Двигатель ванкеля своими руками

Роторно-поршневый двигатель Ванкеля

У роторно-поршневого двигателя Ванкеля имеются преимущества и недостатки.

В истории двигателей внутреннего сгорания было много эволюции, но мало революций. Разговоры о радикально другом дизайне всегда приводят к одному имени – Ванкель. Роторно-поршневой двигатель наиболее часто можно обнаружить в автомобилях Мазда. Начал он применяться с конца 50-х годов. Мотор Ванкеля – это пример дизайна, имеющего смысл только на бумаге. Однако на деле проблемы возникают из-за недостатков исполнения в реальном мире. Однако в своё время он был назван двигателем будущего.

Преимущества роторно-поршневого двигателя Ванкеля:

  • — небольшие размеры и вес;
  • — мизерное количество узлов (даже меньше, чем у поршневого ДВС);
  • — двойной выигрыш приёмистости при размерах сравнимых с тривиальными ДВС;
  • — равномерность работы благодаря отсутствию возвратно-поступательных движений в конструкции;
  • — заправляется низко-октановым бензином.

Недостатки даигателя Ванкеля:

  • — малоэффективный цикл сгорания, результат – повышенный расход топливной смеси и токсичность выхлопа;
  • — повышенные требования к смазке мотора, как следствие – большой угар масла;
  • — выпуск на площадках для производства стандартных ДВС невозможен;
  • — необходимость переоборудования линий для серийного запуска роторно-поршневого двигателя.

Изобретение и история роторно-поршневого агрегата.

Идея мотора Феликса Ванкеля появилась во сне. В нём 17-летний Феликс вёл автомобиль на концерт. Когда он прибыл, то похвастался своим друзьям, что его автомобиль оснащён новым типом двигателя – наполовину турбинным, наполовину возвратно-поступательным. «Это моё изобретение», – козырнул Феликс. Как только парень проснулся, он стал одержим конструированием его инновационного двигателя. Хотя он никогда не имел водительского удостоверения, изобретатель был одарённым инженером. В военные годы Феликс Ванкель был приверженцем нацизма и после войны провёл несколько лет во французской тюрьме.

Работа над конструированием двигателя возобновилась в 1951 году с основанием Motorenwerke AG. Первый рабочий прототип мотора был произведён в 1957 году. Назван он был DKM 54 и имел ротор и крепление, располагающееся на разных осях. Двигатель был способен к высоким вращательным скоростям, до 17 000 оборотов в минуту. Обслуживание было проблемным, для замены свечей зажигания необходимо было снятие всего агрегата.

Конструкция роторно-поршневого двигателя Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель прост: блок, вал, ротор. Весомой для двигателя является задача уплотнения роторов, которая не была решена за десятилетия.

Углы ротора создают три камеры внутри блока. Они перемещаются вместе с вращением ротора. Топливная смесь и воздух забираются через втягивающие отверстия, прижимаясь к узкой стороне корпуса, воспламеняются от свечи зажигания. Расширяющиеся газы толкают ротор, пока вершина не проходит через выпускное отверстие, через которое высвобождаются отработанные газы.

Гениальность мотора Ванкеля в том, что процессы проходят во всех трёх фазах параллельно. В итоге двигатель «поставил процесс сгорания на конвейер». Не будет преувеличением резюмировать, что однороторный двигатель Ванкеля аналогичен трёхцилиндровому поршневому двигателю.

Мотор имеет свои особенности, например не имеет смысла тормозить роторно-поршневым агрегатом. Вредны для системы зажигания частые старты: они «убивают» свечи. «Ванкель» имеет очень характерный звук, считать это достоинством или недостатком – решать владельцу.

Значительным недостатком РПД является большой расход топлива, данное обстоятельство легко объяснимо ввиду потерь тепла сквозь стенки камеры. Чрезвычайно велико «масложорство». Ресурс роторно-поршневого мотора меньше классического, благодаря ускоренному износу уплотнений ротора.

Коробка передач характеризуется коротким передаточным рядом и увеличенным количеством скоростей. Помогло бы внедрение вариатора, но на спорткарах такой тип коробки не приемлем. Стоит добавить к минусам роторно-поршневых моторов огрехи всех двухтактных поршневых агрегатов. Неудивительно, но и устраняется большинство этих проблем подобным же образом: немалое потребление топлива – непосредственным его впрыском, низкая эластичность – переменными фазами и настройкой трубопроводов. Подобное было реализовано в двигателе для Mazda RX-8.

Коммерческое применение и развитие роторно-поршневого двигателя

Было несколько лицензий роторно-поршневого двигателя. Почти каждый крупный автопроизводитель затрачивал время на исследования концепта. General Motors создало два роторных прототипа. Rolls Royce создал две модели с низким и высоким давлением роторов. Несколько компаний запустили производство двигателей Ванкеля. Куртис Райт сконструировал двигатель аэроплана на прототипе Ванкеля. Sachs производил маломерные охлаждаемые воздухом моторы для всего: от бензопил до снегоходов. Нортон создал несколько мотоциклов с двигателем .

Однако главнейшим производителем, работающим с двигателями Ванкеля для автомобилей по сей день, остаётся «Мазда». Серия RX спорткаров стала синонимом двигателя РПД на десятилетия. Последней моделью стала RX-8, выпуск которой был остановлен в 2011 г. «Мазда» не собирается останавливаться на двигателях Ванкеля: такие концепткары, как RX-Vision, доказывают продолжение их исследований.

Видео работы роторного мотора Ванкеля

Двигатель Ванкеля. Принцип работы РПД

Достоинства

  • меньшие габариты и масса;
  • меньшее количество деталей (даже в сравнении с двухтактным поршневым ДВС);
  • вдвое большая мощность при тех же габаритах, что и традиционные ДВС;
  • плавность работы в результате отсутствия возвратно-поступательно движущихся частей;
  • возможность потребления низкооктанового бензина.

Недостатки

  • неэффективный процесс сгорания, а значит — повышение расхода топлива и токсичности отработанных газов;
  • смазка «на прогар», что влечет за собой высокий расход масла;
  • невозможность производства на площадях, предназначенных для выпуска традиционных ДВС;
  • переход на выпуск РПД требует замены подавляющего большинства оборудования.

Роторно-поршневой двигатель покоряет простотой: корпус, вал, сам ротор — и все. Правда, существуют проблемы с уплотнениями роторов. На их решение ушли десятилетия, и в конце концов срок службы уплотнений удалось довести до ресурса поршневых колец в ДВС.

К недостаткам следует отнести его непривычность для ремонтников и владельцев. Этот мотор требует изменения многих привычек. Так, тормозить РПД бесполезно, штурмовать подъемы «внатяг» — тем более. Компактный ротор имеет малую инерцию, в отличие от массивных деталей традиционного ДВС. Частые запуски-выключения «забрасывают» свечи. Непривычен и звук мотора, хотя многие это считают преимуществом.

Куда серьезнее органические недостатки, присущие РПД. Во-первых, это низкая эластичность характеристики и повышенный расход топлива. Последнее объясняется высокими потерями тепла через стенки камеры, далекой от оптимальной. Во-вторых, особенно велик расход масла. Ресурс такого мотора также ниже, чем у традиционного, из-за быстрого износа уплотнений ротора.

Немаловажную роль играет и жесткость внешней характеристики РПД, требующей более частых манипуляций рычагом КПП — на практике это выражается в более «коротком» передаточном ряде , а значит, увеличенным числом передач. Идеальной была бы установка вариатора, но на спортивных машинах «автоматы» не прижились, а на семейноv авто увидеть РПД странно — хотя бы по причине недостаточной экономичности.

Принцип работы

Функцию поршня в РПД выполняет трехгранный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение ротора относительно статора обеспечивается парой шестерен, одна из которых закреплена на роторе, а вторая — на боковой крышке статора.

Конфигурация рабочих поверхностей ротора и статора — эпитрохоидальная. Рабочая поверхность статора имеет износостойкое покрытие. В вершинах ротора установлены специальные уплотнения, на рабочих поверхностях — выемки, выполняющие роль камер сгорания. Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор.

Читать еще:  Двигатели gdi неустойчивая работа

Шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает орбитальное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2:3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120 градусов . За полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный четырехтактный цикл. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала.

Между статором и ротором образуются три камеры, аналогичные надпоршневому пространству ДВС. Процесс впуска начинается, когда вершина ротора пересекает кромку впускного окна, после чего объем камеры возрастает и туда поступает горючая смесь. Когда следующая вершина ротора перекрывает впускное окно, смесь начинает сжиматься, и в момент наибольшего сжатия подается искра — начинается рабочий ход. Затем открывается выпускное окно и отработавшие газы покидают пространство камеры.

Таким образом за один оборот ротора в двигателе происходят три цикла, что делает ненужным использование уравновешивающих устройств, особенно в двухсекционных конструкциях, получивших подавляющее распространение.

Постройка автомобиля своими руками с нуля 5ч.

2101:
Массовые:
ВАЗ-2101 (1970—1982) — двигатель 1,2 л., 62 л. с.
ВАЗ-21011 (1974—1981) — двигатель 1,3 л. 69 л. с.
ВАЗ-21013 (1974—1986) — двигатель 1,2 л. 62 л. с.
Малосерийные:
ВАЗ-21016 — для милиции, двигатель 1,5 л (от ВАЗ-2103), 71 л.с.
ВАЗ-21018 — роторный двигатель ВАЗ-311 (1 секционный), 70 л.с.
ВАЗ-21019 — роторный двигатель ВАЗ-411 (2 секционный), 120 л.с.

2102:
ВАЗ-2102 — Базовая модель имела двигатель объёмом 1,2 л и мощностью 62 л. с.
ВАЗ-21021 — Модификация, оснащенная двигателем объёмом 1,3 л и мощностью 69 л. с.

2103:
ВАЗ-2103 (1972 — 1984), с двигателем ВАЗ-2103 (4,45 л, 71 л.с.)
ВАЗ-21033 (1977—1983), с двигателем ВАЗ-21011 (1,3 л 69 л.с.)
ВАЗ-21035 (1973—1981), экспортная с двигателем ВАЗ-2101 (1,2 л 64 л.с.)

2104:
ВАЗ-2104 — двигатель ВАЗ-2105, 1,3 литра, карбюратор
ВАЗ-21043 — двигатель ВАЗ-2103, 1,5 литра, карбюратор (4,45 л, 71 л.с.)
ВАЗ-21044 — двигатель ВАЗ-2107, 1,7 литра, моновпрыск, экспортная модель
ВАЗ-21045Д — двигатель ВАЗ-341, 1,5 литра, дизель
ВАЗ-21047 — двигатель ВАЗ-2103, 1,5 литра, карбюратор (4,45 л, 71 л.с.)
ВАЗ-21048 — двигатель ВАЗ-343, 1,8 литра, дизель
ВАЗ-21041i — двигатель ВАЗ-21067 1,6 литра инжектор (1,56 л, )

2105:
ВАЗ-2105 — с карб. двигателем ВАЗ-2105 (1,29 л, 63,6 л.с.)
ВАЗ-21050 — с двигателем ВАЗ-2105 (1,29 л, 63,6 л.с.)
ВАЗ-21051 — с карб. двигателем ВАЗ-2101 (1,2 л, 58,7 л.с.)
ВАЗ-21053 — с карб. двигателем ВАЗ-2103 (1,45 л, 71,4 л.с.)
ВАЗ-21053-20 — с моновпрысковым двигателем ВАЗ-2104 (1,45 л, 71,4 л.с.)
ВАЗ-21054 — мелкосерийная спецмодификация для ГИБДД, МВД и ФСБ с карб. двигателем ВАЗ-2106 (1,57 л, 80 л.с.)
ВАЗ-21054-30 — с двигателем ВАЗ-21067 (распределённый впрыск, 1,57 л, 72 л.с.)
ВАЗ-21055 — мелкосерийная модификация для такси с дизелем ВАЗ (БТМ)-341 производства Барнаултрансмаш (1,52 л, 50,3 л.с.);
ВАЗ-21057 (LADA Riva) — экспортный вариант ВАЗ-21053
ВАЗ-21058 (LADA Nova) — экспортный вариант ВАЗ-21050
ВАЗ-21059 — мелкосерийная спецмодификация для ГАИ, МВД и КГБ с роторно-поршневым двигателем Ванкеля ВАЗ-4132 (1,3 л, 140 л.с.);

2106:
Модификаций незнаю, двигатели такие:
ВАЗ-21011 (1,3 л., 69 л.с.)
ВАЗ-2103 (1,45 л., 75 л.с.)
ВАЗ-2106 (1,56 л., 75 л.с.),

2107:
ВАЗ-2107 (двигатель 2103, 1,5 л, 8 кл., карбюратор)
ВАЗ-21072 (двигатель 2105, 1,3 л, 8 кл., карбюратор, ременной привод ГРМ)
ВАЗ-21073 (двигатель 1,7 л, 8 кл., моновпрыск — экспортная версия для европейского рынка)
ВАЗ-21074 (двигатель 2106, 1,6 л, 8 кл., инжектор)
ВАЗ-2107-20 (двигатель 2104, 1,6 л, 8 кл., распределённый впрыск)
ВАЗ-2107-71 (двигатель 1,4 л., 66 л.с. двигатель 21034 под бензин А-76, версия для Китая)
ВАЗ-21074-20 (двигатель 21067, 1,6 л, 8 кл., распределённый впрыск, Евро-2)
ВАЗ-21074-30 (двигатель 21067-20, 1,6 л, 8 кл., распределённый впрыск, Евро-3)
ВАЗ-21078 (двигатель 2106, 1,6 л, 8 кл., карбюратор — экспортная версия для Великобритании)
ВАЗ-21079 (роторно-поршневой двигатель, изначально создана для нужд федеральных служб)

Устройство и работа: Роторный двигатель

Не многие знают, что наряду с классическими поршневыми двигателями, в автомобилестроении применяются роторные агрегаты, называемые по фамилии изобретателя моторами Ванкеля. Они являются двигателями с внутренним принципом сгорания топлива, однако, его устройство и принципы работы совершенно иные. Сегодня мы поговорим роторных моторах более подробно.

Конструктивное устройство роторного двигателя

Основные части двигателя Ванкеля по своему устройству не имеют ничего общего с классическими ДВС.

Его главные части следующие:

1. Основная рабочая камера

Корпус любого роторного агрегата представляет собой овальную металлическую камеру, в которой происходят основные рабочие процессы – режим впуска, такт сжатия, процесс сгорания горючего и выпуск отработанных газов. Форма камеры неслучайна. Она выполнена таким образом, чтобы при взаимодействии с ротором, её стенки осуществляли соприкосновение со всеми его вершинами, образуя несколько закрытых контуров. Впускные и выпускные отверстия таких моторов не имеют клапанов. Они находятся непосредственно на боковых частях рабочей камеры и подключаются напрямую к выхлопной трубе и системе питания.

2. Ротор

Форма ротора чем-то напоминает треугольник, грани которого имеют выпуклое наружу закругление. Помимо этого, каждая его сторона изготовлена с небольшой выборкой, увеличивающей объем образовывающейся замкнутой камеры сгорания и повышающей скоростные показатели вращения ротора. Назначение этого компонента аналогично функциям поршней в обычном ДВС. Возникновение тактов работы происходит методом создания уже упомянутых выше трех дочерних камер. Центральная часть ротора наделена зубчатым отверстием, соединяющим ротор с приводом, закрепленным в свою очередь с выходным валом. Это звено и определяет, в каком направлении и по какой траектории будет двигаться ротор внутри основной рабочей камеры.

3. Выходной вал

Функции выходного вала роторного двигателя аналогичны функциям коленвала классических силовых агрегатов. Он наделен полукруглыми выступами-кулачками, имеющими несимметричное выстраивание с явным смещением от центральной рабочей оси. На валу размещается несколько роторов, надеваемых на свой рабочий кулачок. Их несимметричное расположение создает предпосылки для образования крутящего момента, происходящего в результате силового давления каждого из роторов.

Думаем, вы уже догадались, что роторные двигатели имеют многослойное строение, подразумевающее создание несколько рабочих камер, в которых вращаются несколько роторов. Единственным объединяющим звеном этой работы служит выходной вал, вращающийся в результате этого синхронного взаимодействия. «Слои» надежно скрепляются между собой множеством болтов, расположенных по краям. Охлаждение таких двигателей проточное. Оно подразумевает нахождение антифриза не только вокруг общего блока, но и в каждой из его частей.

Принцип работы роторного двигателя

В двигателе Ванкеля вся работа выстраивается тем же методом сгорания топливной смеси, что и у поршневых движков. Однако никаких статических камер сгорания у них не предусматривается. Давление, возникающее при сгорании горючего, создается в отдельно образуемых камерах, которые отделяются от общей рабочей камеры роторными гранями.

Сам ротор постоянно контактирует своими вершинами со стенками камеры, в каждый момент времени создавая очередной замкнутый контур. При его вращении контуры попеременно то расширяются, то осуществляет сжатие. Во время этих циклов внутрь камеры попадает воздух и топливо, которое в результате силового воздействия ротора сжимается и воспламеняется, своим расширением придавая ротору очередной вращательный импульс. Отработанные газы сквозь отверстия выбрасываются в выхлопную систему, после чего камера снова заполняется топливно-воздушным составом.

Читать еще:  Что стереть номер двигателя

Преимущества и недостатки роторных моторов

Применение роторных моторов имеет ряд неоспоримых преимуществ.

  • Меньшее количество внутренних компонентов. Аналогичный четырехцилиндровому поршневому двигателю роторный «собрат» наделен всего четырьмя основными частями: общая камера, пара роторов и кулачковый вал. Классический ДВС со схожими тактами работы состоит минимум из сорока подвижных частей, каждая из которых подвержена износу.
  • Мягкость работы. При функционировании роторных агрегатов практически не возникает вибраций, благодаря тому, что все подвижные части осуществляют вращение лишь в одном направлении. Думаем, вы знаете, что работа поршней в обычном двигателе разнонаправленная. Она чередует поступательное движение с реверсивным ходом.
  • Невысокий ритм. Ввиду того, что каждый ротор ответственен за вращение лишь одной трети полного круга выходного вала, движение, необходимое для этого, происходит заметно медленнее, чем существенно повышает надежность мотора Ванкеля.

Отрицательные факторы применения роторных двигателей исключать, разумеется, нельзя.

  • Ни один роторный двигатель не может четко подстроиться под регламенты экологических норм различных стран. Его никак нельзя назвать экологичным из-за серьезного количества выбросов углекислого газа, снизить которые нереально.
  • Дороговизна изготовления. Производство роторных движков весьма затратно, главным образом, в силу малых серийных партий. Концерны выпускают их совсем немного, что не требует особенной оптимизации затрат при изготовлении.
  • Ограниченность ресурса. Функциональный запас роторных моторов Ванкеля весьма ограничен. Редко когда он превышает 100-150 тысяч километров, по достижении которого им требуется полная переборка (капитальный ремонт) или замена.
  • Повышенное топливное потребление. Главной причиной увеличенной «прожорливости» является их низкая степень сжатия. Двигатель, удерживая необходимую мощность, компенсирует её за счет большего количество подаваемого внутрь замкнутых камер горючего.

Подводя итоги, скажем, что роторные силовые агрегаты, конечно, имеют право на существование. Они обладают рядом неоспоримых «плюсов», которые делают возможным их, пусть и небольшое, применение в автомобильном производстве. С другой стороны, тяжесть «минусов» весьма ощутима. Во многих странах мира они попросту не могут применяться из-за существующих экологических стандартов, а серьезное топливное потребление и ограниченный рабочий ресурс делает приобретение автомобилей с роторными двигателями совершенно нерентабельным. Прогнозируем, что какое-то время они еще будут на рынке, но достаточно скоро их вытеснят гибридные силовые системы, развитие которых осуществляется совершенно грандиозными темпами.

Роторный двигатель: орел и решка

В 1957 году немецкие инженеры Феликс Ванкель и Вальтер Фройде продемонстрировали первый работоспособный роторный двигатель. Уже через семь лет его усовершенствованная версия заняла место под капотом немецкого спорткара «NSU-Спайдер» — первого серийного автомобиля с таким мотором. На новинку купились многие автомобильные компании — «Мерседес-Бенц», «Ситроен», «Дженерал моторс». Даже ВАЗ многие годы мелкими партиями выпускал машины с двигателями Ванкеля. Но единственной компанией, которая решилась на крупносерийное производство роторных двигателей и не отказывалась от них долгое время, несмотря ни на какие кризисы, стала «Мазда». Ее первая модель с роторным мотором — «Космо Спортс (110S)» — появилась еще в 1967 году.

ЧУЖОЙ СРЕДИ СВОИХ

В чем сходство и отличие роторного двигателя от привычного поршневого собрата? Попробуем разобраться на примере одной из его последних версий 13B-MSP, которую ставили на «Мазду RX‑8».

В поршневом моторе энергия сгорания топливовоздушной смеси сначала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршневой группы, а уже затем во вращение коленчатого вала. В роторном же двигателе это происходит без промежуточной ступени, а значит, с меньшими потерями.

rotor1

Есть две версии бензинового 1,3‑литрового атмосферника 13B-MSP с двумя роторами (секциями) — стандартной мощности (192 л.с.) и форсированная (231 л.с.). Конструктивно это бутерброд из пяти корпусов, которые образуют две герметичные камеры. В них под действием энергии сгорания газов вращаются роторы, закрепленные на эксцентриковом валу (подобие коленчатого). Движение это весьма хитрое. Каждый ротор не просто вращается, а обкатывается своей внутренней шестерней вокруг стационарной шестерни, закрепленной по центру одной из боковых стенок камеры. Эксцентриковый вал проходит сквозь весь бутерброд корпусов и стационарные шестерни. Ротор движется таким образом, что на каждый его оборот приходится три оборота эксцентрикового вала.

В роторном моторе осуществляются те же циклы, что и в четырехтактном поршневом агрегате: впуск, сжатие, рабочий такт и выпуск. При этом в нем нет сложного механизма газораспределения — привода ГРМ, распредвалов и клапанов. Все его функции выполняют впускные и выпускные окна в боковых стенках (корпусах) — и сам ротор, который, вращаясь, открывает и закрывает «окна».

Принцип работы роторного двигателя показан на схеме. Для простоты приведен пример мотора с одной секцией — вторая функционирует так же. Каждая боковая сторона ротора образует со стенками корпусов свою рабочую полость. В положении 1 объем полости минимален, и это соответствует началу такта впуска. По мере вращения ротор открывает впускные окна и в камеру всасывается топливовоздушная смесь (позиции 2–4). В положении 5 рабочая полость имеет максимальный объем. Далее ротор закрывает впускные окна и начинается такт сжатия (позиции 6–9). В положении 10, когда объем полости вновь минимален, происходит воспламенение смеси с помощью свечей и начинается рабочий такт. Энергия сгорания газов вращает ротор. Расширение газов идет до положения 13, а максимальный объем рабочей полости соответствует позиции 15. Далее, до положения 18, ротор открывает выпускные окна и выталкивает отработавшие газы. Затем цикл начинается снова.

rotor2

Остальные рабочие полости работают так же. А поскольку полостей три, то за один оборот ротора происходит аж три рабочих такта! А учитывая, что эксцентриковый (коленчатый) вал вращается в три раза быстрее ротора, на выходе получаем по одному рабочему такту (полезная работа) на один оборот вала для односекционного мотора. У четырехтактного поршневого двигателя с одним цилиндром это соотношение в два раза ниже.

По соотношению числа рабочих тактов на оборот выходного вала двухсекционный 13B-MSP похож на привычный четырехцилиндровый поршневой мотор. Но при этом с рабочего объема 1,3 л он выдает примерно столько же мощности и крутящего момента, сколько поршневой с 2,6 л! Секрет в том, что движущихся масс у роторного мотора в несколько раз меньше — вращаются только роторы и эксцентриковый вал, да и то в одну сторону. У поршневого же часть полезной работы уходит на привод сложного механизма ГРМ и вертикальное движение поршней, которое постоянно меняет свое направление. Еще одна особенность роторного мотора — более высокая стойкость к детонации. Именно поэтому он перспективнее для работы на водороде. В роторном двигателе разрушительная энергия аномального сгорания рабочей смеси действует только в направлении вращения ротора — это следствие его конструкции. А у поршневого мотора она направлена в противоход движению поршня, что и вызывает плачевные последствия.

Двигатель Ванкеля: НЕ ВСЁ ТАК ПРОСТО

Хотя у роторного мотора и меньше элементов, чем у поршневого, в нем применены более хитрые конструктивные решения и технологии. Но между ними можно провести параллели.

Читать еще:  Эфир для запуска двигателя зимой

rotor3

Боковые корпусы — из специального чугуна. В каждом есть впускные и выпускные окна. А на крайних (переднем и заднем) закреплены стационарные шестерни. У моторов предыдущих поколений эти окна были в статоре. То есть в новой конструкции увеличили их размер и количество. За счет этого улучшились характеристики впуска и выпуска рабочей смеси, а на выходе — КПД двигателя, его мощность и топливная экономичность. Боковые корпусы в паре с роторами по функционалу можно сравнить с механизмом ГРМ поршневого мотора.

Ротор — по сути, тот же самый поршень и одновременно шатун. Изготовлен из специального чугуна, пустотелый, максимально облегчен. На каждой его стороне есть кюветообразная камера сгорания и, конечно же, уплотнители. Во внутреннюю часть вставлен роторный подшипник — своего рода шатунный вкладыш коленчатого вала.

Если привычный поршень обходится всего тремя кольцами (два компрессионных и одно маслосъемное), то у ротора подобных элементов в несколько раз больше. Так, апексы (уплотнения вершин ротора) играют роль первых компрессионных колец. Они изготовлены из чугуна с электронно-лучевой обработкой — для повышения износостойкости при контакте со стенкой статора.

Апексы состоят из двух элементов — основного уплотнителя и уголка. К стенке статора их прижимает пружина и центробежная сила. Роль вторых компрессионных колец играют боковые и угловые уплотнения. Они обеспечивают газоплотность контакта ротора и боковых корпусов. Как и апексы, к стенкам корпусов они прижимаются своими пружинами. Боковые уплотнители металлокерамические (на них приходится основная нагрузка), а угловые сделаны из специального чугуна. А еще есть изолирующие уплотнения. Они препятствуют перетеканию части отработавших газов во впускные окна через зазор между ротором и боковым корпусом. На обеих сторонах ротора есть и подобие маслосъемных колец — масляные уплотнения. Они задерживают масло, подаваемое в его внутреннюю полость для охлаждения.

Система смазки тоже изощренная. Она имеет минимум один радиатор для охлаждения масла при работе мотора на больших нагрузках и несколько видов масляных форсунок. Одни встроены в эксцентриковый вал и охлаждают роторы (по сути, похожи на форсунки охлаждения поршней). Другие встроены в статоры — по паре на каждый. Форсунки расположены под углом и направлены на стенки боковых корпусов — для лучшей смазки корпусов и боковых уплотнений ротора. Масло попадает в рабочую полость и смешивается с топливовоздушной смесью, обеспечивая смазку остальных элементов, и сгорает вместе с ней. Поэтому важно использовать только минеральные масла или одобренную производителем специальную полусинтетику. Неподходящие виды смазки при сгорании дают большое количество углеродных отложений, а это приводит к детонации, пропускам зажигания и снижению компрессии.

Топливная система довольно проста — за исключением количества и расположения форсунок. Две — перед впускными окнами (по одной на ротор), еще столько же — во впускном коллекторе. В коллекторе форсированного мотора на две форсунки больше.

Камеры сгорания очень длинные, и, чтобы сгорание рабочей смеси было эффективным, пришлось применить по две свечи на каждый ротор. Они отличаются друг от друга длиной и электродами. Во избежание неправильной установки на провода и свечи нанесены цветные метки.

НА ДЕЛЕ

Ресурс мотора 13B-MSP составляет примерно 100 000 км. Как ни странно, он страдает теми же проблемами, что и поршневой.

Первым слабым звеном кажутся уплотнения ротора, которые испытывают сильный нагрев и высокие нагрузки. Это действительно так, но прежде естественного износа их прикончат детонация и выработка подшипников эксцентрикового вала и роторов. Причем страдают только торцевые уплотнения (апексы), а боковые изнашиваются крайне редко.

Детонация деформирует апексы и их посадочные места на роторе. В результате вдобавок к снижению компрессии уголки уплотнений могут вывалиться и повредить поверхность статора, который не подлежит обработке. Расточка бесполезна: во‑первых, сложно найти нужное оборудование, а во‑вторых, запчастей под увеличенный размер просто нет. Не подлежат ремонту и роторы при повреждении пазов под апексы. Как водится, корень беды — в качестве топлива. Честный 98‑й бензин найти не так уж просто.

Быстрее всего изнашиваются коренные вкладыши эксцентрикового вала. Видимо, из-за того, что он вращается в три раза быстрее роторов. В результате роторы получают смещение относительно стенок статора. А вершины роторов должны быть равноудалены от них. Рано или поздно уголки апексов выпадают и задирают поверхность статора. Эту беду никак не предугадать — в отличие от поршневого мотора, роторный практически не стучит даже при износе вкладышей.

У форсированных наддувных моторов бывают случаи, когда из-за очень бедной смеси апекс перегревается. Пружина под ним выгибает его — в результате компрессия значительно падает.

Вторая слабинка — неравномерный нагрев корпуса. Верхняя часть (здесь протекают такты впуска и сжатия) холоднее, чем нижняя (такты сгорания и выпуска). Однако корпус деформируется только у форсированных наддувных моторов мощностью более 500 л.с.

Как и следовало ожидать, мотор очень чувствителен к типу масла. Практика показала, что синтетические масла, пусть и специальные, образуют при сгорании очень много нагара. Он накапливается на апексах и снижает компрессию. Нужно использовать минеральное масло — оно сгорает почти бесследно. Сервисмены рекомендуют менять его через каждые 5000 км.

Масляные форсунки в статоре выходят из строя в основном из-за попадания грязи во внутренние клапаны. Атмосферный воздух проникает в них через воздушный фильтр, и несвоевременная замена фильтра ведет к проблемам. Клапаны форсунок промывке не поддаются.

Проблемы с холодным пуском мотора, особенно в зимнее время, обусловлены потерей компрессии вследствие износа апексов и появления отложений на электродах свечей из-за некачественного бензина.

Свечей хватает в среднем на 15 000–20 000 км.

Вопреки расхожему мнению, производитель рекомендует глушить мотор как обычно, а не на средних оборотах. «Знатоки» уверены, что при выключении зажигания в рабочем режиме сгорают все остатки топлива и это облегчает последующий холодный пуск. По мнению сервисменов, толку от подобных ухищрений ноль. А вот действительно полезным для мотора будет хотя бы небольшой прогрев перед началом движения. С теплым маслом (не ниже 50º) его износ будет меньше.

При качественной дефектовке роторного двигателя и последующем ремонте он отходит еще 100 000 км. Чаще всего требуется замена статоров и всех уплотнений роторов — за это придется выложить не менее 175 000 рублей.

Несмотря на вышеперечисленные проблемы, в России хватает поклонников роторных машин — что уж говорить о других странах! Хотя сама «Мазда» сняла роторную «восьмерку» с производства и с ее наследницей пока не спешит.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

В 1991 году «Мазда‑787В» с роторным мотором победила в гонке «24 часа Ле-Мана». Это была первая и единственная победа автомобиля с таким двигателем. Кстати, сейчас далеко не все поршневые моторы доживают до финиша в «длинных» гонках на выносливость.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector