Проходной роторно-поршневой двигатель — Энергетика и промышленность России — № 08 (124) апрель 2009 года — WWW.EPRUSSIA.RU
Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (124) апрель 2009 года
Однако бурный рост потребления таких мощностей требует высокого качества преобразователей энергии, поскольку их работа связана с нагрузкой на окружающую среду.Поршневые ДВС сейчас уже не справляются с требованиями, которые предъявляются к тепловым преобразователям индивидуального пользования. В поисках подходящей им замены изобретатели все чаще обращаются к роторным машинам. Но пока из всех автомобильных фирм только «Мазда» решилась поставить на поток роторный двигатель Ванкеля.
По массогабаритным показателям такой двигатель значительно превосходит поршневые двигатели, имеет меньше деталей. Однако его широкое использование сдерживается рядом существенных причин. К главным из них можно отнести малый ресурс работы двигателя, которого хватает от силы на 100 000 километров пробега.
В то же время основные технические характеристики роторного варианта теплового преобразователя близки к характеристикам газотурбинной техники и при этом обладают экономичностью поршневого двигателя.
Это заставляет изобретателей искать варианты, в которых будут совмещены преимущества различных систем.
Как известно, роторно-поршневой двигатель Ванкеля состоит из корпуса, в котором вершины треугольного ротора совершают эпитрохоидную траекторию, обеспечивая необходимые замкнутые полости переменного объема для сжатия рабочего тела, системы подвода тепловой энергии и механизма преобразования последней в энергию вращающегося вала.
Анализируя работу двигателя Ванкеля, можно заметить, что вершины треугольного ротора совершают свою траекторию под воздействием линии эпитрохоиды корпуса – в отличие от ДВС, где смену направления движения поршня определяет коленчатый вал.
Массивный же ротор, имея большую скорость, оказывает значительное сопротивление на сложных поворотах линии эпитрохоиды и, несмотря на обильную смазку, быстро изнашивает трущиеся детали двигателя.
Однако, к сожалению, линия эпитрохоиды совместно с эксцентриковым механизмом является конструктивной особенностью роторного поршневого двигателя Ванкеля, и на сегодняшний день схема Ванкеля лучшее решение для роторно-поршневого двигателя, несмотря на невысокий ресурс. Приходится признать, что дальнейшее улучшение характеристик двигателя Ванкеля может быть осуществлено лишь с помощью применения еще более дорогостоящих материалов – при незначительной эффективности самого двигателя.
Но есть и другое решение проблемы создания замкнутых полостей переменного объема, в полной мере использующее все преимущества роторно-поршневого механизма.
Оно осуществляется путем установки плотной разделительной стенки в радиальной плоскости цилиндрического корпуса. Стенка откроется в нужный момент и пропустит рабочую часть ротора в точку начала оборота.
В этом случае ротор жестко связан с выходным валом, определяющим траекторию движения ротора без возвратно поступательной составляющей. Трение вращающегося ротора по цилиндрическому корпусу позволит создать большую площадь контакта трущихся поверхностей с неизменным углом касания. В итоге трущиеся поверхности не испытывают паразитного давления; параллельно с этим значительно улучшается уплотнение за счет увеличения поверхности контакта и снижается вибрация двигателя.
Здесь единственным относительно сложным узлом двигателя, который требует технической проработки и испытания, является уплотнительная стенка, пропускающая зуб ротора после завершения цикла.
Реализовать ее можно, установив на пути ротора дополнительный синхронно вращающийся цилиндр, охваченный корпусом. Он работает как вращающаяся часть подшипника скольжения, имеющего паз, который, развернувшись, пропускает зуб ротора словно через турникет.
Работа пропускного цилиндра при совершении рабочего хода заключается только в создании надежных уплотнений между камерами – в двух направлениях цилиндра.
Одно проходит по линии скольжения цилиндра в корпусе с характеристиками подшипника скольжения – и здесь уплотнительная способность цилиндра сомнений не вызывает.
На втором направлении уплотнения цилиндр катится по поверхности малого радиуса ротора. Это наиболее сложный участок уплотнения с характеристиками, подобными роликовому или игольчатому подшипнику, который и является основой работы над пропускным РПД.
Автору представляется, что, с технической точки зрения, на пути к созданию перспективного роторного двигателя, свободного от недостатков РПД Ванкеля, стоит лишь вопрос уплотнения между катящимися цилиндрами. Переход же зуба через паз цилиндра происходит в технологическое время при отсутствии давления между камерами. Схема боковых уплотнений успешно решается в РПД Ванкеля, и ее можно позаимствовать.
Вторым отличием проходного РПД является компоновка функциональных узлов по схеме газотурбинного двигателя.
Выделение компрессора камеры сгорания и преобразователя в отдельные конструктивные узлы может значительно улучшить экологические показатели выхлопных газов, поскольку топливо будет сгорать в специально приспособленной камере, где легко можно поддерживать расход температуры и давление рабочего тела.
Учитывая разные условия работы компрессора и преобразователя, появится возможность оптимизации узлов под конкретную задачу сжатия воздуха или преобразования энергии полученного горячего газа.
Американец построил двигатель Ванкеля с двенадцатью роторами — ДРАЙВ
Вас поражала лемановская Mazda 787B аж с четырёхсекционным двигателем Ванкеля? Забудьте. Перед вами агрегат с двенадцатью секциями.
Изобретатель Тайсон Гэрвин мечтает изменить мир гонок. Для начала — гонок на воде. Его роторный мотор с 12 секциями, размещёнными в три ряда, предназначен для скоростных катеров. Но автомобили-монстры мы держим в уме: уж очень необычные получаются характеристики у двигателя, названного R12.
Строго говоря, исходный образец был готов ещё год назад. Но он служил лишь для проверки работоспособности идеи и был оснащён карбюратором. Теперь же новатор сделал то, на что рассчитывал с самого начала, — снабдил своё чудище распределённым впрыском (такой вариант показан на снимке вверху).
Гэрвин, участник трансокеанских гонок на катерах, мечтал получить компактный и мощный агрегат, который примерно вписывался бы в габариты джиэмовских биг-блоков. За несколько лет работы изобретатель рассмотрел и отверг 100 вариантов, пока не пришёл к схеме с тремя рядами по четыре ротора, хотя и тут пришлось поломать голову над размещением впускных и выпускных патрубков.
На заднем плане мелькают автомобили — потенциальное поле деятельности неутомимого Гэрвина.
В итоге длина двигателя составляет 76 см, ширина — 79 см, высота — 61 см, рабочий объём — 15,7 л, вес — 377 кг. Полагаете, это много? Учтите, что в атмосферном варианте он выдаёт 1140 л.с. И американец намерен поставить сюда турбонаддув. В зависимости от его давления с R12 можно будет снять от 2400 до 5400 л.с. Последняя цифра достижима только с топливом с октановым числом 116, и при этом ресурс будет ограничен несколькими гонками. Крутящий момент тоже неплох. На прошлогоднем образце испытатель получал на стенде 1105 Н•м, не поднимая обороты выше 3200 об/мин. А ведь конструкция рассчитана на 9000 в нормальном режиме и 11 000 оборотов — в гоночном. Теперь Гэрвину предстоит проверить агрегат в новом варианте с электронным впрыском топлива, а потом добавить турбокомпрессор.
В этом ролике можно увидеть запуск сырого образца годичной давности.
Mazda может вернуть в серию роторный мотор уже в ближайшие годы
A CENTURY OF DEFYING CONVENTION: MAZDA 1920-2020
Mazda RX-7: Redefining rotary-powered driving fun
Leverkusen, 06/04/2020
The joy of driving, lightweight design and the rotary engine: three elements that define Mazda’s DNA – and continue to fascinate the team at the Hiroshima-based carmaker. One Mazda stands out from all the rest for giving all these elements a new level of meaning, cementing the compact rotary engined sports car in the minds of driving enthusiasts in Europe and around the world.
That model? The Mazda RX-7. Launched in 1978, Mazda’s first mass-market sports car would go on to become the best-selling rotary powered vehicle in history. And it also propelled the brand’s success on the race track to unprecedented levels.
The distinctive howl of the RX-7’s twin-rotor powerplant rocked race tracks in Europe and beyond from the beginning, winning the British Saloon Car Championship’s 1,600-2,300cm3 class in 1980 and 1981 and demonstrating its reliability by capturing the chequered flag at the 24 Hours of Spa, also in 1981.
It was a golden age elsewhere, too. In the US, the RX-7 won over 100 IMSA races, more than any other model of any brand, dominating the GTU class (under 2,500cm3 ) including the 24 Hours of Daytona for an unparalleled 12 consecutive years (from 1982-93). The RX-7 also proved itself in the Australian Endurance Championship, winning from1982 through 1984, as well as that country’s Bathurst 12 Hour (champion 1992-95).
Proven on the raceway
This extensive experience gained racing the RX-7 would flow into the 710PS four-rotor Mazda 787B, which shocked the piston-powered racing establishment in 1991 by driving to victory at the illustrious 24 Hours of Le Mans. It remains the only winning car without a piston engine, and unquestionably one of the greatest moments in the history of rotary power.
The achievement is all the more astounding considering that the future of the rotary engine was in jeopardy when Mazda began developing the RX-7. The carmaker had offered rotaries in most of its models until the oil crisis of 1973-74, when skyrocketing fuel prices pushed the peppy but thirsty powerplants out of favour with consumers.
Mazda decided to drop the engines for most of its sedans, hatchbacks and wagons, and might have abandoned them entirely – as had every other carmaker. But then-head of R&D Kenichi Yamamoto resisted, arguing how crucial a differentiator the rotary was for the company.
Yamamoto, who led the team of engineers that developed Mazda’s first rotary engines in the 1960s, set out to overhaul the existing 12A engine and significantly improve fuel economy. Among other things, his team added more durable apex seals – a problem spot – and improved lubrication. They then helped design the ideal vehicle for it. Small and light yet smooth running, powerful and rev-happy, the rotary was perfect for a sports car. And the RX-7, a sleek, low-slung coupe with a wedge-shaped nose and wraparound window on the rear hatch, was built specifically for this engine.
Creating a rotary icon
The first RX-7 generation (“FB” platform), which went on sale in Japan in 1978 before arriving in Europe the following year, was an immediate sensation.
With a kerb weight of just over 1 tonne, the 12A’s 100-135PS (depending on market) went a long way in terms of performance. The front mid-engine layout – the compact engine sat behind the front axle – driving the rear wheels with near-perfect weight distribution also delivered amazing handling. The aerodynamic RX-7 punched well above its price class and was tremendously fun to drive, delivering a special connection between the driver and car. The 1,146cm3 twin-rotor 12A was later joined by 160PS turbo version for Japan, while North America got a slightly larger 13B powerplant with fuel injection.
The second-generation RX-7 (“FC”) introduced in 1985 featured a Porsche-inspired design and a number of performance improvements such as Mazda’s DTSS (Dynamic Tracking Suspension System) and turbocharging. Forced induction, it turns out, is very well suited to rotary engines thanks to their exhaust flow characteristics, and quite effective for boosting mid-range torque. The 1.3-litre 13B was standard for all markets now, and although the RX-7 would be offered in Europe initially with a naturally aspirated 150PS engine, 180PS and later 200PS twin-scroll turbo versions would follow.
The higher-powered model could achieve a 6sec 0-100km/h time and a top speed of 240km/h.
The third and final generation (“FD”) that arrived in 1992 was a genuine performance car. A new sequential twin turbocharger boosted output from the latest 13B engine to 239PS on the European version. Said by fans to be the best handling of all RX-7s, the 5.3sec 0-100km/h sprint and 250km/h top speed (limited) put the 1,300kg two-seater in a league with high-end sports cars – fitting for the brand that had just won at Le Mans. Unfortunately, the RX-7 was discontinued in most of Europe by 1996 due to emissions regulations, although Mazda continued to produce cars for right-hand drive markets, eventually boosting power output on later Japan-only models to as high as 280PS.
Smashing record after record
The year 2002 marked the end of one of the most exceptional sports cars in history. A total of 811,634 were produced between 1978 and 2002, by far the most of any rotary model.
Along the way, modified versions of each generation set land speed records in their class at the Bonneville Salt Flats in the US in 1978 (FB, 296km/h), 1986 (FC, 383.7km/h) and 1995 (FD, 389km/h).
The RX-7 spirit lives on. In the Mazda RX-8, which followed in 2003, and by laying the foundation for many engineering innovations to come. Among these were hydrogen-powered rotary Mazdas like the RX-8 Hydrogen RE, which ran on either h3 or petrol, and the Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, an MPV featuring an electric drive motor and a dual-fuel rotary. Later, the company developed a prototype Mazda2 EV with a small single-rotor engine used as a range extender. A similar system could find its way onto the Mazda MX-30, a brand new battery electric crossover SUV arriving at dealerships this year.
Particularly among enthusiasts, the RX-7 remains the icon of rotary powered sports cars and indeed rotary production cars. Mazda made great leaps with the RX-7 in terms of lightweight engineering, sporty design and driving fun, expertise it has applied to and evolved for every current Mazda model.
The vehicle that perhaps best embodies Mazda’s reputation for and dedication to the unconventional, the RX-7 continues to influence designers and engineers working on the Mazdas of tomorrow.
Роторный двигатель Ванкеля / Полезные статьи / Атлант М
Настоящие инженеры – народ неугомонный. Казалось бы, что можно придумать для автомобиля вместо поршневого двигателя, который давно изучен и имеет огромные возможности для модернизации, тем не менее, поиски новых конструктивных схем продолжались и продолжаются по сей день.
Причинами инженерной «неугомонности» служат некоторые врожденные недостатки поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), от которых не удастся избавиться полностью в принципе. И прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное, «на выходе». Это немедленно «тянет» за собой достаточно большие массогабаритные параметры двигателя, в том числе из-за увесистого кривошипно-шатунного механизма.
В свою очередь, работа этого механизма сопровождается вибрациями различных порядков, с которыми приходится бороться или с помощью мудреных опор/подушек двигателя, или с помощью балансирных валов, вращающихся в сторону, противоположную валу коленчатому. Полностью уравновесить традиционный поршневой ДВС и победить вибрации можно только в том случае, если он будет, к примеру, рядный шестицилиндровый. Сделать это можно, но опять «выползают» массогабаритные проблемы. Вот вы представляете себе рядный шестицилиндровый мотор под капотом, к примеру,Chevrolet Aveo? Я – нет. J Конечно, можно сделать рядную «шестерку» объемом 1.4 литра с цилиндрами меньше стакана. Но тогда цена Aveo приблизится к цене Captiva. Кто купит «малыша» за такие деньги?
Вот, примерно из таких соображений о недостатках поршневых ДВС и исходил немецкий инженер-двигателист Феликс Ванкель, создавая свою уникальную конструкцию в середине прошлого века, названную, впоследствии, в его честь: Роторно-поршневой двигатель Ванкеля.
Как устроен роторно-поршневой двигатель, и как он работает хорошо видно на приведенной ниже схеме:
Корпус двигателя – он же статор. Поршней в привычном понимании нет. Есть ротор-трехгранник, который вращается по сложной траектории в полостях статора, приводя во вращение выходной вал при помощи зубчатой передачи. И все! Никаких коленвалов, шатунов, поршней, а также вибраций от всего этого хозяйства. Плюс, в перспективе, малый вес. А еще один плюс, в придачу, это малая инерционность такого двигателя, то есть мгновенные набор и сброс оборотов, что есть очень хорошо для спортивных и псевдоспортивных автомобилей.
Преимущества конструкции Ванкеля оценили соотечественники из компании NSU (впоследствии вошла в состав Audi AG), и, в 1957-м году, пригласили конструктора на работу. Первым серийным автомобилем с двигателем Ванкеля стал открытый NSU Spider, покинувший заводские ворота NSU в 1958-м году. Хотя роторный двигатель имел всего 55 л.с. мощности, малый вес автомобиля (мотор-то вдвое легче традиционного поршневого!) позволял разгонять его до внушительных в те времена 150 км/ч! А знаете какой объем роторного мотора на этом автомобиле? Меньше «пол-литра»…
На этом ни NSU, ни господин Ванкель не остановились.
В 1967-м году появился NSU Ro80, семейный седан, роторный двигатель которого был уже двухсекционным (два статора, и два ротора на одном валу). Несмотря на «детский» рабочий объем в 995 «кубиков», этот агрегат развивал уже 115 л.с., что придавало автомобилю совершенно «не детскую» прыть скоростных и динамических характеристик.
Казалось бы, что все хорошо, и «болячки» традиционной конструктивной схемы преодолены. Тот же NSU Ro80 выпускался 10 лет, а лицензию на производство роторно-поршневых двигателей приобрело множество автомобильных концернов. Но у этой конструкции оказались свои, собственные «болячки», которые могли бы терпеть поклонники блестящих ходовых качеств и разгонной динамики, но не будут терпеть простые обыватели, пользователи автомобилей:
Во-первых, у роторных двигателей, несмотря на «детский» рабочий объем, оказался совершенно не детский аппетит. Для того же NSU Ro80, на 100 км городского пробега 12-15 литров бензина вынь да положь! Оно понятно, удельные, относительные параметры, такие как расход топлива на единицу мощности, а также мощность на единицу объема, они в порядке.
Но не все же хотят «гонять»!
Во-вторых, большие потери на трение между роторами и статорами. А это, в свою очередь, говорит о том, что они быстро изнашиваются. К чему приводит такой износ в роторно-поршневом моторе догадаться нетрудно, если еще раз взглянуть на схемы: сложные профили ротора, непростая форма статора говорят о низкой ремонтопригодности, высокой стоимости ремонта. Учитывая, что ресурсные параметры, долговечность, оказались небольшими, это стало приговором для отказа абсолютного большинства концернов от серийного, массового производства и применения роторно-поршневых двигателей Ванкеля.
Что касается мелкосерийного производства роторных моторов, то оно было освоено и в СССР, на ВАЗе, где выпускали мелкие партии автомобилей для спецслужб, в целях обеспечения контроля за перемещением иностранных граждан по нашим дорогам, за «Мерседесами» и «Вольво» которых на обычных, советских легковушках было не угнаться.
Впрочем, на нашей планете есть один автопроизводитель, который сумел минимизировать проблемы роторно-поршневых моторов и продолжает серийное производство агрессивно выглядящих купе с двухсекционными агрегатами Ванкеля.
Это Mazda Motor. А модель, производимая в настоящее время, называется RX-8. Этот «сумасшедший» легкий, заднеприводный автомобиль, роторный мотор которого имеет всего 1.3 литра объемом, разгоняется до сотни за 6-6.5 секунды благодаря мощности «Ванкеля» от 192 л.с. (есть версии и помощнее). И при соответствующем уходе и заботе работать роторно-поршневые двигатели Mazda RX-8 могут сто и более тысяч километров, за что японским двигателистам честь и хвала. Но экономичности, низких эксплуатационных затрат и, тем более, стоимости ремонта они не обещали.
Вот такой вот расклад по роторно-поршневым двигателям.
Для американских беспилотников и вертолетов разработают роторные двигатели
Беспилотник с роторным двигателем
LiquidPiston
Армия США заключила с американской компанией LiquidPiston контракты на разработку роторных двигателей для беспилотных летательных аппаратов и вертолетов.
Как пишет Aviation Week, первое соглашение предусматривает разработку компактного роторного двигателя для использования в составе гибридных двигательных установок для беспилотников, а второе — создание мотора, который можно будет использовать в качестве вспомогательной силовой установки для вертолетов.
В 2016 году LiquidPiston представила роторный двигатель XMv3. Его объем составляет всего 70 кубических сантиметров, а масса — 1,8 килограмма. Двигатель развивает мощность до пяти лошадиных сил. Силовая установка оснащена воздушным охлаждением и является мультитопливной. XMv3 работает по четырехтактовой схеме: подача топлива и окислителя, сжатие, поджиг и расширение. В LiquidPiston утверждают, что если XMv3 выполнить в размере обычного автомобильного двигателя, мощность силовой установки составит около одной тысячи лошадиных сил.
Новые роторные двигатели, заказанные Армией США, будут разработаны по схеме XMv3. Эти силовые установки должны будут работать на авиационном топливе.
Гибридную двигательную установку с новым мотором военные планируют устанавливать на беспилотные летательные аппараты с вертикальными взлетом и посадкой. Другие технические подробности о перспективных двигателях не раскрываются.
Разработчики утверждают, что разработанный ими роторный двигатель можно масштабировать от мощности в одну лошадиную силу до одной тысячи лошадиных сил. При сопоставимой мощности мотор имеет на 30 процентов меньшие размеры и потребляет на 50 процентов меньше топлива, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания.
В 2016 году министерство обороны США заключило LiquidPiston контракт на разработку компактного роторного двигателя. Новая силовая установка будет использоваться для привода воздушных винтов на беспилотных летательных аппаратах, а также в качестве вспомогательной силовой установки. Контракт предполагает разработку дизельного роторного двигателя мощностью 40 лошадиных сил. При этом масса силовой установки не должна превышать 13,6 килограмма.
Василий Сычёв
Роторный мотор должен быть забыт как страшный сон – Обзор – Autoutro.ru
Каждый раз, когда Mazda анонсирует новую модель, обязательно находится кучка неотесанных мужланов, которые заявляют, что этот автомобиль был бы на порядок лучше, если бы Mazda оснастила его роторным двигателем Ванкеля. Однако им следует знать: роторный мотор – это мусор!
У автомобильных инженеров нелегкая жизнь. Ну хотя бы потому, что это единственные люди, кроме третьеклассников, которые тратят деньги на транспортиры. Они всегда стараются создать что-то интересное, а в итоге получают насмешки нерадивых автожурналистов за то, что их творение не вызывает у тех мгновенную эрекцию.
Однако все это не оправдывает тот факт, что роторный мотор – это проклятый беспорядок, и любой человек, имеющий степень в автомобилестроении и продвигающий эту идею, должен быть уволен.
Вот как это чудо работает. В обычном поршневом двигателе поршни на коленвале двигаются вверх и вниз под действием выделяющейся энергии сгорания топливо-воздушной смеси. На протяжении долгих лет этот тип двигателя становился эффективнее, мощнее и экологичнее. Им питаются все – от Smart до Ferrari.
В роторном двигателе вместо поршней или чего-то подобного, имевшего смысл для человека с высшим образованием, расположен похожий на дорито поршень на эксцентриковом валу, который движется по эпитрохоиде. Он тоже функционирует под действием сгорания топливо-воздушной смеси, но врожденный недостаток дизайна подразумевает, что он жрет масло с аппетитом броненосца, которого полдня вращали в стиральной машине. К тому же он был создан нацистом!
NSU ro80Но это еще не все. В запуске и выключении мотора тоже есть свои премудрости. Если вы выключите непрогретый двигатель, смело освобождайте себе ближайшие несколько часов, чтобы повозиться с залитыми свечами. К тому же срок службы этого двигателя можно сравнить с первым сервисным интервалом Honda Civic вашей тетушки.
Экономия топлива у этих машин на уровне огромных американских лайнеров 80-х годов, а крутящий момент примерно равен моменту плетеной корзины, упавшей со второго этажа.
Mazda RX-7Это ненавистный двигатель, и его нужно забыть как лазерные диски. Он заслуживает лишь короткой статьи в энциклопедии, поскольку ни на что не повлиял и ни к какой эволюции не привел. Мы можем себе представить, как ответственные инженеры пожимали плечами после очередной провальной итерации ротора и сожалели о колоссально-бессмысленной трате кокаина.
Mazda RX-8Не обманывайтесь восторженными фанатами на тематических форумах, ведь каждый владелец ротора знает, что значит просыпаться и задаваться вопросом, позволит ли сегодня эта груда хлама под капотом участвовать в транспортном потоке. Возьмите V8! Возьмите V6. Возьмите моторчик от машинки для гольфа. В конце концов вырвите пол в машине и толкайтесь голыми ногами по асфальту! Что угодно, но только не ротор!
Теперь, когда пар выпущен, нужно справедливости ради упомянуть хотя бы пару преимуществ.
Итак, роторный двигатель имеет потрясающую удельную мощность. А еще он ровный, как крыло ангела. Удельная мощность важна, потому что роторный мотор будет меньше и легче поршневого с тем же уровнем мощности. То есть вы можете грамотнее использовать подкапотное пространство. Этот факт плюс легкость обеспечивают лучшую управляемость. Таким образом если преследуемая вами цель – управляемость, то ротор – отличный выбор. Кроме того, его плавность увлекает и заставляет вас выше крутить обороты. Это мотор, который любит работать под нагрузкой!
Изобретатели роторного двигателя нового типа заключили контракт с DARPA / Хабр
Компания LiquidPiston получила для финансирования своего проекта средства от DARPA. Проект представляет собой улучшенный мотор внутреннего сгорания роторного типа под названием X1. Во главе компании, работающей в городе Блумфилд штата Коннектикут, стоят инженеры, отец и сын, Николай и Александр Школьники.
Изобретатели заявляют множество уникальных свойств своего изделия. Например, тепловой КПД их мотора равен 50% (по сравнению с 20-30% обычного бензинового ДВС). Правда, если взять дизельный двигатель, добавить в него турбонаддув и промежуточное охлаждение, мы также получим КПД порядка 50%. Но при этом дизельный двигатель будет очень много весить.
Как утверждает Александр Школьник, типичный дизельный генератор на 3 кВт имеет размеры 100х60х60 см и весит более 70 кг. При этом генератор на основе двигателя X1 аналогичной мощности будет весить 15 кг (сам мотор – 4 кг), а размер его будет составлять 30х30 см. Фактически, такой генератор будет умещаться в рюкзаке.
Изобретатели постарались взять лучшее от разных тепловых циклов и уменьшить потери энергии двигателя. Теоретический предел КПД нового двигателя – 75%, но пока инженеры трудятся над достижением реального показателя в 57%.
Работа двигателя X1 напоминает процесс работы известного роторного двигателя Ванкеля, вывернутый наизнанку.
Ротор закреплён на эксцентрическом валу, и содержит в себе каналы для впуска газовой смеси и выпуска отработавших газов. Расположенные по углам равностороннего треугольника свечи отрабатывают по разу за один оборот вала.
Двигатель работает на прямом впрыске и обеспечивает высокую степень сжатия — 18:1. Не меняющийся во время сгорания объём камеры позволяет сжигать топливо дольше и полнее. Отработавшие газы достигают почти атмосферного давления перед выходом, в связи с чем успевают отдать почти всю свою энергию ротору.
Высокая эффективность также позволяет отказаться от водяного охлаждения двигателя. Работая под нагрузкой, двигатель может пропускать циклы зажигания и засасывать воздух, который будет охлаждать его. Рассматривается даже вариант впрыска в камеру сгорания воды, которая будет охлаждать двигатель, уменьшать выбросы отработавших газов и одновременно превращаться в пар, толкающий ротор.
Слева — двигатель Ванкеля, справа — X1
Компактность и мощность двигателя заинтересовали военных, которым требуются портативные энергетические системы.
В случае успешного внедрения двигатель найдёт множество применений — переносной электрогенератор, двигатель для беспилотных аппаратов, и многое другое.
Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале «Популярная механика». В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.
Что такое роторные двигатели и в каких автомобилях они есть?
Роторные двигатели могут звучать как что-то из ушедшей эпохи, и это потому, что в целом так оно и есть. Когда-то считавшиеся самыми эффективными и элегантными двигателями, они были заменены поршневыми двигателями несколько десятилетий назад, главным образом по экономическим и экологическим причинам. Но с новостями о том, что Mazda разрабатывает новый роторный двигатель для своих гибридных моделей, может ли этот тип двигателя вернуться?
Чтобы выяснить это, мы подробно рассмотрим роторные двигатели, включая то, как они работают, каковы их преимущества и какие автомобили работают с этим типом двигателей.
Используйте приведенные ниже ссылки для навигации по руководству.
Быстрые ссылки
Что такое роторный двигатель?
Роторный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который используется для питания всех видов транспортных средств, от легковых и грузовых автомобилей до лодок и самолетов. Роторные двигатели существуют уже несколько десятилетий и были одним из наиболее широко используемых типов двигателей примерно до 1920-х годов.
Так же, как и обычный поршневой двигатель, роторные двигатели выполняют четыре функции для привода транспортного средства: впуск, сжатие, сгорание и выпуск.Однако они работают совершенно иначе, чем стандартные движки, к которым мы привыкли.
Итак, как же работают роторные двигатели? Вот пошаговый взгляд на то, как выглядит цикл сгорания в роторном двигателе:
- Впуск — как и в стандартном поршневом двигателе, воздух втягивается в двигатель через впускной клапан, прежде чем попасть в салон.
камера через впускной канал. - Компрессия — ротор треугольной формы внутри камеры создает три газонепроницаемых уплотнения; они эффективно выполняют ту же работу, что и поршни в обычном двигателе.Когда ротор вращается, его уникальная форма означает, что эти три объема газа расширяются и сжимаются, втягивая в систему больше воздуха и топлива.
- Сгорание — при пике давления внутри каждой из трех газовых камер смесь топлива и воздуха воспламеняется, производя мощность, которая передается на трансмиссию через выходной вал.
- Выхлоп — выхлопное отверстие в корпусе двигателя отводит газы, где они выходят через стандартную выхлопную трубу.
камера через впускной канал.
Как и в стандартном поршневом двигателе, температура роторных двигателей поддерживается системой охлаждения с проходами для охлаждающей жидкости, выстилающими внешнюю оболочку картера сгорания.
Масло также циркулирует по аналогичным каналам, смазывая движущиеся части ротора, выходного вала и клапанов.
Компоненты роторного двигателя
Роторные двигатели могут показаться сложными, но на самом деле они не имеют такого количества движущихся частей и компонентов, как поршневой двигатель. Ниже мы рассмотрим основные компоненты роторного двигателя, чтобы вы лучше поняли, как все работает.
Ротор
Ротор представляет собой трехсторонний компонент с вогнутыми сторонами, которые обеспечивают газонепроницаемое уплотнение при нажатии на боковую часть корпуса.На каждой стороне ротора есть впускное отверстие или карман, который позволяет большему объему газа внутри корпуса, эффективно увеличивая скорость перемещения двигателя.
Ротор вращается на паре шестерен, которые прикреплены к валу в центре корпуса. Эти шестерни позволяют ему вращаться таким образом, что край каждой стороны ротора всегда находится в контакте с корпусом, сохраняя три отдельных кармана сгорания.
Думайте об этом как о спирографе с ротором, вращающимся с небольшим смещением.
Корпус
Корпус является основным корпусом роторного двигателя. Его овальная форма предназначена для максимального увеличения рабочего объема двигателя, позволяя ротору вращаться так, чтобы его края находились в постоянном контакте с внутренней стенкой корпуса.
Когда ротор вращается внутри корпуса, каждый из газовых карманов проходит через четыре части цикла сгорания: от впуска до сжатия, от сгорания до выпуска. Свечи зажигания и топливные форсунки вставляются непосредственно через стенку корпуса, в то время как внешние каналы пропускают масло и охлаждающую жидкость через систему, сохраняя ее целостность и температуру.
Выходной вал
Выходной вал передает энергию, генерируемую сжатием и сгоранием, трансмиссии, передавая мощность на колеса. Сам вал снабжен круглыми выступами, которые контактируют с ротором, заставляя вал вращаться.
Есть ли преимущества роторных двигателей в автомобилях?
Роторные двигатели встречаются редко, большинство производителей автомобилей используют обычные поршневые двигатели с 1920-х годов.
Это потому, что они считаются менее экономичными, чем их поршневые аналоги, в основном потому, что они предлагают более низкий термодинамический КПД из-за размера камеры сгорания и низкой степени сжатия.
Однако роторный двигатель предлагает некоторые преимущества по сравнению с поршневым двигателем, в том числе:
- Плавный и тихий — роторный двигатель работает более плавно, чем движение поршней, что приводит к более тихой и изысканной почувствовать себя на дороге. Противовесы на внешней стороне поворотного корпуса предназначены для гашения вибрации и обеспечения плавной работы.
- Меньше движущихся частей — роторные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем обычные двигатели.Это не только повышает надежность, но и делает техническое обслуживание более доступным в долгосрочной перспективе.
- Более медленное внутреннее движение — поршневые двигатели требуют быстрого и интенсивного движения вверх и вниз для создания необходимой степени сжатия для привода автомобиля. Это означает, что их внутренние части подвергаются чрезмерной нагрузке, что может привести к преждевременной деградации без регулярного обслуживания. Роторные двигатели работают медленнее, с одним движением в одном направлении, что означает, что их части испытывают меньшую нагрузку, и это повышает долговременную надежность.
Это означает, что их внутренние части подвергаются чрезмерной нагрузке, что может привести к преждевременной деградации без регулярного обслуживания. Роторные двигатели работают медленнее, с одним движением в одном направлении, что означает, что их части испытывают меньшую нагрузку, и это повышает долговременную надежность.Какие автомобили имеют роторный двигатель?
Очень немногие современные автомобили имеют роторный двигатель. Из-за недостатков, связанных с их экономичностью, а также относительной дороговизной их производства, большинство автопроизводителей придерживаются поршневых двигателей. Но не каждый из них.
Японский автомобильный бренд Mazda экспериментирует с роторными двигателями с 1960-х годов. Его первым успехом стало Cosmo Coupé 1967 года, которое прославилось своим эффективным и сверхгладким роторным двигателем.С тех пор было разработано несколько других моделей с роторным приводом, включая RX-7, RX-8 и роторную версию Mazda 2, выпущенную еще в 2013 году.
И теперь Mazda объявила о планах построить Совершенно новый роторный двигатель, который будет использоваться вместе с электродвигателем в качестве расширителя диапазона его гибридно-электрических транспортных средств. Бренд считает, что роторный агрегат идеально подходит для гибридного автомобиля, обеспечивая надежную работу с гораздо большим совершенством, чем стандартный поршневой двигатель.
Не только это, но и роторные двигатели, как считается, очень хорошо работают с топливом следующего поколения, особенно с водородом. Более длительный период впуска воздуха, предлагаемый роторным двигателем, очень эффективен при смешивании воздуха и топлива, поэтому можно впрыскивать большее количество водорода для правильного топливно-воздушного смешения, повышая эффективность и производительность.
Благодаря новым инновациям Mazda, возможно, последуют и другие марки автомобилей, которые помогут выполнить нормативные требования по выбросам. Ожидается, что роторный двигатель получит новый облик 21 века.
Мы надеемся, что вам понравилась эта статья, в которой подробно рассказывается о роторных двигателях. Хотели бы вы, чтобы на дорогах было больше автомобилей с роторными двигателями? Присоединяйтесь к разговору в Redex Club и дайте нам знать. Или же, чтобы узнать о наших инновационных топливных присадках и очистителях системы, посетите домашнюю страницу сегодня .
Проблема с роторными двигателями: инженерное объяснение
Высокая мощность в крошечном, простом и легком корпусе.В роторном двигателе Ванкеля есть что любить, но недостаточно, чтобы поддерживать его жизнь. Давайте посмотрим, что пошло не так
Они компактные, мощные и производят потрясающий шум.
Так почему же роторные двигатели так и не стали популярными, и почему от этой концепции почти отказался один производитель, который ее отстаивал? Давайте проведем вас через это.
NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, у которого задние колеса плавились под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Ванкеля готовился десятилетиями, хотя срок его службы был относительно коротким, и он закончился выпуском Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:
- Как работает роторный двигатель?
- Какие преимущества у этого двигателя? (Зачем это было сделано?)
- Какие недостатки есть у двигателя? (Почему он умер?)
1.Как работает роторный двигатель?
Процесс роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном поршневом цилиндровом двигателе. Разница в том, что вместо поршней здесь ротор треугольной формы, а вместо цилиндров — корпус, напоминающий овал.
Всасывание
По мере того, как ротор перемещается внутри корпуса, небольшой воздушный карман расширяется в больший, создавая тем самым вакуум.Этот вакуум поступает во впускные каналы, из которых воздух и топливо затем всасываются в камеру сгорания.
Сжатие
Ротор продолжает вращаться, сжимая топливно-воздушную смесь по плоской стороне корпуса ротора.
1 МБ
Благодарю Итана Смейла за эпический GIF!Мощность
Две свечи зажигания используются для воспламенения топливовоздушной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить сгорание большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.
Выхлоп
Подобно такту впуска, ротор перемещается до тех пор, пока не станут доступны выпускные отверстия, а затем выхлопные газы под высоким давлением вытесняются наружу, когда ротор закрывается из корпуса.
Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что при всасывании одной части ротора также происходит рабочий такт, что приводит к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшом корпусе.
2. Какие преимущества дает двигатель Ванкеля?
Удельная масса
Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но вырабатывал значительную мощность для своих небольших размеров.
Меньше движущихся частей
Часто в инженерии самое простое решение оказывается одним из лучших. Роторный двигатель резко сокращает количество деталей, необходимых для сгорания, при этом всего три основных компонента вращаются в двухроторном двигателе.
Плавный и высокие обороты
Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способности развивать высокие обороты, не беспокоясь о таких вещах, как клапан-поплавок.
3. Почему умер роторный двигатель?
Mazda RX-8 2011 года стала последним серийным автомобилем с ротором Ванкеля 1.3-х литровый Ренезис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 названию роторного двигателя, мы все прослезились из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 не соответствовал нормативам выбросов Евро 5, и поэтому после 2010 года он больше не мог продаваться в Европе. Хотя в штатах он оставался законным, продажи значительно упали, поскольку модель существует с 2004 года.
Какие недостатки у поворотной конструкции?
Всего три основных движущихся части в двухроторном двигателе ВанкеляНизкий тепловой КПД
Из-за длинной камеры сгорания и уникальной формы тепловой КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми аналогами.Это также часто приводило к выходу несгоревшего топлива из выхлопных газов (отсюда и тенденция роторных двигателей к обратному воспламенению, что, очевидно, столь же круто, сколь и неэффективно).
Burn Baby Burn
Роторный двигатель по своей конструкции сжигает масло. Во впускном коллекторе есть масляные распылители, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это не только означает, что водитель должен регулярно проверять уровни масла, чтобы поддерживать надлежащую смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.А окружающая среда ненавидит плохое.
Это отверстие в корпусе — это то место, куда непосредственно впрыскивается масло во время впускного «такта» двигателя.Уплотнение ротора
Еще одна проблема, которая также может повлиять на выбросы: сложно герметизировать ротор, когда он находится в очень разных температурах.Помните, что всасывание и сгорание происходят одновременно, но в очень разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть намного горячее. С точки зрения герметичности это проблематично, поскольку вы пытаетесь создать уплотнение «металл-металл» с металлами, которые работают при существенно разных температурах. Использование рубашек для охлаждающей жидкости, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эту проблему можно уменьшить, но никогда полностью не уменьшить.
Выбросы
Если сложить все вместе, выбросы убивают ротор. Сочетание неэффективного сгорания, внутреннего сгорания масла и проблем с герметизацией приводит к тому, что двигатель не может конкурировать с сегодняшними стандартами по выбросам или экономии топлива.
Чем отличается RX-8 от конкурентов?
Печально известное верхнее уплотнение ротора RX-7 13BВ моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнивал автомобили 2015 модельного года с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо со стороны Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя RX-8 первого года выпуска.
| Автомобиль | Объем двигателя | Вес | Мощность | MPG Комбинированный рейтинг |
| 2004 Mazda RX-8 | 1.3л Ванкель | 3053 фунтов (1385 кг) | 197-238 л.с. (авто / человек) | 18 миль на галлон (13 л / 100 км) |
| 2004 VW GTI | 1,8 л I4 | 2934 (1330 кг) | 180 л.с. | 9,8 л / 100 км (24 миль на галлон) |
| 2004 Корвет | 5,7 л V8 | 3214 фунтов (1458 кг) | 350 л.с. | 20 миль на галлон (11.8 л / 100 км) |
Как вы можете видеть выше, RX-8 не очень хорош с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, мощностью на 47 процентов и массой на 5 процентов по-прежнему обеспечивает меньшую экономию топлива на 11 процентов. Также стоит упомянуть, что это был первый год выпуска модели RX-8, в то время как двигатели Corvette и GTI использовались с предыдущих лет.Проще говоря, о RX-8 нельзя сказать ничего хорошего с точки зрения экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно может рассматривать это как отрицательный момент, без учета выбросов нет автомобиля, который можно было бы купить.
Стоит отметить, что с момента первой публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, но только в качестве небольших расширителей запаса хода в электромобилях. Другими словами, ничего, что не взорвется.
Как работает роторный двигатель?
► Как работает двигатель Ванкеля
► Чем они отличаются от 4-тактного
► Почему они возвращаются
Подобно более обычным бензиновым двигателям, роторный двигатель использует топливо, воспламеняемое искрой для выработки энергии, но, помимо этого, он во многом отличается от обычного автомобильного двигателя; в первую очередь, как он берет расширяющиеся газы и тепло сгорания и превращает их в движение, чтобы толкать вашу машину.
Как работает роторный двигатель?
В нормальном двигателе сгорание действует на набор поршней, которые производят линейное движение внутри цилиндров двигателя. Поршни поднимаются и опускаются, как ноги велосипедиста-толкателя, и прикреплены к коленчатому валу, который является компонентом, преобразующим это движение вверх и вниз в круговое движение, приводящее в движение колеса.
В роторном двигателе все основные внутренние компоненты вращаются в основном круговыми движениями, поэтому это более простой и эффективный способ передачи энергии от сжигания бензина до вращения колес.Таким образом, роторный двигатель имеет меньше движущихся частей, он меньше, легче и мощнее для своей вместимости.
В то время как Mazda, без сомнения, является чемпионом по роторным двигателям, японский бренд — не единственный производитель, который баловался этой идеей.
Также, как и в обычных поршневых двигателях, роторный двигатель может быть продублирован для увеличения мощности и мощности. Большинство роторных моделей было «сдвоенным» ротором, но Mazda создала версии с тремя и четырьмя роторами.
Однако, как и следовало ожидать, у этой гениальной идеи есть недостатки.
Запечатанная судьба
Во-первых, изнашиваются специальные уплотнения (их можно услышать, называемые торцевыми, концевыми или верхними уплотнениями), которые помогают создавать сжатие, необходимое для горения. Когда это происходит, роторные двигатели начинают терять мощность и также могут сжигать масло. Замена уплотнителей — большая работа.
Выбросы и экономика
В то время как характеристики мощности роторного двигателя очень хорошие, они не так хороши, когда дело доходит до экономии топлива, и влияние на выбросы также отрицательно.Турбонаддув и каталитические нейтрализаторы в последних разработках помогли в определенной степени, но не настолько, чтобы сохранить принцип с сегодняшними строгими правилами.
Абсолютная мощность
В то время как роторный двигатель со свободными оборотами делает автомобили, приводимые в движение им, увлекательными и увлекательными, это достигается за счет низкой мощности и особенно крутящего момента. Эта уникальная производительность ограничивает двигатель для конкретных применений и в основном для спортивных автомобилей.
Многие автопроизводители возились с роторными двигателями, но только Mazda начала их массовое производство.А когда это произошло в 1960-х и 70-х годах, низкая надежность роторного двигателя чуть не поставила компанию на колени. Но современные технологии и материалы означают, что у роторного двигателя может быть будущее, и если вы когда-либо ездили на нем, вы поймете, насколько они восхитительно плавные и полные характера.
Что дальше?
С тех пор, как Mazda прекратила выпуск RX-8 в 2012 году, автомобили с роторным двигателем долгое время не выпускались, казалось, что так и останется из-за присущих роторным конструктивным недостаткам.
Однако Mazda недавно подтвердила, что возродит культовый роторный двигатель и что она нашла способы решить свои инженерные задачи.
Детали по-прежнему очень легкие, и модель, знаменующая возрождение, еще не объявлена, но вы, возможно, снова сможете путешествовать с помощью этого необычного силового агрегата.
Четырнадцать блестящих вращающихся Мазд, о которых вы, наверное, никогда не слышали (Список)
Изобретенный немецким инженером Феликсом Ванкелем и запатентованный им в 1929 году, гениальный роторный двигатель Ванкеля стал жизнеспособной альтернативой широко распространенному двигателю внутреннего сгорания, обеспечивающему четыре такта — впуск, сжатие, сгорание и выпуск — при вращении.
Ванкель заключил сделку с немецким производителем мотоциклов (а затем возрожденных легковых автомобилей) NSU в 1951 году, а баварская фирма смело представила первый в мире автомобиль с двигателем Ванкеля (NSU Spider) в 1964 году. Поскольку роторный двигатель меньше и легче по сравнению с обычным поршневым агрегатом, с превосходным соотношением мощности к весу, он не имеет возвратно-поступательных частей — только трехсторонний ротор, вращающийся в корпусе, — поэтому он тише и плавнее, предлагая выдающуюся производительность для заданного рабочего объема.В то время президент Mazda Цунедзи Мацуда быстро осознал потенциал роторного двигателя и вскоре подписал договор о техническом сотрудничестве с NSU.
Сама Mazdaпозже утверждала, что «без роторного двигателя, вероятно, не было бы Mazda. А без Mazda роторный двигатель, конечно, не производился бы более 50 лет ». В то время как испытывающая нехватку денег NSU боролась с этим новым роторным двигателем (что в конечном итоге привело к краху компании и поглощению Audi в 1969 году), инженеры Mazda воплотили уникальную концепцию конструкции двигателя Ванкеля и в конечном итоге достигли коммерческого успеха.
Mazda также приняла роторный двигатель, чтобы отличаться от других, — философия «бросить вызов условностям», которая, к счастью, до сих пор продолжается в этой слишком редкой (в наши дни) автомобильной компании, возглавляемой инженерами. В то время как другие производители автомобилей пытались (но безуспешно) сделать двигатель Ванкеля успешным, Mazda упорно отказывалась позволить проблемам этого сложного двигателя встать у нее на пути.
Постоянно возникающая механическая проблема Ванкеля заключалась в появлении царапин — получивших название «следы дьявольских когтей» — на внутренней поверхности корпуса роторного двигателя, вызванных колебаниями уплотнений треугольного ротора, вместо того, чтобы плавно скользить по внутреннему корпусу.Такая оценка привела к низкой прочности уплотнения и вызвала преждевременный отказ от предложений роторных двигателей от многих других производителей автомобилей, включая Citroën, Mercedes-Benz, Ford, General Motors, Nissan и многих других.
Под руководством талантливого инженера Кеничи Ямамото Mazda в конечном итоге решила проблему Ванкеля с помощью уплотнения из графит-алюминиевого сплава, а также устранила другие недостатки, такие как чрезмерный расход масла и отсутствие крутящего момента на низких оборотах. Наконец, Mazda сделала роторный двигатель реально возможным в реальных условиях, сочетая надежность с большой мощностью для своего размера.
Знаменитая Mazda 110S Cosmo Sport 1967 года с роторным двигателем (как уже упоминалось в «семерке лучших Mazdas» GRR Боба Мюррея) укрепила репутацию Mazda как небольшого, но влиятельного производителя автомобилей, в конечном итоге обеспечив компании постоянное место в истории автомобилестроения. Более поздние спортивные автомобили Mazda RX-7 и RX-8 с роторными двигателями значительно помогли укрепить эту репутацию и действительно заявили о себе, как о Mazda. Обе модели также упоминаются в семерке лучших.
К началу 1970-х годов только в США продавалось около 100 000 автомобилей Mazda с роторным двигателем в год, поэтому, несмотря на топливный кризис середины 1970-х годов, в оставшуюся часть этого десятилетия половина общего объема производства автомобилей Mazda приводилась в движение роторным двигателем.
В дополнение к семерке лучших моделей Mazda Боба Мюррея, включая Wankel Cosmo 110S, Savanna RX-7, RX-8 и получивший победу в Ле-Мане 787B (первый и на сегодняшний день единственный роторный автомобиль, выигравший легендарную гонку 24 -часовая гонка), вот дюжина пекаря менее известных моделей Mazda с роторным двигателем, чтобы смаковать.
Преимущества и недостатки роторного двигателя
Gear and Tech: 29 января 2009 г.
Что, черт возьми, такое роторный двигатель? Что это за роторы и NO PISTONS !? Богохульство! На самом деле все очень просто.В отличие от поршневого двигателя, который имеет фазы сжатия и зажигания для каждого цилиндра, Rotary делает все это за один оборот ротора треугольной формы.
Преимущества
Роторный двигатель очень прост. В конструкции двигателя 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, произведенных на заводе в Америке.Для своего размера роторный инструмент обладает мощным ударом. 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 было бы эквивалентно 6,0-литровому LS2 (от Corvette) , производящему 1068 лошадиных сил на заводе.
В отличие от поршневых двигателей, роторные двигатели почти не подвержены катастрофическим отказам. В поршневом двигателе поршень может заедать и вызывать всевозможные повреждения, но в роторном двигателе, когда двигатель теряет мощность, он будет продолжать вырабатывать ограниченное количество мощности до тех пор, пока, наконец, не умрет.
Роторные двигатели также полетят на Луну и по-прежнему будут производить энергию. Например, RX8 имеет красную отметку 9k , и именно здесь он также обеспечивает пиковую мощность. Излишне говорить, что Rotary любит оставаться на высоких оборотах.
Недостатки
Некоторые основные жалобы на Rotary — расход топлива и сжигание масла. Одним из наиболее распространенных заблуждений является то, что роторный двигатель сжигает масло из-за неисправности, но это не всегда так. В Rotary используются масляные распылители, которые собирают небольшое количество масла и смешивают его с топливом для смазки уплотнений.Расход бензина очень Меххххх в середине 20-х годов (предположительно … намного меньше в реальности.)
Роторы также имеют тенденцию производить примерно такой же крутящий момент, как отвертка , и уплотнения через некоторое время становятся большой проблемой, если вы живете в более холодном климате. Детали, как правило, дорогие, и, поскольку это роторный двигатель, вы должны отнести его к механику или в дилерский центр, чтобы он отремонтировал, когда что-то пойдет не так.
У роторных машинтакже иногда возникают проблемы с заливкой топливом при холодном пуске.Обычно это происходит только со старыми 13B, поэтому необходимо , чтобы дать двигателю прогреться до рабочей температуры, прежде чем вы решите взлететь.
В целом у ротора есть свои взлеты и падения, как и у всего остального. Ничто не может сравниться со звуком 26B, который звучит как огромный кулачковый V8 на холостом ходу, а затем набирает обороты, как стритбайк. Надеюсь, эта статья была информативной и прояснила некоторые заблуждения. Ротари могут быть разными, но они всегда будут в моем сердце.
Роторный двигатель — шедевр инженерной мысли
При покупке новенького автомобиля вопрос о конструкции двигателя практически не возникает, и он не указывается на сайте производителя. Хотя существуют двигатели разных размеров, конфигураций и даже с принудительной индукцией, все они используют цилиндры и поршни. Однако в 1950-х годах человек по имени Феликс Ванкель разработал двигатель совершенно другого типа. Широко известный как роторный двигатель, он был меньше, легче и часто мощнее, чем его конкуренты с поршневым двигателем.
Как работает роторный двигатель?
Чтобы понять, что делает роторный двигатель уникальным, нам сначала нужно знать, как работает традиционный поршневой двигатель. Впускные клапаны позволяют воздуху поступать в цилиндры. При движении вниз поршни всасывают воздух в камеру сгорания. В этот момент топливная форсунка добавляет топливо в смесь. Когда поршень движется обратно вверх, он начинает сжимать воздух в камере. Оказавшись наверху, свеча зажигания воспламеняет смесь, толкая поршень обратно вниз.Это движение, повторяющееся с молниеносной скоростью, позволяет двигателю развивать свою мощность.
Роторный двигатель, с другой стороны, совершает тот же процесс, но совершенно по-другому. Вместо поршня, который движется вертикально, роторный двигатель использует ротор, который вращается вокруг оси. Во-первых, воздух и топливо засасываются в камеру сгорания за счет вакуума, создаваемого вращающимся ротором. Когда ротор вращается, он сжимает воздух, и в этот момент две свечи зажигания воспламеняют смесь.Выхлопные газы затем выпускаются ротором из камеры сгорания только для того, чтобы всасывать больше воздуха и топлива, когда он совершает еще один оборот. Это вращательное движение позволяет двигателю развивать свою мощность.
Кто это разработал?
Капелла Ротари | MazdaСВЯЗАННЫЙ: стоит ли рисковать покупкой автомобиля с роторным двигателем?
В то время как Феликс Ванкель разрабатывал оригинальный дизайн роторного двигателя, Mazda популяризировала его. Согласно Mazda, в 1960 году различные производители подписали лицензионные соглашения на производство двигателя; однако только Mazda когда-либо смогла сделать его коммерчески жизнеспособным.Первым автомобилем Mazda с роторным двигателем был Cosmo 110S, который, как следует из названия, развивал 110 л.с. в двухроторной конфигурации.
С тех пор роторный двигатель стал хитом, в конечном итоге породив линейку спортивных автомобилей RX, которые мы знаем и любим сегодня. Одной из выдающихся моделей, в которых использовался роторный двигатель, была RX-7 третьего поколения, которая производилась с 1992 по 2002 год. На RX-7 был установлен 1,3-литровый двухроторный двигатель 13b с двумя турбинами. Силовой агрегат комплекса развивал 236 л.с.
Почему это так редко?
Mazda RX-792P | Аллан Хэмилтон / Icon Sportswire через Getty ImagesПо своей конструкции роторный двигатель идеально подходит для жизни в мире автоспорта.Одна из причин, по которой мы не видим роторные двигатели в серийных автомобилях, связана с расходами на техническое обслуживание. Хотя во роторном двигателе меньше движущихся частей, дроссельная заслонка напрямую влияет на количество масла в камере, смазывая ротор и все уплотнения.
Когда дроссельная заслонка не используется, например, при остановках и дорожном движении, уплотнения могут высохнуть и выйти из строя. Кроме того, сам ротор может быть недостаточно смазан, что приведет к повреждению камеры сгорания, что приведет к потере сжатия.Эти требования означают, что для ухода за ротором необходимо тщательно выполнять техническое обслуживание. В результате коммерческая жизнеспособность роторного двигателя начала угасать, и в конечном итоге Mazda сняла его с производства в 2012 году.
Роторный двигатель | Britannica
Роторный двигатель , двигатель внутреннего сгорания, в котором камеры сгорания и цилиндры вращаются вместе с ведомым валом вокруг неподвижного управляющего вала, к которому прикреплены поршни; давление газа сгорания используется для вращения вала.Некоторые из этих двигателей имеют поршни, которые скользят в тороидальных цилиндрах (в форме пончика); другие имеют одно- и многолепестковые роторы. Ранние роторные двигатели использовались в самолетах Первой мировой войны. Они имели воздушное охлаждение, с цилиндрами, расположенными по кругу вокруг коленчатого вала, жестко прикрепленного к фюзеляжу. Винт крепился непосредственно к круглой раме, на которой устанавливались вращающиеся цилиндры. Различные недостатки этих двигателей привели к тому, что после войны от них отказались.
Подробнее по этой теме
Бензиновый двигатель: Роторные двигатели (Ванкеля)
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный в Германии, кардинально отличается по конструкции от обычного поршневого поршневого двигателя…
После Второй мировой войны интерес к разработке нового типа роторного двигателя пробудился. Ванкель является наиболее развитым и широко используемым роторным двигателем. В двигателе Ванкеля ротор в форме равностороннего треугольника вращается с орбитальным движением в корпусе специальной формы и образует вращающиеся камеры сгорания в форме полумесяца между его сторонами и изогнутой стенкой корпуса.