Плюсы и минусы роторного двигателя: Роторный двигатель — плюсы и минусы | Огород и дача на урале

Содержание

Роторный двигатель — плюсы и минусы | Огород и дача на урале

В этой статье рассмотрим принцип работы роторного двигателя, а также поговорим о его плюсах и минусах.

Главный принцип работ роторного двигателя в том, что роторный двигатель не совершает возвратно-поступательных движений – он просто крутится, вследствие чего он не совершает затрат на остановку в верхних и нижних его точках, и именно из-за этого этот двигатель является высоко-оборотистым.

Сам ротор находится в плоском цилиндре. цилиндр по своей форме не круглый, как обычно, а овальный, ротор же имеет треугольную форму.

В отличие от поршневого двигателя, ротор «освобожден» от коленвала, шатунов, ГБЦ, противовесов, благодаря чему его конструкция становится ещё проще.

Также, для того, чтобы разжечь топливо, в отличие от поршневого двигателя, нужно только две свечи из-за конструктивных особенностей камеры сгорания, мощности у такого двигателя выдаётся как у шестицилиндрового, а кпд у роторного двигателя в 2 раза больше, чем у поршневого – 40%.

К проблемам роторного двигателя относится плохая герметизация камеры сгорания, впуска-выпуска из-за небольшого контакта ротора со стенками цилиндра. без высокоточных расчетов тут никак не обойтись, и, если бы не они, то падала бы компрессия, уменьшался бы кпд при прогреве. большим недостатком является то, что роторный двигатель склонен к перегрву, чего не скажешь об обычном двигателе.

Также к недостаткам стоит отнести, то, что в камере сгорания температура выше, чем во впуске-выпуске, из-за этого цилиндр расширяется в разных местах по-разному, поэтому приходится использовать далеко недешевый высокотехнологический материал в разных местах цилиндра.

Из-за всех этих конструктивных особенностей ресурс роторного двигателя в несколько раз меньше, чем у обычного – в среднем, роторные двигатели «живут» до 80 тысяч километров. плюс ко всему, эти двигатели очень прожорливые – на «низах» они «жрут» много топлива, что важно для города, и при его маленьком объёме в 1.3 литра, расход в среднем достигает 20 литров. это не говоря о том, что обслуживать его и делать то нужно каждые 5 тысяч километров.

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

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:

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

Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы

Как известно, принцип работы роторного двигателя основан на высоких оборотах и отсутствии движений, которыми отличается ДВС. Это и отличает агрегат от обычного поршневого двигателя. РПД называют ещё двигателем Ванкеля, и сегодня мы рассмотрим его работу и явные достоинства.

Ротор такого двигателя находится в цилиндре. Сам корпус не круглого типа, а овального, чтобы ротор треугольной геометрии нормально в нём помещался. У РПД не бывает коленчатого вала и шатунов, а также отсутствуют в нём другие детали, что делает его конструкцию намного проще. Если говорить другими словами, то примерно около тысячи деталей обычного двигателя внутреннего сгорания в РПД нет.

Работа классического РПД основана на простом движении ротора внутри овального корпуса. В процессе движения ротора по окружности статора создаются свободные полости, в которых и происходят процессы запуска агрегата.

Удивительно, но роторный агрегат представляет собой некий парадокс. В чём он заключается? А в том, что он имеет гениально простую конструкцию, которая почему-то не прижилась. А вот более сложный поршневой вариант стал популярным и повсюду используется.

Содержание статьи:

Строение и принцип работы роторного двигателя

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

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

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

  • сжатие смеси;
  • топливный впрыск;
  • поступление кислорода;
  • зажигание смеси;
  • отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается. После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Кроме того, японским инженерам удалось усовершенствовать роторный двигатель. Сегодня роторные двигатели Мазда имеют не один, а два и даже три ротора, что в значительной мере повышает производительность, тем более если сравнить его с обычным двигателем внутреннего сгорания. Для сравнения: двухроторный РПД сравним с шестицилиндровым ДВС, а 3-роторный с двенадцатицилиндровым. Вот и получается, что японцы оказались такими дальновидными и преимущества роторного мотора сразу распознали.

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Принцип работы роторного двигателя

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Роторный двигатель в разрезе Ротор роторного двигателя Камера роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых действует как поршень. Каждая сторона ротора имеет углубление в ней, что повышает скорость вращения ротора в целом, предоставляя больше пространства для топливо-воздушной смеси. На вершине каждой грани находится по металлической пластине, которые и формируют камеры, в которых происходят такты двигателя. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер. В середине ротора находится круг, в котором имеется множество зубьев. Они соединены с приводом, который крепится к выходному валу. Это соединение определяет путь и направление, по которому ротор движется внутри камеры.

Камера двигателя приблизительно овальной формы (но если быть точным — это Эпитрохоида, которая в свою очередь представляет собой удлиненную или укороченную эпициклоиду, которая является плоской кривой, образуемой фиксированной точкой окружности, катящейся по другой окружности). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три закрытых объемах газа. В каждой части камеры происходит один из четырех тактов:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Сгорание
  • Выпуск

Отверстия для впуска и выпуска находятся в стенках камеры, и на них отсутствуют клапаны. Выхлопное отверстие соединено непосредственно с выхлопной трубой, а впускное напрямую подключено к газу.

Выходной вал роторного двигателя

Выходной вал имеет полукруглые выступы-кулачки, размещенные несимметрично относительно центра, что означает, что они смещены от осевой линии вала. Каждый ротор надевается на один из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. Каждый ротор движется внутри камеры и толкает свой кулачок.

Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из слоев. Двухроторный двигателя состоят из пяти основных слоев, которые удерживаются вместе благодаря длинным болтам, расположенным по кругу. Охлаждающая жидкость протекает через все части конструкции.

Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.

Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

Центр состоит из двух камер подачи топлива, по одной для каждого ротора. Он также разделяет эти два ротора, поэтому его внешняя поверхность очень гладкая.

В центре каждого ротора крепится две большие шестерни, которые вращаются вокруг более маленьких шестерней и крепятся к корпусу двигателя. Это и является орбитой для вращения ротора.

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.

Мягкость

Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе. Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.

Неспешность

В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:

  • Достаточно сложно (но не невозможно) подстроиться под регламент выброса CO2 в окружающую среду, особенно в США.
  • Производство может стоить намного дороже, в большинстве случаев из-за небольшого серийного производства, по сравнению с поршневыми двигателями.
  • Они потребляют больше топлива, так как термодинамическое КПД поршневого двигателя снижается в длинной камере сгорания, а также благодаря низкой степени сжатия.
  • Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Пришлось идти на крайние меры. Очередная модель Мазда RX-8 с роторным двигателем уже выходит с 200 лошадками, что позволяет сократить расход топлива. Но не это главное. Заслуживает уважения другое. Оказалось, что до этого никто, кроме японцев, не догадался использовать невероятную компактность роторного двигателя. Ведь мощность в 200 л.с. Мазда RX-8 открывала с двигателем объёмом 1,3 литра. Одним словом, новая Мазда выходит уже на другой уровень, где способна конкурировать с западными моделями, беря не только мощностью мотора, но и другими параметрами, в том числе и низким расходом топлива.

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Разные конструкции и разработки роторных двигателей

Двигатель Ванкеля

Двигатель Желтышева

Двигатель Зуева

Плюсы и минусы роторного двигателя

Загрузка…

Такой элемент конструкции, как двигатель — одна из самых важных составляющих любого автомобиля. Он определяет не только его возможности, но, к сожалению, и цену. За всю историю существования автомобиля были разработаны самые разные его типы: рядный, горизонтальный (оппозитный), V-образный, и у каждого есть свои плюсы и минусы. Но на этом конструкторы не остановились. В результате был создан новый вид мотора — роторный.

Первые конструкции роторного двигателя появились ещё в начале прошлого века, однако технологически его освоили лишь в 50-е годы. Впервые на конвейер он встал в автомобилях немецкой компании NSU. Модель RO-80 пользовалась бешеной популярностью у населения.

Mazda Cosmo — первый серийный автомобиль с роторным двигателем. Производители Audi и Mercedes-Benz так же в свое время изготавливали машины с таким мотором, но распространения они не получили. В СССР роторные двигатели разрабатывали на АвтоВАЗе и устанавливали на Жигули для спецслужб. В свободную продажу они не поступали, и, через какое-то время, было решено от них отказаться.

Роторный мотор относится к классу двигателей внутреннего сгорания со всеми тепловыми характеристиками. Принцип его работы заключается во вращении 3-хгранного ротора в специальном цилиндре. Во время вращения образуются камеры сгорания переменного объема. При этом мотор не имеет специального механизма газораспределения, что, несомненно, является большим преимуществом.

Также к плюсам такого двигателя можно отнести меньшую массу и размер, по сравнению с поршневым двигателем, причем не в ущерб мощности и крутящему моменту. Но ничего идеального не бывает, есть и минусы.

Во-первых, у него хороший аппетит и к топливу, и к маслу, при этом к качеству последнего он очень чувствителен. Во-вторых, у него значительно выше рабочая температура со всеми вытекающими техническими проблемами. В-третьих, у него плохо с экологией. И, пожалуй, самое главное, у роторного двигателя значительно меньший ресурс, по сравнению с ДВС.

Сегодня на российском автомобильном рынке только у одного японского бренда есть автомобиль с роторным двигателем. Если сравнить два совершенно одинаковых автомобиля с роторным двигателем и двигателем внутреннего сгорания, то их цена будет одинакова. Более того, цена обслуживания роторного и поршневого двигателя также ничем не отличается.

И, тем не менее, такой важный для российского покупателя момент, как стоимость, все равно не сделал его популярным. Ведь даже будучи современным, роторному агрегату не удалось полностью избавиться от всех недостатков.

Но перспектива у ротора, все же, есть, и она напрямую связана с водородным топливом. Во-первых, он лишится многих технических проблем, а во-вторых, проблема экологии исчезнет совсем. Так что ждем новых известий!

Интернет-магазин «Командир» предлагает большой ассортимент запчастей, комплектующих (с соответствующими сертификатами) и аксессуаров от официального дистрибьютора ГАЗ. Здесь вы сможете найти абсолютно любые запчасти, и приобрести их по самым выгодным ценам. Теперь вы сможете сделать это за один клик!

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Принцип работы роторного двигателя авто, разновидности, плюсы и минусы

 Принцип работы «обычного» ДВС знаком, наверное, почти всем. Именно такими моторами оснащается подавляющее число автомобилей, и мало кто знает о, так сказать, «параллельных» изысканиях конструкторов, ищущих другие пути создания двигателей.
В силу ряда причин, многие «новинки» в среде ДВС так и остались неизвестными широкой публике, хотя некоторые из таких «необычных» двигателей устанавливались на серийные автомобили.
Речь пойдёт о роторно-поршневых двигателях (РПД). Наибольшее внимание мы уделим описанию принципов работы роторного двигателя Ванкеля – ведь машины с именно его роторными двигателями выпускались на некоторых автозаводах (в частности, на ВАЗе).

Содержание статьи

Устройство обычного двигателя

В обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие на коленчатый вал.

Всем известно что, в обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие через кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал, который под воздействием усилия, передаваемого шатунами, начинает вращаться. Для того, чтобы впуск топлива/выпуск отработанных газов и момент воспламенения топлива были согласованы, требуется достаточно сложный газораспределительный механизм.

Работа роторного двигателя

 

 

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя.

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя, приводимым во вращение за счёт расширяющихся газов, воздействующих на ротор. Для обеспечения сжатия-расширения топливной смеси камера («цилиндр»), в которой вращается ротор, имеет сложную форму. Такую форму поверхности называют эпитрохоидальной, и для её точного изготовления требуется высокоточное оборудование. Более того, зубцы ротора и вала расположены таким образом, чтобы поршень (имеющий вид треугольника Рело), вращался по этой сожной траектории, «углами» прижимаясь к поверхности «цилиндра» – иначе не избежать прорыва газов в процессе работы двигателя.
Рисунок наглядно демонстрирует, как работает роторный двигатель. Взрывающаяся топливная смесь, впрыснутая через специальное «окно», толкает ротор, а впускное окно автоматически перекрывается стенкой поршня.
Точно также, в нужные моменты, закрывается и открывается «выпускной клапан».

Плюсы и минусы роторного двигателя

 

 

Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты.

Как видите, вся конструкция достаточно изящна. Как подсчитали эксперты, в РПД используется примерно на 1000 деталей меньше, чем в «привычных» ДВС (например, отпадает сложная конструкция газораспределительного механизма и его привода). К тому же РПД, имеющий две рабочих камеры (и, соответственно, два ротора), может за одно и то же время совершить такое же число циклов, как и V-образная «восьмёрка».
Хоть на схематическом рисунке предоставлена работа роторного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от искрового разряда, в РПД можно реализовать практически любой рабочий цикл – включая дизельный.
К несомненным достоинствам, такая конструкция двигателя, все вращающиеся детали работают соосно, придаёт непревзойдённую плавность работе роторного двигателя и отсутствие разрушительных вибраций.
Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты. Правда, «на холостых» он достаточно «прожорлив». Если мотор имеет два цилиндра, один из них при необходимости отключают.
КПД роторного двигателя является рекордным – 40%, но, к сожалению, он имеет также рекордно низкий ресурс некоторых деталей (зачастую вызванных «резвостью» двигателя), но частая замена моторного масла способна значительно продлить жизнь механизмов и ресурс роторного двигателя. Пока конструкторам удаётся справиться с чрезмерным износом «граней» «треугольника» путем применения высоколегированных сталей.

Другие виды роторных двигателей

Двигатель Ванкеля не явился единственной попыткой (притом, весьма удачной!) создания роторного двигателя – существуют и другие, менее известные, их варианты.

Двигатель Зуева

 

 
По сравнению с двигателем Ванкеля, двигатель Зуева достаточно громоздкая конструкция:

Роторно-лопастной двигатель

Господинн Прохоров именно роторно-лопастными двигателями планировал оснащать «Ё-мобили».

Конструкция оригинальная, но почему-то создатели данного мотора так и не явили миру её безупречно действующий образец. Кстати, г-н Прохоров именно такими моторами планировал оснащать «Ё-мобили».

Автомобили с роторным двигателем

Среди автопроизводителей, оснастивших машины РПД, наиболее известна Mazda RX-8. Но были и другие. В частности, советскими спецслужбами всячески поощрялось создание ВАЗ именно с роторными двигателями. Видимо, оперативные службы заинтересовались «резвостью» мотора.
Впрочем, кроме вышеперечисленных, роторно-поршневые двигатели уже давно «прошли обкатку» на многих авто.
 

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя. Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы

Основные типы двигателей внутреннего сгорания и паровые машины имеют один общий недостаток. Он состоит в том, что возвратно-поступательное перемещение требует преобразования во вращательное движение. Это, в свою очередь, обуславливает низкую производительность, а также достаточно высокую изнашиваемость деталей механизма, включенных в различные типы двигателей.

Довольно много людей задумывались о том, чтобы создать такой мотор, в котором подвижные элементы только вращались. Однако решить эту задачу удалось только одному человеку. Феликс Ванкель – механик-самоучка — стал изобретателем роторно-поршневого двигателя. За свою жизнь этот человек не получил ни какой-либо специальности, ни высшего образования. Рассмотрим далее подробнее роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

Краткая биография изобретателя

Феликс Г. Ванкель родился в 1902 году, 13 августа, в небольшом городке Лар (Германия). В Первую Мировую отец будущего изобретателя погиб. Из-за этого Ванкелю пришлось бросить учебу в гимназии и устроиться помощником продавца в лавке по продаже книг при издательстве. Благодаря этому он пристрастился к чтению. Феликс изучал технические характеристики двигателей, автомобилестроение, механику самостоятельно. Знания он черпал из книг, которые продавались в лавке. Считается, что реализованная позднее схема двигателя Ванкеля (точнее, идея ее создания) посетила во сне. Неизвестно, правда это или нет, но точно можно сказать, что изобретатель обладал незаурядными способностями, тягой к механике и своеобразным

Плюсы и минусы

Преобразуемое движение возвратно-поступательного характера полностью отсутствует в роторном двигателе. Образование давления происходит в тех камерах, которые создаются с помощью выпуклых поверхностей ротора треугольной формы и различными частями корпуса. Вращательные движения ротор осуществляет помощью сгорания. Это способно привести к снижению вибрации и увеличить скорость вращения. Благодаря повышению эффективности, которое обусловлено таким образом, роторный двигатель имеет размеры намного меньше, чем обычный поршневой двигатель эквивалентной мощности.

Роторный двигатель имеет один главный из всех своих компонентов. Эта важная составляющая называется треугольным ротором, который совершает вращательные движения внутри статора. Все три вершины ротора, благодаря этому вращению, имеют постоянную связь с внутренней стеной корпуса. С помощью этого контакта образуются камеры сгорания, или три объема замкнутого типа с газом. Когда происходят вращательные движения ротора внутри корпуса, то объем всех трех образованных камер сгорания все время меняется, напоминая действия обычного насоса. Все три боковых поверхности ротора работают, как поршень.

Внутри у ротора является шестерня небольшого размера с внешними зубьями, которая прикреплена к корпусу. Шестерня, которая больше по диаметру, соединена с данной неподвижной шестерней, что задает саму траекторию вращательных движений ротора внутри корпуса. Зубы в большей шестерни внутренние.

По той причине, что вместе с выходным валом ротор связан эксцентрично, вращение вала происходит наподобие того, как ручка будет вращать коленвал. Выходной вал станет делать оборот три раза за каждый из оборотов ротора.

Роторный двигатель имеет такое преимущество, как небольшая масса. Самый основной из блоков роторного двигателя обладает небольшими размерами и массой. При этом управляемость и характеристики такого двигателя будут лучше. Меньше масса у него получается за счет того, что необходимость в коленвале, шатунах и поршнях просто отсутствует.

Роторный двигатель обладает такими размерами, которые гораздо меньше обычного двигателя соответствующей мощности. Благодаря меньшим размерам двигателя, управляемость будет гораздо лучше, а также сама машина станет просторнее, как для пассажиров, так и для водителя.

Все из частей роторного двигателя осуществляют непрерывные вращательные движения в одном и том же направлении. Изменение их движения происходит так же, как в поршней традиционного двигателя. Роторные двигатели внутренне сбалансированы. Это ведет к снижению самого уровня вибрации. Мощность роторного двигателя кажется намного более гладким и равномерным образом.

Двигатель Ванкеля имеет выпуклый специальный ротор с тремя гранями, который можно назвать его сердцем. Этот ротор совершает вращательные движения внутри цилиндрической поверхности статора. Роторный двигатель «Мазда» является первым в мире роторным двигателем, который был разработан специально для производства серийного характера. Данной разработке было положено начало еще в 1963 году.

Что это такое РПД?


В классическом четырехтактным двигателем одно и то же цилиндр используется для различных операций — впрыск, сжатие, сжигание и выпуска. В роторном же двигателе каждый процесс выполняется в отдельном отсеке камеры. Эффект мало чем отличается от разделения цилиндра на четыре отсека для каждой из операций.
В поршневом двигателе давление возникает при сгорании смеси заставляет поршни двигаться вперед и назад в своих цилиндрах. Шатуны и коленчатый вал преобразуют этот толкательной движение во вращательное, необходимое для движения автомобиля.
В роторном двигателя нет прямолинейного движения которое надо было бы переводить во вращательное. Давление образуется в одном из отсеков камеры заставляя ротор вращаться, это снижает вибрацию и повышает потенциальную величину оборотов двигателя. В результате всего большая эффективность, и меньшие размеры при той же мощности, что и обычного поршневого двигателя.

Как работает РПД?

Функцию поршня в РПД выполняет трьохвершинний ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение ротора относительно статора (наружного корпуса) обеспечивается парой шестерен, одна из которых жестко закреплена на роторе, а вторая на боковой крышке статора. Сама шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора из зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг нее.
Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает целесообразное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2: 3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор возвращается на 120 градусов, а за полный оборот ротора в каждой из камер происходит полный четырехтактный цикл.

Газообмен регулируется вершиной ротора при прохождении ее через впускной и выпускной окно. Такая конструкция позволяет осуществлять 4-тактный цикла без применения специального механизма газораспределения.

Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаются к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала Смесеобразование, воспаление, смазка, охлаждение, запуск — принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.
Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.
Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.
При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

  1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
  2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Технические характеристики роторно-поршневого двигателя

параметры ВАЗ-4132 ВАЗ-415
число секций 2 2
Рабочий объем камеры двигателя, куб.см 1,308 1,308
степень сжатия 9,4 9,4
Номинальная мощность, кВт (л.с.) / мин-1 103 (140) / 6000 103 (140) / 6000
Максимальный крутящий момент, Н * м (кгс * м) / мин-1 186 (19) / 4500 186 (19) / 4500
Минимальная частота вращения эксцентрикового вала на холостом ходу, мин-1 1000 900

Масса двигателя, кг

Габаритные размеры, мм

Расход масла в% от расхода топлива

Ресурс двигателя до первого капитального ремонта, тыс. Км

назначение

ВАЗ-21059/21079

ВАЗ-2108/2109/21099/2115/2110

выпускаются модели

двигатель РПД

Время разгона 0-100, сек

Максимальная скорость, км \ ч

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:


Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

  1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

  1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля

Двигатель внутреннего сгорания — гениальное изобретение человечества. Благодаря ДВС стал существенно развиваться технический прогресс. Существует несколько видов данных установок. Но наиболее известные — шатунно-поршневые и роторно-поршневые. Последний был изобретен немецким инженером Ванкелем в сотрудничестве с Вальтером Фройде. Данный силовой агрегат имеет другое устройство и принцип работы, если сравнивать с классическим шатунно-поршневым ДВС. Каков принцип работы двигателя Ванкеля и почему данный ДВС не стал таким популярным? Все это мы рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Итак, что это за мотор? Это двигатель внутреннего сгорания, который был разработан Феликсом Ванкелем в 1957 году. Функцию поршня в данном агрегате выполнял трехвершинный ротор. Он совершал вращательные движения внутри полости особой формы.

После ряда экспериментальных моделей мотоциклов и автомобилей, которые пришлись на 70-е годы прошлого века, спрос на двигатель Ванкеля существенно снизился. Хотя на сегодняшний день ряд компаний все равно работает над совершенствованием данного ДВС. Так, можно встретить двигатель Ванкеля на «Мазде» серии РХ. Также данный агрегат нашел свое применение в моделизме.

Устройство двигателя Ванкеля

Данный силовой агрегат состоит из нескольких компонентов:

  • Корпуса (статора).
  • Камеры сгорания.
  • Впускного и выпускного окна.
  • Неподвижной шестерни.
  • Зубчатого колеса.
  • Ротора.
  • Вала.
  • Свечи зажигания.

Какой имеет двигатель Ванкеля принцип работы? Это мы рассмотрим ниже.

Принцип работы

Данный ДВС действует следующим образом. Ротор, насаженный на эксцентриковый вал через подшипники, приводится в действие от силы давления газов, что образовалась в результате сгорания топливновоздушной смеси. Ротор двигателя относительно статора посредством пары шестерен. Одна из них (большого размера) находится на внутренней поверхности ротора. Вторая (опорная) имеет меньшие размеры и намертво прикреплена к боковой крышке двигателя. Благодаря взаимодействию шестерен, ротор производит эксцентричные круговые движения. Таким образом, его грани соприкасаются с внутренней поверхностью камеры сгорания.

В результате между корпусом двигателя и ротором образуется несколько изолированных камер переменного объема. Их количество всегда составляет 3. В данных камерах происходит процесс сжатия смеси, ее горение, расширение газов (которые впоследствии оказывают давление на рабочую поверхность ротора) и их удаление. В результате воспламенения топлива, ротор приводится в действие, передавая усилия крутящего момента на эксцентриковый вал. Последний устанавливается на подшипниках и далее передает мощность на узлы трансмиссии. А уже затем момент сил двигателя Ванкеля идет на колеса по классической схеме — посредством карданной передачи и полуосей к ступицам. Таким образом, в роторном моторе работают одновременно несколько механических пар. Первая отвечает за движение ротора и состоит из нескольких шестерен. Вторая де преобразует движение ротора в обороты эксцентрикового вала.

Передаточное отношение статора (корпуса) и шестерен всегда стабильное и составляет 3:2. Таким образом, ротор успевает провернуться за полный оборот вала на 120 градусов. В свою очередь, за полный оборот ротора производится внутреннего сгорания в каждой из трех камер, образуемых гранями.

Преимущества

Какие имеет плюсы данный ДВС? Ванкеля имеет более простую конструкцию, нежели шатунно-поршневой. Так, число деталей в нем на 40 процентов меньше, чем в поршневом четырехтактном ДВС. Но все же создать двигатель Ванкеля своими руками не представляется возможным без сложного оборудования. Ведь ротор имеет очень сложную форму. Те, кто пытался сделать Ванкеля своими руками, терпели многочисленные неудачи.

Но продолжим о преимуществах. В конструкции роторного агрегата отсутствует коленчатый вал, газораспределительный механизм. Также здесь нет шатунов и поршней. Горючая смесь попадает в камеру через впускное окно, открывающееся гранью ротора. А отработанные газы в конце рабочего такта освобождаются корпус через выпускное окно. Опять же, роль клапана здесь выполняет грань самого ротора. Также в конструкции отсутствует распределительный вал (коих сейчас используется несколько на шатунных агрегатах). Роторно-поршневой двигатель Ванкеля по принципу работы газораспределительного механизма схож с двухтактным.

Отдельно стоит сказать о смазочной системе. По сути, она отсутствует в роторном двигателе Ванкеля. Но как же тогда работают пары трения? Все просто: масло добавляется в саму горючую смесь (как в примитивных мотоциклетных моторах). Таким образом, смазка трущихся деталей производится самой топливовоздушной смесью. В конструкции отсутствует привычный всем масляный насос, который забирает смазку из поддона и разбрызгивает под особым давлением.

Еще одно преимущество двигателя Ванкеля — это его легкий вес и размеры. Поскольку здесь отсутствует почти половина деталей, которые являются обязательными в поршневых моторах, роторный агрегат более компактный и способен разместиться в любом подкапотном пространстве. компактные размеры позволяют использовать пространство моторного отсека более рационально, а также обеспечить более равномерную нагрузку на переднюю и заднюю ось (ведь в авто с обычными моторами более 70 процентов нагрузки приходится именно на переднюю часть). А за счет малого веса достигается высокая стабильность работы. Так, двигатель имеет минимальный уровень вибрации, что положительно сказывается на комфортабельности машины.

Следующий плюс данного агрегата — высокая удельная мощность, которая достигается при больших оборотах вала. Данная особенность позволяет достичь хороших технических характеристик. Вот почему двигатель Ванкеля используется на спортивных автомобилях «Мазда». Мотор легко раскручивается до семи и более тысяч оборотов. При этом обеспечивает намного больший крутящий момент и мощность при малом объеме. Все это положительно сказывается на разгонной динамике автомобиля. Для примера можно взять автомобиль «Мазда РХ-8». При объеме в 1,3 литра, мотор выдает 210 лошадиных сил мощности.

Конструктивные недостатки

Рассматривая устройство и принцип работы роторного двигателя Ванкеля, стоит отметить главный конструктивный недостаток. Это малая эффективность уплотнений зазора между камерой сгорания и ротором. Последний имеет довольно сложную форму, из-за чего требует надежного уплотнения не только по граням (коих четыре в сумме), но и по боковой поверхности (которые соприкасаются с крышкой двигателя). При этом они выполнены в виде стальных подпружиненных полосок с особо точной обработкой как с торцов, так и с рабочих поверхностей. Все допуски на расширение при нагреве, заложенные в конструкцию, ухудшают данные характеристики. Из-за этого невозможно избежать прорыва газов в торцевых местах уплотнительных пластин. В поршневых же двигателях применен эффект лабиринта. Так, в конструкции применены три уплотнительных кольца с зазорами в разные стороны.

Но стоит отметить, что в последние годы качество уплотнений возросло. Конструкторы произвели усовершенствование двигателя Ванкеля, применяя новые материалы для уплотнений. Но все же прорыв газов считается самым слабым местом в роторном ДВС.

Расход масла

Как мы уже сказали ранее, системы смазки как таковой в данном двигателе нет. Ввиду того что масло поступает вместе с горючей смесью, расход его существенно увеличивается. И если на шатунных двигателях естественный уход смазки исключен либо составляет не более 100 грамм на 1 тысячу километров, то на роторных данный параметр составляет от 0,4 до 1 литра на тысячу километров. Это объясняется тем, что сложная система уплотнений требует более эффективной смазки поверхностей. Также ввиду высокого расхода масла, эти моторы не могут соответствовать современным экологическим стандартам. В выхлопных газах автомобилей с двигателем Ванкеля содержится много опасных для организма и окружающей среды веществ.

Кроме этого, роторный мотор мог работать только на высококачественных и дорогих маслах. Это связано с несколькими факторами:

  • Склонность соприкасающихся деталей камеры двигателя и ротора к высокому износу.
  • Склонность пар трения к перегреву.

Другие проблемы

Нерегулярная замена масла грозила уменьшением ресурса ДВС, так как частицы старой смазки действовали как абразив, увеличивая зазоры и вероятность прорыва выхлопных газов в камере. Данный агрегат также клинит при перегреве. А при движении в холодную погоду, охлаждение могло оказаться избыточным.

Сам по себе РПД имеет более высокую рабочую температуру, нежели любой поршневой мотор. Наиболее нагруженной считается камера сгорания. она имеет небольшой объем. А из-за протяженной формы, камера склонна к детонации. Кроме масла, двигатель Ванкеля требователен к качеству свечей. Их устанавливают попарно и меняют строго по техническому регламенту. Среди прочих моментов стоит отметить недостаточную эластичность роторного мотора. Так, данные ДВС могут выдавать отличные скоростные и мощностные характеристики только при высоких оборотах ротора — от 6 до 10 и более тысяч в минуту. Эта особенность вынуждает конструкторов дорабатывать конструкцию коробок передач, делая их многоступенчатыми.

Еще один недостаток — высокий расход топлива. К примеру, если взять 1,3-литровый роторно-поршневой двигатель «Мазды РХ-8», по паспортным данным, она потребляет от 14 до 18 литров топлива. Причем к использованию рекомендуется только высокооктановый бензин.

О применении РПД в автомобильной промышленности

Наибольшую популярность данный двигатель получил в конце 60-х и начале 70-х годов прошлого века. Патент на РПД Ванкеля был приобретен 11 ведущими автопроизводителями. Так, в 67-м году компания NSU разработала первый автомобиль бизнес-класса с роторным мотором, который назывался NSU RO 80. Данная модель производилась серийно 10 лет. Всего было выпущено более 37 тысяч экземпляров. Автомобиль пользовался популярностью, однако недостатки роторного мотора в конце концов подмочили репутацию этой машины. На фоне других моделей NSU, седан NSU RO 80 был самым ненадежным. Пробег до капитального ремонта составлял всего 50 тысяч при заявленных 100.

Также с роторными моторами экспериментировали концерны «Пежо-Ситроен», компания «Мазда» и завод ВАЗ (об этом случае мы поговорим отдельно ниже). Наибольшего успеха добились японцы, выпустив легковой автомобиль с роторным мотором в 63-м году. На данный момент японцы до сих пор оснащают РПД на свои спорткары серии RX. К сегодняшнему дню они избавлены от многих «детских болезней», что были присущи РПД того времени.

РПД Ванкеля и мотопромышленность

В 70-е и 80-е годы прошлого века с роторными двигателями экспериментировали некоторые мотопроизводители. Это «Геркулес» и «Сузуки». Сейчас же серийное производство роторных мотоциклов налажено только в компании «Нортон». Данная марка выпускает спортбайки NRV588, оснащенные двухроторными двигателями с общим объемом в 588 кубических сантиметров. Мощность байка «Нортон» составляет 170 лошадиных сил. при снаряженной массе в 130 килограмм, этот мотоцикл имеет превосходные динамические характеристики. Дополнительно данные РПД оснащены системой электронного впрыска топлива и впускным трактом переменной величины.

Данные силовые агрегаты получили широкое распространение среди авиамоделистов. Так как в модельном ДВС нет требований к экономичности и надежности, выпуск таких моторов оказался недорогим. В подобных ДВС уплотнений ротора нет вовсе, либо они имеют самую примитивную конструкцию. Основной плюс такого авиамодельного агрегата в том, что его легко установить в летающую масштабную модель. ДВС легкий и компактный.

Еще один факт: Феликс Ванкель, получив патент на РПД в 1936 году, стал изобретателем не только роторных двигателей, но и компрессоров, а также насосов, действовавших по такой же схеме. Такие агрегаты можно встретить в ремонтных мастерских и на производстве. Кстати, портативные электрические насосы для подкачки шин авто устроены именно по такому принципу.

РПД и автомобили ВАЗ

Во времена СССР также занимались созданием роторно-поршневого двигателя и его установкой на отечественные автомобили ВАЗ. Так, первым РПД в СССР стал мотор ВАЗ-311 мощностью в 70 лошадиных сил. Он создавался на базе японского агрегата 13В. Но поскольку создание мотора велось по нереальным планам, агрегат оказался ненадежным после запуска в серийное производство. Первым автомобилем с данным двигателем стал ВАЗ-21018.

Но на этом история установки двигателя Ванкеля на ВАЗ не заканчивается. Вторым по счету стал силовой агрегат ВАЗ-415, который мелкими партиями использовался на «восьмерке» в 80-х годах. Данный силовой агрегат имел более лучшие технические характеристики. Мощность при объеме в 1308 кубических сантиметров увеличилась до 150 лошадиных сил. Благодаря этому советский ВАЗ-2108 с роторным двигателем ускорялся до сотни за 9 секунд. А максимальная скорость ограничивалась 190 километрами в час. Но данный двигатель не был лишен недостатков. В частности, это малый ресурс. Он едва доходил до 80 тысяч километров. Также среди минусов стоит отметить высокую себестоимость создания такого автомобиля. Расход масла составлял 700 грамм на каждую тысячу километров. Расход топлива — около 20 литров на сотню. Поэтому применялся роторный агрегат только на автомобилях спецслужб, мелкими партиями.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет двигатель Ванкеля. Данный роторный агрегат сегодня применяется серийно лишь на автомобилях «Мазда», причем только на одной модели. Несмотря на многочисленные доработки и попытки японских инженеров усовершенствовать конструкцию РПД, он все равно имеет довольно малый ресурс и отличается высоким расходом масла. Также новые 1,3-литровые «Мазды» не отличаются топливной экономичностью. Все эти недостатки роторного мотора делают его непрактичными и малоиспользуемым в автомобильной промышленности.

Основные типы двигателей внутреннего сгорания и паровые машины имеют один общий недостаток. Он состоит в том, что возвратно-поступательное перемещение требует преобразования во вращательное движение. Это, в свою очередь, обуславливает низкую производительность, а также достаточно высокую изнашиваемость деталей механизма, включенных в различные типы двигателей.

Довольно много людей задумывались о том, чтобы создать такой мотор, в котором подвижные элементы только вращались. Однако решить эту задачу удалось только одному человеку. Феликс Ванкель — механик-самоучка — стал изобретателем роторно-поршневого двигателя. За свою жизнь этот человек не получил ни какой-либо специальности, ни высшего образования. Рассмотрим далее подробнее роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

Краткая биография изобретателя

Феликс Г. Ванкель родился в 1902 году, 13 августа, в небольшом городке Лар (Германия). В Первую Мировую отец будущего изобретателя погиб. Из-за этого Ванкелю пришлось бросить учебу в гимназии и устроиться помощником продавца в лавке по продаже книг при издательстве. Благодаря этому он пристрастился к чтению. Феликс изучал технические характеристики двигателей, автомобилестроение, механику самостоятельно. Знания он черпал из книг, которые продавались в лавке. Считается, что реализованная позднее схема двигателя Ванкеля (точнее, идея ее создания) посетила во сне. Неизвестно, правда это или нет, но точно можно сказать, что изобретатель обладал незаурядными способностями, тягой к механике и своеобразным взглядом на многие вещи.

Первые типы двигателей

Изобретатель, поняв, как можно осуществить все 4 цикла обычного мотора при вращении, приступил к конструированию. В 1924 году Ванкель создал небольшую мастерскую. Она также выполняла роль лаборатории. Именно здесь Феликс Ванкель стал изучать роторно-поршневые системы. В 1936 году модель, собранная изобретателем, заинтересовала компанию «БМВ». Ванкель получил деньги, ему была предоставлена собственная лаборатория в Линдау.

Там он должен был разрабатывать опытные образцы авиамоторов. Однако до самого конца Второй мировой ни один роторный двигатель Ванкеля не был отправлен в серийное производство. Вероятно, это было вызвано тем, что доведение конструкции до пригодного к эксплуатации состояния и наладка массового производства требовали достаточно много времени

Послевоенные годы

После разгрома фашизма лаборатория была закрыта, а все оборудование, которое там находилось, было переправлено во Францию. В итоге Ванкель остался без работы. Этому поспособствовало его бывшее членство в национальной социалистической партии. Но спустя небольшой период времени Феликса пригласили в компанию NSU в качестве инженера-конструктора. Это предприятие на тот момент считалось старейшим производителем автомобилей и мотоциклов.

Опытный образец

В 1957 году, благодаря поддержке Вальтера Фреде (ведущего инженера в компании NSU), роторно-поршневой двигатель был впервые поставлен на автомобиль. Мотор был установлен на NSU Prinz. Однако первоначальная конструкция была очень далека от совершенства. Она была настолько сложной, что даже для замены свечей нужно было разобрать почти весь мотор. Кроме этого, конструкция была очень ненадежна, неэкономична и имела очень низкий КПД. Двигатель Ванкеля в связи с этим не пошел в серию. Автомобили отправились на конвейер с традиционным ДВС. Тем не менее роторно-поршневой двигатель доказал не только право на свое существование, но и продемонстрировал впечатляющий для того времени потенциал. Перспективы его использования были настолько привлекательны, что инженеров-конструкторов ничего не смогло остановить. Сам изобретатель понимал, что его детище требует усовершенствования, он стремился к тому, чтобы и функционирование, и ремонт двигателя вызывали как можно меньше затруднений. С этого момента началась активная деятельность по доведению мотора до эксплуатационного совершенства.

Двигатель Ванкеля: конструкция

Что собой представляет мотор? В центре ротора имеется круглое отверстие. Оно изнутри покрыто зубцами, как на шестеренке. В отверстие вставляется вал с меньшим диаметром. На нем также есть зубцы. Они препятствуют проскальзыванию вала. Отношения диаметров подбираются таким образом, чтобы перемещение вершин треугольников осуществлялось по одной замкнутой кривой. Она именуется «эпитрохоида». Задача Ванкеля состояла в том, чтобы для начала понять, что работа такого механизма возможна. Затем ему нужно было все точно и верно рассчитать. В результате поршень, выполненный в форме треугольника Рело, отсекает три камеры переменного положения и объема.

Особенности

Конструктивная характеристика двигателя значительно выигрывает в сравнении с обычными моторами. В частности, герметизация камер обеспечивается за счет торцевых и радиальных уплотнительных пластин. Они прижимаются к «цилиндру» с помощью ленточных пружин, давления газа и центробежных сил. Особого внимания заслуживает и характеристика двигателя с точки зрения производительности. За весь цикл вал совершает 3 полных оборота. В обычном поршневом моторе такого результата можно добиться при использовании шести цилиндров.

Внедрение в промышленность

После проведения первой успешной демонстрации в 1957 году двигатель Ванкеля заинтересовал крупнейших автогигантов того времени. Так, первой компанией, выкупившей лицензию, стала Curtiss-Wright. Спустя год изобретение стали использовать такие известные предприятия, как Mazda, Friedrich Krupp, MAN и Daimler-Benz. За достаточно непродолжительный период лицензии приобрело порядка ста компаний, в том числе с мировым именем: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.

Преимущества

Какие достоинства имеет двигатель Ванкеля? Принцип работы мотора заключается в том, что реализация любого четырехтактного цикла осуществляется без использования механизма газораспределения. Благодаря этому значительно упрощается конструкция мотора. В обычном 4-тактном поршневом моторе примерно на тысячу элементов больше. Огромный интерес крупнейших автомобильных предприятий был вызван потенциалом конструкции. Несомненными преимуществами является простота производства, несложный ремонт двигателя, компактность и небольшой вес. Все это способствует улучшению управляемости машины, облегчает расположение трансмиссии.

Компактность мотора позволяет создать удобный и довольно просторный салон. Усовершенствованные модели двигателя способны развивать высокую мощность при достаточно экономном расходе топлива. К примеру, современный мотор при объеме 1300 см 3 обладает 220 л. с. Если оснастить двигатель Ванкеля турбокомпрессором, то можно получить мощность до 350 л. с. Еще одним достоинством конструкции является очень низкий уровень вибраций и шумов. Двигатель Ванкеля отличается механической уравновешенностью. Снижение уровня шумов и вибрации достигается небольшим количеством деталей (их на 40% меньше, чем в традиционных моторах). Стоит также отметить и динамические характеристики мотора. На низкой передаче без особенной нагрузки можно разогнать машину до 100 км/ч при высоких оборотах. В конструкции мотора отсутствует механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное перемещение во вращательное. За счет этого двигатель Ванкеля может выдерживать большие обороты в сравнении с традиционными ДВС.

Завершение эйфории

В 1964-м вышел автомобиль NSU Spyder, а после него была выпущена легендарная модель Ro 80. И в настоящее время в мире достаточно много существует клубов любителей этих машин. Затем с конвейера сошли такие модели, как Corvette XP, Mercedes C-111, Citroen M35. Однако единственной компанией, которая занялась массовым производством, стала Mazda. С 1967 года она выпускала по 2-3 новых автомобиля с РПД. Двигатель Ванкеля ставили на легкие самолеты, снегоходы, катеры. В 1973 году наступил конец эйфории. В то время нефтяной кризис был в разгаре. Именно в этот период проявился основной недостаток РПД — неэкономичность. Кроме компании Mazda, все производители свернули программы по выпуску автомобилей с роторными двигателями. Однако только Mazda продолжала выпуск таких машин. У компании значительно сократились продажи в Америке.

Недостатки РПД: недолговечность и ненадежность

Наряду с достоинствами, роторные двигатели обладали и существенными минусами. В первую очередь, они были очень недолговечными. Так, одна из первых моделей РПД в ходе испытаний выработала весь ресурс за 2 часа. Более успешный прототип смог выдержать 100 часов. Однако это не обеспечивало нормальной эксплуатации машины. Главная проблема состояла в неравномерности износа внутренней поверхности камеры. В ходе работы на ней образовывались поперечные борозды. Они получили весьма красноречивое название: «метки дьявола». После получения лицензии компания Mazda сформировала специальный отдел, который занимался усовершенствованием мотора. Вскоре выяснилось, что в процессе вращения ротора заглушки, расположенные на его вершинах, начинают вибрировать. Из-за этого и появляются эти борозды. Сегодня проблема долговечности и надежности решена. Для этого в производстве используется высококачественное покрытие, в том числе и керамическое.

Высокая токсичность выхлопов

Это еще один недостаток РПД. В сравнении с традиционными моторами, двигатель Ванкеля выделяет меньшее количество окислов азота, но во много раз больше углеводородов, что обусловлено неполным сгоранием топлива. Инженеры Mazda достаточно быстро нашли эффективное решение проблемы. Специалисты создали «термальный реактор». В нем происходит «дожигание» углеводородов. Mazda R 100 стала первым автомобилем, в котором был применен этот элемент. В 1968 была выпущена еще одна модель с «термальным реактором» — Familia Presto Rotary. Это авто, одно из немногих, сразу прошло достаточно жесткую экологическую проверку, выдвинутую США в 1970-м для импортируемых ТС.

Экономичность

Это еще одна проблема РПД. Частично она вытекает из описанной выше. Расход топлива в стандартном РПД значительно выше, чем у ДВС. Эта проблема снова была решена специалистами Mazda. Внедрив комплекс мер, в числе которых переработка карбюратора и термореактора, добавление в выхлопную систему теплообменника, создание нового зажигания и разработка каталитического конвектора, инженеры добились снижения расхода на 40%. Это позволило выпустить в 1978 году модель RX-7.

Отечественное производство

Кроме компании Mazda, автомобили с РПД выпускал и «АвтоВАЗ». В 1974-м на заводе было сформировано специальное конструкторское бюро. В Тольятти началось строительство цехов для серийного выпуска РПД. В связи с тем, что первоначально предполагалось, что ВАЗ будет просто копировать западную технологию, было решено наладить воспроизводство двигателя Mazda. При этом совершенно не учитывались многолетние наработки отечественных институтов моторостроения.

Достаточно долго велись переговоры между Ванкелем и советскими чиновниками. Некоторые встречи проходили непосредственно в Москве. Денег, однако, было недостаточно, поэтому использовать некоторые технологии так и не удалось. В 1976-м был выпущен первый односекционный мотор ВАЗ-311. Его мощность составила 65 л. с. В течение последующих пяти лет проводилась доводка конструкции. После этого завод выпустил 50 опытных автомобилей с двигателем Ванкеля. Они мгновенно разошлись среди сотрудников предприятия. Однако вскоре выяснилось, что мотор в машинах только внешне был похож на японский. Конструкция его была крайне ненадежна. В течение полугода все двигатели были заменены, а штат конструкторского бюро был сокращен.

Однако отечественное производство мотора было спасено спецслужбами. Их не слишком беспокоил ресурс конструкции и расход топлива. Больше их привлекали динамические характеристики двигателя. В короткое время из двух моторов ВАЗ-311 был собран один двухсекционный. Его мощность увеличилась почти вдвое — до 120 л. с. Двигатель стали ставить на специальную единицу — ВАЗ-21019. Эта модель получила неофициальное наименование «Аркан».

Перепрофилирование

Спецзаказы вдохнули вторую жизнь в конструкторское бюро. На ВАЗе стали выпускать двигатели для авто- и водного спорта. Машины стали часто завоевывать первые места. Спортивные чиновники, в свою очередь, были вынуждены запретить использование РПД. В 1987 на смену Поспелову (руководителю конструкторского бюро) пришел Шнякин. Он недолюбливал наземный транспорт, тяготея больше к авиации. С начала его руководства СКБ перепрофилировало свою деятельность на выпуск двигателей для воздушных машин. Это была неверная стратегия, поскольку самолетов в стране выпускается намного меньше, чем автомобилей. Завод же получал прибыль преимущественно с продажи автомоторов.

Следующей ошибкой стала переориентация на маломощные двигатели. Японцы устанавливают РПД на спортивные машины. А ВАЗ выпускал мололитражные модели «Ока», несмотря на то что динамичные моторы целесообразнее было бы ставить на более быстроходные авто. Так или иначе, на отечественных дорогах оказалось несколько микролитражек «Ока» с РПД. К 1998 году, наконец, завершилась подготовка гражданского варианта двухцилиндрового 1.3-литрового роторного мотора. Его устанавливали на модели ВАЗ 2107-2109 и 2105.

В заключение

Почему же ведущие производители мира все еще не перешли окончательно на выпуск машин с РПД? Дело в том, что для изготовления таких моторов необходима, в первую очередь, очень точная технология, включающая в себя множество разнообразных нюансов. Не каждая, даже крупная компания, может пойти по пути Mazda. Кроме того, дело в оборудовании. Для выпуска двигателя Ванкеля необходимы высокоточные станки для вытачивания поверхностей с эпитрохоидой. Для оборудования, которое используется сегодня на заводах, такая работа вполне выполнима. Сегодня серьезными исследованиями РПД занимается только Mazda. Инженеры компании постоянно совершенствуют конструкцию, решают множество различных проблем. Выпускаемые в Японии роторные двигатели соответствуют принятым в мире стандартам по надежности, расходу топлива и экологичности.

Паровые машины, как и традиционные ДВС отличаются общим недостатком — возвратно-поступательные движения поршня должны преобразовываться во вращательные движения колес. Это и является причиной низкого КПД, высокого износа основных элементов.

Многие инженеры пытались решить эту проблему, придумав двигатель внутреннего сгорания, все детали которого бы только вращались. Однако изобрести такой агрегат смог механик-самоучка, не окончивший ни высшего, ни даже средне-специального учебного заведения.

Немного истории

В 1957 году малоизвестный механик-изобретатель Феликс Ванкель и ведущий инженер NSU Вальтер Фреде стали первыми, кто решил установить роторно-поршневой мотор на автомобиль. «Подопытным» стал на NSU Prinz. Первоначальная конструкция была далекой от совершенства. К примеру, свечи приходилось менять практически после полной разборки агрегата. К тому же, надежность мотора оставалась под сомнением, а про экономичность можно было не упоминать.

После множества испытаний концерн занялся выпуском машин с традиционным ДВС. Однако первый роторно-поршневой DKM-54 мог продемонстрировать великий потенциал.

Именно так оригинальная разновидность ДВС получил свой шанс на внедрение в производство авто. В дальнейшем он постоянно дорабатывался, однако перспективы роторно-поршневого мотора уже тогда были очевидны. РПД входит в классификацию роторных моторов как один из 5 представителей линейки.

К 80-м годам 20 века роторные исследовались лишь японской компанией Mazda. Еще к этому мотору проявлял внимание ВАЗ. В СССР бензин стоил достаточно дешево, а такой агрегат имел достаточно большую мощность. Однако к 2004 году производство машин с таким двигателем прекратилось. Япония стала единственной страной, в которой продолжается разработка роторного двигателя.

Есть множество разновидностей роторных агрегатов. Единственное их отличие — поверхность корпуса и число выполненных на роторе граней. Различные компоновки таких моторов применяются в авто- и судостроении.


Достоинства

Двигатель Ванкеля с момента создания имел множество выгодных преимуществ перед поршневыми моторами. Агрегат постоянно дорабатывался,что позволило повысить его экономичность и производительность.

Среди преимуществ»Ванкеля» выступают:

  1. Небольшие габариты и вес. «Ванкель» практически в 2 раза меньшепоршневого ДВС, что положительно сказывается на управляемости машины, способствует оптимальному монтажукоробки передач, позволяет сделать салон намного просторнее.
  2. В сравнении с двухтактным мотором, двигатель Ванкеля имеет гораздо меньше деталей. Это более выгодно с точки зрения ремонта.
  3. Вдвое большая мощность, чем у стандартных ДВС.
  4. Большая плавность работы — отсутствие поступательно-возвратных движений благоприятно сказывается на комфорте езды.
  5. Возможность заправки низкооктановым бензином.

Все элементы мотора вращаются в одну сторону. Это улучшает внутренний баланс агрегата и снижает вибрации. «Ванкель» выдает мощность равномерно и плавно. За время пока ротор оборачивается 1 раз, выходной вал совершает 3 оборота. Каждое сгорание осуществляется за 90 фазу вращение ротора.

Это говорит о том, что с 1 ротором способен выдавать мощностьза ¾ каждого поворота выходного вала. Двигатель с 1 цилиндром может выдавать мощность лишь за ¼ каждого витка выходного вала.

Недостатки

К недостаткам двигателя относятся непривычность для владельцев и механиков. Такой агрегат требует изменить многие привычки. К примеру, тормозить РПД не получится, а штурм подъемов «внатяг» обречен на неудачу. Компактный мотор обладает малой инерцией, чего не скажешь о массивных поршневых ДВС. При частыхзапусках-выключениях «забрасываются» свечи.Звук мотора некоторые автолюбители также относят к недостаткам.

Более серьезными являются органические изъяны роторно-поршневого агрегата. Во-первых, он обладает увеличенным расходом горючего. Это легко объяснить неоптимальной формой камеры, теряющей тепло через стенки. К тому же, мотор «съедает» достаточно много масла. Срок эксплуатации Ванкеля ниже, чем у стандартного ДВС -роторные уплотнениярегулярно изнашиваются.

Значительная роль отведена жесткости внешней характеристики роторно-поршневого мотора. Для управления машиной с таким двигателем требуется достаточно часто манипулировать рычагом коробки передач. Это объясняется тем, что необходим короткий передаточный ряд и увеличенное количество передач.

Идеальным вариантом является монтаж вариатора. Однако на спорткарах автоматы не приживаются, а для авто семейного типа требуется больше экономичности.

Недостатки РПД схожи с недостатками двухтактных поршневых агрегатов. Интересно, что вылечить это можно одними и теми же способами. Увеличенное потребление топлива сбивается непосредственным впрыском, нехватка эластичности — установкой изменяемых фаз. Это повышает экономичность и управляемость. Также для повышения эластичности меняется конфигурация трубопроводов. Такие изменения и были выполнены на моторе Mazda RX-8.

Как работает

Работает двигатель Ванкеляпо принципу, который достаточно просто объяснить даже несведущему в механике человеку. Агрегат обладает минимумом деталей, что позволяет быстро понять, какие системы задействуются в определенные промежутки времени.

Поршень двигателя в РПД заменяется ротором с 3 гранями, который передает силу давления сгораемых газов на вал эксцентрика.

Статор обладает эпитрохоидальной конфигурацией внутренних поверхностей. Он отличается высокой износостойкостью, поскольку имеет специальное покрытие. В вершинах ротора находятсяуплотнения, а на поверхности статораимеются выемки — они являются своеобразными камерами, в которых происходит сгорание. Вал вращается на специальных подшипниках. Они помещены на корпус. Также валоснащенэксцентриком — на нем и вращается ротор.

Шестерня вмонтирована в корпус. Она сцеплена с шестерней ротора. Взаимное действие этих шестерен создает движение ротора. Это позволяет образовать 3 камеры, которые постоянно изменяют свой объем.

Отношение передач шестерен равно 2:3, что обеспечивает один оборот вала за поворот ротора на 120 градусов. Когда ротор совершает полный оборот,все камерывыполняют четырехтактный цикл. Сгораемые газы действуют на эксцентрик вала через ротор — так возникает крутящий момент.

Между ротором и статором имеется 3 камеры. Впуск происходит, когда одна из вершин ротора начинает пересекать впускное отверстие для впрыска топлива. Объем камеры увеличивается, что заставляет смесь ее заполнить. Следующая вершина закрывает окно. Как и поршень двигателя традиционного исполнения, ротор сдавливает рабочую смесь перед воспламенением.

Она сжимается, при наибольшем сжатии в камере возникает искра. В результате осуществляется рабочий ход. После выпускное окно под давлением отработавших газов открывается, и они покидают камеру.

При одном обороте ротора двигатель совершает 3 цикла — это делает ненужным применение уравновешивающих устройств.

В рабочем процессе есть слабые звенья. Первое — повышенная нагрузка на уплотнения, а второе — избыток динамического перекрытия фаз.Не является оптимальной и конфигурация камеры сгорания. Однако есть и положительный момент — если повышать обороты, скорость распространения факела пламени увеличивается быстрее, чем перетекает топливная смесь.

Это позволяет применять для РПД бензин с пониженным октановым числом. Принцип работы Ванкеля достаточно прост, что в свое время привлекло к изобретению внимание многих производителей авто.

Не каждый автолюбитель знает, что Ванкель является одним из 5 подтипов в классификации роторных моторов.

Компактность, оборотистость, высокая производительность — не этого ли добиваются практически все производители мотоциклов? Однозначно, это так. Однако роторный мотор в мотомире таки не прижился. Все ставки делаются на классические поршневые двигатели.

Однако в истории производства мотоциклов существовало несколько исключений. К примеру, в 1974 году Hercules выпускает массовую серию Wankel, которые оборудованы двигателем KC-27. Это были роторные агрегаты, которые оснащались воздушным охлаждением. Двигатель имел объем294 куб. см. Мощность агрегатов составляла 25л.с. Для смазки агрегата, масло нужно было самостоятельно заливать в топливный бак.

В начале1980 роторный мотор использовали для оснащения мотоциклов Norton. Несмотря на то, что опытные прототипы таких двигателей появились еще в 1970-х.Инженеры Norton успешно внедрили РПД в спорт. К концу 80-х им не было равных.

Сегодня компания производит 588-кубовую модельдвумя роторами NRV588. Также инженерами Norton ведется разработка 700сс версии, которая называется NRV700. Она представляет собой мощный спортбайк, оснащенный инжекторным 170-сильным двигателем Ванкеля.

Как видно, эпоха роторных моторов еще не наступила. Поршневые системы так и остались лидирующими в сфере авто- и мотостроения. Обладатели байков с роторными двигателями могут образовать лишь небольшой круг фанатов Ванкеля. Возобновившийся интерес к «Ванкелю» компании Norton говорит о скором подъеме разработок и достижений в этой сфере.

Одной из причин, по которым двигатель не производится для оснащения автомобилей и мотоциклов — необходимость точного оборудования при его производстве. Малейший брак становится причиной выхода мотора из строя. Это пока не позволяет роторному агрегату заменить поршневой двигатель даже в узкихотраслях производства.

Когда автомобили с поршневыми двигателями внутреннего сгорания уже широко распространились по всему миру, некоторые инженеры попытались разработать роторные двигатели, такие же эффективные и мощные. Существенных успехов добились специалисты из Германии, что неудивительно, ведь именно в этой стране изобрели автомобиль.

Немного истории

В 1957 году свет увидел первый роторно-поршневой двигатель. Впоследствии он был назван именем одного из разработчиков — Феликса Ванкеля. Второй человек, Вальтер Фройде, участвующий в процессе изобретения, незаслуженно попал в тень соавтора. Оба инженера были представителями немецкой компании NSU, производившей авто и мототехнику.

Годом позднее выпустили первый автомобиль с РПД. К сожалению, даже главных конструкторов модель новой машины не удовлетворила. Дви́гатель доработали, и в конце 60-х годов на свет появился седан, получивший звание «Авто года». Это был Ro-80 той же компании NSU. До 100 км он разгонялся всего за 12,8 с, развивал скорость до 180 км/ч, а весил немногим больше тонны. По тем временам это были грандиозные показатели. Лицензию на производство стали сразу же приобретать одна автомобильная компания за другой.

Неизвестно, как сложилась бы судьба изобретения Ванкеля, если бы в 1973 году не начался энергетический кризис, и цены на нефть резко повысились. внутреннего сгорания съедал слишком много топлива, поэтому от его применения начали отказываться.

В конце 90-х авто с моторами Ванкеля выпускали только Россия и Япония. Российские автомобили ВАЗ, оснащенные РПД, малоизвестны, а вот японским моделям удалось добиться мировой популярности.

В настоящее время автомобили с роторными двигателями производит лишь компания Mazda. Японским специалистам удалось усовершенствовать автомобильный мотор до такой степени, что он стал потреблять в 2 раза меньше масла и на 40% меньше топлива. Токсичность выхлопов также сократилась, и двигатель теперь соответствует европейским экологическим стандартам. Новым витком в развитии РПД стало применение водорода в качестве топлива.

Основы устройства роторного двигателя

Чтобы понять, как работает роторный двигатель, надо разобраться с его устройством. Две важные детали РПД — ротор и статор. Ротор, установленный на валу, вращается вокруг неподвижной шестерни — статора. Соединение с шестерней происходит посредством зубчатого колеса. Делают ротор из легированной стали и помещают в цилиндрический корпус.

Ротор двигателя в поперечном срезе имеет треугольную форму, его грани выпуклые, а три вершины постоянно контактируют с внутренней поверхностью корпуса. Таким образом, пространство цилиндра разделяется на три камеры. В результате вращения объем камер меняется. В определенный момент, из-за особенностей формы профиля корпуса, камер становится четыре.

  • На первом этапе в одну из камер через отверстие (впускное окно) запускается топливо.
  • Далее объем камеры с топливом уменьшается, впускное окно полностью закрывается и начинается сжатие топлива.
  • На следующем этапе образуется четыре камеры, срабатывают свечи (их две), происходит возгорание топлива, и совершается полезная работа мотора.
  • При дальнейшем вращении ротора открывается выпускное окно, в которое выходят продукты горения (выхлопные газы).

Как только выпускное окно закрывается, открывается впускное отверстие и цикл повторяется.

Один рабочий цикл совершается за один полный оборот вала. Чтобы поршневой двигатель совершил такую же работу, он должен быть двухцилиндровым.

Для обеспечения герметичности на вершинах ротора устанавливают уплотнительные пластины. К цилиндру их придавливают пружины и центробежная сила, добавляется также давление газа.

Чтобы лучше понять, как устроен роторный двигатель, и что это такое вообще, необходимо изучить схему. На ней представлено поперечное сечение агрегата и процессы, происходящие при движении ротора. Схема роторного мотора показывает, какие этапы проходит ротор, играющий роль поршня.

Типы роторных двигателей

Древнейшие роторные двигатели — это водяные мельницы, в которых колесо вращается от действия воды и передает энергию валу. Устройство современно роторного двигателя, работающего на топливе, значительно сложнее. В нем камера может быть:

  • герметично закрыта;
  • постоянно контактировать с внешней средой.

Первый тип устройств применяют на средствах передвижения, а второй в газовых турбинах. Двигатели с закрытой камерой в свою очередь разделяются на несколько видов. Классификация следующая.

  1. Ротор вращается попеременно то в одну, то в другую сторону, его движение неравномерно.
  2. Вращение происходит в одну сторону, но скорость меняется, движение пульсирующее.
  3. Двигатели с уплотнительными заслонками, сделанными в виде лопастей.
  4. Равномерно вращающийся ротор с заслонками, которые движутся вместе с ротором и выполняют функцию уплотнителя.
  5. Двигатели с ротором, совершающим планетарное движение.

Существует также еще два вида типа роторных двигателей, в которых главный элемент равномерно вращается. Они отличаются организацией рабочей камеры и конструкцией уплотнителей. относится к пятому пункту из представленного выше списка.

Преимущества РПД

Рассмотрев устройство роторного двигателя и принцип работы, можно понять, что он полностью отличается от поршневого. Роторный двигатель внутреннего сгорания более компактный, состоит из меньшего количества деталей, а его удельная мощность больше, чем у поршневого мотора.

РПД легче уравновесить, чтобы свести вибрации к минимуму. Это позволяет устанавливать его на легкий транспорт, например, микроавтомобили.

Количество деталей меньше, чем у поршневого двигателя почти в 2 раза. Размеры тоже значительно меньше, и такое преимущество упрощает развесовку по осям, позволяет добиться большей устойчивости на дороге.

Традиционный поршневой двигатель совершает полезную работу только за два оборота вала, а в роторном двигателе полезная работа совершается за один оборот ротора. Это является причиной быстрого разгона автомобилей с РПД.

Высокий расход топлива РПД

Устройство и на удивление просты, понятны и остроумны. Почему же он не получил распространения подобно поршневому ДВС? Не последнее место здесь занимает экономичность.

Роторный двигатель внутреннего сгорания потребляет слишком много топлива. При объеме всего 1,3 литра на каждые 100 км уходит почти 20 литров бензина. По этой причине запускать массовое производство автомобилей с РПД решились не многие компании.

В свете последних событий на Ближнем Востоке, когда за ресурсы ведется ожесточенная война, а цены на нефть и газ остаются по-прежнему довольно высокими, ограниченное применение РПД вполне понятно.

Другие важные недостатки

Следующим недостатком роторно-поршневого двигателя является быстрый износ уплотнителей, расположенных по ребрам ротора. Износ этот происходит по причине быстрого вращения, и как следствие, трения ребер о стенки камеры.

В дополнение к этому усложняется система смазки ребер. Компания Мазда сделала форсунки, которые впрыскивают масло в камеру сгорания. В связи с этим требования к качеству масла повысились. Постоянной обильной смазки также требует главный вал, вокруг которого происходит движение.

Техническое решение вопросов смазки требовало особого подхода, и справиться с задачей смогли только японские инженеры после долгих лет экспериментов.

Температура выхлопных газов у РПД выше, чем у поршневого двигателя. Это связано с относительно малой длиной рабочего хода грани ротора. Процесс горения едва успевает закончиться, как грань уже переместилась настолько, что открывается выпускное окно. В результате в выхлопную трубу выходят газы, которые полностью не передали давление ротору, и температура их высока. В атмосферу также попадает небольшая часть недогоревшей топливной смеси, что отрицательно сказывается на окружающей среде.

В роторном двигателе сложно обеспечить герметичность камеры сгорания. В процессе работы стенки статора неравномерно разогреваются и расширяются. В результате возможны утечки газа. Особенно нагревается та часть, в которой происходит сгорание. Чтобы справить с этой проблемой, различные части делают из разных сплавов. Это в свою очередь усложняет и удорожает процесс производства двигателей.

На стоимость производства роторно-поршневых двигателей Ванкеля не лучшим образом влияет сложная форма камеры. На самом деле у цилиндра не овальное сечение, как иногда говорят. Сечение имеет форму эпитрохоида и требует высокоточного исполнения.

Итак, становится понятно, что у роторного двигателя есть плюсы и минусы. Их можно свести в следующую таблицу.

Из-за быстрого износа деталей ресурс роторного двигателя составляет около 65 тыс. км. Для сравнения ресурс традиционного двигателя внутреннего сгорания в 2, а то и в 3 раза больше. Обслуживание роторно-поршневых двигателей требует большей ответственности, поэтому они привлекают внимание преимущественно профессионалов. Частично инженерам удалось устранить недостатки автомобилей с РПД, но некоторые из них все же остались.

Роторно-поршневые двигатели Мазды

В то время как другие мировые производители отказались от производства роторных двигателей, корпорация Mazda продолжила работу над ними. Ее специалисты усовершенствовали конструкцию и получили мощный мотор, способный конкурировать с лучшими европейскими агрегатами.

Работать с роторно-поршневым двигателем японцы начали еще в 1963 году. Они выпустили несколько моделей автобусов, грузовиков и легковых авто.

С 1978 по 2003 год компания производила знаменитый спорткар RX-7. Его приемником стала модель RX-8, получившая более 30 наград на международных моторных выставках.

На RX-8 был установлен двигатель Renesis (Rotary Engine Genesis). В разной комплектации автомобиль продавался по всему миру. Самые мощные модели (250 л. с., 8,5 тыс. оборотов в минуту) продавали в Северной Америке и Японии. В 2007 годы в Токио на автосалоне представили концепт кар с мотором Renesis II мощность 300 л. с.

В 2009 году автомобили Мазда с роторным мотором были запрещены в Европе, поскольку выброс углекислого газа превышал существующие на тот момент нормы. В 2102 году массовое производство японских автомобилей с роторными двигателями было прекращено. На данный момент РПД от компании Mazda устанавливают только на спортивные гоночные автомобили.

схема устройства РПД, плюсы и минусы

На чтение 8 мин. Просмотров 8.3k. 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.

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.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

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.

Преимущества и недостатки роторного двигателя

Gear and Tech: 29 января 2009 г.

Что такое, черт возьми, роторный двигатель? При чем тут роторы и БЕЗ ПОРШНЕЙ !? Богохульство! На самом деле, это очень просто. В отличие от поршневого двигателя, который имеет фазы сжатия и зажигания для каждого цилиндра, роторный двигатель делает все это за один оборот треугольного ротора.

Преимущества

Роторный двигатель очень прост.Это конструкция двигателя, в которой используется гораздо меньше движущихся частей, чем в его поршневом аналоге. 13B-MSP Renesis (от RX8) имеет самую высокую мощность на рабочий объем среди всех безнаддувных двигателей, производимых на заводе в Америке. Для своего размера роторный проигрыватель наносит удар. Для справки, 13B от RX8 имеет объем 1,3 литра и выдает 232 лошадиных сил. Это равняется смехотворным 178 лошадиным силам на литр . Теоретически это будет эквивалентно 6,0-литровому LS2 (от Corvette) , производящему 1068 лошадиных сил на заводе.

В отличие от поршневых двигателей, роторные двигатели почти невосприимчивы к катастрофическим отказам. В поршневом двигателе у вас может быть заклинивание поршня и причинение всевозможных повреждений, но в роторном двигателе, хотя двигатель теряет мощность, он будет продолжать производить ограниченное количество энергии, пока, наконец, не умрет.

Ротари

также будут вращаться до Луны и по-прежнему будут генерировать энергию. Например, красная линия A RX8 находится на отметке 9k , и именно здесь он также развивает пиковую мощность. Излишне говорить, что Rotary любит оставаться на высоких оборотах.

Недостатки

Некоторые основные жалобы на Rotary — расход бензина и сжигание масла. Одним из самых распространенных заблуждений является то, что роторный двигатель жрет масло по вине, это не обязательно так. Ротари использует маслораспылители, которые берут небольшое количество масла и смешивают его с топливом для смазки уплотнений. Расход бензина очень Mehhhhh в середине 20-х годов (предположительно ….на самом деле намного меньше.)

Ротари также , как правило, создают такой же крутящий момент, как и отвертка , а уплотнения через некоторое время могут стать большой проблемой, если вы живете в более холодном климате.Запчасти, как правило, дорогие, и, поскольку это Ротари, вам нужно отнести его к механику или дилеру, чтобы он починил его, когда что-то пойдет не так.

Ротари также иногда имеют проблемы с заполнением топливом при холодном запуске. Как правило, это происходит только с более старыми 13B, поэтому необходимо , чтобы двигатель прогрелся до рабочей температуры, прежде чем вы решите взлететь.

В общем, у ротора есть свои плюсы и минусы, как и у всего остального.Ничто не может по-настоящему сравниться со звуком 26B, который звучит как огромный V8 с распредвалом на холостом ходу, а затем набирает обороты, как уличный байк. Надеюсь, эта статья была информативной и развеяла некоторые заблуждения. Ротари могут быть разными, но они всегда будут в моем сердце.

Плюсы и минусы роторного двигателя

Деннис Хартман

AnniaTimchenko/iStock/Getty Images

Роторные двигатели, хотя и не распространены в современных автомобилях, представляют собой совершенно иную альтернативу обычным поршневым двигателям внутреннего сгорания.Хотя автопроизводители, использующие роторный двигатель, быстро указывают на его многочисленные преимущества, у него есть и определенные недостатки. Плюсы и минусы роторного двигателя объясняют, почему он предпочтительнее в определенных областях применения, даже если он не является стандартным предложением для большинства автомобилей.

Механическая операция

Роторный двигатель использует ротор треугольной формы для разделения пространства внутри двигателя, обеспечивая стандартный четырехтактный цикл впуска, сжатия, зажигания и выпуска. Движущийся ротор транспортирует топливо в различные отсеки двигателя для каждого этапа цикла.Таким образом, он напоминает поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением. Роторные двигатели могут быть построены с любым количеством роторов, подобно множеству цилиндров, предлагаемых в поршневых двигателях. Роторы входят в зацепление с приводным валом, который затем приводит в действие приводной механизм транспортного средства (пропеллер самолета или колеса автомобиля).

Простота

Одним из основных преимуществ роторного двигателя является его механическая простота. Роторный двигатель содержит гораздо меньше деталей, чем сопоставимый поршневой двигатель.Это может снизить стоимость проектирования и производства. Это также приводит к снижению веса. По сравнению со стандартными поршневыми двигателями, роторные двигатели не содержат клапанов, распределительного вала, коромысла, зубчатых ремней или маховика. Все это означает меньший вес, меньше возможностей для неисправности и более простой ремонт. Когда роторные двигатели были впервые разработаны, они использовались для приведения в движение самолетов, используя преимущество высокой удельной мощности роторного двигателя.

Другие преимущества

Благодаря революционному движению роторный двигатель работает с меньшей вибрацией, чем поршневой двигатель.Это позволяет настроить роторные двигатели для работы на более высоких оборотах, тем самым производя больше мощности. Еще одним преимуществом роторного двигателя является то, что в случае поломки двигатель не заклинит. Потеря компрессии или другие распространенные причины отказа двигателя, вероятно, приведут к серьезной потере мощности, но роторный двигатель будет продолжать работать некоторое время, тогда как поршневой двигатель немедленно прекратит работу при аналогичных нагрузках.

Недостатки

Роторные двигатели содержат конструктивные элементы, которые также приводят к эксплуатационным недостаткам.Утечка между камерами двигателя является обычным явлением и обычно приводит к потере эффективности с течением времени. Кроме того, ожидается, что роторные двигатели не прослужат так же долго, как традиционные поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. Другие элементы конструкции заставляют роторные двигатели целенаправленно сжигать моторное масло в небольших количествах, что требует частой проверки уровня масла и его добавления. Повышенное техническое обслуживание и короткий срок службы делают роторные двигатели предпочтительными для конкретных применений, отличных от автомобилей массового производства.

Области применения

Поскольку маловероятно, что роторные двигатели заклинивают при эксплуатационных отказах, они являются гораздо более безопасным выбором для самолетов, позволяя пилоту самолета с отказавшим двигателем вовремя безопасно приземлиться.Роторные двигатели также используются в спортивных и гоночных автомобилях, особенно в серии спортивных автомобилей Mazda RX. Это в основном связано со способностью роторного двигателя работать на высоких оборотах и ​​производить больше мощности за более короткое время. Другие области применения, в которых используется плавная работа роторного двигателя, включают картинг, гидроциклы, газогенераторы, мотоциклы и бензопилы.

Другие статьи

14 самых больших плюсов и минусов 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 — это не то же самое, что радиальный. 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 плюсов роторных двигателей

1.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 работе роторного двигателя 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 охлаждающими ребрами. 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 эксплуатационных отказах. 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 почти невосприимчивы к 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 вы потратите больше топлива.
Роторные двигатели имеют низкую степень сжатия, хотя вы можете крутить их как сумасшедшие, чтобы получить невероятную 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, что можно ожидать от роторного двигателя, владельцы в среднем около 18 миль на галлон с его топливом. 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 проблем с техническим обслуживанием с роторным двигателем вместо обычных двигателей внутреннего сгорания, используемых сегодня 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 дорогим.
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.

Преимущества и недостатки роторного двигателя

Роторные двигатели являются альтернативой поршневым двигателям. У них другая механика, чем у последних, но, как и у поршневых двигателей, они внутреннего сгорания.Размеры камер меняются при вращении ротора. Роторные двигатели следует рассматривать как усовершенствование технологии двигателей по сравнению с более старыми. Однако у роторных двигателей есть как преимущества, так и недостатки.

характеристики

Роторные двигатели

имеют некоторые особенности, которые отличают их от других двигателей. У них нет поршней. Поршневые двигатели имеют систему сжатия и зажигания, с другой стороны, роторный двигатель так не работает и выполняет эти задачи за один оборот.Он оснащен треугольной системой вращения ротора, которая вращается и выполняет свои задачи одним движением.

Преимущество

Простота – преимущество роторного двигателя. В нем гораздо меньше деталей, чем в поршневых двигателях, но при этом он сравнительно мощнее. Например, RX8 13B — это 1,3-литровый роторный двигатель, но он производит достаточную мощность, чтобы конкурировать с 6,0-литровым поршневым двигателем Corvette. В этом примере 1,3-литровый роторный двигатель выдает 232 лошадиные силы по сравнению со 178 лошадиными силами у 6-цилиндрового двигателя.0-литровый поршневой двигатель Corvette.

Ограниченные катастрофические отказы

Поршневые двигатели чаще выходят из строя, чем роторные двигатели. Поршень может выйти из строя и вызвать много проблем для поршневого двигателя. Роторные двигатели, со своей стороны, также могут терять мощность, но гораздо медленнее, чем поршневые двигатели. Однако, даже когда роторные двигатели теряют мощность, такие двигатели продолжают производить ограниченную мощность. Роторные двигатели будут продолжать работать с гораздо меньшей скоростью до определенного момента.

Недостатки

Роторные двигатели имеют большой недостаток, когда речь идет о расходе бензина, поскольку они потребляют больше бензина, чем поршневые двигатели. Они также потребляют больше масла по сравнению с поршневыми двигателями. Эта проблема не по умолчанию, а по дизайну. Частично причина в том, что роторный двигатель предназначен для смешивания небольшой порции масла с газом в целях смазки. Типичный роторный двигатель достигает среднего пробега около 25 миль (40,23 км) на галлон. Также важно отметить, что роторные двигатели не могли работать на дизельном топливе в силу своей конструкции.

Проблема уплотнения

У роторных двигателей больше проблем с уплотнениями, чем у поршневых. Эта проблема возникает чаще, особенно в более холодных регионах. Не очень понятно, почему это так. Также существует проблема со стоимостью некоторых запчастей. Ремонт может быть дороже на сравнительной основе. Кроме того, меньше дилеров, сертифицированных для ремонта роторных двигателей, а обычные дилеры поршневых двигателей не обслуживают такие двигатели.

Роторный двигатель

Плюсы и минусы

Роторный двигатель — это тип двигателя, в котором для работы используются вращающиеся части.Он использует внутреннее сгорание для выработки энергии, необходимой для работы двигателя. Они не очень распространены в обычных автомобилях. Однако у него есть свое место в мире двигателей. Подвижный ротор внутри него переносит топливо в разные моторные отсеки в каждом цикле. Благодаря этому процессу он выглядит как поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением. Этот двигатель способен работать, даже несмотря на то, что внутри него много роторов. Чтобы лучше понять, в чем правильно использовать роторные двигатели, узнайте о плюсах и минусах, связанных с ними.

Профи Роторный двигатель

Простая конструкция
По количеству деталей и общей конструкции роторные двигатели являются одними из самых простых в мире. Это делает его очень желательным для всех, кто только начинает узнавать о том, как работают двигатели.

Меньший вес
В роторных двигателях используется гораздо меньше деталей, чем в других типах двигателей. Это делает его чрезвычайно легким, что желательно для двигателя, особенно если он используется в гоночном автомобиле.

Производительность
Двигатели этого типа очень надежны и имеют невероятную производительность. Если вы заботитесь о двигателе и регулярно проводите техническое обслуживание, он прослужит вам всю жизнь.

Меньшая вибрация
Благодаря своей уникальной и революционной конструкции роторные двигатели могут вырабатывать очень высокую мощность при более высоких оборотах с меньшей вибрацией. Это означает, что вы можете двигаться намного быстрее, чем поршневые двигатели!

Минусы роторного двигателя

Утечка
Из-за простой конструкции утечка масла очень распространена среди различных компонентов двигателя.Это может вызвать большие проблемы и стоить много денег, чтобы исправить.

Частые проверки уровня масла
Роторные двигатели сжигают масло очень небольшими порциями, что означает, что вы должны постоянно следить за уровнем масла. Роторные двигатели нуждаются в частой проверке уровня масла и добавлении в них дополнительного масла.

Высокий расход топлива
Количество топлива, используемого роторными двигателями, очень велико. Это связано с конструкцией двигателя и небольшим количеством деталей, которые он содержит.Это также означает высокие выбросы от вашего автомобиля.

Заключение

Роторные двигатели, безусловно, имеют свое место в этом мире. Однако из-за увеличения объема технического обслуживания, необходимого для обеспечения их хорошей работы, и затрат, связанных с их вождением, они лучше подходят для специализированных операций, чем автомобили для ежедневного вождения.

Rotary vs. Piston — журнал DSPORT

T Роторный двигатель Ванкеля: 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 Бассем Гиргис и Джим Медерер // Фотографии 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 синхронизируется с коленчатым валом с помощью ремня 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 поршневых двигателях для распредвалов и клапанов используется ремень ГРМ или цепь, а в роторных двигателях 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 заключается в том, что у реципиента 180 градусов за ход (или 4 x 180 = 720 градусов за термодинамический цикл, это два оборота кривошипа за один полный четырехтактный цикл в цилиндре), в то время как у ротора 270 градусов. градусов на «такт» (или 4 х 270 = 1080 градусов на термодинамический цикл, это три оборота кривошипа на один полный оборот ротора). Да, вам, возможно, придется немного подумать об этом, но поверьте нам, это правда.


Для каждого комплектного 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, позволяющий получить максимальную отдачу от продуктов сгорания, особенно на высоких оборотах.Теперь о плохом. 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 пусковых импульсов.

Так какой смысл во всей этой математике? 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 рецептом, 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 вокруг.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 вырезают «огневую щель» (выемку) в середине всплывающей области, чтобы предотвратить распространение 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 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 теперь 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 и 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 одинаковый угол опережения зажигания (отшлифуйте переднюю кромку углубления как надо).

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.

Мотоцикл с роторным двигателем — плюсы и минусы | Велосипедный мир

ВВЕРХ 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 стали перепады температур вокруг вращающейся камеры, достаточно серьезные, 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 решилась на 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 сбрасывается в 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, остались в допустимых пределах, и это больше, чем можно сказать о большинстве обычных силовых установок для мотоциклов!

Что касается экономии, роторный двигатель использует 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, цените ли вы 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *