0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое роторный двигатель и как он работает

Роторный двигатель Мазда (Mazda)

Роторный двигатель Мазда (Mazda)

В этой статье мне хотелось бы подробно остановиться на таком интересном устройстве как роторный двигатель. Разбираться в строении будем по принципу «как это работает» в привычном, очень простом и понятном режиме как для начинающих водителей, так и для профессионалов. В центре нашего внимания будет роторный двигатель компании Мазда. Начнем с начала и ответим на вопросы: что такое роторный двигатель, принципы работы роторного двигателя, где используется роторный двигатель?

Не буду вдаваться в историю глубоко и просто скажу, что принцип работы роторного двигателя разработал товарищ Феликс Ванкель в 1957 году. Впоследствии многие организации взялись за разработки принципиально нового роторного двигателя, но встретившись с серьезными сложностями в реализации этого двигателя, многие компании отказались от работы с роторными двигателями. И лишь компания Мазда «вцепилась зубами» за идею воплощения роторного двигателя в своих автомобилях. На сегодняшний день компания Мазда является единственным производителем автомобилей серийного производства с роторными двигателями.

Конструкция роторного двигателя принципиально отличается от конструкции привычного нам ДВС. Основные тяговые элементы и конструкция камеры совсем не похожи на обычный поршневой двигатель. Но есть и много сходств. Например, в роторном двигателе используется тот же принцип сгорания топлива (в основном бензин). Системы подачи топлива и выпуска отработавших газов очень схожи с обычным бензиновым двигателем.

Получается смысл такой же. Так же попадает топливо в цилиндр, так же сжимается, поджигается, горит, расширяется и толкает поршень только деталями другой формы. Зачем тогда компании Мазда вкладывать столько сил, времени и денег в развитие двигателя который не признает не один концерн кроме нее? Ответ кроется в преимуществах роторного двигателя Мазда перед обычным ДВС.

Принцип работы роторного двигателя

Рисунок 1. Основные части роторного двигателя — ротор на валу и корпус (статор). Ротор неподвижно закреплен на эксцентриковом валу и при вращении описывает форму «капсулы», а не круга, так как насажен на вал не по центру.
Фото: Autogurnal.

Не вдаваясь в технические подробности, рассмотрим на схемах принцип работы и увидим все вытекающие преимущества и недостатки роторного двигателя Мазда. Во-первых, нужно полностью забыть конструкцию обычного ДВС, если вы ее себе представляли, если нет, то просто вникаем. Во-вторых, рассмотрим основные части роторного двигателя. Роторный двигатель от того и назван роторным, что в его основе находится вращающийся ротор. Ротор (см. рисунок 1) – основная часть роторного двигателя, от которой передается мощность на сцепление и коробку передач. А если по-простому, ротор – это та часть роторного двигателя, которую толкает сгоревшее топливо, а она уже передает вращение на колеса через трансмиссию (сцепление + коробка передач). Ротор выполнен из легированной стали в форме объемного треугольника, который жестко закреплен на валу. Ротор вращается в полости, она же корпус роторного двигателя (статор), которая выполнена в форме капсулы (см. рисунок 1). В этой полости и происходят все 4 процесса привычные для обычного ДВС – впрыск топлива и воздуха, сжатие этой смеси, воспламенение и толкание ротора, выпуск сгоревших газов.

Теперь рассмотрим, как движется ротор в корпусе и что там происходит. Для начала нужно отметить, что ротор закреплен на валу-эксцентрике. Что это значит? А значит, что ротор не вращается вокруг одной оси, а бегает вокруг нее. На схеме будет понятнее. Принцип работы роторного двигателя заключается в том, что ротор создает вокруг себя полости изолированные друг от друга, в каждой из которых происходит свое действие. Поскольку наш ротор треугольный, полости получается три. Сейчас посмотрим, как ротор проходит один полный цикл. Все начинается с полости всасывания. В ней происходит наполнение камеры кислородом и топливом и их перемешивание. Затем ротор, вращаясь, толкает эту смесь в следующую камеру, одновременно сжимая смесь. Затем сжатая смесь воспламеняется с помощью двух свечей. Смесь расширяется, толкая поршень дальше по кругу. И смесь оказывается уже в следующей полости, где происходит выталкивание остатков от не сгоревшего топлива в выпускную трубу.

Рисунок 2. Полный цикл роторного двигателя. На рисунке представлены все фазы работы роторного двигателя. С каждой стороны ротора одновременно происходит своя фаза в зависимости от того, к какой камере обращена рабочая плоскость ротора. Фото: Autogurnal.

Вот и весь полный цикл работы роторного двигателя Мазда. Но мы рассмотрели, что происходит только с одной стороны ротора, вот в этом и суть. Дело в том, что эти процессы происходят непрерывно сразу с трех сторон ротора. Если проследить за точкой на валу ротора, то получается, что за один оборот в ротором двигателе происходит сразу 3 так называемых такта (всасывание, сжатие, воспламенение). В то время как в обычном ДВС за один оборот двигателя происходит только один из тактов. А если еще учесть то факт, что современные роторные двигатели, которые производит компания Мазда имеют 2 или 3 ротора, то преимущество в производительности такого двигателя по сравнению с обычным ДВС на лицо. Для сравнения, стандартный 2-х роторный двигатель Мазда сравним по производительности с обычным 6-ти цилиндровым двигателем, а 3-х роторный – с 12-ти цилиндровым. Вот мы и ответили на вопрос почему компания Мазда не оставила идею воплощения роторного двигателя в своих автомобилях. Все дело в производительности. Но это не единственное преимущество роторного двигателя Мазда. Вы обратили внимание, что в конструкции присутствует 2 основных элемента, ротор и статор (корпус с полостью) – проще не придумать. По статистике в роторном двигателе используется на 1000 деталей меньше, чем в обычном ДВС. К тому же в роторном двигателе Мазда уровень вибрации намного ниже, чем в обычном ДВС. Этот происходит от того, что в роторном двигателе нет возвратно-поступательных движений поршня, а просто вращение ротора. И ротора как правило 2, так что в добавок еще и они уравновешивают друг друга. Роторные двигатели очень приемистые на маленьких оборотах, это достигается как раз тем моментом, что в двигателе происходит за оборот сразу 3 такта. Да и диапазон оборотов намного выше, чем у простого бензинового двигателя. Роторный двигатель Мазда может без особого напряжения и износа для себя развить скорость 100 км/ч в пределах одной передачи, в диапазоне до 8000 об/мин и более. Нельзя не заметить, что роторный двигатель более компактный и легкий. Это позволяет снизить общую массу автомобиля и выполнить более эффективную «развесовку» агрегатов.

Не все так сказочно на первый взгляд, есть причины, почему другие мировые гиганты не используют эту технологию. Роторный двигатель требует большой точности в своей работе. Полости, которые перекрывает ротор должны быть герметичны друг от друга, сохранять это качество очень сложно. Для этого используются дорогостоящие материалы и обслуживание этого двигателя должно выполняться чаще и профессиональнее. Если не выполнять обслуживание точно в срок то двигатель быстро выходит из строя. Например, если вовремя не поменять масло, то на статоре образуется необратимый износ и двигатель восстановить уже будет сложно и дорого. Стоимость такого двигателя при простоте конструкции не малая из-за использования дорогостоящих материалов. Эти причины возможно и не позволяют другим мировым авто гигантам использовать роторный двигатель в своих серийных автомобилях.

Современные автомобили Мазда с роторным двигателем

Роторные двигатели для компании Мазда стали уже отличительным символом и пользуются не малой популярностью среди автолюбителей. Поговорим о последних модификациях самых современных роторных двигателей.

Уже на протяжении многих лет символом роторного двигателя является автомобиль Мазда RX8 (Mazda RX8). В 2008 году продажи этого автомобиля в Европе прекратились из-за того, что выбросы двигателя этого автомобиля не соответствовали стандарту Евро 5, а только лишь Евро 4. Да и расход топлива старого ротора был не мал (мог достигать 20 литров на 100 км при определенных режимах езды). Но компания Мазда в очередной раз приготовила сюрприз ее клиентам и создала роторный двигатель нового поколения Renesis 16X. Этот роторный двигатель решил все вопросы, которые волновали европейцев. Во-первых, объем двигателя увеличился до 1,6 литра по сравнению со старым ротором 1,3. Мощность этого двигателя достигает 350 л.с. при 8500 об/мин. Во-вторых, изменениям подверглась система впрыска топлива, теперь впрыск топлива осуществляется непосредственно во всасывающую полость и во впускном коллекторе. Этот момент позволяет наиболее точно скорректировать количество топлива при разных режимах езды. Что позволило существенно увеличить экономию топлива. В-третьих, корпус-статор нового роторного двигателя выполнен из новейшего легкого сплава алюминия.

Компания Мазда подготовила еще один сюрприз для любителей окружающей среды и выпустила двигатель с нулевым выбросом CO2 и минимальным выбросом NO2. Этот роторный двигатель установили на обновленную Мазда RX8 Hydrogen RE. Сюрприз заключается в том, что этот новый роторный двигатель работает не только на бензине, но и на водороде. Эра водородных двигателей уже началась, а роторный двигатель даже не требует изменения конструкции для работы на водороде. Использовать водород на простых двигателях невозможно из-за низкой температуры воспламенения водорода, он без контрольно воспламеняется от сильно нагретых деталей двигателя. Использование водорода в роторных двигателях возможно и удобно, по причине того, что всасывание и воспламенение водорода происходят в разных полостях, что позволяет впрыскивать водород в не нагретый отсек. Этот двигатель может работать как на бензине, так и на водороде, причем переключаться можно на ходу. Запас хода на водороде 100 км, на бензине при 61 литровом баке 541 км. Водородный бак занял весь багажник, что не очень удобно. При работе на водороде образуется только вода. Пока этот автомобиль проходит испытания и только сдается в аренду местному правительству и предприятиям на территории Японии.

Читать еще:  Bmw тюнинг двигателя e36

Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid — единственный автомобиль в мире, сочетающий водородный роторный двигатель и электрическую гибридную установку. Фото: Mazda.

Но самой последней разработкой компании Мазда стал автомобиль Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid. Этот автомобиль напичкали всем, что изобрели. Он сочетает в себе бензиново-водородный двигатель и гибридной электрической установкой. Эта силовая установка состоит из роторного двигателя, электроконвертера, генератора и электродвигателя. Смысл работы этой установки в том, что роторному двигателю, работающему на бензине или водороде помогает еще и электродвигатель мощностью 110kW. Этот автомобиль так же сдается в аренду на территории Японии местному правительству или частным компаниям для своих нужд. Вот и все что я хотел рассказать вам о роторных двигателях Мазда, надеюсь, все было понятно, о новинках будем следить и рассказывать в следующих статьях.

Характеристика роторного двигателя, его плюсы и минусы

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

Что такое роторный двигатель

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

Устройство и структура роторного двигателя

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

Принцип работы роторного двигателя

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

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

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

Плюсы и минусы

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

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

Тем не менее, отмечается и ряд существенных недостатков:

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

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

Система смазки и питания роторного двигателя

Подача масла осуществляется под давлением к основным движущимся деталям. Система смазки работает следующим образом:

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

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

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

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

Где используется

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

Возможные проблемы и неисправности роторного двигателя

Некоторые особенности строения силовой установки влияют на возникновение неисправностей двигателя:

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

Узлы и агрегаты двигателя

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

Роторно — поршневой двигатель (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя wlt

Детали Роторно-поршневого двигателя

Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:
— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;
— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;
— 130 кг масса двигателя;
— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

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.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.
В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.
Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.
Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.
Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.
Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.
При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.
Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.
Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

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:

  1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

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.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Читать еще:  Что подложить под вкладыши на двигателе

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

Роторный двигатель Мазда RX8: конструкция, принцип работы, характеристики и последние новости, видео

Многие автомобилисты и понятия не имеют, чем роторный двигатель отличается от поршневого. Это неудивительно: несмотря на гениально простую конструкцию, этот агрегат используется крайне редко. Единственный производитель, который комплектует свои машины такими моторами — Mazda. Причём не только комплектует, но и активно совершенствует. Так, в скором времени японцы намерены презентовать новый роторный двигатель «Мазда» RX8.

Роторный двигатель: устроство и принцип работы

Идея роторного двигателя появилась необычно: 17-летнему немцу Феликсу Ванкелю приснилось, что он создал новый уникальный двигатель. Недолго думая, он принялся за работу, взяв в соавторы Вальтера Фройде. Окончательный вариант роторного двигателя представили публике в 1964 году.

Из названия понятно, что двигатель работает на роторе — движущейся части мотора. Ротор имеет форму треугольника. Он зафиксирован на специальном механизме, который не даёт вращаться вокруг своей оси, а заставляет «бегать» внутри овальной капсулы. Во время движения между сторонами треугольника и частью капсулы образуются изолированные полости. В них происходят следующие процессы:

  1. Всасывание. Первая полость всасывает топливно-воздушную смесь, которая тут же тщательно перемешивается. Затем ротор вращается и отправляет смесь во вторую полость.
  2. Сжатие и воспламенение. Во второй полости смесь сжимается, после чего воспламеняется двумя свечами.
  3. Вытеснение. Использованное топливо вытесняется в выхлопную систему.

Так выглядит полный цикл работы РПД. Но это только 1/3 процесса, поскольку эти действия одновременно происходят с трёх сторон ротора.

Видео: принцип работы роторного двигателя Mazda RX8

История роторных двигателей «Мазда»

Президент Mazda Цунеджи Матсуда заинтересовался роторной системой сразу после появления. Он был уверен, что в роторном двигателе дремлет огромный потенциал. В итоге в 1961 году был подписан контракт о сотрудничестве с NSU (компанией, создавшей новую технологию).

Mazda начала работу над собственной вариацией роторного двигателя. В результате появился совершенно новый мотор типа L8A с двумя роторами. Им укомплектовали спортивный автомобиль Cosmo Sport. Продавался он весьма успешно, но работы на этом не закончились: в 1964 году Mazda выпустила двухроторный двигатель L10A и отправила его в массовое производство.

Из-за новых законов Mazda в 1966 году начала работу над снижением вредных выбросов. В результате появился автомобиль Familia Rotary Coupe, который поставлялся на рынок США под названием R100.

Вдохновлённые успехом работники Mazda начали трудиться над ещё одним новшеством — автомобилем с роторным двигателем и турбонаддувом. Им оказалась модель Cosmo RE Turbo, которую начали продавать в 1982 году. Позже её дополнил Impact-Turbo с усовершенствованной производительностью и управляемостью.

Уже в 1990 году Mazda снова удивила: на этот раз моделью Eunos Cosmo с новейшим трёхроторным мотором 20B-REW.

Роторный двигатель Mazda RX8

В 2003 году на конвейер поступила последняя роторная «Мазда». Это был японец с усовершенствованным мотором, который сразу после своего рождения заслужил звание «Лучшего двигателя года», а год спустя стал «Автомобилем года в Японии».

Конструкция и характеристики

Роторный двигатель Mazda RX8 имеет две секции. Он отличается от предыдущей версии продуктивностью всасывающих и выхлопных портов. Производитель усовершенствовал эти элементы, за счёт чего увеличилась степень сжатия. К тому же, двигатель стал мощнее предшественника.

В 2003 году «Мазда» предложила автолюбителям 2 варианта двигателей с разными характеристиками:

  1. Объём 1,3 л, 192 л.с. Крутящий момент 220 H*m, разгон до 100 км/ч за 7,2 секунды. Автомобиль разгонялся максимум до 223 км/ч.
  2. Объём 1,3 л, 231 л.с. (мощность увеличили за счёт отрегулированной системы впуска). Разгон до 100 км/ч за 6,4 секунды, максимальная скорость — 235 км/ч.

Оба мотора имели небольшой объём, но довольно внушительную мощность. Поэтому расход топлива не радовал: автомобиль «съедал» больше 10 литров даже при спокойном стиле вождения.

Эксплуатация

Производитель обещает, что машина без проблем проедет около 500 000 км. В реальности это крайне сложно. Автомобилисты утверждают, что средний ресурс составляет 100 000 км, но достичь его можно только при соблюдении правил эксплуатации.

Основные секреты можно сформулировать так:

  • обязательный техосмотр через каждые 4 000–5 000 пробега;
  • заливка только «родного» масла Mazda Dexelia Ultra 5W-30;
  • использование свечей с иридиевым электродом (важно помнить, что в роторном двигателе 2 типа свечей — запальные и дожигательные).

Недостатки

Несмотря на все достоинства, у Mazda RX8 с роторным мотором есть и ряд недостатков. Например:

  • высокая требовательность к качеству топлива (предпочитает 98-й бензин);
  • быстрая изнашиваемость уплотнителя ротора;
  • небольшой ресурс;
  • склонность к перегреванию;
  • дорогое и сложное обслуживание.

И главная проблема RX8 — просто сумасшедшее потребление бензина даже на холостых оборотах, с которым придётся свыкнуться. Но настоящих фанатов все эти проблемы не пугают. К тому же, вскоре «Мазда» обещает выпустить новый более экономичный мотор.

Видеообзор автомобиля Mazda RX8

Отзывы владельцев о Mazda RX8 с роторным двигателем

Александр

Езжу на RX8 полгода, уже поменял свечи, масло и провода. Кайфую от машины, за такие деньги — просто бомба. На оборотах рычит мягко и приятно, почти как мотоцикл. Приятнее ездить только в Porsche. Да, бензина жрёт много — 14–15 л по городу, обслуживать дорого, но расстаться с ней не могу. За те же деньги, что она сейчас стоит, можно купить разве что Mazda 3 или 6, но рядом с RX8 они вообще не стоят.

Ирина

Ездила раньше на RX8, нереально крутая красивая машина. Но в то же время в обслуживании она очень дорогая. А пользоваться при этом неудобно, особенно если это единственная машина в семье. Компанией в неё не сесть, сноуборды не положить. Подойдёт, наверное, только каким-нибудь сумасшедшим гонщикам. В итоге я купила себе более практичный седан, но о «Мазде» всё еще с любовью вспоминаю.

Новый роторный двигатель Mazda

Весной 2016 года Mazda Motor Europe запросила у США патент на разработку роторно-поршневого мотора нового поколения. Ожидается, что машины с новым двигателем поступят в продажу уже в 2019 году. Эту информацию подтвердил вице-президент «Мазды» Мартин тен Брик.

Основные технические параметры двигателя пока окутаны тайной. По слухам, рабочий объём увеличится до 1,6 литра, а также появится турбонаддув. Мотор будет принадлежать линейке SkyActiv, представители которой могут похвастать атмосферными силовыми агрегатами.

Поговаривают, что Mazda намерена полностью избавиться от прежних «болячек» на серийных моделях. Ожидается, что производитель поработает с низким ресурсом, отсутствием тяги на низких оборотах и неидеальными экологическими показателями. Автомобилисты уверены, что новый мотор в первую очередь протестируют на серийной версии концепт-кара RX-Vision. Мощность агрегата составит 400 л.с.

Роторный двигатель — уникальная вещь. Из-за высоких оборотов его даже собирались использовать для создания электромобилей, но там он служил бы только для зарядки конденсаторов. Но, если верить последним новостям, Mazda вдохнёт новую жизнь в роторный мотор. Он вернётся ещё более эффективным, чем был, и подарит спорткарам светлое будущее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector