Как работает роторный двигатель. » Хабстаб

Так как роторный двигатель — двигатель внутреннего сгорания, его работа , как и поршневого состоит из четырёх тактов. Пространство двигателя разделено на четыре части и в определённой части выполняется определённый такт. Таким образом, за один оборот ротора, двигатель проходит все 4 такта. Роторный двигатель (изначально задуман и разработан доктором Феликсом Ванкелем) иногда его ещё называют двигатель Ванкеля, или роторный двигатель Ванкеля.
 
Принцип работы.
Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует энергию, которая возникает при сгорании топливовоздушной смеси. В поршневом двигателе, давление, возникающее при сгорании топлива, толкает поршень, соединённый через шатун с коленвалом, таким образом, поступательное движение преобразуется во вращательное, необходимое для вращения колес автомобиля. В роторном двигателе сгорание происходит в камере, образованной частью корпуса и треугольным ротором. Он движется по траектории, которую можно описать с помощью спирографа. Ротор разделяет корпус на три камеры. Поскольку ротор перемещается по кругу, объём каждой из трёх камер то увеличивается, то уменьшается. При увеличении одной из камер происходит всасывание топливовоздушной смеси в двигатель, затем идёт сжатие, смесь взрывается, расширяясь, толкает ротор и, наконец, отработавшие газы, инерции ротора, выталкиваются наружу.

 
Давайте рассмотрим современный автомобиль с роторным двигателем.
Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей, которые используют роторные двигатели. RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был самым успешным автомобилем с роторным двигателем. Но этому предшествовал ряд легковых автомобилей с роторным — двигателем, грузовиков и даже автобусов начиная с Cosmo Sport 1967 года. Mazda RX-8, новый автомобиль от Mazda, на котором стоит новый роторный двигатель — RENESIS.
Этот атмосферный двух роторный двигатель появился в 2003 году, мощность его около 250 лошадиных сил.
 
Части роторного двигателя.
У роторного двигателя система зажигания и система подачи топлива похожа на поршневой двигатель.

Ротор имеет три выпуклые части, каждая из которых действует как поршень. В каждой гране ротора имеется углубление, увеличивающее количество смеси, которую можно поджечь. Вершина каждой грани представляет собой металлическое лезвие, которое образует уплотнение с внутренней поверхностью камеры сгорания. Внутри ротора располагается зубчатое колесо, вырезанное в центре одной из сторон.

Корпус примерно овальной формы. Форма корпуса разработана таким образом, что три кончика ротора всегда соприкасаются со стенками корпуса, образуя три запечатанных объёма газа. В каждой части корпуса происходит только один процесс: всасывание, сжатие, сгорание, выпуск. Впускной и выпускной каналы расположены в корпусе их не закрывают клапана, как в поршневом двигателе. Выпускной канал соединён непосредственно с выхлопной трубой, а впускной с дроссельной заслонкой.

На валу эксцентрично расположены четыре лепестка, то есть смещённые относительно оси вала. Каждый ротор надевается на один из этих лепестков. Это подобие коленвала, в поршневом двигателе. Так как лепестки расположены эксцентрично, ротор, вращаясь, толкает лепестки. Во время работы роторный двигатель греется, охлаждающая жидкость циркулирует по всему корпусу, забирая тепло у двигателя.
 
Работа роторного двигателя.
Цикл работы роторного двигателя, состоит из четырёх тактов. Давайте рассмотрим подробнее каждый такт.
 
Впускной такт.
Впускной такт начинается когда кончик ротора проходит впускное отверстие. По мере вращенья, объём впускной камеры увеличивается, происходит всасывание топливовоздушной смеси. Когда следующий кончик ротора проходит впускное отверстие, смесь запечатывается и начинается такт сжатия.
 
Такт сжатия.
Форма статора сделана таким образом, что при дальнейшем вращении топливновоздушная смесь сжимается. К тому моменту когда смесь находится в контакте со свечами зажигания, объём камеры сгорания минимальный.
 
Такт горения.
У большинства роторных двигателей две свечи зажигания. Камера сгорания имеет вытянутую форму и с одной свечой смесь горит очень медленно. Давление, которое образуется при сгорании, заставляет ротор двигаться в том же направлении пока один из кончиков ротора не достигнет выпускного отверстия.
 
Выпускной такт.
После того как кончик ротора проходит выпускное отверстие, продукты сгорания удаляются в выхлопную систему. Статор сделан такой формы, что камера где находились выхлопные газы сжимается, выталкивая все отработавшие газы. На этом цикл заканчивается.
Таким образом, за один оборот ротора происходит один рабочий цикл.

Некоторые характеристики, которые отличают роторный двигатель от типичного поршневого.
Меньше движущихся частей.
В роторном двигателе гораздо меньше движущихся частей, чем в поршневом. Двухроторный двигатель имеет всего 3 движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой четырёхцилиндровый поршневой двигатель, имеет как минимум 40 движущихся частей, поршни, шатуны, распредвал, клапана, пружины клапанов, рокера, ремень ГРМ, зубчатые шестерни и коленвал. Эта минимизация движущихся частей может обеспечить более высокую надёжность. Вот почему некоторые производители самолётов, используют роторные двигатели вместо поршневых.
Все части в роторном двигателе вращаются непрерывно в одну сторону и не изменяют резко направление, как поршень в поршневом двигателе. 

Проектирование роторного двигателя сложнее чем поршневого, а затраты на его производство очень высоки, потому что они не производятся массово. Как правило, роторные двигатели потребляют больше топлива, чем поршневые, это происходит из-за снижения термодинамического коэффициента за счёт удлинения камеры сгорания и низкой степени сжатия.

Устройство роторного двигателя. Принцип работы роторного двигателя — видео

Автор Master OffRoad На чтение 13 мин. Просмотров 131 Опубликовано 28.12.2020

История создания роторного двигателя

Второе имя роторного двигателя (РПД) — ванкель (этакий аналог дизеля). Именно Феликсу Ванкелю сегодня приписываются лавры изобретателя роторно-поршневого двигателя и даже рассказывается трогательная история о том, как Ванкель шел к поставленной цели тогда же, когда Гитлер шел к своей.

На самом деле все было чуточку иначе: талантливый инженер, Феликс Ванкель действительно трудился над разработкой нового, простого двигателя внутреннего сгорания, но это был другой двигатель, основанный на совместном вращении роторов.

После войны Ванкель был привлечен немецкой фирмой NSU, занимавшейся в основном выпуском мотоциклов, в одну из рабочих групп, трудившихся над созданием роторного двигателя под руководством Вальтера Фройде.

Вклад Ванкеля — это обширные исследования уплотнений вращающихся клапанов. Базовая схема и инженерная концепция принадлежат Фройде. Хотя у Ванкеля был патент на двойственное вращение.

Первый двигатель имел вращающуюся камеру и неподвижный ротор. Неудобство конструкции навело на мысль поменять схему местами.

Первый двигатель с вращающимся ротором начал работу в середине 1958 года. Он мало отличался от своего потомка наших дней — разве что свечи пришлось перенести на корпус.

Феликс Ванкель и его первый роторный двигатель

Вскоре фирма объявила о том, что ей удалось создать новый и очень перспективный двигатель. Почти сотня компаний, занимающихся производством автомобилей, закупила лицензии на выпуск этого мотора. Треть лицензий оказалась в Японии.

Строение и принцип работы роторного двигателя

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

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

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

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

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

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

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

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

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

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

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

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

Строение роторного двигателя

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

Как самостоятельно полировать автомобиль? Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

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

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

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

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

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

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

Фазы работы

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

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

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

Плюсы и минусы

Есть ряд преимуществ:

• меньшее количество деталей, как минимум на 35% меньше относительно поршневого. Меньше деталей — меньше поломок;
• если сопоставить с конкурентом такой же мощности, то РПД будет в 2 раза меньше по размеру;
• отсутствие высокой нагрузки даже на больших оборотах и если на низких передачах разогнаться сильнее сотни километров в час;
• меньше весит, поэтому машину проще уравновесить, она становится более устойчивой;
• нет проблемы вибрации даже у самых легких авто. Поршневой вибрирует гораздо сильнее, ввиду чего роторный лучше сбалансирован.

Но есть и недостатки:

• главный минус — небольшой ресурс, это издержка простой конструкции. Рабочий угол уплотнителей постоянно меняется, из-за чего они быстро изнашиваются. Износ усиливается и от того, что через каждый такт меняется температура. Вдобавок давление, оказываемое на трущиеся поверхности, от этого есть только одно средство — впрыскивание масла в коллектор;
• при износе уплотнителей образуются утечки между камерами. Разница в давлении очень большая, от этого страдает КПД. Вред для экологии усиливается;
• из-за серповидной конфигурации камер топливо сгорает не полностью. Из-за небольшой длины рабочего хода и скорости вращения ротора выталкиваются несгоревшие газы высокой температуры. Выделяются не только продукты сгорания бензина, но и масло, ввиду чего окружающая среда подвергается крайне негативному влиянию. Поршневые двигатели не настолько вредные для экологии;
• про высокий расход топлива уже было сказано, но это касается не только бензина, но и масла. Такой двигатель съедает до литра на тысячу километров. Если забыть про масло, то можно столкнуться с необходимостью дорогого ремонта или вовсе замены мотора;
• высокая себестоимость. Требуются качественные дорогие материалы и высокотехнологичное оборудование.

У роторного двигателя достаточно недостатков, но и его конкурент не совершенный. Поэтому соревнование между ними длилось достаточно долго. Сейчас гонка окончена, но никто не может сказать, навсегда или нет.

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.

2. 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.

3. 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.

Перегревы и высокие нагрузки

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

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

Ресурс

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

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

Машины с роторным двигателем

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

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

В число моделей с РПД входят:

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

Видео: как устроен и работает роторный двигатель

Подведем итоги

Моторы роторно-поршневого типа превосходно показывают себя в гонках. У них есть для этого высокая мощность, большое количество оборотов. Немаловажно, что машины на нем очень легкие относительно других, так как двигатель меньше и легче. Ресурс двигателя для гонок — не самый важный показатель, как и прожорливость. Но в обычной жизни нельзя этого не учитывать.

Вне недостатки обусловлены строением и принципом работы роторно-поршневого двигателя. Их нельзя отнести к недоработкам, скорее, это особенности. Но в теории есть способ вновь начать пользоваться РПД. Для этого нужно сделать его более экологичным, повысить ресурс и сделать его более экономичным.

Источники

• https://dolauto.ru/informations/articles/chto-takoe-rotornyy-dvigatel/
• https://krossovery.info/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy-sistemy/
• https://www.syl.ru/article/158520/new_rotornyiy-dvigatel-printsip-rabotyi-plyusyi-i-minusyi-rotornogo-dvigatelya
• https://geekometr.ru/statji/kak-rabotaet-rotorno-porshnevoy-dvigatel-v-mashine.html
• https://zewerok.ru/dvigatel-vankelya/
• https://remontautomobilya.ru/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy.html

Как работает роторный двигатель

Что такое роторный двигатель? Как при малом объеме он развивает высокую мощность? Почему роторные двигатели так редко встречаются? Сейчас во всем разберемся!

Двигатель роторного типа или ванкель, был разработан еще в 1957 году Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде. Первое время двигатель активно использовался на различных автомобилях, а затем даже на мотоциклах, но со временем стал появляться все реже.

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель — это 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания. Однако, его строение очень сильно отличается от привычного нам поршневого движка. В виду отсутствия множества элементов, роторный двигатель конструктивно проще поршневого.

Hercules W-2000. Объем 294 см3. Мощность до 32 л.с.

В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и благодаря вращению ротора происходит заполнение камеры «впуска». Такт работы двигателя проходит в отдельном «цилиндре». Чтобы разобраться как устроен двигатель, нужно рассмотреть его принцип работы.

Принцип работы.

1 такт — подача топлива.

В момент, когда вершина ротора находится на уровне впускного отверстия, открывается впускной клапан, и, благодаря вращению ротора, происходит заполнение камеры «впуска».

2 такт — сжатие.

Благодаря форме ротора и «цилиндра», рабочая смесь попадает в камеру «сжатия», где она прижимается ротором к стенке «цилиндра».

3 такт — рабочий (воспламенение).

Когда рабочая смесь находится в максимально сжатом состоянии происходит воспламенение (обычно посредствам 2-х свечей). Высвобождающаяся энергия от воспламенения вращает ротор на 1-й такт.

4 такт — выпуск.

После воспламенения отработанная смесь высвобождается через выпускное отверстие.

Как при малом объеме достигается высокая мощность?

Высокая мощность двигателей роторного типа обусловлена тем, что на выходе каждый такт идет как рабочий. Так как ротор заменяет собой минимум 4 поршня, используя малый объем и возможность развивать высокие обороты, двигатели роторного типа имеют преимущество примерно в 2-3 раза над поршневыми ДВС.

К тому же у роторного двигателя есть еще несколько плюсов:

• двигатель отлично сбалансирован, как следствие практически нет вибрации;
• компактность и малый вес, как следствие возможность добиться оптимального расположения и разрисовки по осям;
• простота конструкции.

Почему роторные двигатели настолько редкие?

Причин здесь несколько:

Сложность конструкции. Производство двигателя роторного типа требует больших затрат. Это обусловлено необходимостью использовать специальное высокоточное оборудование и качественные износостойкие материалы.

Маленький ресурс и неремонтопригодность. Для качественной работы двигателя необходима точная подгонка всех элементов, а так как в процессе использования двигателя происходит износ комплектующих (особенно ротора и корпуса-цилиндра), то не только снижается КПД, но и в разы повышается расход масла.

Локальный перегрев. Роторный двигатель очень боится перегрева. Причиной этому служит малое пятно контакта цилиндра и ротора, которое и является причиной частого перегрева этих моторов.

А на сегодня все!

Принцип работы роторного двигателя — особенности работы

Роторный двигатель довольно редкая вещь, о которой некоторые люди даже не подозревают. Кто-то что-то слышал, но никто толком не может объяснить хотя бы то, как он выглядит. По мощности роторный двигатель не уступает двигателю с поршнями.

Где можно встретить

Двигатель Мазда

Для начала немного истории. Роторный двигатель был изобретен уже давно, аж в 1957 году. И с тех пор его активно начали устанавливать на автомобили, но на рынке автомобилей их доля ничтожно мала. Через семь лет после выпуска первого роторного двигателя его начали устанавливать на такие автомобили, как Мерседес-Бенц, Ситроен и другие известные марки. Но эти самые фирмы вскоре начали отказываться от роторных двигателей. Такие двигатели, а называются они, кстати, двигатели Ванкеля, устанавливали долгие годы даже на ВАЗ небольшими партиями. Но со временем его заменили и сейчас даже старожилы волжского автозавода не могут вспомнить то время. Единственная марка, которая с 1967 года и до сих пор выпускает двигатели с роторным двигателем в немалых партиях, – это Мазда. До сих пор роторный двигатель устанавливают на Мазду RX-8 – это двигатель модели 13B-MSP. Про этот автомобиль можно не стесняясь сказать, что он легенда. И стал он легендой именно благодаря своему роторному двигателю.

Мазда RX-8

Принципы работы ДВС и роторного двигателя

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с поршнями, который еще называют поршневым, сильно отличается от роторного и не только по принципу работы, но и по принципу передачи момента и потерям энергии. Энергия, выделяемая при сгорании топлива в поршневом двигателе, сначала приводит в движение поршневую группу, которая, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал. То есть передача момента энергии происходит в два этапа.

Принцип работы ДВС

Принцип работы роторного двигателя намного проще, он выполняет всю работу в один этап. Если объяснять простым языком, то в таком двигателей в центре находится эксцентриковый вал, который вращает сам ротор. Вращается ротор внутри двигателя и выполняет те же функции, что и четырехтактный поршневой агрегат: впуск, сжатие, рабочий такт, выпуск. Но при этом нет сложных механизмов, таких как газораспределительный механизм (ГРМ), распределительные валы, клапаны, поршни. Здесь все эти функции выполняет сам ротор. Полость внутри двигателя, в которой вращается ротор, сама в себе несет все эти функции, но работают они как бы по очереди. Электронные «мозги» управляют «окнами» – это прорези в стенках двигателя – и открывают их по очереди так, что ротор, прокатываясь по шестерне вала, выполняет сразу четыре функции. Легендарный двигатель Мазды RX-8 13B-MPS представлял собой бутерброд из пяти таких двигателей, соединенных двумя герметичными камерами.

Фазы работы роторного двигателя

Достоинства и недостатки

Главное отличие роторного двигателя от поршневого – это то, что вал всегда движется в одну сторону, вращающихся масс в несколько раз меньше и, в отличие от поршневого, роторный двигатель не тратит мощность на газораспределительный механизм. Именно поэтому с атмосферного двигателя 13B-MPS, объемом 1300 кубических сантиметров сняли 192 лошадиные силы. А с форсированного 231 лошадиную силу. Для сравнения, такую мощность у поршневого двигателя снимают с объема 2600 кубических сантиметров.

Мощность двигателя больше

К сожалению, у такого уникального мотора есть свои минусы, и они перевешивают большинство плюсов данной модели двигателя. Первый минус – это небольшой ресурс двигателя всего 100 тысяч километров. По современным меркам это совсем мало, особенно это заметно на фоне самого народного двигателя Тойоты Короллы, ресурс двигателя которого 1 миллион километров. Второй и самый основной минус – это то, что двигатель не поддается капитальному ремонту. Не существует запчастей на замену увеличенных размеров, и расточить детали двигателя тоже не получится, так как очень сложно найти такое оборудование в нашей стране. К тому же в нашей стране сложно найти настоящий 98-й бензин, а использование некачественного топлива приближает кончину роторного мотора. Стоимость нового двигателя на Мазду RX-8 настолько огромна, что ставит под сомнение практичность покупки.

Малый ресурс

Вот в основном и все, что нужно знать о роторном двигателе. Он необычен по конструкции и интересен в работе, но обладает двумя большими минусами, из-за которых использовать данный автомобиль с практической точки зрения невыгодно.

Видео

Устройство роторного двигателя в следующем видео рассмотрено на примере движка Mazda RX-8:

Читайте также:

KUNST! Mazda отмечает 40-летие производства роторных двигателей — ДРАЙВ

В современном автомобильном мире становится всё меньше марок, обладающих яркой индивидуальностью. Всё больше ценится серая надёжность, и мало кому нужен яркий дизайн или оригинальные технические решения. Но есть компании, которые продолжают гнуть свою линию. Например, Mazda, в этом году отмечающая сорокалетие своих серийных роторно-поршневых двигателей.

Спортивные модели Mazda и роторно-поршневые двигатели — сейчас это практически синонимы. Но сам мотор придумали вовсе не японцы. В 1951 году, работая на компанию NSU, Феликс Ванкель (Felix Wankel) начал разрабатывать мотор собственной конструкции. Первый рабочий прототип автомобиля с получившимся агрегатом появился лишь шесть лет спустя. Впоследствии много кто занимался «движками» подобной конструкции — их применяли на автомобилях, мотоциклах и даже автобусах. А компания Rolls-Royce в начале 60-х даже сделала дизельную версию роторно-поршневого двигателя Ванкеля.

Mazda Cosmo Sport — первая роторная ласточка фирмы — была сделана тиражом чуть больше 1,5 тысяч экземпляров.

Первой машиной Mazda с «ротором» была Cosmo Sport. Прототип этого красивейшего купе был сделан ещё в 1963 году. А в 65-м и 66-м компания построила 80 автомобилей, на которых проводились испытания, и лишь в мае 67-го с конвейера сошли серийные машины. Mazda Cosmo Sport, также известная как 110S, стала не только первой роторной Маздой, но и первым автомобилем с двухсекционным мотором — с двумя роторами и секциями рабочим объёмом по 491 см³. Cosmo Sport образца 1967 года имела двигатель всего в 982 «кубика», но его мощность была вполне приличной — 110 лошадиных сил. Это позволяло ей разгоняться до 185 километров в час — недурно для того времени.

Автобус Mazda Parkway 26. Даже он оснащался роторным двигателем.

Почему роторные двигатели развивают такую мощность при столь малом объёме? Во-первых, в отличие от традиционных ДВС, в которых поршни движутся вверх-вниз, здесь крутится треугольник-ротор. А это значит, что и нагрузки на него меньше. Именно поэтому современные роторные «движки» влёгкую крутятся до 9 с лишним тысяч оборотов. Во-вторых, рабочий объём у «Ванкелей» используется более полно и постоянно. За впуск и выпуск отвечают разные «зоны» мотора, а не одна и та же. Ротор делит рабочую секцию на три части, каждая из которых постоянно работает, в то время как в обычном поршневом двигателе один и тот же объём сначала работает на сжатие, а потом на воспламенение. Поэтому так называемый приведённый рабочий объём (грубо говоря — эквивалент обычного в поршневых ДВС) в два раза больше номинального. Кроме того, роторные моторы чрезвычайно компактны и до неприличия легки — а это сулит одни лишь плюсы.

Вот так работает роторно-поршневой двигатель Ванкеля.

Идеальный мотор? Если бы! Проблем с двигателями Ванкеля просто огромное количество. Во-первых, они обладают низким крутящим моментом, а максимальная мощность у них, соответственно, достигается при высоких оборотах. Поэтому мотор для получения большой мощности надо «крутить», а это значит, что совершается больше циклов, и на ресурсе это отражается, естественно, не самым лучшим образом. Во-вторых, камера сгорания у РПД некомпактная, а это приводит к низкому КПД. Отсюда и высокий расход топлива. В-третьих, у такого двигателя большущие проблемы с обеспечением уплотнения подвижных сопряжений ротора и стенок секции. И масло РПД пожирает ну просто в промышленных масштабах — причём это не неисправность, а особенность конструкции.

Двигатель Renesis в разрезе.

Короче, все, поэкспериментировав немного с роторными двигателями и столкнувшись с вышеперечисленными проблемами, задвинули свои разработки куда подальше и отказались от затеи. Все, кроме Mazda. На сегодняшний день эта компания остаётся единственным производителем, не только делающим РПД, но и активно их совершенствующим.

До появления двигателя Renesis многие роторные моторы Mazda были оснащены турбонаддувом.

Надёжность своих «роторов» Mazda доказала, выставив в 1968 году две машины на старт 84-часового марафона de la Route на знаменитом Нюрбургринге. Серийные Cosmo Sport со 130-сильными РПД практически всю гонку держались на четвёртом и пятом местах (из 58 стартовавших экипажей) и… сошли! Но вовсе не из-за проблем с моторами, а из-за повреждения полуосей всего за два часа до финиша.

В семидесятых годах у Mazda сложились обозначения роторных машин — их начали звать RX.

К слову об автоспорте. Своего высшего успеха роторные двигатели добились именно с компанией Mazda, когда болид 787B в 1991 году выиграл 24-часовой марафон в Ле-Мане. После этого РПД были поставлены под запрет в этой гонке. А в Америке даже существует серия Formula Mazda, где гоняются болиды с роторными моторами.

Mazda 787B — единственный японский автомобиль, победивший в знаменитом Ле-Мане в классе прототипов.

Последняя разработка Mazda — мотор Renesis, устанавливающийся на купе RX-8. В ходе его разработки инженерам Mazda удалось победить многие врождённые пороки конструкции, такие, как небольшой ресурс и высокое потребление топлива. При мощности под 250 лошадиных сил, он «кушает» немногим более 11 литров бензина в смешанном режиме.

На RX-8 дебютировал роторный двигатель Mazda нового поколения, а сама машина стала бестселлером.

Даже экспериментальные водородные автомобили у Mazda — роторные.

Но и на этом японцы не останавливаются. Во-первых, они готовят новое поколение «движка» Renesis, а во-вторых, приспосабливают нынешнее для работы на водороде. А первые Mazda RX-8 с роторными моторами, способными работать как на бензине, так и на водороде, уже ездят по улицам Токио. Так что юбилей получился и правда знатный — ведь Mazda единственная компания, которая не остановилась и продолжала развивать конструкцию, которую многие считали бесперспективной. И не просто доказала миру её жизнеспособность, но и довела практически до совершенства.

Рассказываем о проблемах роторного двигателя Mazda Renesis для RX8

 1178 |  12.10.2020

Компания Mazda является чуть ли не единственным автопроизводителем, который на постоянной основе производил роторные двигатели. Серийные роторные двигатели Mazda выпускались с 1967 по 2012 год. Хотя японский автопроизводитель начал это дело в сотрудничестве с европейскими компаниями NSU и Citroёn.

Формально роторный двигатель устроен проще бензинового, но очень требователен к качеству и своевременности обслуживания. Этот двигатель не имеет кривошипношатунной группы, которая превращает прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней во вращение. Этот двигатель сам создает вращение. Причем все вращающиеся части вращаются в одном направлении. Привычного газораспределительного механизма с впускными и выпускными клапанами и управляющими распредвалами в роторном двигателе нет вовсе.

 

На нашем YouTube-канале мы рассказали о последней серийной версии роторного двигателя Mazda – моторе 13B-MSP Renesis, снятый с RX-8 2007 года выпуска. Этот двигатель имеет меньший ресурс, чем его предшественник для RX-7.

 

 

Выбрать и купить двигатель для Мазда вы можете в нашем каталоге контрактных моторов.

 

 

Слабые места роторного двигателя

Самый главный враг роторного двигателя – это износ уплотнений роторов и игнорирование регламента обслуживания. Этому двигателю нужно правильно масло, своевременная замена масла, а также свечей и катушек зажигания. Попутно нужно периодически проверять компрессию и масляные форсунки, чтобы двигатель не погиб из-за отсутствия смазки и не зацарапал поверхность секций.

Во многих случаях роторный двигатель уходил на капитальный ремонт при пробеге в 50 000 км, компания Mazda даже наладила восстановление этих моторов. В самом деле, если владелец вовремя приехал на ремонт, то можно относительно недорого обойтись заменой ремкомплекта.

В руках хорошего владельца мотор может пройти до 150 000- 200 000 км без капремонта.

 

 

Катушки зажигания

На каждой секции роторного двигателя установлено по две катушки зажигания, каждая из которых соединена со своей свечей зажигания. При подключении высоковольтных проводов важно не перепутать какой провод к какой свече подлючается.

Катушки зажигания на роторном двигателе были слабым местом – они служили около 30 000 км. Инженеры Mazda два раза улучшали их – надёжность третьего варианта катушек зажигания уже вопросов не вызывает (N3h2-18-100C). Помимо оригинала в продаже есть хорошие и бюджетные заменители, также существуют варианты тюнингованных катушек зажигания. Катушки нужно сразу менять с высоковольтными проводами.

При проблемах с катушкой зажигания двигатель «стреляет» в глушитель.

 

 

Выбрать и купить катушки зажигания для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Свечи зажигания

Две свечи на каждую секцию необходимы, чтобы «прожечь» длинную камеру сгорания. Свечи зажигания иридиевые и срабатывают последовательно. Свечи в каждой паре разные и важно не перепутать их при установке. Нижняя свеча является запальной, а верхняя – дожигательной. Свечи зажигания нужно менять каждые 30 000 км. Комплект свечей NGK обойдется в сумму порядка $140. Оригинальный комплект (N3Y318S309U) — $200-260.

До 2006 года роторный двигатель 13B-MSP мог залить свечи во время запуска. Владельцам приходилось выкручивать свечи, вынимать предохранитель бензонасоса и крутить стартером до тех пор, пока ротор не проветрит секции.

До сих пор важно помнить, что свечи могут оказаться залитыми, если двигатель заглушить на холодную. Этот мотор стоит глушить хорошо прогретым. Также знатоки рекомендуют глушить этот мотор… раскрутив его до 5 000 об/мин, после чего нужно выключить зажигания.

 

Свечи зажигания соответственно: запальная, дожигательная, запальная, дожигательная

 

Выбрать и купить бензиновые форсунки и топливную рампу для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Масляные форсунки

Ресурс масляных форсунок ограничен – специалисты говорят о лимите в 50 000 км. О неисправности форсунок говорит… уменьшившийся темп расхода масла. Масляные форсунки рекомендуется диагностировать каждые 1-2 замены масла.

На дорестайлинговом двигателе 13B-MSP масляные форсунки оснащены обратным клапаном и сообщаются с атмосферой по трубке, которая входит во впускной тракт. Это необходимо, чтобы форсунки беспрепятственно впрыскивали масло во время разряжения в секции и не продавливались, когда в секции поднимается давление. Поэтому проверка форсунок сводится к определению утечек.

Можно просто снять воздушный шланг со впускного тракта и создать небольшой вакуум. Форсунки должны держать вакуум.

На рестайлинговом моторе форсунки уже не сообщаются с атмосферой. Их нужно снять и подать на них 3,5 бара. При этом они должны продуваться.

 

 

Износ апексов

Установленные в вершинах роторов уплотнительные пластины – апексы – созданы с расчетом на износ. Они могут износиться на 0,8 мм. Если остаточная высота пластин – 4,5 мм и менее, то их пора менять. Сильно изношенный апекс может просто выпасть под действием центробежной силы. Естественно, он размолотит ротор, оставит следы на поверхности гильзы. В этом случае ремонт двигателя будет нецелесообразен – проще и дешевле купить б/у или восстановленный мотор, или же мотор под реставрацию, в котором достаточно поменять ремкомплект.

Повышенный расход масла, плохой запуск двигателя или скачущий холостой ход – первый признак механического износа двигателя и снижения компрессии. Компрессия должна быть не ниже 6,5 бар, в идеале порядка 8 бар. Если компрессия снижается, то следует сразу отправляться на переборку двигателя. В этом случае капремонт обойдется в минимальную сумму – порядка $2000-2500.

 

 

Износ коренных вкладышей

Из-за проблем со смазкой страдают вкладыши эксцентрикового вала, который вращается втрое быстрее роторов. Из-за этого роторы смещаются, после чего апексы могут выпасть и нанести повреждения поверхности статора. Что самое неприятное, роторный двигатель не стучит, поэтому отвалившаяся деталь может довольно долго повреждать внутреннюю поверхность секций.

 

 

Выбрать и купить блок цилиндров для двигателя Mazda, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Особенности конструкции роторного двигателя Mazda

Вместо коленвала здесь используется эксцентриковый вал, на который надет ротор. Кроме того, ротор надет на направляющую стационарную шестерню, которая просто прикручена к корпусу двигателя. Ротор в сечении представляет собой треугольник Рёло? (треугольник с дугообразными сторонами). Между его боковыми сторонами и статором двигателя образуются 3 рабочие полости. Вращаясь, ротор открывает и перекрывает впускные и выпускные окна, сжимает топливовоздушную смесь и «выдавливает» в выпуск отработавшие газы. То есть, каждый такт происходит в отдельном отсеке камеры. Одновременно происходят три разных такта. За один полный оборот ротора проходят три рабочих такта.

 

 

Эксцентриковый вал, на который передается произведенная работа, вращается в три раза быстрее. Нехитрыми вычислениями получаем, что один рабочий такт (воспламенение) приходится на один оборот вала (треть оборота ротора). Для сравнения, в одноцилиндровом ДВС на один рабочий такт приходится на два оборота коленвала.

Роторные двигатели Mazda всегда имеют по две секции. В таком исполнении их можно прировнять к поршневому 4-цилиндровому 4-тактному двигателю, но только по количеству рабочих тактов на один оборот выходного вала. И там, и там по 2 рабочих такта на один оборот вала. Но по рабочему объему традиционные ДВС с роторным не сопоставимы. Чтобы не вдаваться в сложные расчеты, сразу отметим, что самый распространенный роторный двигатель Mazda 13B с двумя секциями объемом 654 см. куб. (итого около 1,3 литра) эквивалентен 6-цилиндровому поршневому двигателю рабочим объемом 2,6 литра.

Отметим, что 654 см. куб. – это наибольший рабочий объем на такте впуска над одной стороной ротора.

 

 

Роторы изготовлены из чугуна, они пустотелые. На дугообразных сторонах есть проточки под камеры сгорания.

Каждый ротор имеет несколько видов уплотнений. На вершинах и на торцах (боках) ротора предусмотрены пластины, которые препятствуют прорыву газов, то есть играют роль компрессионных колец. Отметим, что маслосъемных пластин на роторе нет.

Однако на каждом роторе предусмотрены и кольцевые уплотнения, расположенные вдоль оси эксцентрикового вала. В этих уплотнениях собраны компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца препятствуют прорыву отработавших газов во впускные окна (на двигателе 13B-MSP для Mazda RX-8). Маслосъемные кольца уплотняют внутреннюю полость ротора, в которую подается масло для смазки зубьев, подшипника и роторной шейки.

 

 

Статор (блок) двигателя – алюминиевый, его внутренняя полость сформирована стальной гильзой. Статор двухсекционного роторного двигателя состоит из пяти деталей – две детали секций и 3 крышки между ними. Через все эти детали циркулирует охлаждающая жидкость. Болты, крепящие воедино все 5 деталей, оснащены сальниками, предотвращающими утечку антифриза.

Отверстия для впуска и выпуска находятся на боковых стенках статора, они не имеют каких-либо запорных механизмов (клапанов). У ранних версий роторного двигателя Mazda выпускное отверстие находилось прямо на поверхности гильзы. Впускное и выпускное окна открываются и закрываются боковой поверхностью ротора.

Ротор изготовлены из чугуна, эта деталь пустотелая, с несколькими внутренними рёбрами. Во внутрь запрессован роторный подшипник.

 

Роторный двигатель работает не только на воздухе и бензине, но и сжигает моторное масло. Масло для смазки попадает на поверхность гильзы и ротора через специальные форсунки, по две на каждую секцию. Подача масла невелика и дозируется отдельным масляным насосом по команде ЭБУ исходя из скорости работы двигателя и температуры охлаждающей жидкости.

Основной масляный насос двухсекционный, роторного типа – состоит из двух пар трохоидных шестерней. Он приводится цепью от эксцентрикового вала и собирает масло из неглубокого поддона.

Эксцентриковый вал имеет две роторные и две коренные шейки, опирается на подшипники скольжения. В эксцентриковом вале есть каналы для подачи масла к подшипникам скольжения и две маслофорсунки, орошающие внутреннюю полость роторов.

 

 

Преимущества роторного двигателя

В чем заключаются преимущества роторного двигателя? Удельная мощность выше – примерно в два раза выше, чем у поршневого ДВС. Этот двигатель генерирует мощность практически постоянно, в нём практически отсутствуют неравномерно и неуравновешенно движущиеся части. 1,3-литровый двигатель Mazda RX-8 выдает до 258 л.с. с 1,3 литров рабочего объёма. А ведь был еще и турбированный двигатель (на Mazda RX-7), который с того же объема выдавал 350 л.с. Роторный двигатель гораздо компактнее и легче.

 

Недостатки роторного двигателя

Из-за особенностей протекания рабочего хода роторный двигатель совсем не блещет топливной экономичностью. Рабочие газы не успевают сполна передать давление на ротор и довольно рано выходят в выпускную систему. На практике 1,3-литровая Mazda RX-8 запросто расходует 20 л бензина на 100 км.

К тому же площадь камеры сгорания гораздо больше, чем в поршневом двигателе. Следовательно, немало энергии газов уходит на нагрев ротора и статора двигателя. Вдобавок, смесеобразование происходит хуже. Следовательно, КПД роторного двигателя хуже, чем у поршневого бензинового.

Также развиваемый крутящий момент мал, существует постоянный прорыв газов в соседние секции через уплотнения вершин двигателя и гнезда свечей зажигания.

Роторный двигатель очень требователен к качеству моторного масла, которое должно быть и очень эффективным и экологичным. Масло следует менять каждые 5 000 км и в течение этого интервала следить за уровнем и доливать масло. На практике получается так: владелец покупает 5-литровую канистру масла, 3,5 литра помещается в поддон, а оставшиеся 1,5 литра уходят на постепенную доливку. Проверять уровень масла желательно ежедневно. А заливать следует минеральное с вязкостью от 10W-30 до 15W-40 и низкой зольностью или полусинтетику на гидрокрекинговой основе с вязкостью 5W-30.

 

Выбрать и купить двигатель для Mazda вы можете в нашем каталоге контрактных моторов.

 

Здесь по ссылкам вы можете посмотреть наличие на авторазборке конкретных автомобилей Mazda заказать с них автозапчасти.

Это видео подтверждает, что Mazda работает над новой версией роторного мотора

 С тех пор как в 2012 году было решено прекратить производство спортивного купе Mazda RX-8 с роторным двигателем под капотом, японская компания только и ищет повода вернуть обновлённую версию роторной легенды. Ходили слухи что да, инженеры автопроизводителя работают над совершенствованием роторных моторов, были даже опубликованы патентные снимки, подтверждающие этот факт. Но в любом случае, пока что ничего конкретного мы так и не увидели. 

 

Пару минут назад, на официальном YouTube-канале компании Mazda появился видеоролик, просмотрев который мы убедились в том, что новый роторный мотор обязательно будет представлен.

  Видео, получившее название «50-летие роторного мотора», длится 12 минут и рассказывает об истории создания инженерами японской компании роторного двигателя. Да, это видео ничего не говорит нам нового, но… Именно описание к ролику дает нам понять, что дальнейшая разработка этой технологии имеет место быть: «История Mazda и роторного двигателя еще не закончена». Пока что это все – нет ни примерной даты, ни подробностей о новом спортивном автомобиле. 

  Буквально в прошлом месяце Mazda заявила, что все еще есть надежда на появление совершенно нового спортивного автомобиля, под капотом которого будет новый роторный мотор, но он все еще не находится в разработке. Затем, в начале этого года, были обнаружены патенты, которые, по-видимому, улучшают роторный двигатель, в том числе его эффективность впуска и многое другое. Патенты также намекают на наличие турбонаддува.

    Не так давно, наше издание писало о том, что Mazda CX-5 2020 модельного года получил новые опции и новый ценник. Пока изменения коснулись только моделей с бензиновыми моторами. Деталей о дизельных модификациях компания не сообщала. Обновленный кроссовер поступит в продажу уже в ближайшее время.

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, вы увидите, что лепесток смещения на выходном валу вращается три раза за каждый полный оборот ротора.

Сердце роторного двигателя — это ротор.Это примерно эквивалент поршня 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 лепесток 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 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, эта 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.

Сгорание

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, давление быстро растет, заставляя ротор двигаться.

Давление сгорания заставляет ротор перемещаться 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 будет три такта сгорания. Но помните, что выходной вал вращается три раза за каждый полный оборот ротора, а это означает, что на каждый оборот выходного вала приходится один такт сгорания.

Как работает роторный двигатель Ванкеля

Одна из проблем обычных автомобилей двигатель дизайн заключается в том, что поршни двигаться по прямой вверх и вниз в своих цилиндры , производить то, что есть известный как возвратно-поступательное движение .

Внутри двухроторного двигателя Ванкеля

В NSU Ro80 и более современных автомобилях Mazda с двигателями Ванкеля используются сдвоенные роторы. Роторы приводят в движение выходной вал, проходящий через их центр.Этот вал соединен с маховиком для сглаживания импульсов мощности двигателя. Преимущество сдвоенных роторов заключается в том, что, когда они настроены на поворот на 180 ° в противофазе друг с другом, один ротор компенсирует любые вибрации, производимые другим ротором, что обеспечивает исключительно плавную работу двигателя.

Однако опорные колеса требуют другого движения — вращательное движение . К преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное движение, поршни связаны с коленчатый вал так что, когда поршни поднимаются и опускаются, они заставляют коленчатый вал повернуть.Тогда вращательное движение коленчатого вала может передаваться на дорогу. колеса, чтобы вести их.

Двигатель автомобиля был бы намного проще, если бы поршни могли вращаться, а не движение вверх и вниз, потому что создаваемое таким образом вращательное движение может быть передается непосредственно на опорные колеса (хотя передача все равно будет нужный).

Еще одно преимущество такого роторный двигатель было бы что поршни бы всегда двигаться в одном направлении — по кругу. Ни один из двигателей мощность будет потрачена впустую, остановив поршни в конце их Инсульт а также снова ускоряя их в обратном направлении, как это происходит в Поршневой двигатель.

Емкости Ванкеля

Дизайн Двигатель Ванкеля делает его намного более мощным, чем поршневой двигатель такой же мощности. NSU Wankel Spyder с двигателем объемом 498 куб. См, обеспечивающим максимальную скорость почти 100 миль в час, это один из примеров. Еще совсем недавно купе Mazda RX-7 оснащалось двигателем всего 1308 куб. См (654 куб. См на ротор), но имеет аналогичные рабочие характеристики Porsche 924S объемом 2479 куб. Чтобы уравнять мощности двигателей Ванкеля и поршневых двигателей в с точки зрения производительности, мощность двигателя Ванкеля должна быть увеличена Автор: 1.8. Это означает, что двигатель RX-7 объемом 1308 куб. См имеет такую ​​же выходную мощность, что и поршневой двигатель объемом 2354 куб. см.

Разработка

Несмотря на привлекательность идеи, когда-либо применялся только один тип роторного двигателя. успешно применяется в автомобилях. Это двигатель Ванкеля, разработанный Феликсом. Ванкель.

Он начал исследования роторных компрессоры в 1938 году. После Второй мировой войны он объединился с NSU (немецкий производитель автомобилей, позже ставший частью VW Audi) превратить его компрессоры в практичный двигатель внутреннего сгорания .

К 1957 году Ванкель построил экспериментальный роторный двигатель, работавший на испытательный стенд, и в 1964 году этот двигатель был предложен публике в NSU Wankel Spyder. Этот небольшой спортивный автомобиль с задним расположением двигателя имел двигатель Ванкеля объемом 498 куб. мог развивать 50 л.с. и иметь максимальную скорость 95 миль в час (152 км в час).

Spyder так и не завоевал популярность у публики, и автомобиль, который действительно прославил двигатель Ванкеля NSU R080, который был признан автомобилем Год 1968. Он имеет двухроторный двигатель 995c и может развивать скорость до 110 миль в час. (176км в час).

Внутри Ванкеля

Сердце двигателя Ванкеля — трехсторонний поршень, называемый ротором. вращающийся внутри корпус ротора . На каждой стороне корпуса есть торцевая пластина.

Боковые стороны ротора изогнуты на три лопасти, а корпус ротора имеет в форме большой восьмерки, так что при вращении ротора зазор между каждой стороной ротора и корпусом попеременно увеличивается и меньше. Этот постоянно меняющийся разрыв является ключом к горение процесс.

топливо / воздушная смесь поступает в корпус в момент, когда в ловушке объем между стенкой корпуса и одним из лопастей ротора увеличивается. По мере увеличения этого объема создается вакуум , рисунок в топливовоздушная смесь через отверстия в корпусе и на концевой пластине.

По мере вращения ротора этот объем начинает сокращаться, сжимая топливно-воздушная смесь. Затем эта смесь проходит через свеча зажигания , установлен в стенка корпуса. В Искра загорается загорание смеси, в результате чего она развернуть и вращать ротор вокруг своего цикл .На данный момент объем между ротор и корпус увеличиваются, чтобы обеспечить расширение газов. Наконец, объем снова уменьшается, вытесняя отработанные газы через выхлопные отверстия.

Таким образом, ротор совершает тот же четырехтактный цикл, что и поршневой двигатель. двигатель — индукция , сжатие , мощность и выхлоп — но каждый из трех лепестки ротора проходят через этот процесс непрерывно, поэтому есть три силовые удары за каждый оборот ротора.

Через центр ротора проходит выходной вал , к которому ротор связан системой планетарные передачи аналогично автоматическому коробка передач (см. Системы 44 и 45).Зубчатая передача позволяет ротору следовать эксцентричный орбите так, чтобы три конца ротора постоянно касались Корпус.

Когда ротор вращается, он вращает этот вал. Вал несет это вращательное движение к коробка передач и так с опорными колесами.

Рабочий цикл роторного двигателя Ванкеля

Индукция

Когда кончик ротора проходит через впускное отверстие, следующая камера начинает увеличиваться в размерах из-за эксцентрической орбиты ротора.Это приводит к засасыванию топливно-воздушной смеси в камеру.

Сжатие

По мере того как ротор продолжает вращаться, камера начинает уменьшаться в размерах, сжимая топливно-воздушную смесь, готовую к воспламенению.

Зажигание

Когда камера проходит над свечами зажигания, они загораются, чтобы воспламенить смесь. Все современные двигатели Ванкеля имеют две свечи зажигания, обеспечивающие равномерное сгорание топливно-воздушной смеси по всей камере.

Выхлоп

Расширение горящих газов заставляет ротор совершать полный цикл, проходя через выхлопное отверстие, где газы вытесняются из камеры. Этот цикл продолжается во всех трех камерах одновременно.

Отличия

Конструкция двигателя Ванкеля означает, что он не имеет клапаны — топливо / воздух смесь просто входит и выходит из камеры через отверстия в корпусе ротора и торцевую пластину.Поэтому и качелей нет, распредвал или толкатели.

Это означает, что Ванкель имеет примерно половину количества частей Поршневой двигатель. Он также легче и компактнее. Тем не менее, это все еще нуждается во многих из тех же вспомогательных устройств, что и другие двигатели — стартер , генератор , система охлаждения , карбюратор или же впрыск топлива , масляный насос и так далее. Однажды двигатель установлен со всем этим, он теряет большую часть своего преимущества компактность и меньший вес.

Тем не менее, двигатель Ванкеля в Ro80 получил широкую оценку за его плавность хода и отсутствие вибрации.Отчасти это было из-за неисправности двигателя. с двумя роторами, установленными на одной линии друг с другом, но в отдельных корпусах. Каждый вращались примерно на том же выходном валу, но их синхронизация была выставлена ​​на 180 ° наружу, так что любой дисбаланс сила произведенные одним ротором, будут аннулированы тем же сил другого ротора, и чтобы они совместно производили более равномерный поворотное движение.

Ограничения Ванкеля

Хотя проблема уплотнения теперь в значительной степени разобрались, он до сих пор не удалось полностью использовать потенциал двигателя Ванкеля для использования в транспортных средствах из-за ограниченного срока службы компонентов двигателя.Еще одна проблема заключается в том, что двигатель обычного поршневого автомобиля хорошо работает в довольно широком диапазоне скоростей и нагрузок, тогда как Двигатель Ванкеля лучше всего работает только в гораздо более узком диапазоне.

Ранние проблемы

После того, как базовая конструкция Ванкеля была определена, вскоре возникнут проблемы. стало очевидным. Один из них — износ уплотнений. Роторы герметизированы со всех сторон, чтобы убедитесь, что газы не просачиваются через наконечники из частей с высокой степенью сжатия корпус к частям с низкой степенью сжатия.Эти уплотнения были подвержены износу и поломка, в результате чего двигатель теряет компрессию и, следовательно, мощность.

На поршневом двигателе это уплотнение частично обеспечивается клапанами и частично за счет поршневые кольца , но уплотнения на двигателе Ванкеля представляли особую проблемы.

Уплотнения наименее эффективны при низких оборотах двигателя, где они должны быть снабжены пружинами, чтобы удерживать их прижатыми к боковой стороне корпуса.

Но при высоких оборотах двигателя комбинация центробежные силы и высокий газ давление плотнее прижмите уплотнения к корпусу.Результирующий трение означало потерю мощности и значительный износ уплотнений, что вскоре сломал.

Ранние Ванкели имели печати, сделанные из углерод , но в более поздних конструкциях были особые чугунные уплотнения, которые оказались более прочными. Для дополнительной защиты внутри корпуса и концевых пластин нанесено износостойкое покрытие.

Вторая серьезная проблема — износ восьмиугольной ходовой поверхности, вызванный «стуком» печатей. Это приводит к гофре на ходу. поверхность и сокращает срок службы двигателя.

Формы камеры

Mazda 13B Роторный двигатель

Схема впуска, двигателя и выхлопа роторного двигателя Mazda 13B. Этот двигатель имеет электронный впрыск топлива с двумя топливными форсунками на ротор. Первичные форсунки работают постоянно, в то время как вторичные форсунки включаются только при повышенных оборотах двигателя или под нагрузкой. Выбросы выхлопных газов сокращаются за счет использования термического реактора для нагрева выходящих газов — тепло подается теплообменником дальше по выхлопной трубе.

Другая проблема с двигателем Ванкеля — это форма горение камера . В типичном поршневом двигателе камера примерно равна полусферический, что обеспечивает равномерное сгорание топливно-воздушной смеси и постепенно. В двигателе Ванкеля камера сгорания неизбежно длинная. и плоская, форма которой значительно затрудняет оптимальное сгорание.

Частичное решение проблемы камеры сгорания заключалось в соответствовать две искры заглушки расположены на небольшом расстоянии друг от друга.Mazda — чей RX-7 теперь единственный Автомобиль с двигателем Ванкеля, который сегодня продается в Великобритании (см. Ниже), взял этот принцип за основу. далее, установив две свечи, одна из которых зажигает доли секунды. позже, чем другой. Это расположение требует двух отдельных зажигание системы с двумя катушки .

Отсутствие успеха

Несмотря на мощность и плавность хода Ванкеля, ему пока не удалось завоевать популярность среди подавляющего большинства производителей автомобилей.

Основная причина — высокий расход топлива, вызванный тенденцией топливно-воздушная смесь гореть неравномерно.Неравномерное сгорание в двигателе Ванкеля также создает еще одну проблему — высокий эмиссия уровни частично обгоревшего углеводороды (загрязнение выхлопными газами).

За годы, прошедшие с тех пор, как R080 принес теоретические преимущества Ванкеля двигатель к известности, были различные нефтяные кризисы и продолжающиеся давление со стороны правительств и общественности с целью снижения уровня выбросов выхлопных газов и лучший расход топлива.

Ни одно из этих требований не благоприятствует двигателю Ванкеля, и, кроме того, он означало, что большинству производителей автомобилей пришлось потратить много времени и денег на повышение эффективности существующих двигателей.

Руководство для начинающих: что такое роторный двигатель (и как он работает)?

Роторное и поршневое

ПРОФИ
• Природа двигателя означает, что гораздо меньший рабочий объем может производить значительно больше мощности, чем поршневой двигатель сопоставимого размера — Mazda RX-8 технически имеет объем 1,3 литра, но выдает около 230 л.с.

• Двигатели физически намного меньше, легче и имеют меньше движущихся частей, которые могут выйти из строя.

• Из-за характера двигателя они внутренне сбалансированы — роторы действуют как вращающиеся противовесы, поэтапно компенсирующие друг друга.Это означает, что вибрации меньше, поэтому двигатель работает более плавно и будет раскручиваться до более высоких оборотов (10000 об / мин отнюдь не является чем-то неслыханным) без повреждений.

МИНУСЫ
• Роторные двигатели менее экономичны, чем их аналоги с поршневыми двигателями, поскольку они менее эффективны с точки зрения теплового воздействия.

• Выбросы низкие из-за частичного совпадения событий впуска и выпуска, и ни одно из них не соответствует действующим нормам.

• Наконечники ротора, также известные как уплотнения вершины, подвергаются огромным нагрузкам и склонны к выходу из строя — это была огромная проблема для старых моделей Wankels, и ее еще предстоит полностью решить в современных вариантах.

• Высокий расход масла из-за необходимости поддерживать внутреннюю смазку роторов и уплотнений.

• Из-за небольшого эксцентриситета вала по сравнению с ходом коленчатого вала роторные двигатели имеют небольшой крутящий момент по сравнению с обычным двигателем на низких оборотах.

Mazda была крупнейшим производителем роторных двигателей и единственным производителем, который использовал их с конца 1970-х годов. General Motors разрабатывала свою собственную более 40 лет назад, но законы о смоге и первое нефтяное эмбарго в 1973 году заставили их отказаться от нее до того, как она была завершена для производства.NSU и Citroen в Европе продавали автомобили в небольших количествах, а Hercules, Norton и Suzuki производили мотоциклы, но никто не производил столько, сколько Mazda. Mazda Cosmo впервые появилась с роторным двигателем в 1965 году, за ним последовали R100, R130, RX-2, RX-3, RX-7, Luce, Rotary Pickup Truck, RX-7 и, наконец, RX-8, выпускавшийся до тех пор, пока 2012.

Недавно было проведено исследование производства небольших роторных двигателей для питания генераторной части гибрида, благодаря их компактным размерам и плавности хода.Считается, что, работая на постоянной скорости для выработки энергии, двигатель Ванкеля может, наконец, решить проблемы с топливной экономичностью и выбросами.

Роторный двигатель — Energy Education

Рисунок 1. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. ^[1]

Роторные двигатели или Двигатели Ванкеля — это тип двигателя внутреннего сгорания, наиболее часто используемый в Mazda RX-7, который преобразует тепло от сгорания топливовоздушной смеси под высоким давлением в полезную работу для остальной части машина.Его уникальной особенностью является треугольный ротор, который выполняет те же задачи, что и поршень поршневого двигателя, но совсем другим образом. ^[2]

Ротор заключен в корпус овальной формы и выполняет обычный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания, как показано на рисунке 1. Ротор соединен с выходным валом, который вращается в 3 раза быстрее, чем ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке). Этот цикл описан ниже и повторяется 3 раза для каждого вращения ротора: ^[2]

1. Впуск : Это инициируется, когда кончик ротора проходит через впускное отверстие.В этот момент камера имеет самый маленький размер, и по мере вращения камера расширяется, втягивая топливно-воздушную смесь. Как только конец ротора проходит через впускной канал, он переходит к стадии сжатия, а следующая поверхность ротора начинает этот шаг заново.
2. Сжатие : По мере того как ротор продолжает вращаться, топливно-воздушная смесь сжимается, поскольку камера уменьшается в размерах. Это необходимо для следующей детали, которая воспламеняет эту смесь.
3. Зажигание : Сжатая смесь воспламеняется свечами зажигания, и значительное увеличение давления заставляет ротор расширяться.Это силовой ход, обеспечивающий полезную работу. Часто необходимы две свечи зажигания, чтобы обеспечить равномерное зажигание по всей камере. Выхлопной газ расширяется в камеру, пока кончик ротора не пройдет через выхлопное отверстие.
4. Выхлоп : Как только наконечник проходит через это отверстие, выхлопные газы под высоким давлением могут проходить через выпускное отверстие. Ротор продолжает вращаться, пока конец его поверхности не пройдет через выпускное отверстие, а кончик не пройдет через впускное отверстие, и цикл повторяется.

Интересная часть этого цикла состоит в том, что каждый шаг выполняется в одно и то же время, , только в разных камерах.Это дает три рабочих хода на каждый оборот ротора.

Отличия от поршневого двигателя

Помимо различных методов завершения четырехтактного цикла, роторные двигатели имеют другие преимущества и недостатки по сравнению с более распространенными поршневыми двигателями: ^[2]

• Меньше движущихся частей : Двухроторный роторный двигатель имеет три движущихся части — два ротора и выходной вал, в то время как обычные поршневые двигатели имеют не менее 40.Это повышает надежность роторных двигателей.

• Более плавный : Ротор постоянно вращается в одном направлении, в отличие от поршневых двигателей, поршни которых резко меняют направление. Они также уравновешены грузами, которые уменьшают внутренние вибрации. Подача мощности также более непрерывна из-за трех тактов на каждый оборот ротора.

• Медленнее : Ротор вращается со скоростью, равной одной трети скорости выходного вала, поэтому основные движущиеся части движутся медленнее, чем в поршневом двигателе.Это повышает надежность.

Недостатки

Затраты на производство могут быть выше из-за меньшей популярности этих двигателей. Они также обычно потребляют больше топлива, чем другие двигатели, из-за их низкой степени сжатия и, следовательно, имеют более низкий термический КПД, что затрудняет соблюдение ими норм выбросов.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Роторные двигатели

: как работает роторный двигатель?

Сложная работа транспортного средства может быть интересна для одних и совершенно сбивать с толку других.От разноцветных проводов до количества автомобильных масел для любознательных умов становится задачей понять, как все работает.

На самом деле, как только вы поймете, как все работает, вам станет намного легче заботиться и обслуживать вашу драгоценную машину. В этой статье мы говорим о другом типе двигателя, который произвел большое впечатление на автомобильную промышленность.

Rotary Engine — это шаг назад от двигателя обычного типа, который является сердцем любого транспортного средства, и представляет собой другой механизм, направленный на повышение эффективности работы.Роторные двигатели, представленные и широко использовавшиеся во время Первой мировой войны, вышли из моды в 1920-х годах. Однако с современными технологиями и мощными автомобильными брендами многие компании принимают вызов создать полностью функциональный роторный двигатель, который прослужил бы долгое время.

Прежде чем я начну объяснять, как работает роторный двигатель, давайте взглянем на обычный двигатель пистолетного типа и его работу.

Как работает поршневой двигатель?

Обычный двигатель внутреннего сгорания состоит из поршней, которые совершают линейное движение внутри цилиндров.Поршни прикреплены к коленчатому валу с помощью шатуна. Когда поршень движется вверх и вниз, его соединение с коленчатым валом заставляет вал вращаться. Это вращение в конечном итоге достигает коробки передач, а через них — колес, позволяя транспортному средству двигаться вперед.

В зеркале коленчатого вала есть камера сгорания с клапанами, которые позволяют топливу и воздуху входить, а ненужным газам выходить. Когда поршень движется вверх, он сжимает взрывоопасную топливно-воздушную смесь, которая воспламеняет свечу зажигания.Взрыв заставляет поршень двигаться вниз, вызывая вращательное движение кривошипа, которое в конечном итоге достигает колес.

Теперь, когда вы знаете, как работает обычный поршневой двигатель, давайте перейдем к более важному вопросу — как работает роторный двигатель?

| Читайте также: Моторные масла : как выбрать лучшее моторное масло для вашего автомобиля? |

Что такое роторный двигатель и как он работает?

Роторный двигатель был гениальным изобретением, хотя и немного необычным.В нем используются те же принципы горения, но совершенно другим способом. Однако бочкообразному двигателю не хватает большинства деталей, которые обычно встречаются в обычном двигателе.

Как мы упоминали ранее, в обычном двигателе давление поддерживается в цилиндрах, что в конечном итоге заставляет поршень двигаться вперед и назад. В роторном двигателе такое же давление сгорания находится в роторе, треугольной камере, которую двигатель использует вместо поршней.Таким образом, вместо того, чтобы поршни с пыхтением поднимались и опускались, нетрадиционный двигатель использует один, два, а иногда и три треугольных ротора.

Как и в обычных двигателях, топливо и воздух закачиваются в двигатель, но они, однако, оставляют пространство на боковых сторонах роторов и внутренних стенках цилиндра. Поскольку топливо и воздух воспламеняются в камере, расширение газов заставляет роторы вращаться. Это помогает генерировать мощность, необходимую двигателю для движения колес вперед.

Чтобы сделать работу более понятной, давайте подробнее рассмотрим принцип роторного двигателя.

Там, где в обычном двигателе расположены цилиндры, роторный двигатель имеет корпуса, в которых находятся треугольные роторы. Эти роторы, прикрепленные к эксцентриковому валу, остаются в контакте с корпусом во время его вращения. Конструкция ротора и корпуса такова, что создается пустота, которая расширяется и сжимается в зависимости от положения ротора. Каждая из этих пустот направлена ​​на то, чтобы заботиться об одном аспекте цикла сгорания.

Когда ротор вращается, он сжимает смесь, снова расширяет камеру при воспламенении, а затем выдавливает выхлопные газы из выхлопного отверстия.

Феликс Ванкель, немецкий инженер, был вдохновителем создания очень эффективного и энергосберегающего прототипа роторного двигателя. В 1920-х годах инженер хорошо работал над развитием своего видения, но из-за войны не мог далеко развить свое видение до 1951 года, когда он был приглашен немецким автопроизводителем NSU для создания прототипа.

Вскоре другой инженер, Ханнс Дитер Пашке, которого NSU также пригласил, чтобы попытаться раскрыть оригинальную концепцию Ванкеля, разработал простой прототип для роторного двигателя, который стал использоваться в Mazda в 21 веке.

Роторный двигатель приобрел популярность благодаря меньшему количеству компонентов, но с использованием того же процесса, что и обычный двигатель. Отсутствие клапанов, распределительных шестерен, шатунов, поршня, коленчатого вала делает вещи значительно легче и дешевле. Всего три основных движущихся части составляют весь двигатель и работают довольно хорошо по сравнению с «обычным».

| Читайте также: Как работает автомобильная тормозная система? |

Детали роторного двигателя

Вы знаете, как работает роторный двигатель, давайте теперь взглянем на различные части роторного двигателя, чтобы лучше рассмотреть.

Обычный роторный двигатель включает систему зажигания и систему подачи топлива, очень похожую на систему поршневых двигателей. Однако есть несколько деталей, которые настолько отличаются от обычного двигателя, что заставляют даже самых заядлых автолюбителей почесать затылок в замешательстве.

Ротор

Ротор является основным MVP двигателя по сравнению с поршнем в «нормальном» двигателе. Треугольной формы он имеет три выпуклые грани, на каждой из которых есть карман, обеспечивающий давление и пространство для воздушно-топливной смеси.

В верхней части каждой выпуклой поверхности находится металлическая лопасть, предназначенная для крепления ротора к внешней стороне камеры сгорания. Металлические кольца на каждой стороне ротора также помогают герметизировать компонент по бокам камеры.

Помимо этого, ротор также содержит набор внутренних зубчатых колес, вырезанных по центру одной стороны. Эти зубья используются, чтобы прикрепить его к шестерне, находящейся в корпусе. Это очень важный момент, поскольку это соединение определяет маршрут, по которому ротор будет проходить через корпус.

Корпус

После ротора идет корпус, который составляет важную часть роторного двигателя. Он имеет эпитрохоидную форму, также известную как овальная форма, которая сконструирована таким образом, что кончики ротора всегда соприкасаются со стенками камеры. Корпус чрезвычайно важен, поскольку каждая его часть используется для завершения одной части процесса сгорания, который включает впуск, сжатие, сгорание и выпуск.

Впускной и выпускной патрубки расположены в корпусе, однако клапанов в этих отверстиях нет.Выпускной порт находится в прямом контакте с выпускным отверстием, а впускной канал подключается непосредственно к дроссельной заслонке.

Выходной вал

После ротора и корпуса идет выходной вал.

Выходной вал содержит круглые выступы, которые установлены со смещением, то есть немного смещены от центра вала. Роторы спроектированы так, чтобы соответствовать этим выступам, как и роторы коленчатого вала в поршневом двигателе.

Когда ротор движется, он толкает лопасти назад, что создает крутящий момент на валу, заставляя его вращаться.

| Читайте также: Дизельный сажевый фильтр : что такое DPF в автомобиле? |

Как роторный двигатель вырабатывает энергию?

В обычном двигателе есть концепция четырехтактного поршня, который используется для приведения в действие сердца машины. Точно так же роторный двигатель использует четырехтактный цикл сгорания, в котором одна и та же работа выполняется другим способом.

Ротор, также известный как сердце двигателя, размещен на круглом выступе выходного вала.Как мы уже говорили, на кулачке необычно расположен вал, который позволяет ротору вращать выходной вал. Когда ротор завершает вращение внутри корпуса, он вращает лопасть по кругу, поворачиваясь три раза за каждый оборот ротора.

Когда ротор вращается внутри корпуса, камеры, созданные ротором, изменяются в размере, что вызывает действие, аналогичное действию откачки.

Давайте рассмотрим шаг за шагом, чтобы лучше понять принцип действия роторного двигателя.

Впуск

Фаза впуска роторного двигателя начинается, когда кончик ротора касается впускного отверстия.

Это открывает впускное отверстие в камеру. На данный момент объем камеры минимален.

По мере того, как ротор проходит через впускной канал, объем камеры увеличивается, тем самым вбирая в себя топливно-воздушную смесь.

Когда точка пика ротора проходит, камера закрывается, и начинается сжатие.

Сжатие

На этом этапе ротор сохраняет круговое движение вокруг корпуса, что снова заставляет камеру уменьшаться. Это заставляет воздушно-топливную смесь сжиматься.

Когда поверхность ротора проходит вокруг свечей зажигания, объем камеры снова достигает минимума. Это вызывает процесс горения.

Горение

Роторные двигатели оснащены двумя свечами зажигания. Поскольку камера сгорания довольно длинная, для распространения пламени требуются две свечи зажигания.Когда свеча зажигания воспламеняет смесь воздуха и топлива, давление в здании заставляет ротор двигаться дальше.

По мере продвижения ротора объем камеры увеличивается. Газы сгорания продолжают расширяться, толкая ротор, инициируя мощность, пока ротор не наткнется на выхлопное отверстие.

Выхлоп

Когда пик ротора проходит через выхлопное отверстие, газообразные продукты сгорания под высоким давлением могут свободно выходить из выхлопа. Ротор продолжает двигаться вперед, что сжимает камеру, выталкивая оставшийся выхлоп из порта.

Когда объем камеры приближается к минимальной стороне, ротор проходит через впускное отверстие, начиная весь процесс заново. Интересный вывод здесь заключается в том, что ротор всегда работает в одной части цикла, а это означает, что в полном обороте есть три такта сгорания.

Поскольку выходной вал вращается три раза за каждый оборот ротора, на каждый оборот выходного вала приходится один ход сгорания.

Теги: роторный двигатель mazda, поршневой двигатель, роторный двигатель, детали роторного двигателя, давление роторного двигателя, роторный двигатель работает, роторы

Как работает роторный двигатель?

Если вы немного разбираетесь в автомобилях, вы, вероятно, имеете общее представление о том, как работает обычный двигатель внутреннего сгорания.Но знаете ли вы, что на протяжении многих лет другие конструкции двигателей разрабатывались и производились с разной степенью успеха? Роторный двигатель — один из уникальных примеров, который актуален и сегодня, но остается неизвестным. Итак, как работает роторный двигатель, и есть ли место для этой конструкции в будущем автомобильной промышленности?

Как работает роторный двигатель?

Во-первых, важно понимать, что термин «роторный двигатель» может использоваться для описания различных типов двигателей, которые связаны с вращательным движением.В автомобильном мире этот термин по большей части является синонимом двигателя Ванкеля.

Скорее всего, у вашего автомобиля есть обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором определенное количество цилиндров перемещается вверх и вниз, создавая такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Эти фазы в конечном итоге втягивают воздух и топливо в камеру сгорания, сжимают ее, воспламеняют и расходуют то, что остается, когда поршни совершают возвратно-поступательное движение по линейному пути.

В роторных двигателях используются некоторые из тех же основных концепций, но с другим вращением.Вы когда-нибудь делали спирограф в детстве? Это немного похоже на то. Вот как это работает:

1. Вы начинаете с треугольной части, которая вращается в продолговатом пространстве. Треугольник действует как поршень, а пространства, возникающие при его движении, действуют как камеры сгорания.
2. Поскольку пространство имеет овальную форму, при повороте треугольник создает области с большим и меньшим пространством, в результате чего вакуум втягивает воздух и топливо.
3. Затем он сжимает воздух и топливо и воспламеняет их перед выпуском выхлопных газов.
4. Этот цикл продолжается на каждом полном обороте треугольника.

Что вокруг

Роторные двигатели действительно имеют несколько преимуществ. Как заметил один из моих коллег-механиков: «Они классные», с чем я не могу спорить. Они не только уникальны и умны, но и проще обычных двигателей с меньшим количеством деталей. Это означает, что они имеют меньше возможностей для поломки деталей и в целом легче. Вращательное движение также является более плавной операцией, которая не борется сама с собой, как возвратно-поступательное движение, и в результате дает впечатляющую мощность.

Однако эти преимущества нивелируются тем фактом, что роторные двигатели требуют больше топлива и сжигают его менее эффективно, поэтому увеличивается пробег, а выбросы могут быть ужасными. Они также потребляют больше масла, которое имеет тенденцию течь. Кроме того, они редки, а это значит, что получение запчастей и поиск опытного механика может оказаться дорогостоящим.

Rotary Club

В целом эти конструктивные ограничения перевешивают потенциальные преимущества и не позволяют большинству производителей использовать их в транспортных средствах.За исключением Mazda, которая использовала, а затем списала роторный двигатель с 1970-х по 2012 год, но дразнила, что он может быть возвращен в новом электромобиле в качестве расширителя диапазона. Время покажет, достаточно ли они изменили дизайн, чтобы сделать его конкурентоспособной и жизнеспособной технологией.

Ознакомьтесь со всеми двигателями Mazda, деталями и прокладками, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17000 центров NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о двигателях поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Flickr.

Как работает роторный двигатель — Что такое роторный двигатель

Если вы редуктор, есть шанс, что вы любите роторные двигатели так же, как и я. Уникальные и злобные звуки, которые они издают, их высокие недостатки и смелость Mazda создать нетрадиционный двигатель спустя много времени после того, как другие автопроизводители отказались от него, — все это сделало роторный двигатель культовым. Но, несмотря на свое очарование, роторные двигатели исчезли из мира новых автомобилей, став жертвой проблем с выбросами и экономией топлива.

Хотя вы, наверное, уже понимаете, как работает роторный двигатель, фантастическая статья YouTuber Engineering Explained аккуратно сочетает в себе краткий обзор того, как он работает, и объяснение того, почему он так неэффективен.

По конструкции двигатели Ванкеля имеют камеру сгорания уникальной формы. В результате через выхлоп выходит несгоревшее топливо. В дополнение к тому факту, что герметизация различных камер двигателя является сложной задачей, и что масло впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, становится очевидным, почему роторный двигатель имеет ужасный расход топлива.

Насколько плохо? Компания Engineering Explained отмечает, что Volkswagen GTI с такой же мощностью и массой, как RX-8, на 55,5% более экономичен. Отчасти это неизбежно — переднеприводные схемы почти всегда обеспечивают лучший расход топлива, чем задние трансмиссии, благодаря меньшим потерям на трение, и GTI всегда подчеркивал эффективность, тогда как RX-8 был автомобилем для энтузиастов насквозь. . Но эту разницу нельзя игнорировать.

С ужесточением правил EPA для всех автопроизводителей становится очевидным, почему роторный двигатель в настоящее время не работает.Однако еще не все потеряно, поскольку Mazda подтвердила еще в октябре, что роторный двигатель появится снова и будет называться SkyActiv-R. Слухи о приложении разлетаются повсюду — может быть, это будет RX-9, может быть, это будет RX-7. Черт, может, это будет 450-сильный твин-турбо двигатель. Это определенно должно помочь с экономией топлива.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.