Что случилось с двигателем Ванкеля и куда он исчез с авторынка: Движение: Ценности: Lenta.ru
В этом году отмечается полувековой юбилей сразу двух знаковых для истории автомобилестроения моделей. Немецкий NSU Ro 80 и «японка» Mazda Cosmo стали первыми автомобилями с роторным двигателем, подходившими под определение «массовые». Но, увы, изобретенному инженерами фирмы NSU Ванкелем и Фройде новому типу двигателя внутреннего сгорания так и не удалось завоевать мир.
После создания в конце XIX столетия поршневого двигателя внутреннего сгорания прогресс в этой области пошел по пути разработки уже имеющейся концепции. Инженеры создавали все более мощные и совершенные двигатели, но суть оставалась все той же — в цилиндрическую камеру тем или иным способом попадало топливо, образовывавшиеся после сгорания топлива газы толкали поршень. И только в конце 1950-х два немецких инженера, работавшие в известной тогда своими мотоциклами фирме NSU Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, предложили принципиально новую конструкцию.
В их двигателе цилиндры отсутствовали как класс: установленный на валу трехгранный ротор был жестко соединен с зубчатым колесом, входившим в зацепление с неподвижной шестерней — статором. По сравнению с обычным поршневым мотором внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля (как он стал известен по имени одного из создателей) имел меньшие в 1,5-2 раза габариты, большую удельную мощность, меньшее число деталей (два-три десятка вместо нескольких сотен), а также — за счет отсутствия коленвала и шатунов — более высокие динамические показатели. Впрочем, были и недостатки, с которыми так и не удалось справиться за все время выпуска автомобилей с роторными двигателями: довольно высокий расход топлива на низких оборотах, повышенное потребление масла и сложность в производстве (из-за необходимости точности геометрических форм деталей).
NSU Spider
Фото: Science Museum / Globallookpress.com
Любопытно, что сам Ванкель не умел водить автомобиль и не имел водительских прав — поскольку с раннего детства страдал сильной близорукостью.
Это, впрочем, не помешало ему доработать первоначально мотоциклетный движок под нужды автопрома, и в 1964 году NSU выпустила первый в мире серийный роторный автомобиль — кабриолет NSU Spider на базе заднеприводной модели Sport Prinz. Машина выпускалась ограниченной серией (за три года было собрано 2375 экземпляров) и была довольно дорога, в пересчете на нынешние деньги — около 22 тысяч долларов за двухместную малолитражку длиной 3,6 метра.
В 1967 году на рынок вышли сразу две модели с роторными двигателями, ставшие действительно массовыми. NSU представила топовый седан Ro 80, а японская фирма Mazda — спортивное купе Cosmo, первое в полувековой череде машин с двигателем Ванкеля в своей линейке. Немецкая машина, увы, оказалась довольно капризной и «сырой», хотя и была признана «автомобилем года-1968» в Европе. Постоянные рекламации и необходимость дорогостоящего ремонта уже проданных авто привели компанию практически к банкротству — в 1969 году она была куплена концерном Volkswagen и слита в одно подразделение с маркой Audi.
Производство Ro 80 тем не менее продолжалось до 1977 года; всего было выпущено более 37 тысяч автомобилей. Передовой для конца 1960-х дизайн кузова, сперва не оцененный потребителями, оказал впоследствии влияние, в частности, на популярную модель Audi 100.
NSU Ro 80
Фото: CPC Collection / Alamy / DiomediaКстати, лицензию на «ванкель» купил и СССР. 140-сильным роторным двигателем оборудовались версии вазовских «пятерок» и «семерок» для милиции и КГБ. Внешне они не отличались от серийных машин, но на дороге демонстрировали необходимую резвость. В 1990-е малой серией выпускались и «гражданские» 2108 и 21099 с роторным мотором ВАЗ-415, также абсолютно идентичные по дизайну кузова с «нормальными». Обманчивая внешность породила множество шоферских легенд: неприметная «девятка» вдруг срывалась с места и обгоняла солидный BMW (разгон до сотни у роторной версии занимал 9 секунд, а максимальная скорость достигала 190 километров в час).
Экспериментировали с двигателем Ванкеля и французы из Citroen.
Однако модель GS Birotor с двухроторным двигателем вышла на рынок в октябре 1973 года — точно в месяц начала крупнейшего нефтяного кризиса. Машина стоила на 70 процентов дороже стандартной модели GS с четырехцилиндровым мотором, а топлива потребляла больше, чем представительская DS. В результате удалось с большим трудом продать 847 экземпляров, после чего производство было свернуто.
В конечном счете на рынке «ванкелей» осталась только Mazda, продолжавшая совершенствовать двигатель и выпустившая около 20 моделей с роторным двигателем. Инженерам японской компании удалось повысить экономичность и снизить объем токсичных выхлопов (еще одна «врожденная болезнь» роторных двигателей), но даже со всеми усовершенствованиями последняя выпускавшаяся роторная модель, RX-8, не соответствовала нормам Евросоюза. В 2010 году ее прекратили продавать в Европе, а в 2012-м было свернуто производство и для других рынков. Спортивные роторные модели Mazda, однако, за почти полвека производства успели завоевать поклонников во многих странах, включая нашу.
Вот что рассказывает о своей RX-8 москвич Олег, автолюбитель со стажем:
«Приобрести RX-8 я решил вовсе не из-за роторного двигателя, а скорее вопреки ему. Но ничего похожего на рынке тогда не было: полноценное четырехместное купе с дверями, которые по старой памяти именуют suicide doors — разве что Rolls-Royce. А еще эти «надбровные дуги» над передними колесами… Однако все, с кем я делился идеей, крутили пальцем у виска: «больше 30 тысяч ротор не ходит», «масла жрет столько же, сколько и бензина», «а бензина — как американский грузовик», «ниже нуля не заводится» и так далее. «Зато не угонят», — решил я. Машина пришла зимой, и первые же недели показали, что перемещение по заснеженной Москве не то что бы совсем невозможно, но требует очень крепких нервов — машина норовила уйти в занос в каждом повороте или забуксовать там, где легко проезжала любая переднеприводная малолитражка. Но, как назло, даже в лютый мороз заводилась исправно. Да и сколько той зимы.
Mazda RX-8
Фото: National Motor Museum / Heritage Images / Getty Images
Снег сошел, и Mazda, наконец, оказалась в своей стихии.
Да, масло (каждую тысячу приходилось открывать капот и доливать до рисочки), да, расход (в особенно хорошие дни бывало и больше 20 литров на сотню), но все это компенсировалось возможностью обмануть слух окружающих и, раскрутив двигатель до 9000 оборотов, прикинуться гоночным мотоциклом. Точный руль, задний привод и 230 лошадиных сил превращали любую, еще не изобиловавшую тогда камерами дорогу, в гоночный трек практически без моего участия. Даже стоя под окном, машина, казалось, куда-то ехала. Из-под этого окна, разоблачив тем самым еще один миф, ее и угнали. К тому времени, несмотря на то, что роторного двигателя побаивались даже «официалы», машина прошла 70 тысяч километров без намеков на какие-либо неполадки.
Audi A1 E-Tron Concept
Фото: Adrian Moser / Bloomberg / Getty Images
Хотя производство серийных автомобилей с роторным двигателем прекратилось еще пять лет назад, разработчики, похоже, не собираются навсегда расставаться с «ванкелем». Перспективными в этом смысле представляются гибридные силовые установки — благодаря малому размеру роторно-поршневого двигателя.
Так, Audi в 2010 году продемонстрировала в Женеве гибридный прототип A1 e-tron concept с 60-сильным электромотором и двигателем Ванкеля рабочим объемом всего 250 кубических сантиметров, развивающим мощность 20 лошадиных сил и выполняющим фактически функцию генераторной установки.
Mazda может вернуть в серию роторный мотор уже в ближайшие годы
A CENTURY OF DEFYING CONVENTION: MAZDA 1920-2020
Mazda RX-7: Redefining rotary-powered driving fun
Leverkusen, 06/04/2020
The joy of driving, lightweight design and the rotary engine: three elements that define Mazda’s DNA – and continue to fascinate the team at the Hiroshima-based carmaker. One Mazda stands out from all the rest for giving all these elements a new level of meaning, cementing the compact rotary engined sports car in the minds of driving enthusiasts in Europe and around the world.
That model? The Mazda RX-7. Launched in 1978, Mazda’s first mass-market sports car would go on to become the best-selling rotary powered vehicle in history.
And it also propelled the brand’s success on the race track to unprecedented levels.
The distinctive howl of the RX-7’s twin-rotor powerplant rocked race tracks in Europe and beyond from the beginning, winning the British Saloon Car Championship’s 1,600-2,300cm3 class in 1980 and 1981 and demonstrating its reliability by capturing the chequered flag at the 24 Hours of Spa, also in 1981. It was a golden age elsewhere, too. In the US, the RX-7 won over 100 IMSA races, more than any other model of any brand, dominating the GTU class (under 2,500cm3 ) including the 24 Hours of Daytona for an unparalleled 12 consecutive years (from 1982-93). The RX-7 also proved itself in the Australian Endurance Championship, winning from1982 through 1984, as well as that country’s Bathurst 12 Hour (champion 1992-95).
Proven on the raceway
This extensive experience gained racing the RX-7 would flow into the 710PS four-rotor Mazda 787B, which shocked the piston-powered racing establishment in 1991 by driving to victory at the illustrious 24 Hours of Le Mans.
It remains the only winning car without a piston engine, and unquestionably one of the greatest moments in the history of rotary power.
The achievement is all the more astounding considering that the future of the rotary engine was in jeopardy when Mazda began developing the RX-7. The carmaker had offered rotaries in most of its models until the oil crisis of 1973-74, when skyrocketing fuel prices pushed the peppy but thirsty powerplants out of favour with consumers. Mazda decided to drop the engines for most of its sedans, hatchbacks and wagons, and might have abandoned them entirely – as had every other carmaker. But then-head of R&D Kenichi Yamamoto resisted, arguing how crucial a differentiator the rotary was for the company.
Yamamoto, who led the team of engineers that developed Mazda’s first rotary engines in the 1960s, set out to overhaul the existing 12A engine and significantly improve fuel economy. Among other things, his team added more durable apex seals – a problem spot – and improved lubrication.
Creating a rotary icon
The first RX-7 generation (“FB” platform), which went on sale in Japan in 1978 before arriving in Europe the following year, was an immediate sensation. With a kerb weight of just over 1 tonne, the 12A’s 100-135PS (depending on market) went a long way in terms of performance. The front mid-engine layout – the compact engine sat behind the front axle – driving the rear wheels with near-perfect weight distribution also delivered amazing handling. The aerodynamic RX-7 punched well above its price class and was tremendously fun to drive, delivering a special connection between the driver and car. The 1,146cm3 twin-rotor 12A was later joined by 160PS turbo version for Japan, while North America got a slightly larger 13B powerplant with fuel injection.
The second-generation RX-7 (“FC”) introduced in 1985 featured a Porsche-inspired design and a number of performance improvements such as Mazda’s DTSS (Dynamic Tracking Suspension System) and turbocharging. Forced induction, it turns out, is very well suited to rotary engines thanks to their exhaust flow characteristics, and quite effective for boosting mid-range torque. The 1.3-litre 13B was standard for all markets now, and although the RX-7 would be offered in Europe initially with a naturally aspirated 150PS engine, 180PS and later 200PS twin-scroll turbo versions would follow. The higher-powered model could achieve a 6sec 0-100km/h time and a top speed of 240km/h.
The third and final generation (“FD”) that arrived in 1992 was a genuine performance car. A new sequential twin turbocharger boosted output from the latest 13B engine to 239PS on the European version. Said by fans to be the best handling of all RX-7s, the 5.3sec 0-100km/h sprint and 250km/h top speed (limited) put the 1,300kg two-seater in a league with high-end sports cars – fitting for the brand that had just won at Le Mans.
Smashing record after record
The year 2002 marked the end of one of the most exceptional sports cars in history. A total of 811,634 were produced between 1978 and 2002, by far the most of any rotary model. Along the way, modified versions of each generation set land speed records in their class at the Bonneville Salt Flats in the US in 1978 (FB, 296km/h), 1986 (FC, 383.7km/h) and 1995 (FD, 389km/h).
The RX-7 spirit lives on. In the Mazda RX-8, which followed in 2003, and by laying the foundation for many engineering innovations to come. Among these were hydrogen-powered rotary Mazdas like the RX-8 Hydrogen RE, which ran on either h3 or petrol, and the Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, an MPV featuring an electric drive motor and a dual-fuel rotary.
Later, the company developed a prototype Mazda2 EV with a small single-rotor engine used as a range extender. A similar system could find its way onto the Mazda MX-30, a brand new battery electric crossover SUV arriving at dealerships this year.
Particularly among enthusiasts, the RX-7 remains the icon of rotary powered sports cars and indeed rotary production cars. Mazda made great leaps with the RX-7 in terms of lightweight engineering, sporty design and driving fun, expertise it has applied to and evolved for every current Mazda model. The vehicle that perhaps best embodies Mazda’s reputation for and dedication to the unconventional, the RX-7 continues to influence designers and engineers working on the Mazdas of tomorrow.
Американец построил двигатель Ванкеля с двенадцатью роторами — ДРАЙВ
Вас поражала лемановская Mazda 787B аж с четырёхсекционным двигателем Ванкеля? Забудьте.
Перед вами агрегат с двенадцатью секциями.
На заднем плане мелькают автомобили — потенциальное поле деятельности неутомимого Гэрвина.
В итоге длина двигателя составляет 76 см, ширина — 79 см, высота — 61 см, рабочий объём — 15,7 л, вес — 377 кг. Полагаете, это много? Учтите, что в атмосферном варианте он выдаёт 1140 л.с. И американец намерен поставить сюда турбонаддув. В зависимости от его давления с R12 можно будет снять от 2400 до 5400 л.с. Последняя цифра достижима только с топливом с октановым числом 116, и при этом ресурс будет ограничен несколькими гонками. Крутящий момент тоже неплох. На прошлогоднем образце испытатель получал на стенде 1105 Н•м, не поднимая обороты выше 3200 об/мин.
В этом ролике можно увидеть запуск сырого образца годичной давности.
Роторный двигатель Ванкеля / Полезные статьи / Атлант М
Настоящие инженеры – народ неугомонный. Казалось бы, что можно придумать для автомобиля вместо поршневого двигателя, который давно изучен и имеет огромные возможности для модернизации, тем не менее, поиски новых конструктивных схем продолжались и продолжаются по сей день.
Причинами инженерной «неугомонности» служат некоторые врожденные недостатки поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), от которых не удастся избавиться полностью в принципе.
И прежде всего, необходимость преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное, «на выходе». Это немедленно «тянет» за собой достаточно большие массогабаритные параметры двигателя, в том числе из-за увесистого кривошипно-шатунного механизма. В свою очередь, работа этого механизма сопровождается вибрациями различных порядков, с которыми приходится бороться или с помощью мудреных опор/подушек двигателя, или с помощью балансирных валов, вращающихся в сторону, противоположную валу коленчатому. Полностью уравновесить традиционный поршневой ДВС и победить вибрации можно только в том случае, если он будет, к примеру, рядный шестицилиндровый. Сделать это можно, но опять «выползают» массогабаритные проблемы. Вот вы представляете себе рядный шестицилиндровый мотор под капотом, к примеру,Chevrolet Aveo? Я – нет. J Конечно, можно сделать рядную «шестерку» объемом 1.4 литра с цилиндрами меньше стакана. Но тогда цена Aveo приблизится к цене Captiva. Кто купит «малыша» за такие деньги?
Вот, примерно из таких соображений о недостатках поршневых ДВС и исходил немецкий инженер-двигателист Феликс Ванкель, создавая свою уникальную конструкцию в середине прошлого века, названную, впоследствии, в его честь: Роторно-поршневой двигатель Ванкеля.
Как устроен роторно-поршневой двигатель, и как он работает хорошо видно на приведенной ниже схеме:
Корпус двигателя – он же статор. Поршней в привычном понимании нет. Есть ротор-трехгранник, который вращается по сложной траектории в полостях статора, приводя во вращение выходной вал при помощи зубчатой передачи. И все! Никаких коленвалов, шатунов, поршней, а также вибраций от всего этого хозяйства. Плюс, в перспективе, малый вес. А еще один плюс, в придачу, это малая инерционность такого двигателя, то есть мгновенные набор и сброс оборотов, что есть очень хорошо для спортивных и псевдоспортивных автомобилей.
Преимущества конструкции Ванкеля оценили соотечественники из компании NSU (впоследствии вошла в состав Audi AG), и, в 1957-м году, пригласили конструктора на работу. Первым серийным автомобилем с двигателем Ванкеля стал открытый NSU Spider, покинувший заводские ворота NSU в 1958-м году. Хотя роторный двигатель имел всего 55 л.с. мощности, малый вес автомобиля (мотор-то вдвое легче традиционного поршневого!) позволял разгонять его до внушительных в те времена 150 км/ч! А знаете какой объем роторного мотора на этом автомобиле? Меньше «пол-литра»…
На этом ни NSU, ни господин Ванкель не остановились. В 1967-м году появился NSU Ro80, семейный седан, роторный двигатель которого был уже двухсекционным (два статора, и два ротора на одном валу). Несмотря на «детский» рабочий объем в 995 «кубиков», этот агрегат развивал уже 115 л.с., что придавало автомобилю совершенно «не детскую» прыть скоростных и динамических характеристик.
Казалось бы, что все хорошо, и «болячки» традиционной конструктивной схемы преодолены. Тот же NSU Ro80 выпускался 10 лет, а лицензию на производство роторно-поршневых двигателей приобрело множество автомобильных концернов. Но у этой конструкции оказались свои, собственные «болячки», которые могли бы терпеть поклонники блестящих ходовых качеств и разгонной динамики, но не будут терпеть простые обыватели, пользователи автомобилей:
Во-первых, у роторных двигателей, несмотря на «детский» рабочий объем, оказался совершенно не детский аппетит. Для того же NSU Ro80, на 100 км городского пробега 12-15 литров бензина вынь да положь! Оно понятно, удельные, относительные параметры, такие как расход топлива на единицу мощности, а также мощность на единицу объема, они в порядке.
Но не все же хотят «гонять»!
Во-вторых, большие потери на трение между роторами и статорами. А это, в свою очередь, говорит о том, что они быстро изнашиваются. К чему приводит такой износ в роторно-поршневом моторе догадаться нетрудно, если еще раз взглянуть на схемы: сложные профили ротора, непростая форма статора говорят о низкой ремонтопригодности, высокой стоимости ремонта. Учитывая, что ресурсные параметры, долговечность, оказались небольшими, это стало приговором для отказа абсолютного большинства концернов от серийного, массового производства и применения роторно-поршневых двигателей Ванкеля.
Что касается мелкосерийного производства роторных моторов, то оно было освоено и в СССР, на ВАЗе, где выпускали мелкие партии автомобилей для спецслужб, в целях обеспечения контроля за перемещением иностранных граждан по нашим дорогам, за «Мерседесами» и «Вольво» которых на обычных, советских легковушках было не угнаться.
Впрочем, на нашей планете есть один автопроизводитель, который сумел минимизировать проблемы роторно-поршневых моторов и продолжает серийное производство агрессивно выглядящих купе с двухсекционными агрегатами Ванкеля.
Это Mazda Motor. А модель, производимая в настоящее время, называется RX-8. Этот «сумасшедший» легкий, заднеприводный автомобиль, роторный мотор которого имеет всего 1.3 литра объемом, разгоняется до сотни за 6-6.5 секунды благодаря мощности «Ванкеля» от 192 л.с. (есть версии и помощнее). И при соответствующем уходе и заботе работать роторно-поршневые двигатели Mazda RX-8 могут сто и более тысяч километров, за что японским двигателистам честь и хвала. Но экономичности, низких эксплуатационных затрат и, тем более, стоимости ремонта они не обещали.
Вот такой вот расклад по роторно-поршневым двигателям.
Для американских беспилотников и вертолетов разработают роторные двигатели
Беспилотник с роторным двигателем
LiquidPiston
Армия США заключила с американской компанией LiquidPiston контракты на разработку роторных двигателей для беспилотных летательных аппаратов и вертолетов.
Как пишет Aviation Week, первое соглашение предусматривает разработку компактного роторного двигателя для использования в составе гибридных двигательных установок для беспилотников, а второе — создание мотора, который можно будет использовать в качестве вспомогательной силовой установки для вертолетов.
В 2016 году LiquidPiston представила роторный двигатель XMv3. Его объем составляет всего 70 кубических сантиметров, а масса — 1,8 килограмма. Двигатель развивает мощность до пяти лошадиных сил. Силовая установка оснащена воздушным охлаждением и является мультитопливной. XMv3 работает по четырехтактовой схеме: подача топлива и окислителя, сжатие, поджиг и расширение. В LiquidPiston утверждают, что если XMv3 выполнить в размере обычного автомобильного двигателя, мощность силовой установки составит около одной тысячи лошадиных сил.
Новые роторные двигатели, заказанные Армией США, будут разработаны по схеме XMv3. Эти силовые установки должны будут работать на авиационном топливе.
Гибридную двигательную установку с новым мотором военные планируют устанавливать на беспилотные летательные аппараты с вертикальными взлетом и посадкой. Другие технические подробности о перспективных двигателях не раскрываются.
Разработчики утверждают, что разработанный ими роторный двигатель можно масштабировать от мощности в одну лошадиную силу до одной тысячи лошадиных сил. При сопоставимой мощности мотор имеет на 30 процентов меньшие размеры и потребляет на 50 процентов меньше топлива, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания.
В 2016 году министерство обороны США заключило LiquidPiston контракт на разработку компактного роторного двигателя. Новая силовая установка будет использоваться для привода воздушных винтов на беспилотных летательных аппаратах, а также в качестве вспомогательной силовой установки. Контракт предполагает разработку дизельного роторного двигателя мощностью 40 лошадиных сил. При этом масса силовой установки не должна превышать 13,6 килограмма.
Василий Сычёв
Роторный двигатель — устройство, особенности и принцип работы
Когда автомобили с поршневыми двигателями внутреннего сгорания уже широко распространились по всему миру, некоторые инженеры попытались разработать роторные двигатели, такие же эффективные и мощные. Существенных успехов добились специалисты из Германии, что неудивительно, ведь именно в этой стране изобрели автомобиль.
Немного истории
В 1957 году свет увидел первый роторно-поршневой двигатель. Впоследствии он был назван именем одного из разработчиков — Феликса Ванкеля. Второй человек, Вальтер Фройде, участвующий в процессе изобретения, незаслуженно попал в тень соавтора. Оба инженера были представителями немецкой компании NSU, производившей авто и мототехнику.
Годом позднее выпустили первый автомобиль с РПД.
К сожалению, даже главных конструкторов модель новой машины не удовлетворила. Дви́гатель доработали, и в конце 60-х годов на свет появился седан, получивший звание «Авто года». Это был Ro-80 той же компании NSU. До 100 км он разгонялся всего за 12,8 с, развивал скорость до 180 км/ч, а весил немногим больше тонны. По тем временам это были грандиозные показатели. Лицензию на производство роторных моторов стали сразу же приобретать одна автомобильная компания за другой.
Неизвестно, как сложилась бы судьба изобретения Ванкеля, если бы в 1973 году не начался энергетический кризис, и цены на нефть резко повысились. Роторный двигатель внутреннего сгорания съедал слишком много топлива, поэтому от его применения начали отказываться.
В конце 90-х авто с моторами Ванкеля выпускали только Россия и Япония. Российские автомобили ВАЗ, оснащенные РПД, малоизвестны, а вот японским моделям удалось добиться мировой популярности.
В настоящее время автомобили с роторными двигателями производит лишь компания Mazda.
Японским специалистам удалось усовершенствовать автомобильный мотор до такой степени, что он стал потреблять в 2 раза меньше масла и на 40% меньше топлива. Токсичность выхлопов также сократилась, и двигатель теперь соответствует европейским экологическим стандартам. Новым витком в развитии РПД стало применение водорода в качестве топлива.
Основы устройства роторного двигателя
Чтобы понять, как работает роторный двигатель, надо разобраться с его устройством. Две важные детали РПД — ротор и статор. Ротор, установленный на валу, вращается вокруг неподвижной шестерни — статора. Соединение с шестерней происходит посредством зубчатого колеса. Делают ротор из легированной стали и помещают в цилиндрический корпус.
Ротор двигателя в поперечном срезе имеет треугольную форму, его грани выпуклые, а три вершины постоянно контактируют с внутренней поверхностью корпуса. Таким образом, пространство цилиндра разделяется на три камеры. В результате вращения объем камер меняется.
В определенный момент, из-за особенностей формы профиля корпуса, камер становится четыре.
- На первом этапе в одну из камер через отверстие (впускное окно) запускается топливо.
- Далее объем камеры с топливом уменьшается, впускное окно полностью закрывается и начинается сжатие топлива.
- На следующем этапе образуется четыре камеры, срабатывают свечи (их две), происходит возгорание топлива, и совершается полезная работа мотора.
- При дальнейшем вращении ротора открывается выпускное окно, в которое выходят продукты горения (выхлопные газы).
Как только выпускное окно закрывается, открывается впускное отверстие и цикл повторяется.
Один рабочий цикл совершается за один полный оборот вала. Чтобы поршневой двигатель совершил такую же работу, он должен быть двухцилиндровым.
Для обеспечения герметичности на вершинах ротора устанавливают уплотнительные пластины. К цилиндру их придавливают пружины и центробежная сила, добавляется также давление газа.
Чтобы лучше понять, как устроен роторный двигатель, и что это такое вообще, необходимо изучить схему. На ней представлено поперечное сечение агрегата и процессы, происходящие при движении ротора. Схема роторного мотора показывает, какие этапы проходит ротор, играющий роль поршня.
Типы роторных двигателей
Древнейшие роторные двигатели — это водяные мельницы, в которых колесо вращается от действия воды и передает энергию валу. Устройство современно роторного двигателя, работающего на топливе, значительно сложнее. В нем камера может быть:
- герметично закрыта;
- постоянно контактировать с внешней средой.
Первый тип устройств применяют на средствах передвижения, а второй в газовых турбинах. Двигатели с закрытой камерой в свою очередь разделяются на несколько видов. Классификация роторных моторов следующая.
- Ротор вращается попеременно то в одну, то в другую сторону, его движение неравномерно.
- Вращение происходит в одну сторону, но скорость меняется, движение пульсирующее.
- Двигатели с уплотнительными заслонками, сделанными в виде лопастей.
- Равномерно вращающийся ротор с заслонками, которые движутся вместе с ротором и выполняют функцию уплотнителя.
- Двигатели с ротором, совершающим планетарное движение.
Существует также еще два вида типа роторных двигателей, в которых главный элемент равномерно вращается. Они отличаются организацией рабочей камеры и конструкцией уплотнителей. Двигатель Ванкеля относится к пятому пункту из представленного выше списка.
Преимущества РПД
Рассмотрев устройство роторного двигателя и принцип работы, можно понять, что он полностью отличается от поршневого. Роторный двигатель внутреннего сгорания более компактный, состоит из меньшего количества деталей, а его удельная мощность больше, чем у поршневого мотора.
РПД легче уравновесить, чтобы свести вибрации к минимуму. Это позволяет устанавливать его на легкий транспорт, например, микроавтомобили.
Количество деталей меньше, чем у поршневого двигателя почти в 2 раза.
Размеры тоже значительно меньше, и такое преимущество упрощает развесовку по осям, позволяет добиться большей устойчивости на дороге.
Традиционный поршневой двигатель совершает полезную работу только за два оборота вала, а в роторном двигателе полезная работа совершается за один оборот ротора. Это является причиной быстрого разгона автомобилей с РПД.
Высокий расход топлива РПД
Устройство и принцип работы роторного двигателя на удивление просты, понятны и остроумны. Почему же он не получил распространения подобно поршневому ДВС? Не последнее место здесь занимает экономичность.
Роторный двигатель внутреннего сгорания потребляет слишком много топлива. При объеме всего 1,3 литра на каждые 100 км уходит почти 20 литров бензина. По этой причине запускать массовое производство автомобилей с РПД решились не многие компании.
В свете последних событий на Ближнем Востоке, когда за ресурсы ведется ожесточенная война, а цены на нефть и газ остаются по-прежнему довольно высокими, ограниченное применение РПД вполне понятно.
Другие важные недостатки
Следующим недостатком роторно-поршневого двигателя является быстрый износ уплотнителей, расположенных по ребрам ротора. Износ этот происходит по причине быстрого вращения, и как следствие, трения ребер о стенки камеры.
В дополнение к этому усложняется система смазки ребер. Компания Мазда сделала форсунки, которые впрыскивают масло в камеру сгорания. В связи с этим требования к качеству масла повысились. Постоянной обильной смазки также требует главный вал, вокруг которого происходит движение.
Техническое решение вопросов смазки требовало особого подхода, и справиться с задачей смогли только японские инженеры после долгих лет экспериментов.
Температура выхлопных газов у РПД выше, чем у поршневого двигателя. Это связано с относительно малой длиной рабочего хода грани ротора. Процесс горения едва успевает закончиться, как грань уже переместилась настолько, что открывается выпускное окно. В результате в выхлопную трубу выходят газы, которые полностью не передали давление ротору, и температура их высока.
В атмосферу также попадает небольшая часть недогоревшей топливной смеси, что отрицательно сказывается на окружающей среде.
В роторном двигателе сложно обеспечить герметичность камеры сгорания. В процессе работы стенки статора неравномерно разогреваются и расширяются. В результате возможны утечки газа. Особенно нагревается та часть, в которой происходит сгорание. Чтобы справить с этой проблемой, различные части делают из разных сплавов. Это в свою очередь усложняет и удорожает процесс производства двигателей.
На стоимость производства роторно-поршневых двигателей Ванкеля не лучшим образом влияет сложная форма камеры. На самом деле у цилиндра не овальное сечение, как иногда говорят. Сечение имеет форму эпитрохоида и требует высокоточного исполнения.
Итак, становится понятно, что у роторного двигателя есть плюсы и минусы. Их можно свести в следующую таблицу.
Достоинства | Недостатки |
| Хорошая сбалансированность | Высокий расход топлива, особенно на малых оборотах |
| Минимальные вибрации | Нарушение герметичности из-за перегрева |
| Быстрый разгон | Требует частой замены масла (каждые 5 тысяч км) |
| Компактные размеры | Быстрый износ уплотнителей |
| Высокая мощность | Дороговизна производства некоторых деталей |
| Небольшое количество основных деталей | Повышенный уровень выброса CO2 |
Из-за быстрого износа деталей ресурс роторного двигателя составляет около 65 тыс.
км. Для сравнения ресурс традиционного двигателя внутреннего сгорания в 2, а то и в 3 раза больше. Обслуживание роторно-поршневых двигателей требует большей ответственности, поэтому они привлекают внимание преимущественно профессионалов. Частично инженерам удалось устранить недостатки автомобилей с РПД, но некоторые из них все же остались.
Роторно-поршневые двигатели Мазды
В то время как другие мировые производители отказались от производства роторных двигателей, корпорация Mazda продолжила работу над ними. Ее специалисты усовершенствовали конструкцию и получили мощный мотор, способный конкурировать с лучшими европейскими агрегатами.
Работать с роторно-поршневым двигателем японцы начали еще в 1963 году. Они выпустили несколько моделей автобусов, грузовиков и легковых авто.
С 1978 по 2003 год компания производила знаменитый спорткар RX-7. Его приемником стала модель RX-8, получившая более 30 наград на международных моторных выставках.
На RX-8 был установлен двигатель Renesis (Rotary Engine Genesis).
В разной комплектации автомобиль продавался по всему миру. Самые мощные модели (250 л. с., 8,5 тыс. оборотов в минуту) продавали в Северной Америке и Японии. В 2007 годы в Токио на автосалоне представили концепт кар с мотором Renesis II мощность 300 л. с.
В 2009 году автомобили Мазда с роторным мотором были запрещены в Европе, поскольку выброс углекислого газа превышал существующие на тот момент нормы. В 2102 году массовое производство японских автомобилей с роторными двигателями было прекращено. На данный момент РПД от компании Mazda устанавливают только на спортивные гоночные автомобили.
Mazda будет выпускать роторные двигатели для беспилотников Toyota — Авторевю
Фото: компания Mazda | Леонид Голованов
Производство роторно-поршневых двигателей Ванкеля компания Mazda свернула еще в 2012 году вместе со спорткаром RX-8.
Повышенный расход масла, траты на продленные гарантийные обязательства, большие сложности с соответствием современным эконормам — все эти проблемы, казалось, поставили крест на экзотической конструкции. Mazda хоть и предпринимала попытки создать РПД нового поколения, но пока они не увенчались успехом. Однако теперь роторные моторы получили вторую жизнь — уже в новой роли.
Как рассказал президент североамериканского подразделения компании Mazda Масахиро Моро в интервью изданию Bloomberg, роторные двигатели нового поколения будут устанавливать на электрические беспилотники марки Toyota (ей принадлежат 5,25% акций Мазды). РПД станут использовать как range extender, который приводит электрогенератор для подзарядки тяговой батареи.
Опытный образец РПД Mazda для бензогенератора. Рабочий объем единственной секции — 330 см³
Над подобным применением роторных моторов в Мазде задумались давно: еще четыре года назад нам удалось поездить на прототипе хэтчбека Demio EV с электроприводом и односекционным двигателем Ванкеля в качестве удлинителя хода.
По сравнению с традиционными поршневыми моторами РПД беспрецедентно компактен и сбалансирован, а именно эти качества особенно важны для мотор-генератора, ведь он не должен привлекать внимание обитателей салона своей работой. А проблемы с расходом масла и экологичностью частично нивелируются тем, что range extender работает в установившемся, наиболее оптимальном режиме.
К сожалению, пока точно не известно, когда появятся электрические Тойоты с маздовскими роторными удлинителями хода. Но Масахиро Моро заявил, что это будет целое семейство машин, пригодных для разных целей — от доставки пиццы до перевозки людей.
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 поршней в поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом выступе выходного вала. Этот выступ смещен от центральной линии вала и действует как рукоятка кривошипа лебедки, 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 впускной канал, 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 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 поршней в поршневом двигателе. Ротор установлен на большом круглом выступе выходного вала. Этот выступ смещен от центральной линии вала и действует как рукоятка кривошипа лебедки, 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 впускной канал, 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.
Что такое роторные двигатели и в каких автомобилях они есть?
Роторные двигатели могут звучать как что-то из ушедшей эпохи, и это потому, что в целом так оно и есть.
Когда-то считавшиеся самыми эффективными и элегантными двигателями, они были заменены поршневыми двигателями несколько десятилетий назад, главным образом по экономическим и экологическим причинам. Но с новостями о том, что Mazda разрабатывает новый роторный двигатель для своих гибридных моделей, может ли этот тип двигателя вернуться?
Чтобы выяснить это, мы подробно рассмотрим роторные двигатели, включая то, как они работают, в чем их преимущества и какие автомобили работают с этим типом двигателей.Используйте приведенные ниже ссылки для навигации по руководству.
Быстрые ссылки
Что такое роторный двигатель?
Роторный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который используется для привода всех видов транспортных средств, от легковых и грузовых автомобилей до лодок и самолетов. Роторные двигатели существуют уже несколько десятилетий и были одним из наиболее широко используемых типов двигателей примерно до 1920-х годов.
Так же, как и обычный поршневой двигатель, роторные двигатели выполняют четыре функции для привода транспортного средства: впуск, сжатие, сгорание и выпуск.
Однако они работают совершенно иначе, чем стандартные движки, к которым мы привыкли.
Итак, как же работают роторные двигатели? Вот пошаговый взгляд на то, как выглядит цикл сгорания в роторном двигателе:
- Впуск — как и в стандартном поршневом двигателе, воздух втягивается в двигатель через впускной клапан, прежде чем попасть в салон. камера через впускной канал.
- Компрессия — ротор треугольной формы внутри камеры создает три газонепроницаемых уплотнения; они эффективно выполняют ту же работу, что и поршни в обычном двигателе.Когда ротор вращается, его уникальная форма означает, что эти три объема газа расширяются и сжимаются, втягивая в систему больше воздуха и топлива.
- Сгорание — при пике давления внутри каждой из трех газовых камер смесь топлива и воздуха воспламеняется, производя мощность, которая передается на трансмиссию через выходной вал.
- Выхлоп — выхлопное отверстие в корпусе двигателя отводит газы, где они выходят через стандартную выхлопную трубу.
Как и в стандартном поршневом двигателе, температура роторных двигателей поддерживается системой охлаждения с проходами для охлаждающей жидкости, выстилающими внешнюю оболочку картера сгорания.Масло также циркулирует по аналогичным каналам, смазывая движущиеся части ротора, выходного вала и клапанов.
Компоненты роторного двигателя
Роторные двигатели могут показаться сложными, но на самом деле они не имеют такого количества движущихся частей и компонентов, как поршневой двигатель.
Ниже мы рассмотрим основные компоненты роторного двигателя, чтобы вы лучше поняли, как все работает.
Ротор
Ротор представляет собой трехсторонний компонент с вогнутыми сторонами, которые обеспечивают газонепроницаемое уплотнение при нажатии на боковую часть корпуса.На каждой стороне ротора есть впускное отверстие или карман, который позволяет большему объему газа внутри корпуса, эффективно увеличивая скорость рабочего объема двигателя.
Ротор вращается на паре шестерен, прикрепленных к валу в центре корпуса. Эти шестерни позволяют ему вращаться таким образом, что край каждой стороны ротора всегда соприкасается с корпусом, сохраняя три отдельных кармана сгорания. Думайте об этом как о спирографе с ротором, вращающимся с небольшим смещением.
Корпус
Корпус является основным корпусом роторного двигателя. Его овальная форма предназначена для максимального увеличения рабочего объема двигателя, позволяя ротору вращаться так, чтобы его края находились в постоянном контакте с внутренней стенкой корпуса.
Когда ротор вращается внутри корпуса, каждый из газовых карманов проходит через четыре части цикла сгорания: от впуска до сжатия, от сгорания до выпуска. Свечи зажигания и топливные форсунки вставляются непосредственно через стенку корпуса, а каналы вокруг снаружи пропускают масло и охлаждающую жидкость через систему, сохраняя ее целостность и температуру.
Выходной вал
Выходной вал передает энергию, генерируемую сжатием и сгоранием, трансмиссии, передавая мощность на колеса. Сам вал снабжен круглыми выступами, которые контактируют с ротором, заставляя вал вращаться.
Есть ли преимущества роторных двигателей в автомобилях?
Роторные двигатели встречаются редко, большинство производителей автомобилей используют обычные поршневые двигатели с 1920-х годов. Это потому, что они считаются менее экономичными, чем их поршневые аналоги, в основном потому, что они предлагают более низкий термодинамический КПД из-за размера камеры сгорания и низкой степени сжатия.
Однако роторный двигатель предлагает некоторые преимущества по сравнению с поршневым двигателем, в том числе:
- Плавный и тихий — роторный двигатель работает более плавно, чем движение поршней, что приводит к более тихой и изысканной работе. почувствовать себя на дороге. Противовесы на внешней стороне поворотного корпуса предназначены для гашения вибрации и обеспечения плавной работы.
- Меньше движущихся частей — роторные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем обычные двигатели.Это не только повышает надежность, но и делает техническое обслуживание более доступным в долгосрочной перспективе.
- Более медленное внутреннее движение — поршневые двигатели требуют быстрого и интенсивного движения вверх и вниз для создания необходимой степени сжатия для привода автомобиля. Это означает, что их внутренние части подвергаются чрезмерной нагрузке, что может привести к преждевременной деградации без регулярного обслуживания. Роторные двигатели работают медленнее, с одним движением в одном направлении, что означает, что их части испытывают меньшую нагрузку, и это улучшает долгосрочную надежность.
Роторные двигатели работают медленнее, с одним движением в одном направлении, что означает, что их части испытывают меньшую нагрузку, и это улучшает долгосрочную надежность.Какие автомобили имеют роторный двигатель?
Очень немногие современные автомобили имеют роторный двигатель. Из-за недостатков, связанных с их экономичностью, а также относительной дороговизной их производства, большинство автопроизводителей придерживаются поршневых двигателей. Но не каждый из них.
Японский автомобильный бренд Mazda экспериментирует с роторными двигателями с 1960-х годов. Его первым успехом стало Cosmo Coupé 1967 года, которое прославилось своим эффективным и сверхгладким роторным двигателем.С тех пор было разработано несколько других моделей с роторным приводом, включая RX-7, RX-8 и роторную версию Mazda 2, выпущенную еще в 2013 году.
И теперь Mazda объявила о планах построить Совершенно новый роторный двигатель, который будет использоваться вместе с электродвигателем в качестве расширителя диапазона его гибридно-электрических транспортных средств. Бренд считает, что роторный агрегат идеально подходит для гибридного автомобиля, обеспечивая надежную работу с гораздо большим совершенством, чем стандартный поршневой двигатель.
Не только это, но и роторные двигатели, как считается, очень хорошо работают с топливом следующего поколения, особенно с водородом. Более длительный период впуска воздуха, предлагаемый роторным двигателем, очень эффективен при смешивании воздуха и топлива, поэтому можно впрыскивать большее количество водорода для правильного смешивания топлива и воздуха, повышая эффективность и производительность.
Благодаря новым инновациям Mazda, возможно, последуют и другие марки автомобилей, которые помогут выполнить нормативные требования по выбросам. Ожидается, что роторный двигатель получит новый облик 21 века.
Мы надеемся, что вам понравилась эта статья, в которой подробно рассказано о роторных двигателях. Хотели бы вы, чтобы на дорогах было больше автомобилей с роторными двигателями? Присоединяйтесь к разговору в Redex Club и дайте нам знать. Кроме того, чтобы узнать о наших инновационных топливных присадках и очистителях системы, посетите домашнюю страницу сегодня .
Как работает роторный двигатель?
► Как работает двигатель Ванкеля
► Чем они отличаются от 4-тактного
► Почему они возвращаются
Подобно более обычным бензиновым двигателям, роторный двигатель использует топливо, воспламеняемое искрой для выработки энергии, но, помимо этого, он во многом отличается от обычного автомобильного двигателя; в первую очередь, как он берет расширяющиеся газы и тепло сгорания и превращает их в движение, чтобы толкать вашу машину.
Как работает роторный двигатель?
В нормальном двигателе сгорание действует на набор поршней, которые производят линейное движение внутри цилиндров двигателя. Поршни поднимаются и опускаются, как ноги велосипедиста-толкателя, и прикреплены к коленчатому валу, который является компонентом, преобразующим это движение вверх и вниз в круговое движение, приводящее в движение колеса.
В роторном двигателе все основные внутренние компоненты вращаются в основном круговыми движениями, поэтому это более простой и эффективный способ передачи энергии от сжигания бензина до вращения колес.Таким образом, роторный двигатель имеет меньше движущихся частей, он меньше, легче и мощнее для своей вместимости.
В то время как Mazda, без сомнения, является чемпионом по роторным двигателям, японский бренд — не единственный производитель, который баловался этой идеей.
Также, как и в обычных поршневых двигателях, роторный двигатель может быть продублирован для увеличения мощности и мощности. Большинство роторных моделей было «сдвоенным» ротором, но Mazda создала версии с тремя и четырьмя роторами.
Однако, как и следовало ожидать, у этой гениальной идеи есть недостатки.
Запечатанная судьба
Во-первых, изнашиваются специальные уплотнения (их можно услышать, называемые торцевыми, концевыми или верхними уплотнениями), которые помогают создавать сжатие, необходимое для горения. Когда это происходит, роторные двигатели начинают терять мощность и также могут сжигать масло. Замена уплотнителей — большая работа.
Выбросы и экономика
В то время как характеристики мощности роторного двигателя очень хороши, они не так хороши, когда дело доходит до экономии топлива, и влияние на выбросы также отрицательно.Турбонаддув и каталитические нейтрализаторы в последних разработках помогли в определенной степени, но не настолько, чтобы сохранить принцип с сегодняшними строгими правилами.
Абсолютная мощность
В то время как роторный двигатель со свободными оборотами делает автомобили, приводимые в движение им, увлекательными и увлекательными, это достигается за счет низкой мощности и особенно крутящего момента. Эта уникальная производительность ограничивает двигатель для конкретных применений и в основном для спортивных автомобилей.
Многие автопроизводители возились с роторными двигателями, но только Mazda начала их массовое производство.А когда это произошло в 1960-х и 70-х годах, низкая надежность роторного двигателя чуть не поставила компанию на колени. Но современные технологии и материалы означают, что у роторного двигателя может быть будущее, и если вы когда-либо ездили на нем, вы поймете, насколько они восхитительно плавные и полные характера.
Что дальше?
С тех пор, как Mazda прекратила выпуск RX-8 в 2012 году, автомобили с роторным двигателем не были доступны в течение длительного времени, казалось, что так и останется из-за присущих роторным конструктивным недостаткам.
Однако Mazda недавно подтвердила, что возродит культовый роторный двигатель и что она нашла способы решить свои инженерные задачи.
Детали по-прежнему очень легкие, и модель, знаменующая возрождение, еще не объявлена, но вы, возможно, снова сможете путешествовать с помощью этого необычного силового агрегата.
Роторный двигатель | Britannica
Роторный двигатель , двигатель внутреннего сгорания, в котором камеры сгорания и цилиндры вращаются вместе с ведомым валом вокруг неподвижного управляющего вала, к которому прикреплены поршни; давление газа сгорания используется для вращения вала.Некоторые из этих двигателей имеют поршни, которые скользят в тороидальных (пончиковидных) цилиндрах; другие имеют одно- и многолепестковые роторы. Ранние роторные двигатели использовались в самолетах Первой мировой войны. Они имели воздушное охлаждение, с цилиндрами, расположенными по кругу вокруг коленчатого вала, жестко прикрепленного к фюзеляжу. Винт крепился непосредственно к круглой раме, на которой устанавливались вращающиеся цилиндры. Различные недостатки этих двигателей привели к тому, что после войны от них отказались.
Подробнее по этой теме
Бензиновый двигатель: Роторные двигатели (Ванкеля)
Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный в Германии, радикально отличается по конструкции от обычного поршневого поршневого двигателя…
После Второй мировой войны интерес к разработке нового типа роторного двигателя пробудился. Ванкель является наиболее развитым и широко используемым роторным двигателем. В двигателе Ванкеля ротор в форме равностороннего треугольника вращается с орбитальным движением в корпусе специальной формы и образует вращающиеся камеры сгорания в форме полумесяца между его сторонами и изогнутой стенкой корпуса. Три вершины ротора снабжены подпружиненными уплотнительными пластинами, которые поддерживают непрерывный скользящий контакт с вогнутой внутренней поверхностью корпуса, и камеры сгорания последовательно увеличиваются и уменьшаются в размере по мере вращения ротора.Топливный заряд из карбюратора поступает в камеру через впускной канал, сжимается, поскольку размер камеры уменьшается из-за вращения ротора, и в соответствующее время воспламеняется свечой зажигания.
Двигатель Ванкеля был впервые испытан для использования в автомобилях в 1956 году. С тех пор он стал использоваться в таких промышленных приложениях, как приводные воздушные компрессоры, где необходимы небольшие, легкие, высокоскоростные двигатели с простотой механики. См. Также бензиновый двигатель .
Проблема с роторными двигателями: инженерное объяснение
Высокая мощность в крошечном, простом и легком корпусе. В роторном двигателе Ванкеля есть что любить, но недостаточно, чтобы поддерживать его жизнь. Давайте посмотрим, что пошло не так
Они компактные, мощные и производят потрясающий шум.Так почему же роторные двигатели так и не стали популярными, и почему от этой концепции почти отказался один производитель, который ее поддерживал? Давайте проведем вас через это.
NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, у которого задние колеса плавились под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Ванкеля готовился десятилетиями, хотя срок его службы был относительно коротким, и он закончился выпуском Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:
- Как работает роторный двигатель?
- Какие преимущества у этого двигателя? (Зачем это было сделано?)
- Какие недостатки есть у двигателя? (Почему он умер?)
1.Как работает роторный двигатель?
Процесс роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном поршневом цилиндровом двигателе. Отличие в том, что вместо поршней здесь ротор треугольной формы, а вместо цилиндров — корпус, напоминающий овал.
Всасывание
По мере того, как ротор перемещается внутри корпуса, небольшой воздушный карман расширяется в больший, создавая тем самым вакуум.Этот вакуум поступает во впускные каналы, из которых воздух и топливо затем всасываются в камеру сгорания.
Сжатие
Ротор продолжает вращаться, сжимая топливно-воздушную смесь относительно плоской стороны корпуса ротора.
1 МБ
Благодарю Итана Смейла за эпический GIF!Мощность
Две свечи зажигания используются для воспламенения топливовоздушной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить сгорание большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.
Выхлоп
Подобно такту впуска, ротор перемещается до тех пор, пока не станут доступны выпускные отверстия, а затем выхлопные газы под высоким давлением вытесняются наружу, когда ротор закрывается из корпуса.
Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как всасывание происходит на одной части ротора, также происходит рабочий такт, что приводит к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшом корпусе.
2. Какие преимущества дает двигатель Ванкеля?
Удельная масса
Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но вырабатывал значительную мощность для своих небольших размеров.
Меньше движущихся частей
Часто в инженерии самое простое решение оказывается одним из лучших. Роторный двигатель резко сокращает количество деталей, необходимых для сгорания, при этом всего три основных компонента вращаются в двухроторном двигателе.
Плавные и высокие обороты
Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способности развивать высокие обороты, не беспокоясь о таких вещах, как поплавок клапана.
3. Почему умер роторный двигатель?
Mazda RX-8 2011 года стала последним серийным автомобилем с ротором Ванкеля 1.3-х литровый Ренезис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 названию роторного двигателя, мы все прослезились из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 не соответствовал нормативам выбросов Евро 5, и поэтому после 2010 года он больше не мог продаваться в Европе. Хотя в штатах он оставался законным, продажи значительно упали, поскольку модель существует с 2004 года.
Какие недостатки у поворотной конструкции?
Всего три основных движущихся части в двухроторном двигателе ВанкеляНизкий тепловой КПД
Из-за длинной камеры сгорания и уникальной формы тепловой КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми аналогами.Это также часто приводило к выходу несгоревшего топлива из выхлопных газов (отсюда тенденция роторных двигателей к обратному воспламенению, что, очевидно, столь же круто, сколь и неэффективно).
Ожог Бэби Берн
Роторный двигатель по своей конструкции сжигает масло. Во впускном коллекторе есть масляные распылители, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это не только означает, что водитель должен регулярно проверять уровни масла, чтобы поддерживать надлежащую смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.А окружающая среда ненавидит плохое.
Это отверстие в корпусе — это то место, куда непосредственно впрыскивается масло во время впускного «такта» двигателя.Уплотнение ротора
Еще одна проблема, которая также может повлиять на выбросы: сложно герметизировать ротор, когда он находится в очень разных температурах.Помните, что всасывание и сгорание происходят одновременно, но в очень разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть намного горячее. С точки зрения герметичности это проблематично, поскольку вы пытаетесь создать уплотнение «металл-металл» с металлами, которые работают при существенно разных температурах. Использование рубашек для охлаждающей жидкости, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эту проблему можно уменьшить, но никогда полностью не уменьшить.
Выбросы
Если сложить все вместе, выбросы убивают ротор. Сочетание неэффективного сгорания, внутреннего сгорания масла и проблем с герметизацией приводит к тому, что двигатель не может конкурировать с сегодняшними стандартами по выбросам или экономии топлива.
Чем отличается RX-8 от конкурентов?
Печально известное верхнее уплотнение ротора RX-7 13BВ моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнивал автомобили 2015 модельного года с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо со стороны Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя RX-8 первого года выпуска.
| Автомобиль | Объем двигателя | Масса | Мощность | MPG Общий рейтинг |
| 2004 Mazda RX-8 | 1.3л Ванкель | 3053 фунтов (1385 кг) | 197-238 л.с. (авто / человек) | 18 миль на галлон (13 л / 100 км) |
| 2004 VW GTI | 1,8 л I4 | 2934 (1330 кг) | 180 л.с. | 9,8 л / 100 км (24 миль на галлон) |
| 2004 Корвет | 5,7 л V8 | 3214 фунтов (1458 кг) | 350 л.с. | 20 миль на галлон (11.8 л / 100 км) |
Как вы можете видеть выше, RX-8 не очень хорош с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, мощностью на 47 процентов и массой на 5 процентов по-прежнему обеспечивает меньшую экономию топлива на 11 процентов. Также стоит упомянуть, что это был первый год выпуска модели RX-8, в то время как двигатели Corvette и GTI использовались с предыдущих лет.Проще говоря, о RX-8 нельзя сказать ничего хорошего с точки зрения экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно может рассматривать это как отрицательный момент, без учета выбросов нет автомобиля, который можно было бы купить.
Стоит отметить, что с момента первой публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, но только в качестве небольших расширителей запаса хода в электромобилях. Другими словами, ничего, что не взорвется.
Что такое роторный двигатель и почему нацисты изобрели верхние уплотнения?
Вы перестали пускать слюни, как собака Павлова? Я уверен, что нет.Но просмотр этого видео, на котором Mazda демонстрирует безумную гонку 787 в Ле-Мане, передаёт лишь небольшую часть гоночной родословной этого ротора.
На протяжении многих лет Mazda использовала двух-, трех- и четырехроторные роторные двигатели для ряда различных приложений, включая гоночные автомобили высшего уровня IMSA, прототипы, такие как автомобили 767 и 787, автомобили с открытыми колесами и секретный прототип ралли Группы B с двухроторным RX-7 со скоростью 11000 об / мин. Первая роторная победа Mazda произошла в 1972 году, когда двухроторный спортивный автомобиль RX-2 выиграл гонку IMSA RS в Лайм-Рок-парке.
Mazda добилась успеха в своей серии RX, выиграв гонки с RX-2, RX-3 и RX-7. А с появлением RX-7 он продолжил победную серию, вырвав подиум в своем классе на протяжении 10 лет на гонках 24 часа Дайтоны. Кроме того, в период с 1980 по 1987 год он также выигрывал чемпионат IMSA Grand Touring Championship объемом менее двух литров каждый год.
Однако наибольшая известность ротора в гонках пришлась на 1991 год, когда прототип гоночного автомобиля 787B с четырьмя роторами, показанный на видео выше, безоговорочно выиграл 24 часа Ле-Мана.Mazda стала не только первым и единственным роторным двигателем, выигравшим знаменитую гонку, но и первым японским конструктором, выигравшим эту гонку. Аккуратный!
Какие модели в настоящее время оснащены ротором?
Нет. Mazda держала его в живых столько, сколько могла, но его исключили из модельного ряда в 2012 году, когда RX-8 был снят с производства. Mazda заявляет, что возвращает роторный двигатель, хотя он будет использоваться в качестве расширителя диапазона в одном из будущих гибридных автомобилей компании. Не совсем триумфальное возвращение легендарного двигателя.
Узнайте, как управлять своим Ротари в Skip Barber Racing School.
Изучить поведение, причуды и индивидуальность вашего автомобиля можно самостоятельно, но не на пустом месте. Пропущенная точка торможения или фиксация цели на том дереве может означать погнутый бампер или серьезные медицинские счета. Зачем рисковать, если вы можете безопасно научиться водить свой роторный автомобиль у профессионалов школы вождения Skip Barber Race Car Driving School?
Drive стал партнером легендарной школы гонок Skip Barber, чтобы гарантировать, что при первом включении зажигания вы не полетите в канаву.
Часто задаваемые вопросы о роторном двигателе
У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!
Q: Почему Иисус ненавидит ротари?A: Их используют исключительно грешники. Слава сатане!
Q: Хорошо, но может ли роторный двигатель работать на дизельном топливе?A: Роторный двигатель может работать на нескольких различных видах топлива, включая дизельное топливо, этанол, метанол, спирт и старый бензин. Он не потечет на слезах, собранных после похода к механику.
Q: Итак, сколько оборотов в минуту может вращаться роторный двигатель?A: Все.
Q: Но на самом деле.A: Большинство уличных роторных машин развивают скорость около 8000–8500 об / мин. Однако гоночные двигатели, подобные упомянутым выше, будут иметь частоту вращения выше 10 000 об / мин.
Q: Тогда сколько уплотнений вершины имеет роторный двигатель?A: Три на ротор.
Q: Боюсь спросить, но сколько стоит починка уплотнений апекса?A: Начните с того, что дайте механику 2 000 долларов, а затем будьте готовы раскошелиться на многие тысячи после этого, пока не станете бедным и живете в фургоне у реки.
Интересные факты о поворотных устройствах
Вы знаете, что вам нужно больше фактов о поворотных устройствах!
- Кто-то построил крошечный прозрачный ротор, который вращался до 18 000 об / мин.
- Mazda когда-то построила NA Miata с роторным двигателем, в котором в качестве источника топлива использовался водород! Он, очевидно, не взлетел.
- RX-7 был первым серийным автомобилем с последовательным двойным турбонаддувом.
- Кто-то однажды взял роторный двигатель и заменил его на Ferrari 456 GT.
- Suzuki когда-то построил и продал роторный мотоцикл под названием RE5, и легендарный дизайнер Джорджетто Джуджаро усовершенствовал его стиль.
Давайте поговорим, прокомментируем ниже, чтобы поговорить с редакторами
Drive !Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями.