Чем отличаются роторные двигатели

Чем отличаются роторные двигатели

«Запорожец» обгоняет «Мерседес»

Можно ли обогнать на «Запорожце» или «Жигулях» — «Мерседес»? Оказывается, можно, только для этого в малолитражном автомобиле должен стоять не обычный поршневой, а инновационный роторный двигатель, предложенный Феликсом Ванкелем (Felix Wankel). Такие двигатели одно время устанавливались на советские и российские модели. И некоторые «Жигули» с двигателем Ванкеля обгоняли и сейчас обгоняют «Мерседесы».

Все изучали в школе, что автомобиль едет благодаря двигателю внутреннего сгорания. В двигателе есть цилиндры, внутрь цилиндров подается топливо, оно сгорает и толкает поршень. Поршень движется вверх и вниз. Движение каждого из поршней неравномерно и, чтобы автомобиль двигался плавно, цилиндров должно быть не менее четырех. Цилиндры соединяются с коленчатым валом, топливо в них подается попеременно. Поршневой двигатель внутреннего сгорания прекрасно зарекомендовал себя, он наиболее разработанный и надежный. Но у него есть существенные недостатки: он громоздкий, часть энергии тратится зря, так как поршни, двигаясь вверх-вниз, останавливаются, теряя энергию. Кроме того, чтобы динамично набирать скорость, поршневой двигатель должен иметь большой объем, поэтому быстрые машины дороги.

Есть ли альтернатива? Да, есть. Уже несколько десятилетий разрабатывается принципиально другой двигатель внутреннего сгорания. Его придумал немецкий инженер Феликс Ванкель (Felix Wankel). Двигатель Ванкеля называют также роторным двигателем. Вместо поршней и цилиндров двигатель Ванкеля имеет два ротора в форме треугольников с выпуклыми сторонами. Роторы непрерывно вращаются, сохраняя энергию вращения. При этом они засасывают топливную смесь, сжимают ее, смесь воспламеняется и выбрасывается наружу.

Более простая конструкция

Конструкция роторного двигателя проще поршневого, она очень изящна. Ему не нужна сложная система клапанов поршневого двигателя для впуска топливной смеси и выпуска выхлопных газов. Двигатель Ванкеля гораздо компактнее и легче, обычно у него два ротора, которые в серийных двигателях разгоняются даже до десяти тысяч оборотов в минуту. Для поршневых двигателей обычно предельная скорость вращения — шесть тысяч оборотов в минуту. Ход роторного двигателя очень плавный. И самое главное: динамичность двигателя Ванкеля. Установленный, например, на 8 или 9 модели «Жигулей», он позволяет обгонять со светофора иномарки бизнес-класса, которые дороже «Жигулей» в десять раз, а форсированный роторный двигатель оставляет позади и ведущие спортивные модели.

Устраняемые недостатки

Почему же двигатель Ванкеля не распространился повсеместно? Дело в том, что первые роторные двигатели были неэкономичными, неэкологичными и не очень надежными. И дело тут не в каких-то принципиальных изъянах конструкции, просто над совершенствованием двигателя Ванкеля ученые и инженеры работали гораздо меньше: такими же ненадежными и неэкономичными были в свое время первые поршневые двигатели. Забегая вперед, скажем, что японские инженеры из компании «Мазда» уже сейчас создали надежный серийный двигатель Ванкеля «Ренезис» для спортивных автомобилей «Мазда RX8», который удовлетворяет самым высоким экологическим требованиям стандарта «Евро-4», при этом расход топлива у них не больше, чем у спортивных моделей.

Судьба роторных двигателей в России

Интересна и поучительна судьба роторных двигателей у нас. Об этом рассказывает один из конструкторов двигателя Сергей Мясищев: «В 1974 году приказом генерального директора автомобильного завода «ВАЗ» Полякова Виктора Николаевича, светлая ему память, было создано специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей. Задача, весьма амбициозная, состояла в создании двигателя для автомобилей «ВАЗ», с последующей заменой на конвейере поршневого двигателя на роторный. Проходили командировки в Германию для изучения производства роторного двигателя, были изготовлены опытные, работоспособные образцы. Но для производства, конечно, этот двигатель был не готов. Была выпущена небольшая партия для эксплуатационных испытаний. Вы помните, что в то время автомобили были в большом дефиците. Хотя машины с роторным двигателем и раскупили, но было много рекламаций. Затем ситуация была проанализирована, найдено применение этому двигателю — место, где он мог лучше всего использоваться. Тогда эксплуатация позволила без проблем провести доводочные работы. В то время был спроектирован двигатель более мощный, чем наш — мощностью 120 лошадиных сил, использовавшийся для спецавтомобилей силовых структур, с высокими динамическими качествами».

Мощный и компактный

Главное преимущество роторного двигателя в том, что он быстро разгоняется и занимает меньший объем моторного отсека при той же мощности. «Без изменений конструкции моторного отсека в стандартную 5, 7, или 11 модель устанавливался двигатель мощностью до 140 л.с. В то же время изучался спектр применения этого двигателя, потому что первые неудачи заставили задуматься, а правильно ли мы применяем двигатель. И вот тогда была проделана большая работа, чтобы определить области применения. Были сделаны двигатели для авиации, подвесные лодочные двигатели, двигатели для амфибийных судов на динамической подушке, для экранопланов, для мотоцикла. В Ижевске был изготовлен мотоцикл, он прошел определенные испытания. Первоначально этот мотоцикл был заказан как эскортный мотоцикл для Кремля», — говорит Сергей Мясищев.

Так родилась и умерла еще одна утопия — перевести все модели «Жигулей» на двигатель Ванкеля. Однако разработчиками были достигнуты оригинальные результаты в создании роторных двигателей, а советские спецслужбы получили несколько сотен крайне быстрых специальных «Жигулей». С распадом Советского Союза разработка двигателей Ванкеля в России затормозилась. Хотя в конце 90 годов «АвтоВАЗ» выпустил небольшую партию обычных «Жигулей» с роторным двигателем.

Приятные особенности эксплуатации

Обладателем подобного редкого образца стал директор торгового дома «Три на три» Дмитрий Мнушкин: «Нужно сказать, что мы явились счастливыми обладателями автомобиля из той партии переднеприводных машин, о которых говорил Сергей Филиппович. Эксплуатация его идет с 99 года. Что можно отметить? Этот автомобиль дает уникальные ощущения при его эксплуатации. Возможности роторного двигателя позволяют иметь преимущество перед многими иностранными автомобилями, что приводит на дорогах довольно часто к курьезам. Динамика автомобиля, оснащенного таким мотором, в корне отличается от динамики серийной машины и такой прыти от нее никто не ожидает, в этом и конек. Мощность двигателя моей машины 170 л.с., при этом она разгоняется до ста километров в час порядка шести с небольшим секунд. При том что спортивная версия разгоняется до ста за 4,1 секунды. Надо отметить, что этот двигатель благодарно относится к тюнингу, дает широкие возможности в области настроек: можно получать хорошие результаты доступными средствами».

О спортивных возможностях двигателя Ванкеля рассказывает Владимир Каблуков, учредитель фирмы «Три на три»: «Существует такой вид спорта — под названием «дрэг-рейсинг»: это парные заезды на 402 метра. В разных странах, где проводятся подобные гонки, имеются разные регламенты: где-то применяется олимпийская система «на вылет», где-то — квалификация по времени. Кубок России 2005 года имел гибридную форму. До четвертьфинала была система отбора по времени, а после — олимпийская система. Наша машина легко дошла до финала. Мы взяли в трех этапах первые места, кубки, медали».

Достижения «Мазды»

На гонках в Лимане компания «Мазда», которая продвигает двигатель Ванкеля, добилась большого преимущества. Это были круглосуточные кольцевые гонки. «После этого спортивные комиссары приняли регламент, который запрещает применять автомобили с невозвратно-поступательно двигающимися поршнями. «Мазда», можно сказать, спасла роторный двигатель от забвения, она его довела до того состояния, когда сегодня нужно переписывать часть учебников по автомобильным двигателям, где написано, что этот двигатель — бесперспективный по выполнению норм токсичности, в частности. RX8 выполняет нормы «Евро-4». Это самые высшие нормы, которые сегодня существуют. Сегодня это реальный двигатель массового производства. Инженеры «Мазды» проявили настойчивость, невзирая на общую тенденцию в мировой экономике. Эта фирма нашла в себе силы, чтобы сохранить и усовершенствовать эту тему. Они прошли большой путь и сегодня могут гордиться тем продуктом, который они выставили на рынок. Сегодня, когда рынок насыщен всевозможными автомобилями, эта фирма предлагает совершенно оригинальный двигатель, который, кроме нее, никто предложить не может. Я надеюсь, что мы тоже в ближайшее время сможем предложить нашим потребителям роторный двигатель, но в нашем исполнении, естественно, с учетом наших возможностей и технологических нюансов», — утверждает Сергей Мясищев.

Читать еще:  Ход работы поршня двигателя

История российских роторных двигателей продолжается. В настоящее время работы по созданию серийной модели двигателя Ванкеля совместно с «АвтоВАЗом» ведет компания «Интер-Волга». Роторные двигатели нового поколения российской разработки, возможно, скоро появятся на некоторых моделях ВАЗ-2110. Модернизированные двигатели планируется применять в легкомоторной авиации, а также ставить на катера и моторные лодки.

Роторный двигатель: принцип работы и устройство

Как известно, подавляющее большинство современных автомобилей оснащено двигателями внутреннего сгорания или ДВС. Суть их работы состоит в преобразовании энергии, образующейся при сжигании топливной смеси, во вращение вала, от которого при помощи механического привода движение передается на колеса транспортного средства. В подавляющем большинстве автомобилей сейчас используются ДВС, устроенные по поршневой схеме. Но, есть и другой тип двигателей внутреннего сгорания, а именно — роторные двигатели. О данном типе двигателя мы и расскажем в данной статье.

Что такое роторный двигатель?

История роторных двигателей началась в 1957 году, когда немецкими инженерами Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде был продемонстрирован первый работоспособный образец такого силового агрегата. Поначалу новинкой очень серьезно заинтересовались многие ведущие мировые производители автомобилей (в частности, Mercedes-Benz, General Motors, Citroen), однако в итоге только японская Mazda решилась на то, чтобы освоить выпуск роторных двигателей крупными сериями и не отказываться от них в течение весьма длительного времени.

Кстати говоря, даже отечественный ВАЗ в течение целого ряда лет выпускал ограниченными сериями «Жигули» с роторными силовыми агрегатами. «Обычным» покупателям они не поставлялись, а отправлялись эти машины в автопарки КГБ и, в совсем небольших количествах, МВД СССР.

Принцип работы роторного двигателя, также как и обычного поршневого двигателя, базируется на преобразовании энергии сгорания в энергию вращения, однако это преобразование осуществляется немного другим способом. В роторном двигателе вращательное движение совершает непосредственно главный рабочий его элемент — ротор. Именно в этом состоит важнейшее отличие роторного двигателя внутреннего сгорания от поршневого ДВС, в котором главными подвижными рабочими элементами являются поршни, совершающие не вращательное, а возвратно-поступательное движение.

Таким образом, в роторных двигателях в силу их конструкции полностью исключаются достаточно сложные по своей конструкции и требующие периодического обслуживания кривошипно-шатунные механизмы, преобразующие возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленчатого вала.

Принцип работы роторного двигателя

Так же, как и в поршневом, в роторном двигателе используется давление газов, образующихся в результате сгорания топливно-воздушной смеси. Однако оно возникает не в цилиндрах, а в камере, которая образуется той частью корпуса, которая закрыта стороной находящегося внутри нее треугольного ротора. Именно он и используется вместо поршней.

Вращение ротора под воздействием этого давления происходит по траектории, очень напоминающей линию, нарисованную спирографом. Благодаря этому все три вершины треугольного ротора при соприкосновении со внутренними стенками корпуса двигателя образуют герметичные камеры сгорания. По мере вращения ротора каждый из трех этих объемов попеременно то расширяется, то сжимается. Такой режим функционирования роторного ДВС обеспечивает осуществление таких процессов, как:

  • Поступление топливно-воздушной смеси;
  • Сжатие;
  • Полезную работу;
  • Выпуск выхлопа.

Таким образом, роторный двигатель точно так же, как и стандартный поршневой двигатель современного автомобиля, является четырехтактным.

Устройство роторного двигателя

Система зажигания и система впрыска топлива в роторных двигателях схожа с аналогичными, используемыми в двигателях поршневых, однако строение этих ДВС совершенно различно. Основными конструктивными элементами роторного двигателя являются:

  • Ротор;
  • Статор (корпус);
  • Выходной вал.

Как уже были сказано выше, ротор располагается внутри статора (корпуса) и имеет три выпуклых стороны. Каждая из них, по сути дела, играет роль поршня и имеет углубление, необходимое для того, чтобы повысить скорость вращения. На каждой из сторон ротора имеется по два металлических кольца, которые формируют необходимые для функционирования этого ДВС камеры сгорания.

Важной составляющей ротора является зубчатое колесо, расположенное в его центре и сопрягаемое с закрепленной на корпусе шестерней. Именно благодаря такому сопряжению задается необходимая траектория и направление, по которым ротор вращается в корпусе.

Корпус роторного двигателя внутреннего сгорания имеет овальную форму, которая рассчитана и реализована таким образом, чтобы с его внутренними стенками всегда соприкасались все три вершины ротора. Это необходимо для того, чтобы в любой момент времени внутри этого силового агрегата присутствовали три полностью изолированных друг от друга объема газа. Кроме того, в корпусе располагаются порты впуска и выпуска, причем в них нет клапанов: впускной порт соединяется непосредственно с дросселем, а выпускной — непосредственно с выхлопной системой.

Выходной вал роторного двигателя совсем не похож на коленчатый вал поршневого ДВС. На нем эксцентрично, то есть с некоторым смещением относительно центральной оси располагаются специальные выступы. С каждым из них сопряжен отдельный ротор (их, кстати говоря, в роторном двигателе располагается не один, а несколько). При вращении каждый из роторов толкает «свой» кулачок, в результате чего на валу появляется крутящий момент.

Следует заметить, что все роторные двигатели собираются слоями. У наиболее часто используемых двухроторных их пять, а удерживаются все он при помощи болтов, установленных по кругу. Охлаждение роторных двигателей осуществляется с помощью охлаждающей жидкости, которая походит через все части конструкции. Подшипники и уплотнения для выходного вала располагаются в двух крайних слоях. Они же разделяют между собой части корпуса, в которых располагаются сами роторы. Впускные порты располагаются в центральной части, а выпускные — в каждой из крайних частей.

Читайте также: Оппозитный двигатель — что это такое и как он работает.

Преимущества и недостатки роторных двигателей

Основными преимуществами роторных двигателей по сравнению с поршневыми являются:

  • Меньшее количество движущихся деталей;
  • Более плавная работа;
  • Более высокая надежность.

В двухроторном двигателе движется только выходной вал и оба ротора, в то время, как даже в самом простом по конструкции поршневом ДВС движущихся деталей насчитывается не менее сорока. Соответственно, надежность роторного силового агрегаты оказывается существенно более высокой.

В роторных двигателях все движущиеся части вращаются только в одном направлении, что значительно уменьшает вибрации. Для эффективного гашения тех, которые все же возникают, используются противовесы. Следует также отметить, что вращение ротора в роторном двигателе составляет лишь треть от скорости вращения вала. Это также положительно сказывается на надежности силового агрегата.

У роторных двигателей есть и несколько существенных недостатков. Пожалуй, главный из них состоит в том, что по сравнению с поршневыми ДВС они расходуют существенно больше топлива. При этом затраты на их производство значительно выше, поэтому на сегодняшний день большими сериями они не выпускаются.

Читайте также: CRDI двигатель — что это такое.

Плюсы и минусы роторного двигателя Mazda Renesis для RX8

Автомобильный бренд Mazda был практически единственным заводом-изготовителем роторных двигателей, который выпускал их серийно. Начало было положено в 1967 году при сотрудничестве с французским Citroën и немецким NSU. Через 45 лет серийное производство роторных двигателей было прекращено.

С технической точки зрения устройство роторного двигателя проще, чем бензинового. В то же время, первый требует щепетильного и качественного технического обслуживания. Привычный кривошипно-шатунный механизм здесь отсутствует, так как вместо него вращение поршней осуществляет сам двигатель. Также в роторном двигателе не найдешь и газораспределительного механизма с впускными и выпускными клапанами, а также распределительном валом.

На нашем YouTube-канале вышел отдельный видеоролик, посвященный роторному двигателю Mazda – 13B-MSP Renesis. Это крайняя версия серийного двигателя, выпущенного и установленного на Mazda RX-8 2007 г.в. Он, кстати, не так долговечен, как его предыдущая версия, устанавливаемая на RX-7.

Купить роторный двигатель Mazda можно в нашем интернет-магазине в разделе контрактных моторов.

Уязвимые части роторного двигателя
Одни из самых уязвимых деталей – это уплотнения роторов. Их износ может привести к более серьезным поломкам, поэтому следует следить за состоянием уплотнений. В то же время роторный двигатель не терпит пренебрежение графиком технического обслуживания. Он требует своевременного осмотра, обслуживания, замены масла, катушек и свечей зажигания. Полезно периодически замерять компрессию и проверять состояние масляных форсунок. Если этого не делать, можно упустить момент, когда при недостаточной смазке в секторах начали появляться царапины.

Читать еще:  Что такое гидроудар двигателя и его последствия

Компанией Mazda было зарегистрировано очень много случаев капитального ремонта при пробеге до 50 тыс. км. В связи с этим была принята программа восстановления роторных моторов. Если владельцу автомобиля удавалось вовремя обнаружить проблему, то чаще всего удавалось отделаться заменой ремкомплекта.

При правильном и своевременном обслуживании роторного мотора, можно проехать на нем 150-200 тыс. км., не попав на капитальный ремонт.

Катушки зажигания
На каждой секции роторного двигателя установлено по две катушки зажигания, каждая из которых обслуживает одну свечу зажигания. При самостоятельной замене катушек можно перепутать подключение высоковольтных проводов к свече – важно этого не допустить.

Обсуждая список слабых мест роторного двигателя Mazda, нельзя не упомянуть о катушках зажигания. Обычно их хватало на 30 тыс. км., поэтому японский бренд дважды проводил модернизацию катушек. К последней версии (N3H1-18-100C) претензий уже не возникало. При износе катушек зажигания, их замена проводится одновременно с заменой высоковольтных проводов. В продаже доступны оригинальные катушки зажигания Mazda, однако в разделе можно найти и качественный бюджетные аналоги.

О неисправности катушки зажигания можно судить по характерным «выстрелам» двигателя в выхлопную систему.

Купить катушку зажигания для роторного двигателя Mazda можно в нашем интернет-магазине в разделе контрактных запчастей.

Свечи зажигания
Устройство роторного двигателя требует наличия двух иридиевых свечей зажигания ввиду продолговатости камеры сгорания. При этом свечи отличаются друг от друга – снизу устанавливается запальная, а сверху дожигательная. Поэтому важно не перепутать их во время замены. Срок службы одного комплекта свечей – 30 тыс. км. Новый комплект от бренда NGK будет стоить около $140, а при покупке оригинального (N3Y318S309U) придется отдать от $200 до $260.

Интересной особенностью двигателя 13B-MSP была большая вероятность залить свечи, если глушишь мотор на холодную. Если такое случалось, то для восстановления его работы требовалось выкрутить свечи зажигания, вытащить предохранитель бензонасоса и просушивать секции путем прокрутки стартера.

Точно также складываются обстоятельства и сейчас, поэтому нельзя допускать холодного выключения двигателя. Владельцы, которым уже не один раз приходилось сталкиваться с такой ситуацией, вообще советуют глушить двигатель предварительно разогнав его до 5 тыс. об/мин.

Купить бензиновые форсунки и топливную рампу для роторного мотора Mazda можно в нашем интернет-магазине в разделе контрактных запчастей.

Масляные форсунки
Масляные форсунки тоже не могут похвастаться большим сроком службы – обычно их хватает не более чем на 50 тыс. км. Определить изношенность детали позволяет сокращение темпа расхода масла. Владельцы советует проверять исправность форсунок каждый раз, когда проводится замена масла.

Если рассматривать двигатель 13B-MSP в дорестайлинге, то в нем установлены масляные форсунки с обратным клапаном и трубкой, входящей во впускной тракт и соединяющей форсунку с атмосферой. Таким образом производитель добился свободного впрыскивания масла в момент разряжения секции и исключения эффекта выдавливания при повышении давления в секции. Судить о неисправности детали можно при наличии утечек и подтеков на форсунках.

Легкий и быстрый способ проверить техническое состояние форсунки – стянуть воздушный шланг со впускного тракта и организовать в системе вакуум. Если форсунка выдержала, значит она в хорошем состоянии.

Если же речь идет о рестайлинговом двигателе, то здесь соединение форсунок с атмосферой отсутствует. Для проверки работоспособности форсунок нужно подать на них давление в размере 3,5 бара – если деталь продувается, значит она не изношена.

Износ апексов
В верхней части роторов расположены апексы. Так называют уплотнительные пластины, которые разработаны производителем с учетом будущего износа. Предельно допустимый износ составляет 0,8 мм. Как только высота пластины снизились до 4,5 мм и ниже, следует срочно их заменить. Последствия игнорирования изношенного апекса могут быть плачевными. Стертый апекс может вылететь из своего посадочного места и попасть в мотор, где повредит все его внутренние механизмы. Такой двигатель уже не поддается ремонту, так как дешевле приобрести бывший в употреблении мотор.

Роторный двигатель RX-8 требует время от времени отслеживать компрессию, которая не должна быть ниже 6,5 бар, а в идеале – 8 бар. Если вы обнаружили повышение расхода масла или холостые обороты двигателя начали плавать, обратитесь в СЦ. Возможно потребуется капитальный ремонт роторного мотора 13B-MSP, который может стоит от $2000 до $2500.

Износ коренных вкладышей
Масляное голодание может привести к быстрому износу вкладышей эксцентрикового вала, скорость вращения которого значительно превышает скорость вращения роторов. Это может стать причиной изменения положения роторов, а в последствии и выпадению апексов. Ну а дальше уже все известно – апексы повреждают мотор изнутри и приводят его в негодность. При этом владелец может долго ездить с «отвалившимся» апексом – посторонние звуки в двигателе просто не услышишь.

Купить блок цилиндров для роторного двигателя Mazda можно в нашем интернет-магазине в разделе контрактных запчастей.

Специфика устройства роторного мотора Mazda
Здесь нет коленвала – его роль в роторном моторе выполняет эксцентрик с ротором. Ротор треугольного типа соединен с направляющей шестерней, которая установлена на корпус мотора. При вращении ротора попеременно открываются и закрываются впускные и выпускные камеры, сжимается горючая смесь, а в выпускную систему выводятся газы. Таким образом для каждого такта двигателя существует индивидуальная секция. Одно вращение ротора предполагает три рабочих такта.

Как уже было сказано выше, скорость вращения эксцентрика выше скорости вращения ротора в 3 раза. Таким образом, на каждый такт приходится один оборот вала или 1/3 оборота ротора.

Конструкция роторного мотора предполагает наличие двух секций. Сравнивая роторный мотор с поршневым, можно сказать, что первый идентичен по сумме тактов на 1 оборот выходного вала идентичен 4-тактному ДВС с 4-мя цилиндрами. Что же касается технических характеристик, это совершенно разные двигатели. Их рабочий объем отличается по своей эффективности – наиболее популярный мотор 13B объемом 1,3 л. можно сравнить с поршневым ДВС объемом 2,6 л.

В качестве материала для производства ротора выбран чугун, что вполне логично. Сам же ротор пустотелый, а по его краям специально сделаны насечки для камер сгорания.

За герметичность механизма отвечают уплотнительные пластины, расположенные как по бокам ротора, так и на его вершинах. Маслосъемные пластины в роторном двигателе отсутствуют.

Зато маслосъемные и компрессионные кольца можно найти на оси эксцентрика. Здесь кольцевые уплотнения не позволяют отработавшим газам попасть в камеры впуска. А маслосъемные кольца служат в качестве уплотнителя для внутренней камеры ротора, где циркулирует масляная жидкость, смазывающая подшипник, зубья и роторную шейку.

Блок мотора изготовлен из алюминия, а изнутри расположилась стальная гильза. Конструкция блока предполагает наличие 5 элементов – 2 секции и 3 крышки-перегородки. Для охлаждения элементов, между ними постоянно движется антифриз. Чтобы он не вытекал, все детали скреплены единым болтом с дополнительным уплотнением.

По торцам блока расположились окна, через которые проходит впуск и выпуск. Если говорить о более ранних версиях мотора, то там такое отверстие располагалось на гильзе. За попеременное открытие/закрытие окон отвечает торцевая сторона ротора.

В качестве материала для работы мотора роторного типа от производителя Mazda используется бензин, воздух и моторное масло. Для подачи необходимого количества масла отвечает двухсекционный масляный насос, получающий команды от электронного блока управления двигателем. Команды формируются в зависимости от скорости движения и температуры антифриза.

Достоинства и недостатки роторного мотора Mazda
К явным плюсам роторного двигателя можно отнести следующие факты:

Читать еще:  Алгоритм работы шагового двигателя

– Более высокая удельная мощность в сравнении с поршневым ДВС;
– Высокая мощность при компактности механизма;
– Небольшой вес, улучшающий скоростные характеристики.

Роторный двигатель производит мощность равномерно на всем диапазоне скоростей, чем не может похвастаться поршневой ДВС. Самые привлекательные для приобретения версии – 1,3 л. мощностью 258 л.с. и 1,3 л. турбо на 350 л.с.

Что же касается недостатков, то здесь можно расписать более существенный список:
– Больший расход топлива по сравнению с ДВС;
– КПД роторного мотора меньше, чем у ДВС;
– Мотор очень требователен к качеству масла;
– Двигатель требует постоянного и хорошего обслуживания;
– Очень много слабых мест, которые могут привести к серьезным поломкам;
– Требуется постоянно следить за исправностью элементов, чтобы вовремя обнаружить неисправность.

Двигатель Mazda сломался? Подберите и купите роторный мотор в нашем интернет-магазине в разделе контрактных моторов.

Что такое роторный двигатель

Идея роторного двигателя слишком заманчива: когда и конкурент весьма далек от идеала, кажется, что вот-вот преодолеем недостатки и получим не мотор, а само совершенство… Mazda находилась в плену этих иллюзий аж до 2012 года, когда была снята с производства последняя модель с роторным двигателем — RX-8.

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.

РПД в СССР

А вот Советский Союз лицензию не покупал вовсе. Разработки собственного роторного двигателя начались с того, что в Союз привезли и разобрали немецкий автомобиль Ro-80, производство которого NSU начала в 1967 году.

Через семь лет после этого на заводе ВАЗ появилось конструкторское бюро, разрабатывающее исключительно роторно-поршневые двигатели. Его трудами в 1976 году возник двигатель ВАЗ-311. Но первый блин получился комом, и его дорабатывали еще шесть лет.

Первый советский серийный автомобиль с роторным двигателем — это ВАЗ-21018, представленный в 1982 году. К сожалению, уже в опытной партии у всех машин вышли из строя моторы. Дорабатывали еще год, после чего появился ВАЗ-411 и ВАЗ 413, которые были взяты на вооружение силовыми ведомствами СССР. Там не особо переживали за расход топлива и малый ресурс мотора, зато нуждались в быстрых, мощных, но неприметных авто, способных угнаться за иномаркой.

ВАЗ с роторным двигателем (ГАИ)

РПД на Западе

На Западе роторный двигатель не произвел бума, а конец его разработкам в США и Европе положил топливный кризис 1973 года, когда цены на бензин резко взлетели, и покупатели машин стали прицениваться к моделям с экономным расходованием топлива.

Если учесть, что роторный двигатель съедал до 20 литров бензина на сотню км, продажи его во время кризиса упали до предела.

Единственной страной на Востоке, не утратившей веру, стала Япония. Но и там производители довольно быстро охладели к двигателю, который никак не желал совершенствоваться. И в конце концов там остался один стойкий оловянный солдатик — компания Mazda. В СССР топливный кризис не ощущался. Производство машин с РПД продолжалось и после распада Союза. ВАЗ прекратил заниматься РПД только в 2004 году. Mazda смирилась только в 2012.

Особенности роторного мотора

В основу конструкции положен ротор треугольной формы, каждая из граней которого имеет выпуклость (треугольник Рёло). Ротор вращается по планетарному типу вокруг центральной оси — статора. Вершины треугольника при этом описывают сложную кривую, именуемую эпитрохоидой. Форма этой кривой обуславливает форму капсулы, внутри которой вращается ротор.

У роторного мотора те же четыре такта рабочего цикла, что и у его конкурента — поршневого мотора.

Камеры образуются между гранями ротора и стенками капсулы, их форма — переменная серповидная, что является причиной некоторых существенных недостатков конструкции. Для изоляции камер друг от друга используются уплотнители — радиальные и торцевые пластины.

Если сравнивать роторный ДВС с поршневым, то первым бросается в глаза то, что за один оборот ротора рабочий ход происходит три раза, а выходной вал при этом вращается в три раза быстрее, чем сам ротор.

У РПД отсутствует система газораспределения, что весьма упрощает его конструкцию. А высокая удельная мощность при малом размере и весе агрегата являются следствием отсутствия коленвала, шатунов и других сопряжений между камерами.

Достоинства и недостатки роторных двигателей

Преимущества

Роторный двигатель хорош тем, что состоит из куда меньшего числа деталей, чем его конкурент — процентов на 35-40.

Два двигателя одинаковой мощности — роторный и поршневый — будут сильно отличаться габаритами. Поршневый в два раза больше.

Роторный мотор не испытывает большой нагрузки на высоких оборотах даже в том случае, если на низкой передаче разгонять машину до скорости более 100 км/ч.

Автомобиль, на котором стоит роторный двигатель, проще уравновесить, что дает повышенную устойчивость машины на дороге.

Даже самые легкие из транспортных средств не страдают от вибрации, потому что РПД вибрирует куда меньше, чем «поршневик». Это происходит в силу большей сбалансированности РПД.

Недостатки

Главным недостатком роторного двигателя автомобилисты назвали бы его малый ресурс, который является прямым следствием его конструкции. Уплотнители изнашиваются крайне быстро, так как их рабочий угол постоянно меняется.

Мотор испытывает перепады температур через каждый такт, что также способствует износу материала. Добавьте к этому давление, которое оказывается на трущиеся поверхности, что лечится только впрыскиванием масла непосредственно в коллектор.

Износ уплотнителей становится причиной утечки между камерами, перепады давления между которыми слишком велики. Из-за этого КПД двигателя падает, а вред экологии растет.

Серповидная форма камер не способствует полноте сгорания топлива, а скорость вращения ротора и малая длина рабочего хода — причина выталкивания еще слишком горячих, не до конца сгоревших газов на выхлоп. Помимо продуктов сгорания бензина там еще присутствует масло, что в совокупности делает выхлоп весьма токсическим. Поршневый — приносит меньше вреда экологии.

Непомерные аппетиты двигателя на бензин уже упоминались, а масло он «жрет» до 1 литр на 1000 км. Причем стоит раз забыть про масло и можно попасть на крупный ремонт, если не замену двигателя.

Высокая стоимость — из-за того, что для изготовления мотора нужно высокоточное оборудование и очень качественные материалы.

Как видите, недостатков у роторного двигателя полно, но и поршневый мотор несовершенен, поэтому состязание между ними не прекращалось так долго. Закончилось ли оно навсегда? Время покажет.

Рассказываем как устроен и работает роторный двигатель

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector