 1970 г. Спортивный автомобиль оснащался трехкамерным двигателем Ванкеля. Максимальная скорость составляла 275 км/ч. На разгон до первой сотни уходило 5 секунд.
  4. ВАЗ 21019 Аркан. Модель также закупалась для нужд МВД. Советских милиционеров на таких машинах догнать было невозможно и, тем более, уйти от погони. Большинство преследований завершалось поимкой преступников. Объяснение тому – способность служебного транспорта развивать предельную скорость 160 км/ч. Трехсекционный мотор в 1,3 л выдавал 120 л.с.

В заключение

Двигатель роторного типа – отличный вариант для спортивных и гоночных автомобилей, где не требуется большой ресурс. Высокие скоростные и мощностные показатели позволяют надеяться, что промышленники обратят на него внимание и с небольшими доработками снова начнут выпускать машины с моторами Ванкеля.

Роторный двигатель: принцип работы, недостатки и преимущества | AraFanat.Ru — все об автомобилях

30.09. 2012 bestadmin

Здравствуйте уважаемые автолюбители и читатели блога Arafanat.ru. Сегодня расскажу Вам, об альтернативном типе двигателя внутреннего сгорания, а именно роторном или же двигателе Ванкеля.  Почему его называют роторным? Какие преимущества роторного двигателя внутреннего сгорания, перед обычным поршневым?  Из чего он сделан и принцип его работы, почему не получил популярность и многое другое расскажу в этой статье.

И так начнем,

Принцип работы роторного двигателя

В отличии, от обычного поршневого двигателя роторный не совершает возвратно поступательных движений, а просто крутится, следовательно  и затраты на остановку в верхних и нижних мертвых точках нет. Благодаря этому свойству двигатель Ванкеля высокооборотистый.

В плоском цилиндре находится ротор. Цилиндр сделан не круглый, а овальный, ротор имеет треугольную форму. В отличии, от поршневого у роторного двигателя нет коленвала,  шатунов, противовесов, головки блока (с клапанами), что делает его конструкцию проще.

На анимации изображен принцип работы роторного двигателя

Как видим принцип работы роторного ДВС прост. Но раз так просто  он работает, меньше деталей, то почему не прижился?

Почему не прижился роторный двигатель?

Недостатки роторного двигателя:

Так как пятно контакта ротора со стенками цилиндра небольшое, стала проблема герметизация камеры сгорания, впуска-выпуска. Так как при трении металл нагревается и расширяется, то без высокоточных расчетов не было бы никакого эффекта, компрессия бы падала, уменьшался бы КПД при прогревании двигателя. Роторный двигатель склонен к перегревам в отличии от поршневого ДВС.

Из рисунка видно что сам овал нагревается неравномерно: в камере сгорания температура выше, чем  во впуске – выпуске, следовательно, цилиндр расширяется в разных местах по разному и приходится использовать высокотехнологический  материал в разных местах цилиндра.

Чтобы поджечь топливо используют две свечи зажигания из за особенностей камеры сгорания, и в отличии от четырехтактного поршневого двигателя мощность выдается  3 /4 рабочего времени ДВС (как 6 цилиндровый), а КПД составляет около 40% против 20% у поршневого двигателя.

Это можно отнести к преимуществам роторного двигателя .

Из-за таких особенностей ресурс двигателя маленький 60 -80 тыс. км., что делает его непригодным для повседневной езды в городе, к этому же добавляется большой расход топлива на малых оборотов, опять же в сравнении с обычным ДВС. При объеме 1.3 литра двигатель Ванкеля может потреблять до 20 литров  топлива в городе и выдавать мощность 250 л.с . и этом быть малогабаритным.

Поэтому такой тип двигателя подходит для гонок , где нужна динамика.

В нашей стране был разработан такой двигатель и устанавливался на классику (ВАЗ 21079) для спецслужб, но не прижился. Одним из самых распространенных автомобилей с двигателем Ванкеля является Mazda RX 8 , который совершенствует его.

На этом все, до новых встреч.

Похожие статьи:

  • Принцип работы дизельного двигателя
  • Какие дворники выбрать? Виды щеток стеклоочистителей, преимущества и недостатки
  • Принцип работы бензинового двигателя внутреннего сгорания
  • Что такое карбюратор и принцип его работы. Часть 1
  • Принцип работы автономной печки. Предварительный прогрев двигателя

Вы можете пролистать до конца и оставить комментарий. Уведомления сейчас отключены.

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя :: SYL.ru

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле».

Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже.

В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых.

В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

  1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
  2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
  3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
  4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС.

Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов.

Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия.

Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

  1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
  2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.
  3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.
  4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.
  5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля.

Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества:

  • Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд.
  • Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров).
  • Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил.
  • Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах.
  • Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения.

Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

Роторные двигатели: особенности, плюсы и минусы

У каждого великого изобретения своя история рождения. Многие технологии и устройства появились на свет благодаря неуемному труду талантливых мастеров своего дела. Не так давно мир узнал о роторном двигателе. Однако не все владельцы автомобилей знакомы с историей его появления и принципами функционирования.

История зарождения и принцип работы двигателя

Роторно-поршневый двигатель появился вследствие взаимовыгодного сотрудничества двух инженеров – Вальтера Фройде и Феликса Ванкеля. Конструкция двигателя была разработана в 1957 году. Каждый из специалистов внес свой вклад в создание этого прибора. Инженерная концепция и базовая схема, на основании которой разрабатывался роторный агрегат принадлежала Вальтеру Фройде, тогда как вопросом уплотнения вращающихся клапанов занимался его коллега Феликс Ванкель.

На практике роторные изделия стали использоваться уже в середине 1958 года. Изобретение обладало вращающейся камерой. Конструкция оказалось неудобной в использовании, поэтому в базовые схемы были внесены некоторые корректировки. На просторах советского союза поначалу не охотно принимали новое изобретение. Только в 80-х годах на автомобиле ВАЗ – 2108 был установлен роторный агрегат. На территории западных стран ситуация складывалась не лучше. Новинка не привлекла местное население. После топливного кризиса, произошедшего в 1973 году, автолюбители стали больше присматриваться к машинам с экономными видами двигателя.

Принцип работы такого агрегата имеет свои нюансы. Во-первых, агрегат находится в овальном цилиндре и имеет треугольную форму. У этой конструкции напрочь отсутствует шатуны, коленвал, головки блока и противовесы. Подобные элементы наблюдаются на обычных поршневых автомобильных устройствах. Сам двигатель насажен на вал и соединен с зубчатым колесом. Последняя деталь системы сцеплена со статором.

Принцип функционирования ротора заключен в его вращении вокруг статора по специальной эпитрохоидальной кривой. Лопасти устройства поочередно перекрывают камеры цилиндра. Именно в этих камерах происходит сгорание топлива. Ротор не совершает поступательные движения в обратную сторону. Задача прибора с помощью своих лопастей правильно распределить поступившую горючею смесь, а затем выпустить отработанные газы.

Настало время взглянуть на сильные и слабые стороны роторного изобретения.

Преимущества роторного устройства

У широко используемого прибора наблюдается немало положительных качеств. Так достоинствами двигателя считают:

  • Габариты конструкции. Роторные двигатели в два раза меньше по размерам, нежели обычные поршневые агрегаты. Поразительная компактность устройства позволила опытным конструкторам добиться идеальной развесовки по осям. Это, в свою очередь, положительно сказывается на устойчивости авто во время движения.
  • Высокий уровень сбалансированности РПД. Мотор такого двигателя обладает качественной силовой установкой. Роторные конструкции меньше остальных подвержены вибрации.
  • У представленного двигателя высокая удельная мощность. Это возможно благодаря простоте конструкции. В роторно-поршневом моторе не наблюдается коленчатый вал и шатуны. К тому же движущиеся части небольшие по весу.
  • Высокие обороты агрегата позволяют на низкой передаче развить скорость до 100 к/м в час.
  • Автомобильная техника известна своим небольшим рабочим объемом. Двигатель функционирует абсолютно бесшумно. Возможно использование топлива с невысоким октановым числом.

И все же у простой конструкции с незамысловатым принципом работы имеется парочка недостатков.

Недостатки изобретения

Так называемые минусы касаются самой конструкции и процесса ее функционирования. Недостатками изобретения Ванкеля считают:

  • Перепады давления в камерах сгорания. Постоянные скачки давления быстро изнашивают уплотнения между форсунками устройства. В итоге силовой агрегат может нуждаться в капитальном ремонте.
  • Маленький объем линзовидной камеры сгорания с большой площадью вызывает перегрев двигателя.
  • Большой расход топлива на низких оборотах. На 100 км пробега понадобится 20 литров бензина. Такие условия бьют по карману владельца транспортного средства. Поэтому многие из них считают невыгодным использование подобного двигателя.
  • Роторный двигатель строго нуждается в регулярной замене моторного масла. Несоблюдение этого требования может серьезно навредить роторному агрегату. В некоторых случаях понадобится его менять на новый. К эксплуатации и обслуживанию такого устройства следует подходить серьезно.
  • Использование роторного двигателя вредит окружающей среде. Малая длина хода и скорость вращения ротора способствует выталкиванию вредных, горячих газов. Вместе с маслом продукты сгорания пагубно сказываются на экологии.
  • Высокая стоимость. Изготовление деталей такого двигателя сложный и кропотливый процесс. Требуется задействовать дорогостоящее и высокоточное оборудование. Привлечение качественного и современного материала увеличивает стоимость автомобильной конструкции.

Когда автовладелец решает приобрести двигатель для машины, очень важно понять, как правильно его выбрать, к чему присмотреться. Помимо стоимости рекомендуют учитывать мощность агрегата, а также вид привода мотора. Не стоит упускать из виду вопрос расхода горючего. Двигатель должен быть полностью исправным и подлежать ремонту в случае возникновения неполадок в его работе.

Вывод

Надежный и качественный двигатель – залог беззаботной и долгой езды на автомобиле. Роторные конструкции, как показывает статья, имеют незамысловатый принцип работы. При этом не могут обойтись без должно и своевременного ухода. Покупая представленный двигатель, автовладелец должен помнить о всех нюансах такой конструкции.

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя

Автомобильная индустрия постоянно развивается. Неудивительно, что появляются альтернативные технологии, которые тем мне менее редко появляются в массовом производстве. Именно к таким можно причислить роторные двигатели.

Важно! Бурный толчок в развитии автомобилестроения дало изобретение двигателя внутреннего сгорания. Как результат машины стали ездить на жидком топливе, и началась бензиновая эра.

Машины с роторным двигателем

Роторно-поршневой двигатель был изобретён компанией NSU. Создателем аппарата стал Вальтер Фройде. Тем не менее данное устройство в научных кругах носит имя другого учёного, а именно Ванкеля.

Дело в том что над этим проектом работал дуэт инженеров. Но основная роль в создании устройства принадлежала именно Фройде. В то время как он трудился над роторной технологией, Ванкель работал над другим проектом, который закончился ничем.

Тем не менее в результате подковёрных игр теперь мы все знаем этот аппарат как роторный двигатель Ванкеля. Первая рабочая модель была собрана в 1957 году. Автомобилем первоиспытателем стал NSU Spider. В то время он смог развить скорость в сто пятьдесят километров. Мощность мотора «Паука» составляла 57 л. с.

«Паук» с роторным двигателем выпускался с 1964 по 1967 год. Но массовым так и не стал. Тем не менее автопроизводители не поставили крест на этой технологии. Мало того, они выпустили ещё одну модель — NSU Ro-80, и она стала настоящим прорывом. Большую роль сыграл правильный маркетинг.

Обратите внимание на название. Уже в нём содержится указание на то, что машина оснащена роторным двигателем. Пожалуй, результатом этого успеха стала установка данных моторов, на такие известные автомобили, как:

  • Citroen GS Birotor,
  • Mercedes-Benz С111,
  • Chevrolet Corvette,
  • ВАЗ 21018.

Больше всего популярности роторные двигатели получили в стране «Восходящего солнца». Японская компания Mazda пошла на рисковый по тем временам шаг и стала производить автомобили с использованием данной технологии.

Первой ласточкой от компании «Мазда» стала машина Cosmo Sport. Нельзя сказать, что она снискала огромную популярность, но свою аудиторию она нашла. Тем не менее это был лишь первый шаг выхода роторных двигателей на японский рынок, а вскоре, и на мировой.

Японские инженеры не просто не отчаялись, а наоборот, стали работать с утроенной силой. Результатом их трудов стала серия, которую с благоговением вспоминают все уличные гонщика в любой стране мира — Rotor-eXperiment или сокращённо RX.

В рамках этой серии было выпущено несколько легендарных моделей, среди которых Mazda RX-7. Сказать, что эта машина с роторным двигателем была популярна, всё равно что промолчать. Миллионы фанатов уличных гонок начинали именно с неё. При относительно низкой цене, она имела просто невероятные технические характеристики:

  • разгон до сотни — 5,3 секунды;
  • максимальная скорость — 250 километров в час;
  • мощность — 250—280 лошадиных сил в зависимости от модификации.

Машина является настоящим произведением искусства, она легка и манёвренна, а её двигатель вызывает восхищение. При описанных выше характеристиках он имеет объём всего в 1,3 литра. В нём две секции, а рабочее напряжение 13В.

Внимание! Mazda RX-7 выпускалась с 1978 по 2002. За это время было произведено около миллиона машин с роторными двигателями.

К сожалению, последняя модель этой серии была выпущена в 2008 году. Mazda RX8 завершила легендарную линейку. Собственно на этом историю роторного двигателя в массовом производстве можно считать завершённой.

Принцип работы

Многие автомобильные эксперты считают, что конструкцию обычного поршневого аппарата нужно оставить в далёком прошлом. Тем не менее миллионам машин нужна достойная замена, может ли им стать роторный двигатель, давайте разберёмся.

Принцип работы роторного двигателя базируется на давлении, которое создаётся при сжигании топлива. Основной частью конструкции является ротор, который отвечает за создание движений нужной частоты. В результате энергия передаётся на сцепление. Ротор выталкивает её, передавая на колёса.

Ротор имеет форму треугольника. Материалом конструкции служит легированная сталь. Деталь находится в овальном корпусе, в котором, собственно, и происходит вращение, а также ряд важных для выработки энергии процессов:

  • сжатие смеси,
  • впрыск топлива,
  • создание искры,
  • подача кислорода,
  • слив отработанного сырья.

Главная особенность устройства роторного двигателя заключается в том, что ротор имеет крайне необычную схему передвижения. Результатом подобного конструкторского решения являются три полностью изолированные друг от друга ячейки.

Внимание! В каждой ячейки происходит определённый процесс.

В первую ячейку поступает воздушно-топливная смесь. В полости происходит перемешивание. Дальше ротор перемещает полученную субстанцию в следующий отсек. Именно здесь проходит сжатие и воспламенение.

В третьей ячейке удаляется использованное топливо. Слаженная работа трёх отсеков как раз и даёт ту удивительную производительность, которая была продемонстрирована на примере автомобилей из серии RX.

Но главный секрет устройства кроется совсем в другом. Дело в том, что эти процессы не возникают один за другим, они происходят моментально. Как результат всего за один оборот проходит три такта.

Выше была представлена схема работы базового роторного мотора. Многие производители стараются модернизировать технологию, чтобы добиться больше производительности. Некоторым это удаётся, другие же терпят поражение.

Японским инженерам удалось добиться успеха. Уже упомянутые выше двигатели «Мазда» имеют до трёх роторов. Во сколько в таком случае возрастёт производительность, вы можете себе представить.

Приведём наглядный пример. Возьмём обычный мотор РПД с двумя роторами и найдём ближайший аналог — шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Если же добавить в конструкцию ещё одни ротор, то разрыв будет и вовсе колоссальным — 12 цилиндров.

Виды роторных двигателей

Множество автокомпаний бралось за производство роторных двигателей. Неудивительно, что было создано много модификаций, каждая из которых имеет свои особенности:

  1. Роторный двигатель с разнонаправленным движением. Ротор здесь не вращается, а как бы качается вокруг своей оси. Процесс сжатия происходит между лопатками мотора.
  2. Пульсирующе-вращательный роторный двигатель. Внутри корпуса два ротора. Сжатие проходит между лопастями этих двух элементов, когда они сближаются и удаляются.
  3. Роторный двигатель с уплотнительной заслонкой — данная конструкция до сих пор широко задействуется в пневматических моторах. Для роторных двигателей внутреннего сгорания существенно переделывается камера, в которой проходит воспламенение.
  4. Роторный двигатель, работающий за счёт вращательных движений. Считается, что именно эта конструкция является наиболее технически совершенной. Здесь нет деталей, которые совершают возвратно-поступательные движения. Поэтому роторные двигатели такого типа легко достигают 10 000 оборотов в минуту.
  5. Планетарно-вращательный роторный двигатель — самая первая модификация, изобретённая двумя инженерами.

Как видите, наука не стоит на месте, немалое количество видов роторных моторов позволят надеяться на дальнейшее развитие технологии в отдалённом будущем.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

Как видите, роторные моторы пользовались определённой популярностью в своё время. Мало того, действительно, легендарные машины были оснащены моторами такого класса. Чтобы понять, почему данный аппарат устанавливался на передовые модели японских машин, нужно узнать все его достоинства и недостатки.

Достоинства

С предыстории, представленной ранее, вы уже знаете, что роторный двигатель в своё время привлёк большое внимание производителей моторов, на то было несколько причин:

  1. Повышенная компактность конструкции.
  2. Малый вес.
  3. РПД хорошо сбалансирован и создаёт при работе минимум вибраций.
  4. Количество запчастей в моторе на порядок меньше, чем в поршневом аналоге.
  5. РПД обладает высокими динамическими качествами

Самое же главное достоинство РПД — высокая удельная мощность. Авто с роторным двигателем может разогнаться до 100 километров без переключения на высокие передачи при сохранении большого количества оборотов.

Важно! Использование роторного двигателя позволяет добиться повышенной устойчивости автомобиля на дороге благодаря идеальной развесовке.

Недостатки

Вот и пришло время больше узнать, почему, несмотря на все преимущества, большинство производителей перестали устанавливать роторные двигатели на свои автомобили. К недостаткам РПД причисляют:

  1. Повышенный расход топлива при работе на низких оборотах. В самых требовательных к ресурсам машинам он может достигать 20—25 литров на 100 километров пробега.
  2. Сложность в изготовлении. На первый взгляд конструкция роторного двигателя намного проще, чем у поршневого. Но дьявол кроется именно в деталях. Их изготовить крайне непросто. Геометрическая точность каждой запчасти должна быть на идеальном уровне, иначе ротор не сможет пройти эпитрохоидальную кривую с должным результатом. РПД требует при своём изготовлении высокоточное оборудование, которое стоит немалых денег.
  3. Роторный двигатель часто перегревается. Это связано с необычным строением камеры сгорания. К сожалению, даже спустя много лет инженерам не удалось исправить данный дефект. Избыток энергии, вырабатываемой при сгорании топлива нагревает цилиндр. Это сильно изнашивает мотор и сокращает срок его эксплуатации.
  4. Также роторный двигатель страдает перепадами давления. Результат подобного эффекта быстрый износ уплотнителей. Ресурс работы одного качественно собранного РПД лежит в диапазоне от 100 до 150 тысяч километров пробега. После прохождения данного рубежа без капитального ремонта уже не обойтись.
  5. Сложная процедура смены масла. Потребление роторным двигателем масла на 1000 километров составляет 600 миллилитров. Чтобы детали получали надлежащую смазку масло необходимо менять один раз на 5000 км. Если же этого не сделать, то становится крайне вероятным серьёзное повреждение ключевых узлов агрегата.

Как видите, несмотря на выдающиеся преимущества РПД имеет ряд весомых недостатков. Тем не менее конструкторские подразделения в ведущих автомобильных фирмах до сих пор пытаются модернизировать эту технологию, и кто знает, возможно, однажды, у них это получится.

Итоги

Роторные двигатели имеют множество весомых преимуществ, они хорошо сбалансированы, позволяют быстро наращивать обороты и обеспечивают набор скорости до 100 км за 4—7 секунд. Но есть у роторных моторов и недостатки, главный из которых маленький срок эксплуатации.

» у большинства людей вызывает ассоциации с цилиндрами и поршнями, системой газораспределения и кривошипно-шатунным механизмом. Все потому, что подавляющее большинство автомобилей снабжено классическим и ставшим наиболее популярным типом двигателей – поршневым.

Сегодня речь пойдет о роторно-поршневом двигателе Ванкеля, который обладает целым набором выдающихся технических характеристик, и в свое время должен был открыть новые перспективы в автомобилестроении, но не смог занять достойного места и массовым не стал.

История создания

Самым первым тепловым двигателем роторного типа принято считать эолипил. В первом веке нашей эры его создал и описал греческий механик-инженер Герон Александрийский.

Конструкция эолипила довольна проста: на оси, проходящей через центр симметрии, расположена вращающаяся бронзовая сфера. Водяной пар, используемый как рабочее тело, истекает из двух сопел, установленных в центре шара друг напротив друга и перпендикулярно оси крепления.


Механизмы водяных и ветряных мельниц, использующих в качестве энергии силу стихии, тоже можно отнести к роторным двигателям древности.

Классификация роторных двигателей

Рабочая камера роторного ДВС может быть герметично замкнутой или иметь постоянную связь с атмосферой, когда от окружающей среды ее отделяют лопасти роторной крыльчатки. По такому принципу построены газовые турбины.

Среди роторно-поршневых двигателей с замкнутыми камерами сгорания специалисты выделяют несколько групп. Разделение может происходить по: наличию или отсутствию уплотнительных элементов, по режиму работы камеры сгорания (прерывисто-пульсирующий или непрерывный), по типу вращения рабочего органа.


Стоит отметить, что у большинства описываемых конструкций нет действующих образцов и они существуют на бумаге.
Классифицировал их русский инженер И.Ю. Исаев, который сам занят созданием совершенного роторного двигателя. Он произвел анализ патентов России, Америки и других стран, всего более 600.

Роторный ДВС с возвратно-вращательным движением

Ротор в таких двигателях не вращается, а совершает возвратно-дуговые качания. Лопатки на роторе и статоре неподвижны, и между ними происходят такты расширения и сжатия.

С пульсирующе-вращательным, однонаправленным движением

В корпусе двигателя расположены два вращающихся ротора, сжатие происходит между их лопастей в моменты сближения, а расширение в момент удаления. Из-за того что вращение лопастей происходит неравномерно, требуется разработка сложного механизма выравнивания.

С уплотнительными заслонками и возвратно-поступательными движениями

Схема с успехом применяемая в пневмомоторах, где вращение осуществляется за счет сжатого воздуха, не прижилась в двигателях внутреннего сгорания по причине высокого давления и температур.

С уплотнителями и возвратно-поступательными движениями корпуса

Схема аналогична предыдущей, только уплотнительные заслонки расположены не на роторе, а на корпусе двигателя. Недостатки те же: невозможность обеспечить достаточную герметичность лопаток корпуса с ротором сохраняя их подвижность.

Двигатели с равномерным движением рабочего и иных элементов

Наиболее перспективные и совершенные виды роторных двигателей. Теоретически могут развивать самые высокие обороты и набирать мощность, но пока не удалось создать ни одной работающей схемы для ДВС.

С планетарным, вращательным движением рабочего элемента

К последним относится наиболее известная широкой общественности схема роторно-поршневого двигателя инженера Феликса Ванкеля.

Хотя существует огромное количество других конструкций планетарного типа:

  • Умплеби (Umpleby)
  • Грея и Друммонда (Gray & Dremmond)
  • Маршалла (Marshall)
  • Спанда (Spand)
  • Рено (Renault)
  • Томаса (Tomas)
  • Веллиндера и Скуга (Wallinder & Skoog)
  • Сенсо (Sensand)
  • Майлара (Maillard)
  • Ферро (Ferro)

История Ванкеля

Жизнь Феликса Генриха Ванкеля не была простой, рано оставшись сиротой (отец будущего изобретателя погиб в первой мировой войне), Феликс не мог собрать средства для обучения в университете, а рабочую специальность не позволяла получить сильная близорукость.

Это побудило Ванкеля на самостоятельное изучение технических дисциплин, благодаря чему в 1924 году ему пришла в голову идея создать роторный двигатель с вращающейся камерой внутреннего сгорания.


В 1929 году он получает патент на изобретение, которое и стало первым шагом к созданию знаменитого РПД Ванкеля. В 1933 году изобретатель, оказавшись в рядах противников Гитлера, проводит полгода в тюрьме. После освобождения разработками роторного двигателя заинтересовались в компании BMW и стали финансировать дальнейшие исследования, выделив для работы мастерскую в Ландау.

После войны она достается в качестве репарации французам, а сам изобретатель попадает в тюрьму, как пособник гитлеровского режима. Лишь в 1951 году, Феликс Генрих Ванкель устраивается на работу в компанию по производству мотоциклов «NSU» и продолжает исследования.


В том же году он начинает совместную работу с главным конструктором «NSU» Вальтером Фройде, который и сам давно занимается изысканиями в области создания роторно-поршневого двигателя для гоночных мотоциклов. В 1958 году первый образец двигателя занимает место на испытательном стенде.

Как работает роторный двигатель

Сконструированный Фройде и Ванкелем силовой агрегат, представляет собой ротор, выполненный в форме треугольника Рело. Ротор планетарно вращается вокруг шестерни, закрепленной в центре статора — неподвижной камеры сгорания. Сама камера выполнена в форме эпитрохоиды, которая отдаленно напоминает восьмерку с вытянутым наружу центром, она выполняет роль цилиндра.

Совершая движение внутри камеры сгорания, ротор образует полости переменного объема, в которых происходят такты двигателя: впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Камеры герметично отделены друг от друга уплотнителями – апексами, износ которых является слабым место роторно-поршневых двигателей.

Воспламенение топливо-воздушной смеси осуществляется сразу двумя свечами зажигания, поскольку камера сгорания имеет вытянутую форму и большой объем, что замедляет скорость горения рабочей смеси.

На роторном двигателе используется угол запоздания а не опережения, как на поршневом. Это необходимо чтобы воспламенение происходило чуть позже, и сила взрыва толкала ротор в нужном направлении.

Конструкция Ванкеля позволила значительно упростить двигатель, отказаться от множества деталей. Отпала необходимость в отдельном газораспределительном механизме , существенно уменьшились вес и размеры мотора.

Преимущества

Как говорилось ранее, роторный двигатель Ванкеля не требует такого большого количества деталей как поршневой, поэтому имеет меньшие размеры, вес и удельную мощность (количество «лошадей» на килограмм веса).

Нет кривошипно-шатунного механизма (в классическом варианте), что позволило снизить вес и вибронагруженность. Из-за отсутствия возвратно-поступательных движений поршней и малой массы подвижных частей, двигатель может развивать и выдерживать очень высокие обороты, практически мгновенно реагируя на нажатие педали газа.

Роторный ДВС выдает мощность в трех четвертях каждого оборота выходного вала, тогда как поршневой лишь на одной четверти.

Недостатки

Именно по причине того, что двигатель Ванкеля, при всех своих плюсах, имеет большое количество минусов, сегодня только Mazda продолжает развивать и совершенствовать его. Хотя патент на него купили сотни компаний, среди которых Toyota, Alfa Romeo, General Motors, Daimler-Benz, Nissan и другие.

Малый ресурс

Главный, и самый существенный недостаток – малый моторесурс двигателя. В среднем он равен 100 тысячам километров для России. В Европе, США и Японии этот показатель вдвое больше, благодаря качеству горючего и грамотному техническому обслуживанию.


Самую высокую нагрузку испытывают металлические пластины, апексы – радиальные торцевые уплотнители между камерами. Им приходится выдерживать высокую температуру, давление и радиальные нагрузки. На RX-7 высота апекса составляет 8.1 миллиметра, замена рекомендована при износе до 6.5, на RX-8 ее сократили до 5.3 заводских, а допустимый износ не более 4.5 миллиметров.

Важно контролировать компрессию, состояние масла и масляных форсунок, которые подают смазку в камеру двигателя. Основные признаки износа двигателя и приближающегося капитального ремонта – низкая компрессия, расход масла и затрудненный запуск «на горячую».

Низкая экологичность

Поскольку система смазки роторно-поршневого двигателя подразумевает прямой впрыск масла в камеру сгорания, а еще из-за неполного сгорания топлива, выхлопные газы имеют повышенную токсичность. Это затрудняло прохождение экологической проверки, нормам которой необходимо было соответствовать, чтобы продавать автомобили на американском рынке.

Для решения проблемы инженеры Mazda создали термальный реактор, который дожигал углеводороды перед выбросом в атмосферу. Впервые его установили на автомобиль Mazda R100.


Вместо того чтобы свернуть производство как другие, Mazda в 1972 году начала продажу автомобилей с системой снижения вредных выбросов для роторных двигателей REAPS (Rotary Engine Anti-Pollution System).

Высокий расход

Все авто с роторными двигателями отличает высокий расход горючего .

Кроме Mazda были еще Mercedes C-111, Corvette XP-882 Four Rotor (четырехсекционный, объем 4 литра), Citroen M35, но это в основном экспериментальные модели, да и из-за разгоревшегося в 80-х годах нефтяного кризиса их производство было приостановлено.

Малая длина рабочего хода ротора и серповидная форма камеры сгорания, не позволяют рабочей смеси прогореть полностью. Выпускное отверстие открывается еще до момента полного сгорания, газы не успевают передать всю силу давления на ротор. Поэтому и температура выхлопных газов этих двигателей такая высокая.

История отечественного РПД

В начале 80-х технологией заинтересовались и в СССР. Правда патент не был куплен, и до всего решили доходить своим умом, проще говоря – скопировать принцип работы и устройство роторного двигателя Mazda.

Для этих целей было создано конструкторское бюро, а в Тольятти цех для серийного производства. В 1976 году первый опытный образец односекционного двигателя ВАЗ-311, мощностью 70 л. с. установлен на 50 автомобилей. За очень короткий срок они выработали ресурс. Дала о себе знать плохая сбалансированность РЭМ (роторно-эксцентрикового механизма) и быстрый износ апексов.


Однако разработкой заинтересовались спецслужбы, для которых динамические характеристики мотора были куда важней ресурса. В 1982 году свет увидел двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-411, с шириной ротора 70 см и мощностью 120 л. с., и ВАЗ-413 с ротором 80 см и 140 л. с. Позже моторами ВАЗ-414 оснащают машины КГБ, ГАИ и МВД.

Начиная с 1997 года на авто общего пользования ставят силовой агрегат ВАЗ-415, появляется Волга с трехсекционным РПД ВАЗ-425. Сегодня в России машины подобными моторами не комплектуются.

Список автомобилей с роторно-поршневым двигателем

Марка Модель
NSU Spider
Ro80
Mazda Cosmo Sport (110S)
Familia Rotary Coupe
Parkway Rotary 26
Capella (RX-2)
Savanna (RX-3)
RX-4
RX-7
RX-8
Eunos Cosmo
Rotary Pickup
Luce R-130
Mercedes C-111
XP-882 Four Rotor
Citroen M35
GS Birotor (GZ)
ВАЗ 21019 (Аркан)
2105-09
ГАЗ 21
24
3102


Список роторных двигателей Mazda

Тип Описание
40A Первый стендовый экземпляр, радиус ротора 90 мм
L8A Система смазки с сухим картером, радиус ротора 98 мм, объем 792 куб. см
10A (0810) Двухсекционный, 982 куб. см, мощность 110 л. с., смешение масла с топливом для смазки, вес 102 кг
10A (0813) 100 л. с., увеличение веса до 122 кг
10A (0866) 105 л. с., технология снижения выбросов REAPS
13A Для переднеприводной R-130, объем 1310 куб. см, 126 л. с., радиус ротора 120 мм
12A Объем 1146 куб. см, упрочнен материал ротора, увеличен ресурс статора, уплотнения из чугуна
12A Turbo Полупрямой впрыск, 160 л. с.
12B Единый распределитель зажигания
13B Самый массовый двигатель, объем 1308 куб. см, низкий уровень выбросов
13B-RESI 135 л. с., RESI (Rotary Engine Super Injection) и впрыск Bosch L-Jetronic
13B-DEI 146 л. с., переменный впуск, системы 6PI и DEI, впрыск с 4 инжекторами
13B-RE 235 л. с., большая HT-15 и малая HT-10 турбины
13B-REW 280 л. с., 2 последовательные турбины Hitachi HT-12
13B-MSP Renesis Экологичный и экономичный, может работать на водороде
13G/20B Трехроторные двигатели для автогонок, объем 1962 куб. см, мощность 300 л. с.
13J/R26B Четырехроторные, для автогонок, объем 2622 куб. см, мощность 700 л. с.
16X (Renesis 2) 300 л. с., концепт-кар Taiki

Правила эксплуатации роторного двигателя

  1. замену масла производить каждые 3-5 тысяч километров пробега. Нормальным считается расход 1.5 литра на 1000 км.
  2. следить за состоянием масляных форсунок, средний срок их жизни составляет 50 тысяч.
  3. менять воздушный фильтр каждые 20 тысяч.
  4. использовать только специальные свечи, ресурс 30-40 тысяч километров.
  5. заливать в бак бензин не ниже АИ-95, а лучше АИ-98.
  6. замерять компрессию при замене масла. Для этого используется специальный прибор, компрессия должна быть в пределах 6.5-8 атмосфер.

При эксплуатации с компрессией ниже этих показателей, стандартного ремкомплекта может оказаться недостаточно – придется менять целую секцию, а возможно и весь движок.

День сегодняшний

На сегодняшний день производится серийный выпуск модели Mazda RX-8, оснащенной двигателем Renesis (сокращение Rotary Engine + Genesis).


Конструкторам удалось вдвое сократить потребление масла и на 40% расход топлива, а экологический класс довести до уровня Euro-4. Двигатель с рабочим объемом 1.3 литра выдает мощность в 250 л. с.

Несмотря на все достижения японцы не останавливаются на достигнутом. Вопреки утверждениям большинства специалистов о том, что РПД не имеет будущего, они не прекращают совершенствовать технологию, и не так давно представили концепт спортивного купе RX-Vision, с роторным двигателем SkyActive-R.

Роторный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, устройство которого в корне отличается от обычного поршневого двигателя.
В поршневом двигателе в одном и том же объеме пространства (цилиндре) выполняются четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Роторный двигатель осуществляет те же такты, но все они происходят в различных частях камеры. Это можно сравнить с наличием отдельного цилиндра для каждого такта, причем поршень постепенно перемещается от одного цилиндра к другому.

Роторный двигатель изобретен и разработан доктором Феликсом Ванкелем и иногда называется двигатель Ванкеля или роторный двигатель Ванкеля.

В этой статье мы расскажем о том, как работает роторный двигатель. Для начала рассмотрим принцип его работы.

Принцип работы роторного двигателя

Ротор и корпус роторного двигателя Mazda RX-7. Эти детали заменяют поршни, цилиндры, клапаны и распредвал поршневого двигателя.

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление, которое создается при сгорании топливовоздушной смеси. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и приводит поршни в движение. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

В роторном двигателе, давление сгорания образуется в камере, сформированной частью корпуса, закрытой стороной треугольного ротора, который используется вместо поршней.

Ротор вращается по траектории, напоминающую линию, нарисованную спирографом. Благодаря такой траектории, все три вершины ротора контактируют с корпусом, образуя три разделенных объема газа. Ротор вращается, и каждый из этих объемов попеременно расширяется и сжимается. Это обеспечивает поступление топливовоздушной смеси в двигатель, сжатие, полезную работу при расширении газов и выпуск выхлопа.

Mazda RX-8


Mazda стала пионером в массовом производстве автомобилей с роторным двигателем. RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был, пожалуй, наиболее успешным автомобилем с роторным двигателем. Но ему предшествовал целый ряд автомобилей, грузовиков и даже автобусов с роторным двигателем, начиная с Cosmo Sport 1967 года. Однако RX-7 не производится с 1995 года, но идея роторного двигателя не умерла.

Mazda RX-8 оснащена роторным двигателем под названием RENESIS. Этот двигатель был назван лучшим двигателем 2003 г. Он является атмосферным двухроторным и производит 250 л.с.

Строение роторного двигателя


Роторный двигатель имеет систему зажигания и систему впрыска топлива, схожие с используемыми в поршневых двигателях. Строение роторного двигателя в корне отличается от поршневого.

Ротор

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых выполняет роль поршня. Каждая сторона ротора имеет углубление, что повышает скорость вращения ротора, предоставляя больше пространства для топливовоздушной смеси.

На вершине каждой грани расположена металлическая пластина, которая разделяет пространство на камеры. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер.

В центре ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев. Оно сопрягается с шестерней, закрепленной на корпусе. Такое сопряжение задает траекторию и направление вращения ротора в корпусе.

Корпус (статор)


Корпус имеет овальную форму (форму эпитрохоиды, если быть точным). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три изолированных объемах газа.

В каждой части корпуса происходит один из процессов внутреннего сгорания. Пространство корпуса разделено для четырех тактов:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Рабочий такт
  • Выпуск

Порты впуска и выпуска расположены в корпусе. В портах отсутствуют клапаны. Выпускной порт непосредственно соединен с выхлопной системой, а впускной порт — с дросселем.

Выходной вал


Выходной вал (обратите внимание на эксцентриковые кулачки)

Выходной вал имеет закругленные выступы-кулачки, расположенные эксцентрично, т. е. смещены относительно центральной оси. Каждый ротор сопряжен с одним из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. При вращении ротор толкает кулачки. Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Сбор роторного двигателя

Роторный двигатель собирается слоями. Двухроторный двигатель состоит из пяти слоев, удерживаемых длинными болтами, установленными по кругу. Охлаждающая жидкость проходит через все части конструкции.

Два крайних слоя имеют уплотнения и подшипники для выходного вала. Они также изолируют две части корпуса, в которых расположены роторы. Внутренние поверхности этих частей являются гладкими, что обеспечивает надлежащее уплотнение роторов. Впускной порт подачи расположен в каждой из крайних частей.

Часть корпуса, в которой расположен ротор (обратите внимание на расположение выпускного порта)

Следующий слой включает корпус ротора овальной формы и выпускной порт. В этой части корпуса установлен ротор.

Центральная часть включает два впускных порта — по одному для каждого ротора. Она также разделяет роторы, поэтому ее внутренняя поверхность является гладкой.

В центре каждого ротора расположено зубчатое колесо с внутренним расположением зубьев, которое вращается вокруг меньшей шестерни, установленной на корпусе двигателя. Она определяет траекторию вращения ротора.

Мощность роторного двигателя

В центральной части расположен впускной порт для каждого ротора

Как и поршневые двигатели, в роторном двигателе внутреннего сгорания используется четырехтактный цикл. Но в роторном двигателе такой цикл осуществляется иначе.

За один полный оборот ротора эксцентриковый вал выполняет три оборота.

Основным элементом роторного двигателя является ротор. Он выступает в роли поршней в обычном поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом кулачке выходного вала. Кулачок смещен относительно центральной оси вала и выступает в роли коленчатой рукояти, позволяя ротору вращать вал. Вращаясь внутри корпуса, ротор толкает кулачок по окружности, поворачивая его три раза за один полный оборот ротора.

Размер камер, образованных ротором, изменяется при его вращении. Такое изменение размера обеспечивает насосное действие. Далее мы рассмотрим каждый из четырех тактов роторного двигателя.

Впуск

Такт впуска начинается при прохождении вершины ротора через впускной порт. В момент прохождения вершины через впускной порт, объем камеры приближен к минимальному. Далее объем камеры увеличивается, и происходит всасывание топливовоздушной смеси.

При дальнейшем повороте ротора, камера изолируется, и начинается такт сжатия.

Сжатие

При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, и происходит сжатие топливовоздушной смеси. При прохождении ротора через свечи зажигания, объем камеры приближен к минимальному. В этот момент происходит воспламенение.

Рабочий такт

Во многих роторных двигателях установлено две свечи зажигания. Камера сгорания имеет достаточно большой объем, поэтому при наличии одной свечи, воспламенение происходило бы медленнее. При воспламенении топливовоздушной смеси образуется давление, приводящее ротор в движение.

Давление сгорания вращает ротор в сторону увеличения объема камеры. Газы сгорания продолжают расширяться, вращая ротор и создавая мощность до момента прохождения вершины ротора через выпускной порт.

Выпуск

При прохождении ротора через выпускной порт, газы сгорания под высоким давлением выходят в выхлопную систему. При дальнейшем вращении ротора, объем камеры уменьшается, выталкивая оставшиеся выхлопные газы в выпускной порт. К тому моменту, как объем камеры приближается к минимальному, вершина ротора проходит через впускной порт, и цикл повторяется.

Необходимо отметить, что каждая из трех сторон ротора всегда вовлечена в один из тактов цикла, т.е. за один полный оборот ротора осуществляется три рабочих такта. За один полный оборот ротора, выходной вал совершает три оборота, т. к. на один оборот вала приходится один такт.

Различия и проблемы

По сравнению с поршневым двигателем, роторный двигатель имеет определенные отличия.

Меньше движущихся деталей

В отличие от поршневого двигателя, в роторном двигателе используется меньше движущихся деталей. Двухроторный двигатель включает три движущиеся детали: два ротора и выходной вал. Даже в простейшем четырехцилиндровом двигателе используется не менее 40 движущихся деталей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, клапанные пружины, коромысла, ремень ГРМ и коленвал.

Благодаря уменьшению количества движущихся деталей, повышается надежность роторного двигателя. По этой причине некоторые производители вместо поршневых двигателей используют роторные на своих воздушных судах.

Плавная работа

Все части роторного двигателя вращаются непрерывно в одном направлении, а не постоянно меняют направление движения, как поршни в обычном двигателе. В роторных двигателях используются сбалансированные вращающиеся противовесы, предназначенные для гашения вибраций.

Подача мощности также обеспечивается более плавно. В связи с тем, что каждый такт цикла протекает за поворот ротора на 90 градусов, и выходной вал совершает три оборота на каждый оборот ротора, каждый такт цикла протекает за поворот выходного вала на 270 градусов. Это значит, что двигатель с одним ротором обеспечивает подачу мощности при 3/4 оборота выходного вала. В одноцилиндровом поршневом двигателе, процесс сгорания происходит на 180 градусах каждого второго оборота, т.е. 1/4 каждого оборота коленвала (выходной вал поршневого двигателя).

Медленная работа

В связи с тем, что ротор вращается со скоростью, равной 1/3 скорости вращения выходного вала, основные движущиеся детали роторного двигателя движутся медленнее, чем детали в поршневом двигателе. Благодаря этому, также обеспечивается надежность.

Проблемы

Роторные двигатели имеют ряд проблем:

  • Сложное производство в соответствии с нормами состава выбросов.
  • Затраты на производство роторных двигателей выше по сравнению с поршневыми, так как количество производимых роторных двигателей меньше.
  • Расход топлива у автомобилей с роторным двигателей выше по сравнению с поршневыми двигателями, в связи с тем, что термодинамический КПД снижен из-за большого объема камеры сгорания и низкого коэффициента сжатия.

Система газораспределения которого реализована за счёт вращения цилиндра. Цилиндр совершает вращательное движение попеременно проходя впускной и выпускной патрубок, поршень при этом совершает возвратно-поступательные движения.

Британская компания RCV Engines была создана в 1997 году специально для проработки, испытаний и, наконец, продвижения на рынок всего одного изобретения. Оно, собственно, и зашифровано в названии фирмы: «Вращающийся цилиндр-клапан» — Rotary Cylinder Valve — RCV. К настоящему времени базирующаяся в Вимборне компания не только отладила технологию, но доказала работоспособность этой новой концепции. Она уже наладила серийный выпуск линейки маленьких четырёхтактных моторчиков с рабочим объёмом от 9,5 до 50 «кубиков», предназначенных для авиамоделей, газонокосилок, ручных мотопил и подобной техники. Но вот 1 февраля 2006 года компания презентовала первый образец 125-кубового двигателя для скутеров , благодаря чему дала многим людям повод впервые познакомиться с этой мало известной пока технологией — RCV.

Авторы изобретения заявляют о снижении себестоимости двигателей (на несколько процентов) за счёт сокращения числа деталей, и повышении их удельной мощности как на единицу объёма, так и на единицу веса, по сравнению с аналогами того же класса (процентов на 20).

Принцип работы

Итак, перед нами четырёхтактный двигатель , в котором нет привычных клапанов и всей системы их привода. Вместо них британцы заставили работать распределителем газов сам рабочий цилиндр двигателя, который в моторах RCV вращается вокруг своей оси.

Поршень при этом совершает точно те же движения, что и раньше. А вот стенки цилиндра вращаются вокруг поршня (цилиндр закреплён внутри мотора на двух подшипниках).

С края цилиндра устроен патрубок, который попеременно открывается к впускному или выпускному окну. Предусмотрено тут и скользящее уплотнение, работающее аналогично поршневым кольцам — оно позволяет цилиндру расширяться при нагревании, не теряя герметичность.

Свеча расположена по центру и вращается вместе с цилиндром. Судя по всему, тут применён скользящий графитный контакт, хорошо знакомый автомобилистам по старым механическим распределителям зажигания.

Приводят цилиндр во вращение всего три шестерёнки: одна на цилиндре, одна на коленчатом валу и одна — промежуточная. Естественно, скорость вращения цилиндра — вдвое меньше оборотов коленвала.

См. также

Источники

Напишите отзыв о статье «Роторно-цилиндро-клапанный двигатель»

Отрывок, характеризующий Роторно-цилиндро-клапанный двигатель

С приближением неприятеля к Москве взгляд москвичей на свое положение не только не делался серьезнее, но, напротив, еще легкомысленнее, как это всегда бывает с людьми, которые видят приближающуюся большую опасность. При приближении опасности всегда два голоса одинаково сильно говорят в душе человека: один весьма разумно говорит о том, чтобы человек обдумал самое свойство опасности и средства для избавления от нее; другой еще разумнее говорит, что слишком тяжело и мучительно думать об опасности, тогда как предвидеть все и спастись от общего хода дела не во власти человека, и потому лучше отвернуться от тяжелого, до тех пор пока оно не наступило, и думать о приятном. В одиночестве человек большею частью отдается первому голосу, в обществе, напротив, – второму. Так было и теперь с жителями Москвы. Давно так не веселились в Москве, как этот год.
Растопчинские афишки с изображением вверху питейного дома, целовальника и московского мещанина Карпушки Чигирина, который, быв в ратниках и выпив лишний крючок на тычке, услыхал, будто Бонапарт хочет идти на Москву, рассердился, разругал скверными словами всех французов, вышел из питейного дома и заговорил под орлом собравшемуся народу, читались и обсуживались наравне с последним буриме Василия Львовича Пушкина.
В клубе, в угловой комнате, собирались читать эти афиши, и некоторым нравилось, как Карпушка подтрунивал над французами, говоря, что они от капусты раздуются, от каши перелопаются, от щей задохнутся, что они все карлики и что их троих одна баба вилами закинет. Некоторые не одобряли этого тона и говорила, что это пошло и глупо. Рассказывали о том, что французов и даже всех иностранцев Растопчин выслал из Москвы, что между ними шпионы и агенты Наполеона; но рассказывали это преимущественно для того, чтобы при этом случае передать остроумные слова, сказанные Растопчиным при их отправлении. Иностранцев отправляли на барке в Нижний, и Растопчин сказал им: «Rentrez en vous meme, entrez dans la barque et n»en faites pas une barque ne Charon». [войдите сами в себя и в эту лодку и постарайтесь, чтобы эта лодка не сделалась для вас лодкой Харона.] Рассказывали, что уже выслали из Москвы все присутственные места, и тут же прибавляли шутку Шиншина, что за это одно Москва должна быть благодарна Наполеону. Рассказывали, что Мамонову его полк будет стоить восемьсот тысяч, что Безухов еще больше затратил на своих ратников, но что лучше всего в поступке Безухова то, что он сам оденется в мундир и поедет верхом перед полком и ничего не будет брать за места с тех, которые будут смотреть на него.

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, — спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле».

Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже.

В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых.

В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

  1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
  2. Сжатия . Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
  3. Воспламенения . Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
  4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС.

Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов.

Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия.

Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля.

Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» — модели 2101 — за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй — порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества:

  • Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд.
  • Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров).
  • Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил.
  • Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах.
  • Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения.

Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

14 Главные плюсы и минусы роторных двигателей – Green Garage

Роторные двигатели не являются обычным вариантом, который вы найдете в современном автомобиле. Их конструкция предлагает совершенно иной выбор по сравнению с обычными поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Эта ранняя технология действительно способствовала автомобильной революции, поскольку автомобили начали заменять лошадей, но врожденные ограничения подхода сделали этот двигатель почти полностью устаревшим к 1920-м годам.

Важно помнить, что роторный двигатель отличается от радиального. Цилиндры расположены радиально вокруг центрального коленчатого вала в поворотном варианте, при этом вокруг него вращается весь блок. Вместо этого радиальный двигатель будет использовать фиксированный блок цилиндров с вращающимся коленчатым валом.

Большинство роторных машин имеют нечетное количество цилиндров. Такая конструкция позволяла каждому второму поршню срабатывать по порядку, обеспечивая плавную работу.

Есть еще несколько плюсов и минусов роторных двигателей, на которые стоит обратить внимание сегодня, хотя эта технология редко используется. Серия Mazda RX на сегодняшний день является единственной крупной линейкой автомобилей, в которой по-прежнему используется эта технология.

Список достоинств роторных двигателей

1. Он отличается плавной работой.
Роторный двигатель обеспечивает плавную передачу мощности, так как нет никаких возвратно-поступательных частей относительно точки крепления двигателя. Это означает, что большая вращающаяся масса цилиндров и картера как единого целого действует больше как маховик. Вы не можете устранить всю вибрацию или заикание, поскольку это все еще двигатель внутреннего сгорания, но результаты неоспоримы. Это одна из основных причин, почему сегодня людям нравится водить автомобили серии Mazda RX. Ездить стало намного лучше, и единственный способ убедиться в этом — испытать технологию лично.

2. Роторные двигатели обеспечивают улучшенное охлаждение.
При работающем роторном двигателе вращающийся узел с цилиндром и картером сам по себе создает более холодный воздушный поток. Вращение действует как самоохлаждающийся вентилятор, который втягивает более холодный воздух снаружи в отсек. Даже если автомобиль находится в состоянии покоя, это преимущество остается в силе. Поскольку двигатель внутреннего сгорания не работает в высокотемпературных условиях, риск перегрева или повреждения меньше. Вы можете увидеть это преимущество, работая с самолетами сегодня с их пропеллерными технологиями.

3. Он предлагает преимущество в весе, которое все же стоит учитывать.
К обычным двигателям добавляются тяжелые маховики, потому что это лучший способ сгладить импульсы мощности, возникающие во время работы. Эта опция также может снизить уровень вибрации в автомобиле. Роторные двигатели имеют невероятное соотношение мощности к весу благодаря своей конструкции, поскольку нет необходимости добавлять маховик с учетом того, как он работает. Он имеет то же преимущество, что имеет более плоский и меньший картер с другими радиальными конфигурациями.

Эффективность системы воздушного охлаждения также позволяет изготавливать цилиндры с более тонкими стенками и более мелкими ребрами охлаждения. Этот факт еще больше снижает вес роторного двигателя.

4. Роторные двигатели отличаются большей механической простотой, чем другие конструкции.
Роторный двигатель содержит меньше деталей, чем эквивалентный поршневой двигатель. Эта конструкция может снизить стоимость проектирования и производства. Это преимущество также приводит к снижению веса. По сравнению с обычными поршневыми двигателями, роторные двигатели не содержат распределительного вала, клапанов, коромысла, маховика или зубчатых ремней.

Этот элемент дизайна означает меньший вес и меньше возможностей для неисправности. Это облегчает ремонт роторного двигателя. Во время первой разработки роторных двигателей они использовались для привода самолетов. Это было возможно, потому что первые самолеты использовали преимущества высокой удельной мощности роторного двигателя.

5. Роторные двигатели менее подвержены заклиниванию.
Роторные двигатели гораздо реже заклинивают при отказе в работе. Это означает, что в самолетах по-прежнему используется эта технология, потому что она дает пилоту возможность безопасно приземлиться, даже если двигатель выходит из строя. Спортивные и гоночные автомобили используют эту технологию по той же причине, поскольку она работает на высоких оборотах и ​​производит больше мощности при более короткой продолжительности по сравнению с современными двигателями внутреннего сгорания.

Вы также увидите роторные двигатели в гидроциклах, мотоциклах или инструментах, таких как бензопилы, из-за высокой степени плавности и надежности, которые возможны с этой конструкцией двигателя.

6. Вы можете получить гораздо больше мощности от роторного двигателя.
Несмотря на размер стандартного роторного двигателя в таких автомобилях, как Mazda RX-8, эта технология обеспечивает самую высокую мощность на единицу рабочего объема среди всех безнаддувных двигателей, производимых в Соединенных Штатах. Он обладает настоящим ударом, который заслуживает внимания. 13B-MSP Renesis — это 1,3-литровый двигатель мощностью 232 л.с. Это соответствует 178 л.с. на литр. Это эквивалентно 6-литровому двигателю Corvette LS2 мощностью 1068 лошадиных сил прямо с завода.

7. Роторные двигатели практически не подвержены катастрофическим отказам.
Если у вас есть поршневой двигатель, приводящий в движение автомобиль, он может заклинить и вызвать всевозможные повреждения под капотом. Если вы столкнулись с отказом роторного двигателя, то в худшем случае вы увидите резкое снижение выходной мощности, пока он в конце концов не заглохнет. Двигатели любят оставаться в своем максимальном диапазоне оборотов, который составляет 9000 об/мин, если смотреть на 13B-MSP Renesis, установленный в Mazda RX-8.

Список недостатков роторных двигателей

1. Роторный двигатель имеет неэффективную систему смазки с полными потерями.
Основная проблема конструкции роторного двигателя заключается в том, что он принципиально неэффективен из-за системы смазки с полными потерями. Смазка должна попасть в картер через полый коленчатый вал, прежде чем она сможет достичь всего двигателя. Этот недостаток конструкции означает, что центробежные силы каждого оборота будут прямо противодействовать любой рециркуляции масла. Единственным практическим решением этой проблемы было добавление смазки в топливно-воздушную смесь так же, как работает двухтактный двигатель.

2. Увеличение мощности должно происходить за счет увеличения размера и массы.
Когда вы выходите за пределы серии Mazda RX, автомобили с роторными двигателями могут увеличить свою мощность только в том случае, если они также увеличат свой размер и массу. Это позволило бы получить эффект умножения с гироскопической прецессией, поскольку вся масса двигателя вращается. В результате этого увеличения возникли проблемы с управлением самолетом, в том числе проблемы со стабильностью. Если за штурвалом корабля находился неопытный пилот, то был больший риск того, что машина не сможет выдержать траекторию полета.

3. С роторным двигателем у вас будет больше топлива.
Роторные двигатели имеют низкую степень сжатия, хотя вы можете крутить их как сумасшедшие, чтобы получить огромную мощность. При использовании этой технологии значительное количество топлива остается несгоревшим в конце цикла сгорания. Это означает, что вы будете испытывать плохую экономию топлива при вождении автомобиля, оснащенного этой технологией. Из-за этой конструкции также больше выбросов, что может затруднить прохождение автомобиля через испытания на выбросы углерода в тех областях, где это необходимо.

4. Для правильной работы требуется невероятное количество масла.
Конструкция роторного двигателя, особенно изобретенного Ванкелем, заключается в сжигании масла во время работы. Эта функция потребления помогает смазывать двигатель, гарантируя, что он не будет поврежден в процессе. Это недостаток, который усугубляет проблемы с расходом топлива и выбросами углерода, которые существуют с этим двигателем.

Используя Mazda RX-7 в качестве реального примера того, чего ожидать от роторного двигателя, владельцы в среднем проезжают около 18 миль на галлон топлива. Некоторые получали только восемь миль на галлон со своим автомобилем. Fuelly взял информацию от 135 владельцев RX-7, проехавших более 642 000 миль, чтобы измерить экономию топлива. Самое высокое число, зарегистрированное в их сборе информации, составляло всего 24 мили на галлон.

5. Роторные двигатели требуют большего обслуживания, чем их аналоги.
Вы будете решать больше вопросов по техническому обслуживанию с роторным двигателем, а не с обычными двигателями внутреннего сгорания, которые сегодня используются в большинстве автомобилей. Количество масла, которое они пропускают, может быть огромным, и это немедленное решение, которое вы должны принять, поскольку технология требует, чтобы вы сжигали масло, чтобы оно было полезным. Вы будете часто открывать капот, чтобы проверить уровень жидкости, чтобы обеспечить бесперебойную работу. Поскольку это такой редкий вариант на сегодняшнем автомобильном рынке, вам может быть сложно найти механика, который знает, как устранять проблемы, которые могут возникнуть в двигателе Ванкеля.

6. Ремонт роторного двигателя может быть дорогостоящим.
Простота двигателя Ванкеля часто заставляет людей думать, что его ремонт относительно дешев. Проблема в том, что большинство людей, знакомых с автомобильными двигателями, не знают, как с ними работать. Вы вынуждены обращаться к специалисту почти в каждом сообществе по всему миру, если что-то ломается в вашем автомобиле, если вы не знаете, как решить эту проблему. Это означает, что ваш ремонт или регулярное плановое техническое обслуживание, вероятно, будет намного дороже, чем обычно берет ваш механик.

7. Уплотнения могут стать серьезной проблемой для роторных двигателей в холодном климате.
Роторный двигатель создает примерно такой же крутящий момент, как и отвертка. Это означает, что с этой опцией уплотнения не получают такого же уровня смазки, как если бы это был обычный двигатель. Это не имеет большого значения, если вы живете в более теплом климате, но холодная погода может создать серьезные проблемы для владельцев с этим недостатком. Эта проблема может привести к затоплению при попытке холодного пуска.

Старые двигатели 13B имеют больше проблем с этим недостатком, чем современные, но все же рекомендуется дать двигателю прогреться до рабочей температуры, прежде чем вы решите начать движение.

Заключение

Автомобильная промышленность не была бы там, где она есть сегодня, без влияния роторного двигателя. Мы не используем эту технологию так часто, как когда-то, но все еще есть конкретные приложения, в которых ее установка на транспортном средстве имеет смысл.

Если вы думаете о покупке Mazda или другой марки и модели, оснащенной этой технологией, устранение недостатков должно быть вашим главным приоритетом. Вы собираетесь быстро сжечь нефть и топливо, поэтому вам нужно заложить эти расходы в бюджет.

Плюсы и минусы роторных двигателей могут также указать вам противоположное направление, показав, что альтернативные продукты лучше подходят для ваших нужд. В конце концов, вам решать, будете ли вы пользоваться преимуществами этой технологии.

Об авторе
Брэндон Миллер имеет степень бакалавра. из Техасского университета в Остине. Он опытный писатель, написавший более ста статей, которые прочитали более 500 000 человек. Если у вас есть какие-либо комментарии или сомнения по поводу этого сообщения в блоге, свяжитесь с командой Green Garage здесь.

Поворотный против. Поршневой двигатель — плюсы и минусы — Rx Mechanic

Большинство автолюбителей считают, что традиционные поршневые двигатели — единственный тип двигателя, используемый в автомобилях.

Хотя это предположение существовало долгое время, важно отметить, что в то время также был популярен другой тип двигателя, известный как роторный двигатель.

Роторные двигатели были сконструированы иначе, чем обычные поршневые двигатели. Тем не менее, они оба имеют свою уникальность. Эта статья направлена ​​на выявление основных различий между этими двумя двигателями, а аргументированная статья о роторных и поршневых двигателях предоставит вам необходимую информацию.

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель — это уникальный тип двигателя с радиальной компоновкой, который работает с нечетным числом цилиндров. Двигатель имеет длинную камеру сгорания уникальной формы и две свечи зажигания. Практически все части двигателя предназначены для вращения; отсюда и название – роторный двигатель.

Процесс сгорания в двигателе запускается свечами зажигания, которые запускают воздушно-топливную смесь для создания достаточного давления, чтобы толкать ротор дальше. Ротор вращается за счет расширения взрывающегося газа для выработки энергии.

Двигатель также упоминается как двигатель Ванкеля, который был придуман от имени изобретателя — Феликс Генрих Ванкель. Немецкий инженер-механик изобрел роторный двигатель в 1954 году как альтернативу обычному поршневому двигателю внутреннего сгорания.

Ванкель и другие, которые моделировали его работу, представили другой режим работы для питания системы внутреннего сгорания роторного двигателя. Однако у изобретения было несколько плюсов и минусов.

Плюсы роторного двигателя

Если вы задумываетесь о разнице между роторным двигателем Mazda и поршневым двигателем, некоторые из преимуществ роторного двигателя включают следующее:

Более тихая и плавная работа

В отличие от обычных двигателей с движущимися поршнями вверх и вниз, работа роторного двигателя Ванкеля включает в себя его компоненты, вращающиеся в одном направлении для выработки энергии. Эта простая операция делает всю систему более тихой и плавной.

Низкая стоимость обслуживания

Благодаря минимальному количеству движущихся частей в роторном двигателе тенденция к быстрому износу минимальна. Это просто означает меньшие затраты на техническое обслуживание по сравнению с аналогами.

Надежность в долгосрочной перспективе

Поскольку компоненты роторного двигателя совершают круговое движение в одном направлении, приводя транспортное средство в движение, работа происходит относительно медленнее. Это сводит к минимуму нагрузку на компоненты, в отличие от скорости, необходимой для поршневого двигателя, приводящего в движение автомобиль.

Из-за меньшей нагрузки на роторный двигатель компоненты изнашиваются медленнее, что обеспечивает более длительную надежность по сравнению с их аналогами.

Легкий

Роторный двигатель Ванкеля относительно меньше и легче, чем его аналоги, независимо от выходной мощности. Это в основном связано с меньшим количеством компонентов в двигателе. Возможно, это один из лучших двигателей с выгодным соотношением мощности и веса.

Минусы

Низкий расход топлива и выбросы

Несмотря на то, что роторные двигатели обеспечивают большую выходную мощность, степень сжатия и количество топлива, попадающего в выхлопные газы, приводят к тому, что двигатель производит меньше выбросов, поскольку двигатель всасывает больше топлива. Это серьезное ограничение из-за недавних строгих правил выбросов.

Расход масла

Помимо проблем с расходом топлива и выбросами, двигатель Ванкеля также потребляет масло. Расход масла предназначен для смазки двигателя, чтобы свести к минимуму неисправности или повреждения. Однако скорость расхода масла является недостатком, если сравнивать их с аналогами.

Частое техническое обслуживание

Чрезмерный расход масла в роторном двигателе чаще всего сопровождается утечками масла, которые требуют частых проверок и технического обслуживания для поддержания двигателя в хорошем состоянии. Это может быть очень напряжно.

Меньше технических специалистов

Из-за того, что роторные двигатели не так распространены в современных автомобилях, вероятность найти автомеханика для ремонта неисправного двигателя Ванкеля невелика. Стоимость может быть еще одним фактором, даже если вы найдете специалиста, который может выполнить работу из-за их дефицита.

Что такое поршневой двигатель?

Поршневой двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, который работает с одним или несколькими возвратно-поступательными поршнями для преобразования высокого давления и температуры во вращательное движение. Классический пример — четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания.

Некоторые компоненты 4-тактного двигателя включают поршень, коленчатый вал, впускной и выпускной распределительный вал, свечи зажигания, шатун, водяную рубашку и клапаны (впускные и выпускные клапаны).

Автомобиль с четырехтактным поршневым двигателем вырабатывает мощность на четырех разных этапах. Процесс начинается с цикла впуска, когда впускной клапан цилиндра открывается, когда поршень опускается в цилиндр. Этот процесс втягивает воздух и газ в камеру сгорания.

После этого впускной клапан закроется и сожмет топливовоздушную смесь в камере сгорания. По мере того, как различные поршни толкаются вверх, воздушно-топливная смесь сжимается, и смесь воспламеняется свечой зажигания, которая затем толкает поршни вниз.

Как только поршень достигает дна цилиндра, открывается выпускной клапан, чтобы выпустить остатки топлива и воздуха из камеры сгорания. Хотя большинство автолюбителей считают, что поршневой двигатель лучше, он также имеет некоторые преимущества и недостатки.

Плюсы поршневого двигателя

  • Низкий уровень выбросов оксидов азота.
  • Механическая простота.
  • Меньше производственных затрат.
  • Низкая рабочая температура турбины.
  • Гибкость и надежность.
  • Легкий запуск поршня.
  • Отлично подходит для рекуперации отходящего тепла.
  • Высокая степень маневренности.
  • Предлагает процесс сжигания HCCI.
  • Внутренняя балансировка.

Минусы

  • Низкая эффективность при частичной нагрузке.
  • Высокая скорость горения.
  • Требуется редуктор

Поворотный против. Отличия поршневых двигателей

Основное различие между роторными и поршневыми двигателями заключается в режиме работы. Ниже приведены некоторые из основных различий между двумя двигателями.

Направление движущихся компонентов

В то время как роторный двигатель задействует свои компоненты в круговом движении в одном направлении для выработки мощности, поршневые двигатели работают с набором поршней, движущихся вверх и вниз для преобразования высокого давления и температуры во вращательное движение .

Количество деталей

Роторный двигатель состоит из меньшего количества деталей по сравнению с его поршневым аналогом. По сути, роторный двигатель состоит примерно из трех основных частей, а поршневой двигатель состоит из нескольких частей, которые позволяют ему генерировать энергию.

Сходство роторного и поршневого двигателей

Несмотря на то, что между роторным и поршневым двигателями есть некоторые различия, лежащие в их основе сходства довольно очевидны по принципу их работы. Некоторые из сходств включают следующее.

Внутреннее сгорание

Во-первых, и роторные, и поршневые двигатели являются двигателями внутреннего сгорания, хотя их принцип работы различается. Они участвуют в преобразовании химической энергии в тепловую энергию. Затем происходит дальнейшее преобразование тепловой энергии в механическую энергию. Далее она преобразуется в кинетическую энергию, позволяющую транспортному средству двигаться.

Четырехтактный цикл

Роторные и поршневые двигатели подвергаются четырехтактному циклу, который состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и такта выпуска. Эти этапы важны для обоих двигателей.

Требуются воздух, топливо и искра.

Поскольку и роторный, и поршневой двигатели являются двигателями внутреннего сгорания, им обоим требуется топливо, воздух и искра для выработки энергии.

Часто задаваемые вопросы

В: Роторный двигатель лучше поршневого?

Роторный двигатель относительно менее опасен и поэтому менее опасен, чем поршневой двигатель. Это связано с тем, что его конструкция помогает свести к минимуму возникновение повреждений из-за внезапной поломки. В отличие от роторного двигателя поршень поршневого двигателя может заклинить во время работы и вызвать серьезные разрушения.

С другой стороны, роторный двигатель может терять мощность и продолжать генерировать энергию для поддержания транспортного средства до тех пор, пока она в конечном итоге полностью не выйдет из строя. Несомненно, роторные двигатели безопаснее поршневых, особенно когда проблема возникает внутри компонентов.

В: Почему роторные двигатели лучше?

Роторные двигатели лучше, чем обычные двигатели, поскольку они состоят из меньшего количества движущихся частей, что способствует повышению производительности и надежности. Кроме того, меньшее количество движущихся частей также означает, что для обеспечения бесперебойной работы двигателя требуется меньше обслуживания.

Двигатели также легче, тише и относительно долговечнее, чем их аналоги. Резюме сравнения между роторными двигателями и обычными двигателями заключается в том, что они более рентабельны из-за меньшего объема обслуживания.

В: Являются ли роторные двигатели более эффективными?

Если вы сравниваете эффективность роторного двигателя с поршневым двигателем, роторные двигатели более эффективны, чем их аналоги, потому что они задействуют минимальное количество рабочих органов в процессе сгорания. В отличие от поршневых двигателей, они более долговечны и надежны.

Роторные двигатели не имеют клапанов, коромысла, распределительного вала, маховика или зубчатых ремней. Это просто означает относительно меньший вес, минимальную вероятность непредвиденных неисправностей и более дешевый ремонт.

В: Почему мы не используем роторные двигатели?

Проблема низкого теплового КПД из-за длинной камеры сгорания и прохождения несгоревшего топлива через выхлоп, что приводит к снижению выбросов, является основной причиной, по которой роторный двигатель больше не используется.

Двигатель также имеет проблемы с уплотнением ротора из-за непостоянной температуры в камере сгорания. Это происходит главным образом потому, что сгорание происходит в части роторного двигателя.

В: Сколько миль может проехать роторный двигатель?

Роторный двигатель может прослужить около 80 000–100 000 миль и более. Однако способность двигателя прослужить долго зависит от стиля вождения автовладельца и культуры обслуживания. Другими словами, плохой стиль вождения и плохая культура обслуживания снизят пробег двигателя.

Такие автомобили, как Mazda RX-7 и RX-8, работали с роторными двигателями. Эти автомобили могли проехать 100 000 миль и более при стандартном обслуживании со стороны владельца автомобиля.

В: Роторные двигатели сжигают масло?

Да, роторные двигатели сжигают масло. На самом деле, некоторые автолюбители считают, что роторный двигатель сжигает масло из-за неисправностей. Это не обязательно так. Роторный двигатель сконструирован для использования маслораспылителей, которые собирают небольшое дозированное количество масла для смешивания с топливом, чтобы смазывать уплотнения во время работы двигателя.

Хотя роторные двигатели имеют несколько преимуществ из-за меньшего количества движущихся частей, у них также есть несколько недостатков, таких как низкий расход масла и расход бензина.

В: Почему роторные двигатели имеют такие высокие обороты?

Роторные двигатели имеют такие высокие обороты, потому что у них нет возвратно-поступательного движения массы, как у обычных двигателей. Они созданы для работы с вращающейся массой. Роторные двигатели работают с минимальными вибрациями; следовательно, их способность развивать высокие обороты составляет около 7000–8000 об / мин.

Однако Mazda произвела RX-8 с красной линией при 9000 об/мин. Автомобиль был спроектирован так, чтобы развивать мощность 232 лошадиные силы при 8500 об/мин. Тем не менее, эти два уровня оборотов довольно высоки для двигателя серийного автомобиля.

В: Что убивает роторный двигатель?

Низкий тепловой КПД является серьезной проблемой, убивающей роторный двигатель. Это происходит из-за уникальной конструкции длинной камеры сгорания, что также приводит к попаданию несгоревшего топлива в выхлоп.

Высокий расход масла, плохая экономия топлива и проблемы с выбросами являются основными проблемами роторного двигателя. Несмотря на свою способность справляться с поломкой, не заклинивая, как поршневой двигатель, роторный двигатель все же имеет свои ограничения.

В: Могут ли роторные двигатели взорваться?

Да! Одна из пугающих истин о роторных двигателях заключается в том, что они могут взорваться из-за детонации, особенно когда двигатель работает на обедненной смеси. Чаще всего это относится к турбированным двигателям. Несмотря на то, что перегружать роторный двигатель выгодно, важно учитывать и недостатки этого.

Но в случае поршневых двигателей чрезмерный нагрев из-за недостаточной смазки является основной причиной трения и трещин, которые приводят к взрыву двигателя.

В: Используют ли роторные двигатели больше топлива?

Конечно, роторные двигатели потребляют больше топлива из-за большей мощности, которую они генерируют при увеличении оборотов двигателя. Проблема расхода топлива — это проблема, связанная с роторными двигателями.

Помимо проблемы с расходом топлива, чрезмерное сжигание масла является еще одной проблемой, связанной с роторными двигателями.

В: Используются ли в самолетах роторные двигатели?

Да! Роторные двигатели приводили в действие около 80% самолетов Первой мировой войны. В то время они были, пожалуй, самыми распространенными силовыми установками для самолетов, особенно в первые годы Первой мировой войны.

Некоторые из самолетов, в которых использовались роторные двигатели, включают следующие; Nieuport, Vickers, Morane-Saulnier, Sopwith, Bristol, Thomas-Morse, Caudron и т. д. На самом деле около 50 процентов самолетов из 10 лучших асов имели роторные двигатели.

В: В каких автомобилях до сих пор используется роторный двигатель?

Автомобили с роторными двигателями стали редкостью, поскольку очень немногие производители выпускают свои автомобили с роторными двигателями. Хотя большинство людей думали, что Mazda прекратила производство двигателя в 2012 году после последнего крупного появления на RX-8, производитель утверждает, что они все еще производят роторные двигатели.

Поршневые двигатели получили распространение и до сих пор используются в большинстве современных транспортных средств. Количество поршней в разных автомобилях варьируется от 4, 6 или 8, в зависимости от обстоятельств.

Заключительные слова

Хотя поршневой и роторный двигатели являются четырехтактными двигателями внутреннего сгорания, они не одинаковы. Основные различия между роторным и поршневым двигателями были раскрыты выше в этой статье. Кроме того, сходство было зафиксировано для достижения баланса.

Основные недостатки роторных двигателей снизили их доступность в большинстве современных транспортных средств автомобильной промышленности. Однако Mazda и несколько других производителей по-прежнему используют двигатель Ванкеля в некоторых своих моделях.

Если вы спрашиваете, «что лучше, роторный или поршневой двигатель?» Пожалуйста, рассмотрите приведенный выше анализ плюсов и минусов роторного двигателя по сравнению с поршневым двигателем, прежде чем выбирать между ними.

Мотоцикл с роторным двигателем — плюсы и минусы | Cycle World

ВЕРХ СПЕРЕДИ

МОТОЦИКЛ С РОТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ – НЕКОТОРЫЕ ПЛЮСЫ И ПРОТИВ

Ответ на вопрос о том, кто будет продавать первый мотоцикл с роторным двигателем, решен, и эта честь принадлежит Suzuki. Их машина, названная RE5, должна появиться в салонах дилеров по всей стране к тому времени, когда вы будете это читать.

Но сможет ли этот велосипед конкурировать с обычными конструкциями в плане надежности, экономичности и производительности? Каковы плюсы и минусы? Читайте дальше, потому что, проведя день в классе, изучив роторную терминологию и дизайн, и проехав на RE5 около 300 миль, у меня есть некоторые ответы.

Первостепенное значение для всех имеет вопрос надежности, в основном из-за широко разрекламированных достоинств и недостатков автомобиля Mazda с роторным двигателем.

Основной проблемой был низкий срок службы торцового уплотнения ротора. Есть две основные причины. На единицу больше тепла, чем принято в двигателях внутреннего сгорания. Другой касается скорости. Уплотнение наконечника ротора перемещается вдоль стенки камеры намного быстрее, чем обычные поршневые кольца.

Одним из решений является использование конструкции с двумя роторами. Это позволяет получить как большой рабочий объем, так и меньший ротор. Меньший ротор, в свою очередь, имеет меньшую скорость наконечника при любых заданных оборотах, чем больший. Следовательно, в конструкции двигателя можно использовать менее сложные и менее дорогие материалы.

Другое решение, или, если хотите, решение Suzuki, заключается в том, чтобы погрузиться в исследования и разработать материалы, обладающие хорошими характеристиками износа как при высоких скоростях, так и при высоких температурах. Suzuki начала с нанесения покрытия на камеру ротора. Затем, в дополнение к этому, они сделали верхние уплотнения из «ферротика», комбинации стандартного чугунного сплава и титана. Добавьте к этому измененный радиус вершины уплотнения, который перемещает уплотнение внутрь и наружу в своей канавке (чтобы предотвратить накопление углерода и последующее прилипание), и вы получите лекарство для продления срока службы уплотнения.

Еще одним камнем преткновения стал перепад температур вокруг вращающейся камеры, достаточно сильный, чтобы вызвать коробление картера двигателя. Видите ли, в роторном двигателе впуск, сжатие, сгорание и выпуск происходят в отдельных областях камеры ротора. Следовательно, сторона сгорания постоянно нагревается, в то время как противоположная сторона или сторона впуска охлаждаются поступающим топливным зарядом. За короткое время перепад температур становится слишком большим, корпуса деформируются, а двигатели выходят из строя.

Сузуки решил разработать гениальную систему водяного охлаждения/обогрева. Вода из радиатора проходит сначала в зону горения, где уносит тепло и сама нагревается. Далее он проходит в зону выхлопа, вторую самую горячую точку в камере ротора. Опять же, охлаждение является предполагаемой функцией.

В этот момент цикла вода горячая, достаточно горячая для нагрева, и она проходит на сторону всасывания для повышения температуры. Оказавшись в этом районе, часть крови сбрасывается на

Радиатор. Остальная часть воды удерживается в сложных проходах достаточно долго для максимальной теплопередачи. Затем он возвращается к радиатору, и цикл завершается.

Наконец, в целях надежности имеются две независимые масляные системы. Давление первичной системы, или картера, питает подшипник главного ротора (подшипник скольжения), подшипники эксцентрикового вала и т. д. Давление масла составляет 100 фунтов на квадратный дюйм. Масло из этой системы также проходит через сам ротор для дополнительного охлаждения.

Кроме того, имеется система смазки с полными потерями для смазки наконечников ротора. Она похожа на двухтактную систему автоматической смазки тем, что она впрыскивает свежее масло во впускной тракт, где оно смешивается с бензином в соотношении 100 частей газа на одну часть масла.

Пока системы, о которых я говорил, оказались более чем адекватными. Испытательные двигатели, проехавшие 50 000 миль, оставались в допустимых пределах, и это больше, чем можно сказать о большинстве обычных силовых установок для мотоциклов!

Что касается экономии, то роторный двигатель потребляет больше газа, чем четырехтактный двигатель объемом 750-900 куб. см, и меньше газа, чем двухтактный двигатель объемом 500-750 куб. Во время 300-мильной поездки, о которой я упоминал ранее, скорость поддерживалась высокой для проверки надежности. Приблизительная норма составляла 80 миль в час с частыми скачками до 100. В этих ненормальных условиях был зафиксирован минимум 31 и максимум 36 миль на галлон. Снижение скорости до диапазона от 55 до 70 миль в час должно дать 40 миль на галлон, и это примерно в среднем для мотоцикла размера и производительности RE5.

Характеристики RE5 вызовут смешанные чувства, в зависимости от того, что вы цените: крутящий момент или мощность. И прежде чем вы даже начнете судить, забудьте все, что вы слышали о Mazda, ей нужны значительные обороты, чтобы производить какую-либо мощность.

В RE5 все наоборот. Максимальный крутящий момент (54,9 ft.-lb.) развивается при 3500 об/мин, и с этого момента мотор тянет как трактор. Учти это. Поставьте рядом два роторных Suzuki на прямом участке дороги с водителями одинакового веса. Пусть один гонщик даст полный газ с 3500 об/мин на пятой передаче. Пусть другой гонщик стартует третьим и переключается на максимальных оборотах. Разница в ускорении составляет всего одну длину велосипеда с кивком, идущим всаднику, которому разрешено переключаться. Попробуйте это на велосипеде любой другой марки, и у велосипедиста, не переключающего передачи, не будет ни единого шанса!

Сравните ускорение RE5 с ускорением других марок; это не равно Kawasaki Zl. Но он останется с 900 BMW T и 750 Honda Four. Его максимальная скорость 110 миль в час (указана на ровной поверхности), немного меньше, чем у всех упомянутых оппозиций.

На извилистых дорогах RE5 удивит вас. Он имеет хорошую стабильность, пока не будет доведен до предела; и у него лучший дорожный просвет (в поворотах), чем у любого крупнокалиберного родстера, который мы недавно тестировали. У него также есть подходящая мощность для выхода из поворотов с полностью включенным газом. Таким образом, в этой категории он более стабилен, чем Honda 750, на нем легче ездить, чем на Zl Kawasaki, но он не обеспечивает контроль на неровных дорогах, как BMW с более мягкой подвеской.

Одна вещь RE5, тем не менее, уникальна с точки зрения плавности хода. На шоссе просто нет ничего, что могло бы сравниться с отсутствием вибрации. И только по этой причине роторный Suzuki должен быть оценен как один из самых многообещающих проектов, которые вскоре будут запущены в производство мотоциклов.


Rotary vs. Piston — журнал DSPORT

T he Wankel Роторный двигатель: самое ценное предложение Mazda также является источником сотен веселых интернет-мемов. В то время, когда поршневые двигатели внутреннего сгорания были основной технологией, используемой в автомобилях, Mazda решила разработать конкурирующую технологию. В начале 70-х двигатель Rotary приводил в действие почти все автомобили модельного ряда Mazda. Когда случился кризис газа, он все еще использовался в высокопроизводительных автомобилях Mazda. Mazda Rotary обладала преимуществами по сравнению с поршневыми двигателями, но также обладала огромным списком недостатков. Давайте посмотрим, чем он отличается от поршневого двигателя, а также некоторые его плюсы и минусы.

Текст Bassem Girgis и Jim Mederer // Фото Staff and Racing Beat

ДСПОРТ Выпуск #206


Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из блока, кривошипа, шатунов, поршней, головок, клапанов, распределительных валов, системы впуска, системы выпуска и системы зажигания. Все они работают вместе, чтобы преобразовать химическую энергию в механическую энергию, которая позволяет вашему автомобилю двигаться. Внутри блока коленчатый вал соединен с рядом шатунов (в зависимости от того, сколько цилиндров у вашего двигателя), а шатуны прикреплены к такому же количеству поршней. Когда поршни двигаются вверх и вниз, они вращают коленчатый вал с помощью шатунов.

Начиная с поршня в верхней мертвой точке (первый шаг в четырехтактном цикле), впускные клапаны открываются, а выпускные закрыты (открытие и закрытие управляется распределительным валом, который синхронизирован с коленчатым валом с помощью ремень или цепь). Когда коленчатый вал продолжает вращаться, он тянет поршень вниз, всасывая воздух в цилиндры. К тому времени, когда поршень достигает дна, цилиндр уже заполнен воздухом и топливом.

Для завершения полного четырехтактного процесса поршень должен совершить два полных прохода в цилиндре.

Затем поршень начинает двигаться вверх во время такта сжатия. Во время этого такта впускной и выпускной клапаны закрыты. Движение поршня вверх сжимает воздушно-топливную смесь, которая смешивает молекулы воздуха и топлива, когда они сближаются. Этот процесс создает смесь, оптимизированную для сгорания. Как только поршень снова приближается к верхней мертвой точке, свеча зажигания срабатывает, вызывая воспламенение в цилиндре.

Рабочий ход создает управляемое сгорание, вызванное искрой. Сгорание толкает поршень вниз по цилиндру. Давление, создаваемое сгоранием, является движущей силой, которая приводит в движение колеса вашего автомобиля. Когда поршень движется к нижней мертвой точке, выступ выпускного распредвала начинает открывать выпускной клапан, готовясь к последнему такту в четырехтактном цикле.

Когда цилиндр снова начинает подниматься вверх, выпускные клапаны полностью открываются. Это позволяет выхлопным газам выходить из цилиндров, чтобы снова освободить место для следующего четырехтактного цикла. Выхлопные газы выходят через выпускной коллектор, через каталитический нейтрализатор и через выхлопную трубу и глушитель. К тому времени, когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан почти закрыт, а впускной клапан начинает открываться. Затем процесс повторяется.

Роторный двигатель имеет тот же четырехтактный цикл, что и поршневой двигатель, для выработки мощности на маховике. В отличие от поршневого двигателя, в котором сгорание происходит в цилиндре, роторный двигатель опирается на давление, содержащееся в камере в корпусе, которая герметизирована одной стороной ротора. Два ротора используются вместо поршней. Ротор трехгранный, который вращается вокруг корпуса ротора с помощью эксцентрикового вала. Три стороны изогнуты в виде трех лепестков, а корпус ротора имеет форму грубой восьмерки (8). Когда ротор вращается внутри корпуса, зазор между ротором и корпусом то увеличивается, то уменьшается.

В то время как поршневой двигатель использует ремень ГРМ или цепь для распределительных валов и клапанов, в роторном двигателе используется только цепь для масляного насоса.

Воздух и топливо попадают в корпус ротора по мере увеличения объема между одной из лопастей ротора и стенкой корпуса. По мере вращения ротора и увеличения объема создается вакуум, который втягивает воздух и топливо в корпус. Как только кончик одной из сторон ротора выходит из этой области всасывания, следующая сторона ротора начинает процесс всасывания. Ротор продолжает вращаться до тех пор, пока объем между кулачком ротора и стенкой корпуса не начнет уменьшаться. Это сжимает воздушно-топливную смесь подобно тому, как это происходит в поршневом двигателе, когда поршень движется вверх. Затем сжатая смесь поступает в следующую часть корпуса, где находится свеча зажигания. Свеча зажигания воспламеняет сжатую смесь. В то время как нижняя свеча зажигания воспламеняет большую часть смеси через большее отверстие, верхняя свеча зажигания воспламеняет топливо в меньшем конце камеры сгорания. Воспламененный воздух и топливо сгорают (сгорают с контролируемой скоростью), что приводит в движение ротор по часовой стрелке. Поскольку ротор продолжает вращаться после первого удара, объем между ротором и корпусом увеличивается, что позволяет газам расширяться. Последний шаг — это когда объем уменьшается в последний раз, чтобы вытолкнуть выхлопные газы через выпускные отверстия, прежде чем сделать еще один оборот и снова запустить четырехтактный цикл.

Сгорание — это то, что приводит в действие большинство двигателей. Как роторные, так и поршневые двигатели работают по четырехтактному циклу. Четырехтактный двигатель включает такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Оба двигателя нуждаются в воздухе, топливе и искре для работы.


Все углы поворота указаны для выходного вала (эксцентрикового вала/коленчатого вала), а не для ротора. Оба двигателя сжигают сжатую топливно-воздушную смесь для развития мощности вращения. Оба двигателя четырехтактные.

Ротор вращается вокруг эксцентрикового вала внутри корпуса. Воздух сжимается вместе с топливом, затем вводится искра , и, наконец, выхлоп выходит через выпускное отверстие.

Однако одно большое различие между ними состоит в том, что реципиент имеет 180 градусов за ход (или 4 x 180 = 720 градусов за термодинамический цикл, это два оборота кривошипа для одного полного четырехтактного цикла в цилиндре), в то время как поворотный имеет 270 градусов за «ход» (или 4 х 270 = 1080 градусов за термодинамический цикл, это три оборота кривошипа за один полный оборот ротора). Да, вам, возможно, придется немного подумать об этом, но поверьте нам, это правда.


Для каждого полного ротора производится в два раза больше импульсов мощности, чем для одного цилиндра. Это означает, что 1,3-литровый двигатель выдает в 1,5 раза больше мощности и крутящего момента, чем двигатель аналогичного объема.

Это имеет хорошие и плохие последствия. Предполагая, что оба двигателя имеют одинаковые максимальные обороты, это означает, что у роторного двигателя есть в 1,5 раза больше миллисекунд для выполнения каждого «хода». Это одна из причин, почему ротарианцы так хорошо дышат — у них больше времени (в миллисекундах), чтобы втянуть и выплюнуть смесь.

У них также больше времени для рабочего хода – реальный плюс для получения максимальной отдачи от выхлопных газов, особенно на высоких оборотах. Теперь плохая часть. У ротора также есть в 1,5 раза больше миллисекунд для передачи тепла от горящей смеси к маслу и воде.

Это одна из причин, по которой вращающиеся устройства тратят больше тепла в процессе охлаждения. Другим последствием является то, что если вы рассматриваете только одну сторону одного ротора, ротор получает только 2/3 от количества импульсов мощности, чем реципиент. Однако на самом деле у каждого ротора есть три боковых стороны, каждая из которых находится в разных точках термодинамического цикла, поэтому каждый полный ротор фактически дает в два раза больше импульсов мощности (в 3 раза 2/3), чем одноцилиндровый реципиент. Смущенный? Найдите минутку, чтобы изучить рисунки 2 и 3 и вникнуть во все это. Суть в том, что 1,3-литровый роторный двигатель развивает мощность и крутящий момент в 1,5 раза больше, чем двигатель аналогичного размера. Это как 2,0-литровый поршневой двигатель.


Иными словами, 2-роторный роторный двигатель имеет то же количество пусковых импульсов, что и 4-цилиндровый ресивер, но поскольку продолжительность каждого пускового импульса составляет 270 градусов, двигатель работает более плавно из-за перекрытия стреляющие импульсы.

Итак, в чем смысл всей этой математики? Ну, смысл в том, чтобы лучше понять, ПОЧЕМУ некоторые вещи так важны для роторного двигателя, особенно теплопередача. Помните, что тепло — это потенциальная мощность, поэтому сохранение тепла в горючей смеси увеличивает мощность, которую вы можете использовать.

К следующему пункту: По сравнению с реципиентом всасываемый заряд (когда он находится внутри двигателя) на самом деле проходит долгий и мучительный путь. На приведенных выше рисунках это показано в деталях.


В реципиенте центр тяжести всасываемого заряда перемещается только на дюйм или два, когда поршень перемещается вперед и назад между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ). В роторной машине Mazda заряд перемещается на большое расстояние — около 20 дюймов — от впуска до выхлопа. Одним из плохих результатов является то, что существует много квадратных дюймов поверхности, через которую передается тепло, что снижает тепловую эффективность. Однако есть важный момент: вся масса всасываемого заряда должна пройти через узкую область между корпусом ротора и ротором, поскольку каждая боковая сторона ротора проходит через ВМТ. Это стало возможным благодаря «роторной выемке», отлитой в каждой боковой поверхности ротора — если бы не этот путь, частично сгоревшая смесь никогда не смогла бы протиснуться через узкий зазор между корпусом ротора и ротором ( обычно около 0,010 ~ 0,015 дюйма) при высоких оборотах. Существует грубая параллель с поршнем, который имеет «всплывающий» поршень, который стремится разрезать камеру сгорания надвое в ВМТ. Некоторые рецептуры даже прорезают «огневую щель» (выемку) в середине всплывающей области, чтобы она не мешала распространению фронта пламени в камере. По этой и другим причинам форма углубления ротора очень важна. Он также оказывает большое влияние на определение степени сжатия двигателя, и, как указано во всех учебниках по двигателю внутреннего сгорания, степень сжатия является основным фактором, определяющим мощность и эффективность любого двигателя. Собственно, это и указывает на слабое место ротора — максимальная ПРАКТИЧЕСКАЯ степень сжатия определяется не детонацией (как это принято в рецептах), а способностью горящего заряда проходить через разрежение ротора. Если разрежение слишком маленькое, вблизи задней свечи зажигания создается давление, вызывающее НЕГАТИВНУЮ РАБОТУ! Это может привести к снижению мощности, перегреву задней свечи зажигания и значительному увеличению тепловыделения масла и воды. Таким образом, форма углубления ротора является методом проб и ошибок, чтобы найти наилучший компромисс. Прежде чем мы покинем тему углубления ротора, еще один момент: физическая форма углубления на его передней кромке во многом связана с максимально используемым опережением зажигания. Вы можете понять это лучше, если установите ротор последней модели на 35 градусов BTC, вытащите ведущую свечу зажигания № 1 и посмотрите в отверстие для свечи зажигания. Вы увидите, что изогнутая сторона ротора довольно плотно прилегает к нижней части отверстия свечи зажигания. Если бы в этот момент свеча зажигания воспламенилась, двигатель мог бы дать осечку, потому что фронт пламени мог бы погаснуть (погаснуть) при ударе о поверхность ротора.

Если сейчас повернуть двигатель на 20 градусов BTC, открывается путь для сгорания смеси в разрежении ротора.

Это важная часть причины, по которой почти все двигатели 1974 года и более поздние могут работать с опережением зажигания не более чем на 20-25 градусов при высокой мощности (двигатели более ранних моделей США имели очень длинное, неглубокое углубление, которое позволяло увеличить опережение). Как я объяснял ранее, здесь есть некоторые параллели между роторными двигателями и реципиентами — камера сгорания и конструкция верхней части поршня являются главными проблемами в реципиентах — но есть некоторые отличительные особенности, которые следует учитывать при работе с роторными двигателями.


По правде говоря, вы мало что можете сделать, чтобы изменить форму депрессии сгорания, особенно в двигателях 1989 года и позже с тонкими стенками литья, но вы можете сделать кое-что полезное. Во-первых, вы можете гарантировать, что расстояние от канавки уплотнения вершины до передней кромки углубления сгорания будет одинаковым на всех боковых сторонах всех роторов, чтобы все допускали одинаковое опережение зажигания (отшлифуйте переднюю кромку углубления по мере необходимости).

Затем вы можете попытаться уменьшить теплопередачу в ротор, отполировав углубление сгорания и/или покрыв его «теплозащитным» покрытием (Примечание: не добавляйте измеримой толщины изогнутой боковой поверхности ротора, иначе ротор может удариться о корпус ротора). Многие реципиентные гонщики делают то же самое с поршнями и камерами сгорания по тем же причинам. Я знаю, что тем из вас, кто не очень хорошо знаком с роторными двигателями, будет нелегко разобраться в этой информации, но если вы не понимаете этих основных понятий, другие вопросы (например, синхронизация портов и опережение зажигания) не будут иметь смысла. позже.

Я дам вам еще один предмет для размышления — свечу зажигания. О зажигании роторных двигателей написаны книги, поэтому я коснусь только одной области — теплового диапазона. Для тех, кто этого не знает, роторные двигатели, как правило, используют очень холодные свечи зажигания, то есть свечи, которые хорошо охлаждают свои электроды через водяную рубашку. Этому есть много причин, но одна из наиболее очевидных заключается в том, что, хотя поршневой двигатель имеет горящую смесь вокруг свечи зажигания в течение номинальных 180 градусов (рабочий ход) из 720 полных градусов (или 25% термодинамического цикла время), роторный двигатель имеет горящую смесь вокруг своей ведущей свечи зажигания в течение примерно 70% времени цикла.

Джим Медерер (1942-2016) поделился с нами своими знаниями о роторных двигателях во втором выпуске Drag Sport в 2002 году, прежде чем мы стали журналом DSPORT. Его наследие будет жить как пионер всех вращающихся вещей. Несмотря на то, что его больше нет с нами, его всегда будут помнить за то, что он проложил путь в разработке роторных двигателей в мире производительности с 70-х годов.

Так как у него так мало времени на «остывание», его необходимо охлаждать через водяную рубашку. На самом деле это не относится к задней свече зажигания — она ​​имеет горящую смесь только в течение 25–30% времени цикла, как в поршневом двигателе. Другие обстоятельства заставляют его получать много тепла, но мы прибережем это до другого раза.

Все о роторном двигателе. Что такое двигатель Ванкеля?

Тонкости несуществующего роторного двигателя Ванкеля

Читайте в этой статье:

  • Как работает роторный двигатель?
  • Технические характеристики
  • Типы роторного двигателя
  • История и эволюция роторного двигателя Ванкеля
  • В каких автомобилях используется роторный двигатель?
  • Плюсы и минусы роторных двигателей
  • Плюсы и минусы
  • Часто задаваемые вопросы

Как работает роторный двигатель?

Базовое словарное определение дает нам полпути к объяснению роторного двигателя: вращательное движение — это, по сути, нечто, вращающееся вокруг центральной оси. В данном случае вокруг выходного вала крутится треугольный ротор, что приводит нас к следующему вопросу — так что же такое роторный двигатель? Роторный двигатель имеет одну общую черту с традиционным поршневым двигателем: внутреннее сгорание, вот и все. В отличие от обычного двигателя внутреннего сгорания, который имеет блоки цилиндров, шатуны, коленчатый вал и поршни, роторный двигатель состоит из следующих трех основных частей:

  • Бочкообразный корпус
  • Треугольный ротор
  • Выходной вал

Существуют и другие компоненты, такие как впускное и выпускное отверстия и свечи зажигания для воспламенения топлива, но роторный двигатель имеет только эти три основных компонента, которые является частью того, что делает его таким привлекательным. Пытаясь ответить на вопрос «Как работает роторный двигатель?», проще всего объяснить это следующим образом. Представьте себе боковую диаграмму в форме бочки. Внутри бочкообразной (овальной) камеры сгорания расположены два или три треугольных ротора. Открытые пространства между роторами и корпусом известны как камеры. Как и в обычном автомобиле, топливо и воздух смешиваются и воспламеняются от свечи зажигания, вращающей роторы вокруг неподвижного выходного вала. Соединяются роторы и выходной вал, который подает мощность на колеса. Все остальные конфигурации двигателя, включая рядные, V, VR и W, используют то, что мы знаем как традиционный поршень.

Мерседес Бенц

Технические характеристики

Технические характеристики роторного двигателя могут ввести в заблуждение. Он небольшой, но обладает ударом. Ну, по крайней мере, в области лошадиных сил. Последним серийным автомобилем с роторным двигателем была Mazda RX-8. Характеристики двигателя для RX-8 следующие:

  • 1,3-литровый
  • 232 л.с. при 8500 об/мин
  • 159 фунт-фут при 5500 об/мин полагаться на рабочий объем двигателя для оценки выходной мощности. Традиционный поршневой двигатель объемом 1,3 литра с трудом выдает 100 л. с., но роторный двигатель аналогичного размера развивает мощность 232 л.с. И без помощи принудительной индукции. Низкий выходной крутящий момент также является опорой роторного двигателя.

    unsplash.com

    Мазда

    Типы роторных двигателей

    Обычно мы классифицируем типы двигателей по размеру, количеству цилиндров и конфигурации двигателя. Поскольку роторный двигатель менее сложен, большинство серийных автомобилей имели два или три треугольных ротора. Например, Mazda RX-7 и RX-8 имели двухроторную компоновку. Были двигатели с большим количеством роторов, но эти агрегаты чаще всего были одноразовыми для гоночных автомобилей.

    Основное различие между роторными двигателями заключается в системе охлаждения.

    • Масляное охлаждение: этот метод чаще всего используется в массовом производстве, и он работает. Как вы понимаете, машинам с роторными двигателями требуется гораздо больше масла, чем автомобилям с поршневыми двигателями. Там намного больше трения, которое требует больше масла. Это особенно сложно, учитывая, что между треугольными роторами и стенками камеры сгорания должно быть плотное уплотнение.
    • Охлаждение наддува: в этой конфигурации двигатель использует всасываемый воздух для охлаждения треугольных роторов. Это не идеальное решение, так как двигатели предпочитают более холодный воздух, когда дело доходит до сгорания.
    • Охлаждение окружающим воздухом: это тот же базовый метод, что и выше, но вместо системы впуска используется отдельный порт, который обдувает окружающий воздух непосредственно на роторы. Наличие отдельного входа тоже не идеально. Это приводит к еще большим потерям масла в конфигурации двигателя, которая и так требует масла.

    Мерседес Бенц

    История и эволюция роторного двигателя Ванкеля

    Первый роторный двигатель был разработан Феликсом Ванкелем в 1951. Вот почему роторные двигатели также известны как двигатель Ванкеля или, более формально, роторный двигатель Ванкеля. Затем дизайн усовершенствовал человек по имени Ханс Дитер Пашке. Версия ротора Ванкеля получила кодовое название DKM. В его варианте корпус и ротор вращались на отдельных осях. Он мог бы вращаться намного выше, но сложность делала его нежизнеспособным с точки зрения массового производства. Глядя на вырез DKM, вы можете понять, почему. Чтобы заменить простую свечу зажигания, пришлось бы разобрать весь двигатель. Пашке представил фиксированный корпус с воздухозаборниками, выпускными отверстиями и свечами зажигания снаружи. Согласно легенде, Ванкелю это не понравилось. Он хотел строить двигатели для гоночных автомобилей, а Пашке сосредоточился на простоте.

    Оба мужчины работали в NSU Motorenwerke, которая подписала различные лицензионные соглашения с известными производителями автомобилей, такими как Nissan, Porsche, Mercedes-Benz и даже Rolls-Royce. Только один производитель выбрал серийное производство роторного двигателя в течение длительного периода, и, как вы уже, наверное, догадались, это Mazda. Mercedes-Benz заслуживает особого упоминания за C111, хотя он так и не вышел за рамки концепции. Большинство двигателей так и не прошли начальный этап испытаний.

    Первая партия автомобилей Mazda с роторным двигателем провалилась. Cosmo 110S собирался вручную, а Mazda вырезала его из модельного ряда в 1972. Было изготовлено менее 1500 штук. Название Cosmo сохранилось, но с традиционным рядным четырехцилиндровым двигателем.

    Роторный двигатель вернулся только с появлением ныне известного RX-7. В наши дни модель с двойным турбонаддувом третьего поколения считается иконой. У него был 1,3-литровый двигатель, подгоняемый ужасно сложной системой турбонаддува. Один турбонагнетатель включался при 1800 об/мин, а второй — при 4000 об/мин. Эта двухтурбинная система получила широкое распространение в последние годы, но еще в 1992, это было ошеломляюще. Mazda смогла извлечь 276 л.с. и 231 фунт-фут крутящего момента из 1,3-литрового двигателя. Несмотря на то, что RX-7 получил множество наград, производство было ограничено менее чем 69 000 единиц. Его по-настоящему оценили только после его кончины. Предыдущие поколения довольно легко найти менее чем за 10 000 долларов. Приличная подержанная Mazda RX-7 третьего поколения в наши дни стоит около 50 000 долларов.

    Mazda еще раз попробовала RX-8, но не тут-то было. У этого блестящего маленького автомобиля были свои преимущества, такие как скорость до 8500 об/мин и отличная управляемость. С другой стороны, он был дорог в обслуживании, прожорлив и имел печально известную хилую электронику. Будет ли еще одна машина Ванкеля? Это сомнительно. Mazda перешла на четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом и выпустит свой первый электромобиль (MX-30) в следующем году.

    В каких автомобилях используется роторный двигатель?

    Если вы сегодня спросите, «у каких автомобилей есть роторные двигатели», вы будете разочарованы, узнав, что в настоящее время нет примеров для цитирования, а вышеупомянутые старые модели Mazda являются наиболее известными. Есть еще несколько примеров автомобилей с роторными двигателями, о которых стоит упомянуть, но все они так и не прошли стадию концепта.

    • Audi A1 e-tron (концепт-кар): Перед запуском настоящего e-tron Audi дурачилась с названием примерно в 2010 году. У этого концепта A1 был небольшой роторный двигатель, но он не использовался для привода колес. Вместо этого он приводил в действие небольшой бортовой генератор, который приводил в действие электродвигатель, когда батарея разряжалась. Эта система очень похожа на ту, которую BMW в конечном итоге будет использовать в i3.
    • Chevrolet Aerovette: этот автомобиль восходит к 1970-м годам. Это был один из первых концептов Corvette со средним расположением двигателя, а его двухроторный двигатель развивал мощность 420 л.с. Как вы знаете, нам пришлось дождаться нынешнего Chevrolet Corvette, чтобы наконец узнать, какой будет модель со средним расположением двигателя.
    • Mercedes-Benz C111: В 1970-х Mercedes также экспериментировал с моделью со средним расположением двигателя. C111 сначала имел трехроторную компоновку, которая со временем была увеличена до четырехроторного двигателя. По имеющимся данным, его 2,4-литровый двигатель выдавал 350 л.с. Merc даже обдумывал идею роторного дизельного двигателя.
    • AMC Pacer: Американская моторная корпорация, известная как AMC, планировала начать производство Pacer с роторным двигателем. К сожалению, контракт между NSU и американской фирмой сорвался. Не помогло и то, что в то время в США произошло безумное увеличение топлива.

    Плюсы и минусы роторных двигателей

    Роторный двигатель имел несколько преимуществ, но было слишком много других факторов, которые перевешивали эти. Плюсы и минусы роторного двигателя можно резюмировать так:

    Плюсы и минусы

    • Он производил огромную мощность по сравнению с его размером. Даже крошечный 1,3-литровый двигатель может развивать мощность более 250 л.с., а с наддувом — еще больше.
    • Кроме того, он был менее сложным, чем традиционный двигатель с меньшим количеством движущихся частей.
    • Поскольку в нем было меньше деталей и треугольных роторов, вращающихся вокруг центрального выходного вала, он был исключительно гладким.
    • Он также может вращаться намного выше, не ломаясь. Это сделало его идеальным для применения в спортивных автомобилях. Клиенты обычно предпочитают высокооборотистый двигатель двигателю, который обеспечивает всю свою мощь на низких оборотах.
    • Ротор не термически эффективен. Из-за компоновки двигателя большое количество масла и топлива оставило камеру сгорания несгоревшей.
    • Роторные двигатели также потребляют много масла. Как правило, средний роторный двигатель потреблял 0,26 галлона масла каждые 1000 миль. Когда дело доходит до трек-дней, RX-7 или RX-8 могут потреблять до 0,8 галлона в день. Таким образом, в дополнение к обычным выбросам ископаемого топлива ротор также выделяет все вредные вещества, содержащиеся в масле.
    • Герметизация роторов также является неотъемлемой проблемой, которую производители так и не смогли решить. Поскольку впуск и выпуск происходят одновременно в одной и той же камере сгорания, одна половина охлаждается, а другая половина обжигает. Это означает, что одновременно происходит большое расширение и сжатие, что оказывает большое давление на вращающиеся наконечники (верхние уплотнения) и камеру сгорания.
    • Роторным двигателям не хватает крутящего момента, и Mazda RX-8 это прекрасно демонстрирует. Он выдает 232 л.с. при 8500 об/мин, что доставляет массу удовольствия. 159Однако крутящий момент в фунтах-футах был плохим. Этот врожденный недостаток крутящего момента, а точнее низкий крутящий момент, означал, что его нельзя было использовать ни в чем больше, чем в небольшом автомобиле. Вес Mazda CX-9 или любого большого роскошного автомобиля полностью вытянет двигатель.
    • Последним гвоздем в крышку гроба стала высокая экономия топлива. В наши дни мы ожидаем, что небольшой двигатель будет потреблять не менее 40 миль на галлон, но у RX-8 общий показатель EPA составляет 18 миль на галлон.

    Мазда

    Мазда

    Мазда

    Часто задаваемые вопросы

    Остались ли серийные автомобили с роторными двигателями?

    Нет. Mazda RX-8 была последней машиной, в которой он использовался. В настоящее время нет планов по новому роторному двигателю.

    Роторные и поршневые двигатели: что лучше?

    Зависит от области применения, но стоит отметить, что поршневой двигатель более эффективен и требует меньше внимания, хотя в нем больше движущихся частей. Роторные двигатели всегда лучше подходили для скорости из-за их высокой скорости вращения, но даже в этом случае их подводил низкий выходной крутящий момент.

    Звук роторного двигателя отличается?

    Да. Злой пылесос — лучший способ описать это. Поскольку в выхлопную систему выбрасывается так много несгоревшего топлива, роторные автомобили также имеют тенденцию хлопать и стучать больше, чем средний автомобиль JDM.

    Была ли эта статья полезной?

    Пожалуйста, оцените

    Эта статья имеет рейтинг 4.9 135 читателей

    Теги: #Новости Мазды #автомобильные технологии

    Герхард Хорн

    Старший редактор

    Герхард с юных лет знал, что хочет стать автомобильным журналистом. Он полностью разочаровал своих родителей, получив дипломы по общению и английскому языку, а также дипломы по графическому дизайну, кино и искусству. Позже он стажировался в различных автомобильных изданиях, прежде чем получил постоянную должность в газете. Через два года он стал редактором, после чего устроился заместителем редактора в национальное издание, где провел восемь лет, путешествуя по миру, водя машину и сочиняя. В своей нынешней роли старшего редактора он пишет новости, обзоры, сценарии и авторские статьи. Когда он не должен работать, вы, вероятно, найдете его работающим. Когда он вынужден сделать перерыв, вы найдете его в кино или за рулем 9-го года.2 Н.А. Миата позвонила Кимико.

    Предыдущий пост

    Законны ли мои шины? Нарушение закона о шинах в США

    Следующий пост

    Что вызывает быстро мигающий сигнал поворота?

    Другой автомобильный совет

    Разница между двигателями HEV и PHEV

    Отличаются ли подключаемые гибриды от обычных гибридов?

    Какие симптомы указывают на неисправность свечи зажигания?

    Если ваши свечи зажигания не работают должным образом, есть несколько очевидных и не очень очевидных признаков, на которые следует обратить внимание.

    Удлинители ремней безопасности: когда и почему их следует использовать

    Безопасно ли использовать удлинители ремней безопасности?

    Межгосударственная система США: почему она так пронумерована?

    Вы когда-нибудь задумывались, почему американские автомагистрали между штатами пронумерованы именно так? Вот ответ!

    Роторные двигатели Ванкеля. Объяснение — Fortem

    Вы, наверное, уже слышали термин «двигатель внутреннего сгорания» или ДВС. Большинство транспортных средств на дорогах приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания, за исключением электромобилей, которые, конечно же, полагаются на двигатели, работающие от электрических батарей. Но слышали ли вы когда-нибудь о роторном двигателе Ванкеля?

    Все двигатели внутреннего сгорания работают аналогичным образом: топливо (и окислитель, такой как воздух, сгорают (сгорают) в камере сгорания. Расширение газов под высоким давлением, образующихся в этом процессе сгорания, затем напрямую воздействует на какой-либо компонент двигателя.

    Именно в этом заключается основное различие между стандартными двигателями внутреннего сгорания и роторными двигателями Ванкеля (названными в честь их создателя, немецкого инженера Феликса Ванкеля). Вместо этих газов под высоким давлением воздействуя на ряд возвратно-поступательных поршней, как в типичном двигателе внутреннего сгорания, они вместо этого воздействуют на ротор в роторном двигателе Ванкеля.0003

     

    ЧТО ТАКОЕ РОТАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?

    Теперь, когда мы установили, что роторные двигатели Ванкеля (и роторные двигатели в целом) используют роторы вместо традиционных возвратно-поступательных поршней, вам может быть интересно, что это на самом деле означает — какой цели на самом деле служат эти роторы и как они работать внутри двигателя?

    В современных автомобилях почти исключительно используются двигатели с четырехтактным циклом: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Четырехтактные поршневые двигатели совершают один такт сгорания на цилиндр за каждые два оборота коленчатого вала (компонент двигателя, который преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение). Один и тот же объем цилиндра попеременно используется для этих четырех последовательных процессов.

    В то время как роторные двигатели Ванкеля аналогичным образом выполняют эти четыре последовательные функции, есть два фундаментальных отличия от их возвратно-поступательных поршневых аналогов. Во-первых, каждая камера сгорания в двигателе Ванкеля генерирует один такт сгорания за один оборот карданного вала. Во-вторых, эти четыре процесса происходят в отдельных частях корпуса двигателя, а не в одном пространстве.

    Все еще немного запутались? Посмотрите эти удобные анимации: одна с изображением типичного четырехтактного поршневого двигателя, а другая с двигателем Ванкеля, с сопутствующими диаграммами и дополнительными пояснениями под каждой анимацией.

     

    ЗА И ПРОТИВ

    Все это вызывает вопрос: почему? Зачем нужны роторные двигатели Ванкеля, когда подавляющее большинство автомобилей с ДВС используют традиционные поршневые конструкции?

    Двигатели Ванкеля — это не просто образец новой техники, они имеют ряд преимуществ — и, естественно, недостатков — по сравнению с поршневыми двигателями.

    Во-первых, в двигателе Ванкеля не так много движущихся частей, а это значит, что меньше компонентов, которые могут сломаться или выйти из строя. Роторный двигатель может иметь всего три движущихся части по сравнению с десятками движущихся компонентов в поршневом двигателе. Благодаря этой легкой и компактной конструкции двигатели Ванкеля часто имеют отличное отношение мощности к весу.

    Конструкции Ванкеля присуща плавность хода, не имеющая себе равных в других двигателях с ДВС. Без возвратно-поступательной массы двигатель может вращаться очень высоко — в одном из вариантов Mazda RX-8 двигатель Ванкеля был настроен на бешеные 9000 оборотов в минуту. Высокие обороты также означают большую мощность, что энтузиасты приветствуют с распростертыми объятиями, а уникальный звук роторных двигателей только усиливает общее впечатление.

    Однако, как и любая другая конструкция, двигатели Ванкеля не лишены недостатков. Они, как правило, обеспечивают плохую экономию топлива и выбросы, что затрудняет для производителей соблюдение или превышение все более строгих норм выбросов. Мало того, что они потребляют много топлива, так еще и масло становится жертвой их конструкции. Фактически, двигатели Ванкеля предназначены для сжигания масла, которое смазывает двигатель, но приводит к потреблению большего количества масла, чем вы, вероятно, привыкли.

    Наконец, несколько практических вопросов; в основном их склонность к частому техническому обслуживанию и дальнейшая досадная склонность к дорогостоящему ремонту (при условии, что владелец не обладает необходимыми знаниями для самостоятельной работы с двигателем). Владельцы должны усердно проверять не только уровень масла, но и наличие утечек масла, которые, как правило, мешают двигателям Ванкеля.

     

    ПРИМЕНЕНИЕ И ПРАКТИЧНОСТЬ

    Несмотря на свою привередливость в отношении расхода масла и возможного дорогостоящего ремонта, роторные двигатели Ванкеля, тем не менее, имеют преданный культ среди энтузиастов. Такие легендарные автомобили, как Mazda RX-7 (поколения от FB до FD) и Mazda RX-8, получили широкое признание благодаря использованию роторных двигателей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.