Принцип работы роторного двигателя

Изобретенный доктором Ванкелем роторный двигатель, относится к группе двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от обычных поршневых конструкций двигателей, роторный двигатель принцип работы имеет совершенно другой. Основными деталями поршневых двигателей являются цилиндры и поршни, создающие рабочий объем и выполняющие определенное количество стандартных циклов. В роторных двигателях функции поршней выполняет ротор, представляющий собой деталь треугольной формы.

Как работает роторный двигатель

Движение роторного двигателя, как и в поршневом варианте, осуществляется благодаря давлению, создаваемому в процессе сгорания смеси топлива и воздуха. Здесь также происходит соединение входного отверстия и дроссельной заслонки, выпускного отверстия и выхлопной системы. В отличие от стандартного двигателя, в роторной конструкции нет передаточных звеньев. Ротор, имеющий треугольную форму, представляет собой своеобразный поршень, который вращается по кругу и осуществляет передачу крутящего момента к выходному валу.

В процессе вращения ротора, происходит разделение общей камеры на три отдельных, где в каждой из них, по очереди, происходит свой собственный цикл. Обычно, в конструкции роторного двигателя используется два ротора. За счет этого, уменьшается детонация, а работа двигателя становится более стабильной. Фактически, ротор выполняет ту же работу, что и поршни в обычном двигателе. Установка ротора на вал производится с определенным эксцентриситетом, позволяющим выполнять передачу крутящего момента.

Работа механизма разделяется на несколько этапов:

• Забор воздушно-топливной смеси происходит при прохождении одной из вершин ротора впускного клапана, расположенного в корпусе. За счет расширения объема камеры, смесь принудительно попадает в ее увеличенное пространство. Новый такт начинается во время прохождения впускного клапана следующей вершиной.
• Сжатие смеси происходит при повороте ротора, что приводит к уменьшению ее объема и возрастанию давления. Его максимальное значение образуется в момент нахождения смеси в зоне действия свечей.
• Зажигание смеси осуществляется с помощью двух свечей, срабатывающих синхронно. За счет этого происходит быстрое и равномерное воспламенение. В результате, образуется взрывная волна, давление которой создает рабочее усилие. Происходит проворачивание ротора на расстояние до выпускного отверстия. Одновременно, производится передача крутящего момента к выходному валу.
• Когда вершина ротора подходит к выпускному отверстию, наступает процесс выбрасывания отработанных выхлопных газов. После этого, начинается новый рабочий цикл.

Плюсы и минусы роторных двигателей

Основное достоинство роторных двигателей заключается в отсутствии передающих звеньев, характерных для поршневых двигателей. Здесь совершенно не нужны клапана и пружины к ним, распределительный вал, ремень ГРМ и другие детали. В связи с этим, значительно уменьшаются размеры и вес двигателя. За счет этого, вся масса автомобиля равномерно распределяется по осям. Это делает машину более устойчивой на дороге. Данные агрегаты отличаются хорошей сбалансированностью деталей, что позволяет практически полностью исключить вибрации. Крутящий момент, поступающий на выходной вал, продолжается значительно дольше. Одно вращение ротора соответствует трем оборотам вала, что существенно увеличивает его ресурс. В целом, эта силовая установка отличается прекрасными динамическими характеристиками.

Однако, данная конструкция имеет ряд существенных недостатков, из-за которых стало невозможно ее массовое использование. Прежде всего, низкие обороты мотора вызывают очень высокий расход топлива. Во время испытаний различных моделей, он достигал 20-ти литров на сто километров. То есть, экономичность в данном случае находится на очень низком уровне.

Другим серьезным недостатком являются сложности при изготовлении деталей. Особенно высокие требования предъявляются к геометрической точности цилиндров и роторов, которой можно добиться только на высокоточном дорогостоящем оборудовании.

Камера сгорания имеет особенности конструкции, из-за которых моторы этого типа могут часто перегреваться. Это происходит по причине избыточной тепловой энергии, образующейся при сгорании топливной смеси. Перегрев вызывает преждевременный износ основных деталей и выход из строя всего двигателя. Установленные между форсунками уплотнители очень быстро изнашиваются, поскольку камеры сгорания отличаются высокими перепадами давления. Из-за этого, агрегаты имеют низкий моторесурс и требуют частых капитальных ремонтов.

В данном двигателе, фактически отсутствует система смазки. Замену масла приходится проводить через каждые 5 тысяч км. В противном случае, узлы и детали выйдут из строя, после чего, понадобятся очень дорогие ремонтные работы.

Система запуска асинхронного двигателя: устройство и принцип работы, схема,

Как проверить электродвигатель: этапы проверки и выяснение неисправностей

Инверторный холодильник: плюсы и минусы компрессора

Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя

Подключение электродвигателя: схемы, проверка, видео

Сколько минут должен работать холодильник и сколько отдыхать, сколько времени работает холодильник при первом включении и после разморозки

Принцип работы роторного двигателя мазда

Главная » Разное » Принцип работы роторного двигателя мазда

Вот что о нем нужно знать

Что такое роторный двигатель Mazda, как он работает и зачем его возрождают

Вращающиеся треугольники Рёло от Мазда возвращаются в массы, но явно под другим соусом…

 

Еще в марте Мартин тен Бринк, вице-президент «Mazda Motor Europe» по продажам и обслуживанию клиентов активировал энтузиастов по всему миру одним лишь своим заявлением, что роторный двигатель Ванкеля вернется в производство.

 

В частности, тен Бринк заявил, что роторный ДВС может стать элементом для расширения диапазона движения электрического автомобиля 2019 модельного года, но на тот момент это был просто слух.  «Mazda не анонсировала никаких конкретных продуктов с роторным двигателем в то время. Однако Mazda по-прежнему привержена работе над технологиями роторных двигателей», –рассуждали на тему комментария вице-президента Мазда в Mazda Motor of America.

 

Смотрите также: Один из немногих мотоциклов с роторным двигателем: История

 

Итак, что же такого особенного в этом легендарном двигателе, который так взволновал всех своим возвращением? И почему на этот раз все может быть по-другому?

 

Как он работает

Элементы системы двигателя

Нажать для увеличения

 

Роторный двигатель внутреннего сгорания по форме напоминает бочку. На нем и в нем вы не найдете многих компонентов, к которым привыкли в стандартном поршневом моторе. Во-первых, в нем нет поршней, ходящих вверх и вниз. Вместо них полезную работу совершает необычной формы треугольный поршень с округлыми краями (треугольник Рёло). Их количество может варьироваться от одного до трех в одном двигателе, но чаще всего используется схема с двумя поршнями, вращающимися вокруг вала посредством эксцентриковой полой центральной части.  

 

Топливо и воздух нагнетаются в пространство между сторонами роторов и внутренними стенками короба, где смесь воспламеняется. Быстрое, взрывное расширение газов поворачивает ротор, который таким образом производит мощность. Роторы выполняют ту же задачу, что и поршни в поршневом двигателе, но с гораздо меньшим количеством движущихся частей, что делает роторный двигатель более легким и компактным, чем поршневой двигатель эквивалентного объема.

 

Учитывая, что карбюратор/впуск находится в левой нижней части изображения, источник зажигания – справа, а выхлоп – справа вверху, можно составить визуальную схему, показывающую процесс работы ДВС, начиная с впуска топливо-воздушной смеси:

Затем ротор проворачивает эксцентриковый вал и повышает давление в камере сгорания:

Источник зажигания (или две свечи, как в случае с многими двигателями Ванкеля) начинает процесс возгорания:

Это сгорание топлива и воздуха закручивает ротор во время рабочего такта:

И наконец, двигатель выплевывает газы и остатки несгоревшего топлива наружу:

 

Мало кто знает, но роторный мотор был изначально придуман почти 100 лет назад, а не в 50-е годы XX века. Первоначально принцип работы мотора был проработан Феликсом Ванкелем, немецким инженером, который придумал свой принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

 

Преимущество №1: Роторный двигатель легче и компактней обычного поршневого мотора

 

Война, поднявшая одних инженеров, например Фердинанда Порше, другим не дала никакой возможности развиться. Не нужны были в опасные времена мирные двигатели Ванкеля, поэтому изобретателю пришлось ждать аж до 1951 года, когда он получил приглашение от автопроизводителя NSU для разработки прототипа. Немецкая компания решила с помощью хитрости выяснить, так ли хорош оригинальный двигатель, параллельно дав возможность продемонстрировать силы другому инженеру – Ханнсу Дитеру Пашке.

 

Сложная конструкция Ванкеля фактически проиграла простому прототипу, разработанному инженером Ханнсом Дитером Пашке, который всего-навсего убрал из оригинальной конструкции все лишнее, сделав ее производство экономически выгодным.

 

Так в Германии был изобретен и опробован новый двигатель Mazda, который на протяжении долгих десятилетий был одним из немногих роторно-поршневых серийных моторов и единственным в 21-м веке.

 

Современный двигатель Ванкеля не совсем двигатель Ванкеля.

 

Да, основа роторного двигателя от Ванкеля стала самой успешной конструкцией данного двигателя в мире и единственной, которая смогла сложными путями дойти до серийного производства.

 

Еще в начале 60-х годов у NSU и Mazda проводился дружеский совместный конкурс на производство и продажу первого автомобиля с двигателем типа Ванкеля, когда они работали над сырым продуктом, пытаясь создать из него качественный товар.

 

NSU стал первым на рынке в 1964 году. Но немецкой компании не повезло: она разрушила свою репутацию в течение следующего десятилетия ненадлежащим качеством продукции. Частые отказы двигателя снова и снова посылали владельцев к дилеру и в магазин за запчастями. Вскоре нередко можно было обнаружить модели NSU Spider или Ro 80, в которых было поменяно три и более роторных двигателей Ванкеля.

 

Проблема заключалась в уплотнениях вершины ротора – тонких полосках металла между наконечниками вращающихся роторов и корпусами роторов. NSU сделал их из трех слоев, что вызывало неравномерный износ. Это была бомба замедленного действия не только для автомобилей фирмы, но и самого автопроизводителя. Мазда решила проблему уплотнения (крайне важного элемента мотора, без которого он просто не был способен работать из-за отсутствия давления), сделав их однослойными. Силовой агрегат начали устанавливать в 1967 году на спортивные люксовые модели Cosmo…

 

В начале 70-х годов Mazda представила целую линейку автомобилей с двигателем Ванкеля – мечта, которая была разбита нефтяным кризисом 1973 года. Пришлось поубавить аппетит и оставить мотор там, где в нем больше всего нуждались – в легком спортивном купе Mazda RX-7. С 1978 по 2002 год было выпущено более 800 тыс.

этих легендарных спорткаров с необычным двигателем, у которого больше не было аналогов.

 

Из Германии в Японию, из Японии в СССР – вот путь двигателя, разработанного в 20-х годах XX века Ванкелем

 

Любим и ненавидим

Фанаты техники любят роторные двигатели потому, что они другие. Многие автолюбители, хорошо разбиравшиеся в технике, питали определенную слабость к такому странному двигателю, работающему на обычном топливе, но при этом не выглядевшему как стандартный набор поршней, клапанов и других неотъемлемых элементов обычного поршневого мотора.

 

В зависимости от специфики мотора ротор линейно поставляет мощность до 7.000-8.000 об/мин – бесперебойно, практически на одном уровне крутящего момента. Эта ровная полка момента как раз и отличает его от подавляющего большинства поршневых ДВС, в которых наблюдается много мощности на высоких оборотах и ее нехватка при низких.

 

Автопроизводителям также понравился роторный двигатель благодаря плавности его работы. Роторы, вращаясь вокруг центральной оси, не создают никакой вибрации по сравнению с поршневыми двигателями, у которых верхняя и нижняя точки хождения поршня отчетливо прослеживаются даже внутри салона автомобиля.

 

Но необычный двигатель – это словно необъезженная лошадь, своенравное животное, поэтому в противовес обожателям идеи Ванкеля концепция также внушает свою долю ненависти в среде автомобильных фанатов и механиков. И, казалось бы, почему?

 

Ведь у двигателя простой дизайн: отсутствует ремень ГРМ, отсутствует распределительный вал, нет привычной системы клапанов. Но за простоту приходится платить большой точностью производства деталей. Они должны быть сделаны безукоризненно, что поднимает их стоимость в разы, по сравнению с запчастями для обычных поршневых двигателей. Второе – этих запчастей мало в природе. И в-третьих, в мире почти нет специалистов, которые занимались бы починкой роторных моторов. В Москве, говорят, есть пара, но очередь к ним – на год вперед.

 

Из минусов еще можно назвать своеобразную работу роторного силового агрегата. Конструкция подразумевает сгорание масла в цилиндрах мотора, куда нагнетаются небольшие количества моторного масла прямо в камеры сгорания. Делается это для того, чтобы смазывать прилегающие площади роторов, вращающихся на бешеной скорости. Сизоватый дым, иногда выходящий из выхлопной трубы, – это признак беды, он отпугивает незнающих людей от моделей вроде RX-7 или 8.

 

Роторные моторы также предпочитают минеральные масла синтетическим, а их дизайн означает, что вы должны время от времени подливать масло в этот ненасытный агрегат, чтобы оно не закончилось.

 

Ну и наконец, те уплотнения вершины ротора, которые не удалось сделать NSU, все же недостаточно долговечны. Раз в 130-160 тыс. км мотору требуется капитальная переборка. А это удовольствие, как вы уже понимаете, дорогое. Да и что такое 130.000 км? Пять-шесть лет эксплуатации? Маловато будет!

 

Современные водители также наиболее чувствительны к другим недостаткам роторных движков: высоким выбросам вредных веществ в атмосферу (этим, скорей, обеспокоены в Greenpeace) и экономии топлива из-за тенденции двигателя не полностью сжигать топливно-воздушную смесь перед отправкой ее восвояси (здесь, конечно, удар наносится по карману автовладельца). Да, роторные двигатели имеют отменный «аппетит».

 

Для RX-8 Mazda частично решила эти проблемы, разместив выпускные отверстия по бокам камер сгорания. Но сейчас борьба за экологию обострилась и предложенных улучшений оказалось недостаточно. Это явилось еще одной причиной, по которой RX-8 стал последним автомобилем с двигателем Ванкеля под капотом. Он продавался 10 лет, с 2002 по 2012 год, но его убила экология.

 

Время для повторного возвращения

Вернемся к слухам Mazda о том, что компания может использовать какой-то роторный двигатель в качестве «расширителя» диапазона для своего будущего электрического автомобиля. Эта штука имела бы смысл.

 

Еще в 2012 году Mazda арендовала в Японии 100 электромобилей Demio EV, они были хороши, но напрягал небольшой диапазон без подзарядки – менее 200 км.

 

Изучив дело, в 2013 году Mazda создала прототип, который получил небольшой роторный моторчик, тот самый «расширитель» диапазона, который почти удвоил этот диапазон. Модель назвали «Mazda2 RE Range Extender».

 

Колеса прототипа приводились в движение с помощью электрического двигателя, а 0,33-литровый 38-сильный роторный моторчик работал для того, чтобы перезаряжать батареи электрического двигателя, если они разряжались и поблизости не было места для перезарядки.

 

Поскольку роторный двигатель не мог отправлять мощность на колеса, Mazda2 RE не был гибридом, как Volt или Prius. Силовой агрегат Ванкеля, скорее, был бортовым генератором, который добавлял энергии аккумуляторам.

 

Смотрите также: Mazda официально подтвердила возвращение роторных двигателей в 2019 году

 

Такая же компактность и легкий вес, которые сделали ротор Ванкеля отличным двигателем для спортивного автомобиля, такого как RX-7, также делают его идеальным в новом качестве – расширяющего диапазон генератора на автомобиле, особенно том, который уже имеет электродвигатели и батареи, конкурирующие за пространство, и не может позволить себе много «лишнего» веса.

 

Роторные двигатели Мазда сделали себе репутацию в основном как моторы для спортивного автомобиля. В былые времена слухи об уникальных возможностях такого рода силовых агрегатов преодолели даже железный занавес СССР, где уже наши инженеры вносили и успешно интегрировали диковинные моторы в отечественные автомобили.

 

Наверное, будет не совсем правильно делать из такого легендарного двигателя всего лишь генератор для электромобиля. Но такова сегодняшняя реальность: время роторных моторов прошло, и его не получится вернуть обратно.

Как работают роторные двигатели | HowStuffWorks

Роторные двигатели используют четырехтактный цикл сгорания, который является тем же циклом, что и четырехтактные поршневые двигатели. Но в роторном двигателе это делается совершенно по-другому.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Если вы посмотрите внимательно, то увидите, что выступ на выходном валу вращается три раза за каждый полный оборот ротора.

Сердце роторного двигателя — это ротор. Это примерно эквивалент поршней в поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом выступе выходного вала. Этот выступ смещен от центральной линии вала и действует как рукоятка кривошипа на лебедке, давая ротору рычаг, необходимый для поворота выходного вала. Когда ротор вращается внутри корпуса, он толкает лопасть по узким кругам, поворачивая три раза на за каждый оборот ротора.

По мере того, как ротор перемещается через корпус, три камеры, создаваемые ротором, меняют размер. Это изменение размера вызывает перекачивающее действие. Давайте рассмотрим каждый из четырех тактов двигателя, глядя на одну сторону ротора.

Впуск

Фаза впуска цикла начинается, когда кончик ротора проходит через впускное отверстие. В тот момент, когда впускное отверстие выходит в камеру, объем этой камеры близок к своему минимуму. Когда ротор движется мимо впускного отверстия, объем камеры увеличивается, втягивая топливно-воздушную смесь в камеру.

Когда пик ротора проходит через впускной канал, камера закрывается и начинается сжатие.

Сжатие

По мере того, как ротор продолжает движение вокруг корпуса, объем камеры становится меньше, и топливно-воздушная смесь сжимается. К тому времени, когда поверхность ротора добралась до свечей зажигания, объем камеры снова близок к своему минимуму.Это когда начинается горение.

Горение

Большинство роторных двигателей имеют две свечи зажигания. Камера сгорания длинная, поэтому пламя распространялось бы слишком медленно, если бы была только одна заглушка. Когда свечи зажигания воспламеняют топливно-воздушную смесь, быстро нарастает давление, заставляя ротор двигаться.

Давление сгорания заставляет ротор двигаться в направлении увеличения объема камеры. Газы сгорания продолжают расширяться, перемещая ротор и создавая мощность, пока пик ротора не пройдет через выхлопное отверстие.

Выхлоп

Как только пик ротора проходит через выхлопное отверстие, газы сгорания под высоким давлением могут свободно выходить из выхлопа. По мере того как ротор продолжает двигаться, камера начинает сжиматься, вытесняя оставшийся выхлоп из порта. К тому времени, когда объем камеры приближается к своему минимуму, пик ротора проходит через впускное отверстие, и весь цикл начинается снова.

Особенность роторного двигателя заключается в том, что каждая из трех сторон ротора всегда работает в одной части цикла — за один полный оборот ротора происходит три такта сгорания.Но помните, что выходной вал вращается три раза за каждый полный оборот ротора, что означает, что на каждый оборот выходного вала приходится один такт сгорания.

,Роторный двигатель Mazda

, напечатанный на 3D-принтере, радует нас 9000

В этом выпуске Engineering Explained Джейсон Фенске объясняет, как работает роторный двигатель Ванкеля. Используя напечатанную на 3D-принтере модель двигателя 13B-REW в масштабе 1/3 от FD Mazda RX-7, мы более подробно рассмотрим, как работают роторы. Роторный двигатель Ванкеля впервые был использован Mazda, когда компания представила Cosmo еще в 1967 году. Позже он использовался в пикапах, но не стал популярным, пока не нашел свое место в первом поколении RX-7 в 1978 году.С тех пор роторные двигатели и название RX-7 стали синонимами вплоть до финального производства RX-8 в 2012 году.

В отличие от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля содержит внутри ротор. Взглянув на модель 13B-REW, вы можете увидеть внутри корпуса ротора, где происходит все самое интересное. Ротор в форме Дорито внутри является ключом к созданию мощности и вращается с помощью эксцентрикового вала. Вал и роторы вращаются вместе, в отличие от четырехтактного двигателя, в котором используется возвратно-поступательное движение.

7 Фото

Во время вращения ротора активны все три камеры процесса сгорания: такт впуска, рабочий ход и такт выпуска. Если у двигателя 13B два ротора, это означает, что шесть циклов выполняются одновременно. Этот процесс сгорания позволяет роторному двигателю создавать большую мощность по сравнению с аналогичным четырехтактным двигателем. Не имея дела с возвратно-поступательным движением массы, роторные двигатели могут без проблем развивать скорость до 9000 об / мин из-за инерции вращения.

Из-за длинной формы камеры сгорания из выхлопной трубы часто выходит несгоревшее топливо, что не очень эффективно. По своей конструкции роторные двигатели сжигают масло для герметизации камеры сгорания. Вот почему большинство владельцев RX-7 носят в багажнике литры масла. Слухи о возвращении Mazda RX-7 появляются каждый год, но произойдет ли это на самом деле? Время покажет.

Источник: Технические данные Разъяснения через YouTube

.

Роторный двигатель Skyactiv-R нового поколения | Mazda Канада

27 октября 2015 г.

Взгляните на будущее мощности следующего поколения с роторным двигателем Mazda SKYACTIV-R.

RX-VISION представляет будущее, которое мы в Mazda надеемся однажды превратить в реальность; Спортивный автомобиль с передним расположением двигателя и задним приводом с изысканными пропорциями, основанными на дизайне Kodo, которые могла представить только Mazda, и оснащенный роторным двигателем Skyactiv-R следующего поколения.

RX-VISION представляет будущее, которое Mazda надеется однажды превратить в реальность; Спортивный автомобиль с передним расположением двигателя и задним приводом с изысканными пропорциями, основанными на дизайне Kodo, которые могла представить только Mazda, и оснащенный роторным двигателем Skyactiv-R следующего поколения.

Роторные двигатели имеют уникальную конструкцию, вырабатывающую энергию за счет вращательного движения треугольного ротора. Преодолев многочисленные технические трудности, Mazda смогла внедрить роторный двигатель в производство в 1967 году, установив его в Cosmo Sport (известный как Mazda 110S за рубежом).Как единственный автопроизводитель, производящий роторные двигатели серийно, Mazda продолжала усилия по повышению выходной мощности, экономии топлива и долговечности и в 1991 году одержала общую победу в гонке «24 часа Ле-Мана» на гоночном автомобиле с роторным двигателем. За прошедшие годы роторный двигатель стал символом творчества Mazda и ее неустанных усилий перед лицом трудных задач.

В то время как массовое производство в настоящее время приостановлено, Mazda никогда не прекращала исследования и разработки роторного двигателя. Следующий роторный двигатель был назван Skyactiv-R, что выражает нашу решимость решать проблемы, бросая вызов традициям и используя новейшие технологии, как мы это делали при разработке Skyactiv Technology.

Изучите инновации

,

---

Смотрите также

• Грм мазда 3 2010 года
• Параметры дисков мазда 3 2008
• Мазда демио замена переднего ступичного подшипника
• Сравнить хундай туксон и мазда сх 5
• Топливная система мазда 626 ge
• Где находится номер двигателя мазда милления
• Кашкай или мазда cx 5
• Замена передних сайлентблоков мазда 3
• Мазда божество
• Снятие бортового компьютера мазда 6
• Мазда сх 5 2020 года новая модель чья сборка

Двигатель Ванкеля | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

История роторного двигателя

и принципы его работы

| Практическое руководство — двигатель и трансмиссия

Часть 1. История происхождения роторного двигателя и то, как Mazda стала синонимом уникального дизайна.

Большинство японских автолюбителей знакомы с двухроторным двигателем 13B, которым Mazda оснащала RX-7 и RX-8. Но если вы не владели RX какого-либо типа и не модифицировали его, скорее всего, у вас есть только базовое представление о том, чем этот уникальный тип двигателя внутреннего сгорания отличается от более традиционного поршневого двигателя. Если имя доктора Феликса Ванкеля ничего вам не говорит, то у вас есть шанс узнать все, что вы когда-либо хотели знать (и даже больше) о роторных двигателях. Потратьте несколько минут на чтение этой истории, и вы, возможно, просто влюбитесь в этот странно гениальный дизайн двигателя и посмотрите на Mazda с роторным двигателем, такие как RX-7 и RX-8, в совершенно новом свете.

Нацистский изобретатель роторного двигателя

История роторного двигателя — это странная и удивительная история, которая восходит к 1588 году, когда Рамелли изобрел первый водяной насос роторно-поршневого типа. Почти 200 лет спустя Джеймс Уатт, шотландский изобретатель и инженер-механик, чья новаторская работа с паровыми двигателями способствовала промышленной революции, изобрел первый роторный паровой двигатель в 1769 году. 1902-88) является единственным изобретателем роторного двигателя, правда в том, что конструкция роторного двигателя восходит гораздо дальше, чем этот немецкий инженер 20-го века.

Первый работающий прототип роторного двигателя типа DKM был разработан доктором Феликсом Ванкелем — нацистом — и построен автопроизводителем NSU.

Тем не менее, история Ванкеля увлекательна. Его одержимость идеей создания роторного двигателя началась в 1919 году, когда в преклонном возрасте 17 лет ему приснился странный пророческий сон о том, что он изобрел полутурбинный, полупоршневой двигатель. Не имея формального образования (позднее он получил звание почетного доктора), Ванкель в возрасте 22 лет создал собственную исследовательскую лабораторию и начал преследовать свою мечту. Перенесемся во Вторую мировую войну, когда, будучи членом нацистской партии, Ванкель продолжал свою работу при поддержке министерства авиации Германии и частном финансировании со стороны корпоративного сектора, оба из которых считали, что разработка роторного двигателя даст нация и ее промышленность имеют преимущество перед врагами. После войны Ванкель, в конце концов, смог восстановиться (будучи на короткое время заключен в тюрьму союзниками, его лаборатория была закрыта, а исследования конфискованы), основав Технический институт инженерных исследований, где он продолжил свои исследования и разработки роторных двигателей. Вскоре после этого, в 19В 51 году Ванкель сотрудничал с производителем мотоциклов и автомобилей NSU, и всего шесть лет спустя он и NSU завершили прототип роторного двигателя под названием DKM. В этом первом рабочем прототипе использовался вращающийся корпус ротора в форме кокона и треугольный ротор, но именно ККМ со статическим корпусом ротора, завершенный годом позже, в 1958 году, считается настоящим прародителем современного роторного двигателя.

NSU Wankel-Spider выходит на улицы в 1963 году

Только в 1963 году первый автомобиль с роторным двигателем появился на улицах как NSU Wankel-Spider 1964 модельного года. Затем, в 1967, NSU выпустила седан Ro-80 с двухроторным двигателем Ванкеля мощностью 113 л.с. и получила награду «Автомобиль года» в европейской прессе. Но из-за чрезвычайно дорогостоящей разработки роторного двигателя и ущерба, нанесенного репутации бренда из-за проблем с надежностью уплотнения вершины ротора, NSU была поглощена Volkswagen Group в 1969 году (которая объединила NSU с Auto Union, чтобы сформировать Audi) и использование Роторные двигатели Ванкеля были сняты с производства.

NSU ’64 Wankel-Spider был первым серийным автомобилем с роторным двигателем.

Но до слияния NSU с Auto Union, как совместные патентообладатели доктор Ванкель и NSU продали лицензии другим автопроизводителям на разработку их собственных версий роторного двигателя. Большинство крупных автопроизводителей купили лицензию в 60-х годах и начали собственные программы разработки роторных двигателей (плавная и тихая работа и меньшее количество движущихся частей роторного двигателя очень привлекательны), но, как вы знаете, это был относительно небольшой японский автомобиль. компания под названием Mazda, которая в конечном итоге стала единственным автопроизводителем, способным массово производить надежные и экономичные версии конструкции Ванкеля.

Mazda и роторный двигатель

Путешествие Mazda в мир роторных двигателей началось в 1961 году, когда тогдашний президент Цунеджи Мацуда лично заключил лицензионное соглашение с NSU. В рамках этого соглашения Mazda получила прототип однороторного двигателя производства NSU и впервые узнала о проблеме «дребезга». Эти следы вибрации, которые инженеры Mazda прозвали «следами от гвоздей дьявола», представляют собой волнистые следы ненормального износа на корпусе ротора, что приводит к значительному износу уплотнений и самого корпуса. Это было серьезным препятствием на пути практического и широкого использования роторных двигателей, и именно инженеры Mazda, сформировавшие свой исследовательский отдел RE (роторных двигателей), в конечном итоге решили проблему.

В двухроторном двигателе 10A, устанавливаемом на Mazda Cosmo Sport 1967 года, использовались революционно новые верхние уплотнения и сальники, которые решили две основные проблемы, с которыми в то время сталкивались роторные двигатели. Графика Райана Луго.

Признавая ограничения (и, в частности, отсутствие крутящего момента на низких оборотах) однороторной конструкции двигателя, Mazda начала исследовать двух-, трех- и четырехроторные конструкции, работая над решением проблемы вибрации верхнего уплотнения, вызывающей следы вибрации и проблема с расходом масла, вызванная негерметичным сальником. Всего через три года после подписания лицензионного соглашения с Wankel/NSU их второй двухроторный испытательный двигатель, получивший название Type 3820 (2 x 491cc), был построен. Этот двигатель превратился в серийный двухроторный двигатель 10A, используемый в теперь уже известной и очень коллекционируемой Mazda Cosmo Sport 67 года. Двухроторный двигатель 10A мощностью 110 л.с. был оснащен недавно разработанными высокопрочными верхними уплотнениями на углеродной основе, которые после 100 000 км испытаний показали лишь незначительный износ и ни одного страшного дребезга.

Страшные «следы дьявольских гвоздей» на одном из первых корпусов роторов.

Казалось бы, Mazda решила проблему со страшными «следами от гвоздей дьявола», а также решила проблему расхода масла, разработав уникальный сальник совместно с Nippon Piston Ring Co. и Nippon Oil Seal Co.

Как работает роторный двигатель

Так родился роторный двигатель Ванкеля, который со временем стал синонимом Mazda. Но как именно работает роторный двигатель? В Интернете есть несколько отличных видеороликов, иллюстрирующих, как объединяется этот уникальный элемент инженерной мысли, но вот краткий обзор, который поможет вам начать работу.

Четыре стадии сгорания, начиная с поступления всасываемого заряда во вращающийся корпус через впускное отверстие (светло-голубой), сжатого всасываемого заряда (темно-синий), воспламенения смеси сжатого воздуха и топлива с помощью свечи зажигания ( красный) и продукты сгорания, выходящие из выхлопного отверстия (желтый). Графика Алана Мьюира.

В основе роторного двигателя находится ротор трохоидной формы (немного напоминающий раздутый треугольник), который вращается на эксцентриковом валу внутри продолговатого или коконообразного корпуса ротора. Эта конструкция приводит к трем промежуткам между ротором и стенкой корпуса, создавая необходимые камеры, в которых происходят четыре части процесса сгорания (впуск, сжатие, воспламенение и выпуск).

Часть гениальности роторной конструкции Ванкеля заключается в том, как эксцентриковый вал взаимодействует с ротором. Внутри ротора закреплено зубчатое кольцо с внутренними зубьями, а на эксцентриковом валу закреплено зубчатое колесо с внешними зубьями, причем скорость вращения между ротором и валом составляет 1:3. Другими словами, ротор вращается один раз за каждые три оборота эксцентрикового выходного вала.

Это означает, что при работе двигателя со скоростью 9000 об/мин сам ротор вращается только со скоростью 3000 об/мин. Это позволяет относительно небольшому рабочему объему, скажем, двухроторного двигателя 13B, используемого в FC и FD RX-7 (654 см3 на ротор при общем рабочем объеме 1,3 литра), выдавать очень впечатляющие пиковые показатели мощности. Именно это ускорение оборотов или эффект множителя от того, как ротор взаимодействует с эксцентриковым валом, создает такой огромный объемный КПД этих очень компактных двигателей.

Эффект множителя выходного вала также является частью того, что делает роторные двигатели более плавными и тихими по сравнению с традиционными поршневыми двигателями. За один цикл сгорания эксцентриковый выходной вал роторного двигателя совершает три оборота, а сам ротор совершает только один оборот корпуса ротора. Между тем, в традиционном поршневом двигателе коленчатый вал (выходной вал) совершает два полных оборота для завершения одного цикла сгорания, и каждый поршень перемещается вверх и вниз по цилиндру три раза. Возникающие в результате этого очень высокие скорости поршня, наряду со всеми дополнительными движущимися частями в головке (головках) цилиндра, означают, что поршневой двигатель производит гораздо больше шума и вибрации по сравнению с роторным двигателем.

Шестерня большего диаметра внутри ротора в три раза увеличивает скорость вращения эксцентрикового выходного вала.

Простоту и эффективность конструкции роторного двигателя невозможно отрицать. Это элегантный и интригующий образец инженерной мысли, и хотя Mazda в течение многих лет превосходно преуспевала в производстве надежных и мощных роторных двигателей, в качестве модификаторов и тюнеров возникает вопрос, что можно сделать, чтобы улучшить надежность и мощность этих удивительных маленьких двигателей? Для этого вам придется дождаться второй части рассказа об эволюции роторного двигателя на следующей неделе, где Джим Медерер из Racing Beat поделился полезными мыслями, основанными на его более чем 30-летнем опыте настройки роторных двигателей.

Хронология раннего роторного двигателя

• 1958: Доктор Ванкель и НСУ завершают работу над типом ККМ, который станет основой нынешнего роторного двигателя.
• 1961: Mazda подписывает соглашение с Wankel и NSU на использование их технологии роторных двигателей.
• 1963: Mazda формирует исследовательский отдел RE (роторный двигатель) для решения проблем со следами вибрации и утечками масла, от которых страдали ранние прототипы роторных двигателей.
• 1967: Mazda объявила о первом в мире коммерческом двухроторном агрегате типа 10A. Он развивал 110 л.с. и звезды в космоспорте (S110).
• 1972: Mazda оснащает Luce AP первым из своих 12-амперных роторных двигателей с низким уровнем выбросов.
• 1982: Mazda выпускает первый роторный двигатель с турбонаддувом для Cosmo RE Turbo. Этот двигатель 12A также был первым роторным двигателем с впрыском топлива.

Эта история была впервые опубликована 1 июня 2010 года. Ведущий графический дизайн — Алан Мьюир.

Смотрите! 50 лет со дня рождения роторного двигателя Mazda

Популярные страницы

• 2023 Ford F-150 Tremor против Chevy Silverado 1500 Trail Boss, Ram 1500 Rebel, Toyota Tundra TRD Pro: Битва мясных бластеров!

• Пакет Tesla Model S Plaid Track Pack открывает максимальную скорость 200 миль в час Обзор: Удивительно тревожный поиск закваски

• Это самое удобное сиденье в любом автомобиле?

Рекомендованные статьи MotorTrend

Эволюция роторного двигателя: на что обратить внимание и как настроить

Дэвид Пратт | 8 апреля 2023 г.

Роторный двигатель возвращается в качестве гибрида для увеличения запаса хода на внедорожнике Plucky MX-30

Эндрю Бекфорд |