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.
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. They then helped design the ideal vehicle for it. Small and light yet smooth running, powerful and rev-happy, the rotary was perfect for a sports car. And the RX-7, a sleek, low-slung coupe with a wedge-shaped nose and wraparound window on the rear hatch, was built specifically for this engine.
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 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. Unfortunately, the RX-7 was discontinued in most of Europe by 1996 due to emissions regulations, although Mazda continued to produce cars for right-hand drive markets, eventually boosting power output on later Japan-only models to as high as 280PS.
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.
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.
Изобретатель Тайсон Гэрвин мечтает изменить мир гонок. Для начала — гонок на воде. Его роторный мотор с 12 секциями, размещёнными в три ряда, предназначен для скоростных катеров. Но автомобили-монстры мы держим в уме: уж очень необычные получаются характеристики у двигателя, названного R12. Строго говоря, исходный образец был готов ещё год назад. Но он служил лишь для проверки работоспособности идеи и был оснащён карбюратором. Теперь же новатор сделал то, на что рассчитывал с самого начала, — снабдил своё чудище распределённым впрыском (такой вариант показан на снимке вверху).
Гэрвин, участник трансокеанских гонок на катерах, мечтал получить компактный и мощный агрегат, который примерно вписывался бы в габариты джиэмовских биг-блоков. За несколько лет работы изобретатель рассмотрел и отверг 100 вариантов, пока не пришёл к схеме с тремя рядами по четыре ротора, хотя и тут пришлось поломать голову над размещением впускных и выпускных патрубков.
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. А ведь конструкция рассчитана на 9000 в нормальном режиме и 11 000 оборотов — в гоночном. Теперь Гэрвину предстоит проверить агрегат в новом варианте с электронным впрыском топлива, а потом добавить турбокомпрессор.
В этом ролике можно увидеть запуск сырого образца годичной давности.
Устройство роторного двигателя
После создания двигателя внутреннего сгорания началась эра автомобилей. Самое большое распространение при этом получил мотор поршневого типа. Но при этом с момента создания ДВС перед конструкторами стала задача извлечения максимального КПД при минимальных затратах топлива. Решалась эта задача несколькими путями – от технического улучшения уже имеющихся двигателей, до создания абсолютно новых, с другой конструкцией. Одним из таковых стал роторный двигатель.
Роторный двигатель
Появился он значительно позже поршневого, в 30-х годах. Полноценно работоспособная же модель такого двигателя появилась и вовсе в 50-х годах. После появления роторный двигатель вызвал заинтересованность у многих автопроизводителей, и все они кинулись разрабатывать свои модели роторных силовых установок, однако вскоре от них отказались в пользу обычных поршневых.
Из приверженцев роторного мотора осталась только японская фирма Mazda, которая сделала такого типа мотор своей визитной карточкой.
Особенностью такого мотора является его конструкция, которая вообще не предусматривает наличие поршней. В целом это сильно сказалось на конструктивной простоте.
В поршневых моторах энергия сгораемого топлива воспринимается поршнем, который за счет своего возвратно-поступательного движения передает ее на кривошипы коленвала, обеспечивая ему вращение.
У роторных же двигателей энергия сразу преобразовывается во вращение вала, минуя возвратно-поступательное движение. Это сказывается на уменьшении потерь мощности на трение, меньшую металлоемкость и простоту конструкции. За счет этого КПД двигателя значительно возрастает.
Конструкция
Чтобы понять принцип работы, следует разобраться, какова конструкция роторного двигателя. Итак, вместо поршней энергия сгорания топлива у такого силового агрегата воспринимается ротором. Ротор имеет вид равностороннего треугольника. Каждая сторона этого треугольника и играет роль поршня.
Ротор
Чтобы обеспечить процесс горения, ротор помещается в закрытое пространство, состоящее из трех элементов – двух боковых корпусов, и одного центрального, называющегося статором. Пространство, в котором производится процесс горения, сделано в статоре, боковые корпуса обеспечивают только герметичность этого пространства.
Внутри статора сделан цилиндр, в котором и размещается ротор. Чтобы внутри этого цилиндра происходили все необходимые процессы, выполнен он в виде овала, с немного прижатыми боками.
Сам статор с одной стороны имеет окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха, и выпуска отработанных газов. Противоположно им сделано отверстие под свечи зажигания.
Устройство двигателя
Особенностью движения ротора в цилиндре статора является то, что его вершины постоянно контактируют с поверхностью цилиндра, его движение сделано по эксцентриковому типу.
Он не только вращается вокруг своей оси, но еще и смещается относительно нее.
Для этого в роторе сделано большое отверстие, с одной стороны этого отверстия имеется зубчатый сектор. С другой стороны в ротор вставлен вал с эксцентриком.
Чтобы обеспечить вращение в боковой корпус установлена неподвижная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором ротора, она является опорной точкой для него. При своем эксцентриковом движении он опирается на неподвижную шестерню, а зацепление обеспечивает ему вращательное движение. Вращаясь, он обеспечивает и вращение вала с эксцентриком, на который он одет.
Принцип работы
Теперь о самом принципе работы. Выполнение определенной работы поршня внутри цилиндров называется тактами. Классический поршневой двигатель имеет четыре такта:
- впуск — в цилиндр подается горючая смесь;
- сжатие — увеличение давления в цилиндре за счет уменьшения объема;
- рабочий ход — энергия, выделенная при сгорании смеси, преобразовывается во вращение вала;
- выпуск — из цилиндра выводятся отработанные газы;
Данные такты имеют все двигатели внутреннего сгорания, и сопровождаются они определенным движением поршня.
Однако они выполняются по-разному. Существуют двухтактные поршневые двигатели, в которых такты совмещены, но такие моторы чаще применяются на мотоциклах и другой бензиновой технике, хотя раньше создавались и дизельные двухтактные моторы. В них одно движение поршня включает два такта. При движении поршня вверх – впуск и сжатие, а при движении вниз – рабочий ход и выпуск. Все это обеспечивается наличием впускных и выпускных окон.
Классические автомобильные поршневые двигатели обычно являются 4-тактными, где каждый такт отделен. Но для этого в двигатель включен механизм газораспределения, который значительно усложняет конструкцию.
Что касается роторного двигателя, то отсутствие поршня как такового позволило несколько совместить конструктивные особенности 2-тактных и 4-тактных моторов.
Принцип работы
Поскольку цилиндр роторного двигателя имеет впускные и выпускные окна, то надобность в газораспределительном механизме отпала, при этом сам процесс работы сохранил все четыре такта по отдельности.
Теперь рассмотрим, как все это происходит внутри статора. Углы ротора постоянно контактируют с цилиндром статора, обеспечивая герметичное пространство между сторонами ротора.
Овальная форма цилиндра статора обеспечивает изменение пространства между стенкой цилиндра и двумя близлежащими вершинами ротора.
Далее рассмотрим действие внутри цилиндра только с одной стороны ротора. Итак, при вращении ротора, одна из его вершин, проходя сужение овала цилиндра, открывает впускное окно и в полость между стороной треугольника ротора и стенкой цилиндра начинает поступать горючая смесь или воздух. При этом движение продолжается, эта вершина достигает и проходит высокую часть овала и дальше идет на сужение. Возможность постоянного контакта вершины ротора обеспечивается его эксцентриковым движением.
Впуск воздуха производится до тех пор, пока вторая вершина ротора не перекроет впускное окно. В это время первая вершина уже прошла высоту овала цилиндра и пошла на его сужение, при этом пространство между цилиндром и стороной ротора начинает значительно сокращаться в объеме – происходит такт сжатия.
В момент, когда сторона ротора проходит максимальное сужение, в пространство между стороной ротора и стенкой цилиндра подается искра, которая воспламеняет горючую смесь, сжатую между зауженной стенкой цилиндра и стороной ротора.
Особенностью роторного двигателя является то, что воспламенение производится не перед прохождением стороны так называемой «мертвой точки», как это делается в поршневом двигателе, а после ее прохождения. Делается это для того, чтобы энергия, выделенная при сгорании, воздействовала на ту часть стороны ротора, которая уже прошла ВМТ (верхняя мёртвая точка). Этим обеспечивается вращение ротора в нужную сторону.
После прохождения свечи, первая вершина ротора начинает открывать выпускное окно, и постепенно, пока вторая вершина не перекроет выпускное окно – производится отвод газов.
Такты двигателя
Следует отметить, что был описан весь процесс, сделанный только одной стороной ротора, все стороны проделывают процесс один за другим. То есть, за одно вращение ротора производится одновременно три цикла – пока в полость между одной стороной ротора и цилиндра запускается воздух или горючая смесь, в это время вторая сторона ротора проходит ВМТ, а третья – выпускает отработанные газы.
Теперь о вращении вала, на эксцентрик которого надет ротор. За счет этого эксцентрика полный оборот вала производится меньше чем за один оборот ротора. То есть, за один полный цикл вал сделает три оборота, при этом отдавая полезное действие дальше. В поршневом двигателе один цикл происходит за два оборота коленчатого вала и только один полуоборот при этом является полезным. Этим обеспечивается высокий выход КПД.
Если сравнить роторный двигатель с поршневым, то выход мощности с одной секции, которая состоит из одного ротора и статора, равна мощности 3-цилиндрового двигателя.
А если учитывать, что Mazda устанавливала на свои авто двухсекционные роторные моторы, то по мощности они не уступают 6-цилиндровым поршневым моторам.
Достоинства и недостатки
Теперь о достоинствах роторных моторов, а их вполне много. Выходит, что одна секция по мощности равна 3-цилиндровому мотору, при этом она в габаритных размерах значительно меньше. Это сказывается на компактности самых моторов. Об этом можно судить по модели Mazda RX-8. Этот автомобиль, обладая хорошим показателем мощности, имеет средне моторную компоновку, чем удалось добиться точной развесовки авто по осям, влияющую на устойчивость и управляемость авто.
Помимо компактных размеров в этом двигателе отсутствует газораспределительный механизм (ГРМ), ведь все фазы газораспределения выполняются самим ротором.
Это значительно уменьшило металлоемкость конструкции, и как следствие – массу двигателя.
Из-за ненадобности поршней и ГРМ снижено количество подвижных частей в двигателе, что сказывается на надежности конструкции.
Сам двигатель из-за отсутствия разнонаправленных движений, которые есть в поршневом моторе, при работе меньше вибрирует.
Но и недостатков у такого двигателя тоже хватает. Начнем с того, что система смазки у него идентична с системой 2-тактного двигателя. То есть, смазка поверхности цилиндра производится вместе с топливом. Но только организация подачи масла несколько иная. Если в 2-тактном двигателе масло для смазки добавляется прямо в топливо, то в роторном оно подается через форсунки, а потом оно уже смешивается с топливом.
Использование такого типа смазки привело к тому, что для двигателя подходит только минеральное масло или специализированное полусинтетическое. При этом в процессе работы масло сгорает, что негативно сказывается на составе выхлопных газов. По экологичности роторный двигатель сильно уступает 4-тактному поршневому двигателю.
При всей простоте конструкции роторный мотор обладает сравнительно небольшим ресурсом. У той же Mazda пробег до капитального ремонта составляет всего 100 тыс. км. В первую очередь «страдают» апексы – аналоги компрессионных колец в поршневом двигателе. Апексы размещаются на вершинах ротора и обеспечивают плотное прилегание вершины к стенке цилиндра.
Недостатком является также невозможность проведения восстановительных работ. Если у ротора изношены посадочные места апексов – ротор полностью заменяется, поскольку восстановить эти места невозможно.
То же касается и цилиндра статора. При его повреждении расточка практически невозможна из-за сложности выполнения такой работы.
Из-за большой скорости вращения эксцентрикового вала, его вкладыши изнашиваются значительно быстрее.
В общем, при значительно простой конструкции, из-за сложности процессов его работы роторный двигатель оказывается по надежности значительно хуже поршневого.
Но в целом, роторный двигатель не является тупиковой ветвью развития двигателей внутреннего сгорания. Та же Mazda постоянно совершенствует данный тип мотора. К примеру, мотор, устанавливаемый на RX-8 по токсичности уже мало отличается от поршневого, что является большим достижением.
Теперь они стараются еще и увеличить ресурс. Однако это скорее всего будет достигнуто за счет использования особых материалов изготовления элементов двигателя, а также из-за высокой степени обработки поверхностей, что еще больше осложнит и увеличит стоимость ремонта.
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
Mazda вернёт на рынок роторные двигатели в составе гибридов в 2022 году
Принцип устройства роторного двигателя внутреннего сгорания известен многим по школьному курсу физики, а вот на практике с ним сталкиваются единицы. Японская компания Mazda выпускала серийные автомобили с роторными ДВС с 1967 по 2012 годы, но собирается вернуть их на рынок в 2022 году уже в составе гибридных автомобилей.
Источник изображения: Википедия
По замыслу японских инженеров, как отмечает издание Nikkei Asian Review, в составе гибридной силовой установки роторный двигатель сможет служить приводом генератора, вырабатывающего электроэнергию для вращения колёс посредством электродвигателей.
Первым носителем необычной силовой установки станет компактный кроссовер MX-30, который будет модернизирован в 2022 году.
Источник изображения: Mazda
Базовая версия MX-30 продаётся с 2020 года в качестве электромобиля, обеспечивающего запас хода не более 200 км. Подобная характеристика вынуждает многих потенциальных потребителей терять интерес к этому электромобилю, но Mazda рассчитывает удвоить запас хода за счёт добавления в состав силовой установки роторного двигателя внутреннего сгорания. Он характеризуется высокими оборотами и высокой удельной мощностью, компактными размерами и низким уровнем вибрации. Отдельной проблемой является компоновка дверей модели MX-30 — задняя створка распахивается против хода, что делает проблематичным её использование в узких пространствах, а для женщин с детьми, нередко выбирающих компактные кроссоверы, дверь получилась слишком тяжёлой. Что будет сделано для устранения данной проблемы, источник не конкретизирует.
Дальнейшая эволюция модельного ряда Mazda будет придерживаться двух параллельных траекторий. К малым транспортным средствам будут отнесены электромобили и все типы гибридов, включая варианты с роторным двигателем. В «большом» классе Mazda будет делать упор на применение ДВС с шестью цилиндрами объёмом более трёх литров, включая дизели. Такими силовыми установками будут оснащаться крупные седаны с задним приводом и большие кроссоверы. С их помощью Mazda рассчитывает приблизиться к премиальному ценовому сегменту, вот только останется ли к 2025 году достаточное количество ценителей классических ДВС, остаётся большим вопросом, с учётом ужесточения экологических норм во всём мире. Чтобы формально удовлетворять этим требованиям, свои флагманские модели Mazda превратит в «мягкие» гибриды.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
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 питания 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, сжигание 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.
- Горение — при пике давления внутри каждой из трех газовых камер происходит воспламенение топливно-воздушной смеси, производящей 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 находится в контакте 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 внешние каналы 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 вращающегося 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.
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.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 топливно-воздушного смешения, 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 рассказывается 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. Или же, чтобы узнать о наших инновационных топливных присадках и очистителях системы, посетите домашнюю страницу сегодня .
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 цилиндрах (в форме пончика); 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 .
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 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 знаете, 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.
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 отстаивал? 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. Разница 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 по плоской стороне 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 при всасывании 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.
Плавный 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 клапан-поплавок.
3. Почему умер роторный двигатель?
com/embed/v3uGJGzUYCI?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/> 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 и тенденция роторных двигателей к обратному воспламенению, что, очевидно, столь же круто, сколь и неэффективно).
Burn Baby Burn
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.
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, ротор погаснет. 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 13B В 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 Комбинированный 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 первоначальной 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 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 вы 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 двигатель NA Miata с роторным двигателем, который использовал водород в качестве источника топлива! 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, комментарий ниже, чтобы поговорить с редакторами
Drive !Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.
Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)
Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)
Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)
Автомобили с роторным двигателем: прошлое, настоящее и будущее
Мы все знаем о мнениях — у каждого есть свое мнение и так далее, — но, возможно, в автомобильном мире нет ничего столь же вызывающего разногласия, как роторный двигатель.Поклонники будут ликовать о присущей им плавности и великолепной возможности изменения, в то время как все остальные будут бормотать что-то о наконечниках ротора, NSU Ro80 и замененных двигателях. Но где же правда? Был ли роторный двигатель автомобильным тупиком или ему следовало дать еще один шанс?
История
Роторный двигатель был детищем немецкого инженера Феликса Ванкеля (поэтому его также часто называют роторным двигателем Ванкеля), которому в 1929 году был выдан патент на этот новый тип двигателя внутреннего сгорания.
Тем не менее, только после Второй мировой войны в NSU всерьез начались дальнейшие разработки: Ванкель разработал один двигатель, а второй, построенный под руководством Ханна Дитера Пашке, в конечном итоге был принят в качестве образца современного двигателя. роторный двигатель.
В начале 1960-х годов Mazda и NSU объединили усилия для дальнейшей разработки роторного двигателя и устроили почти официальную гонку, чтобы увидеть, кто первым сможет запустить в производство роторный двигатель. NSU победила дебютом NSU Spider, за которым последовал (не) знаменитый Ro80.Тем временем Mazda могла быть черепахой для зайца NSU, но ее двигатель в некоторых отношениях был решен лучше, и именно Mazda произвела несколько серийных автомобилей с роторным двигателем, в частности, поколения моделей RX.
> Роторный двигатель Mazda — 50 лет роторным автомобилям
Как это работает?
Практически единственным элементом роторного двигателя и традиционного бензинового агрегата является то, что он использует одни и те же четыре ступени — впуск, сжатие, зажигание и выпуск — но об этом процессе не заботятся цилиндры и поршни в традиционном смысле.В роторном двигателе типичный цикл Отто имеет место в камере овальной формы, в которой вращается треугольный ротор, эффективно заменяя поршни в традиционном двигателе.
Для тех из вас, кто достаточно взрослый, чтобы помнить, как выглядел набор чертежей спирографа, это очень хорошо отражает вид движения ротора в его корпусе. Когда ротор перемещается по камере, он расширяется и сжимает содержащиеся внутри газы, втягивая воздух в камеру и вытесняя выхлопные газы.Через центр ротора проходит выходной вал, который соединен с помощью набора планетарных шестерен, чтобы концы ротора контактировали со стенками «цилиндра», в то время как эксцентриковый вал передает мощность на маховик.
Фаза впуска начинается, когда кончик ротора проходит мимо впускного отверстия — здесь нет необходимости в клапанах, впускные и выпускные порты всегда открыты — и по мере увеличения размера камеры втягивается топливно-воздушная смесь.
, и когда следующий конец ротора проходит через впускное отверстие, камера закрывается, что позволяет перейти к следующему этапу.По мере вращения ротора камера, в которой находится топливно-воздушная смесь, становится меньше, что приводит к сжатию смеси, что позволяет начать горение при подаче искры от традиционных свечей зажигания.
Две свечи обычно устанавливаются на роторный двигатель, так как из-за формы камеры сгорания возникающее пламя будет слишком долго перемещаться внутри камеры, что приведет к образованию слишком большого количества несгоревших газов. Как только кончик ротора проходит через выхлопное отверстие, отработанные газы удаляются, завершая цикл.
Какие преимущества?
Итак, это краткое изложение теории, но где же преимущества по сравнению с традиционным двигателем внутреннего сгорания? Во-первых, здесь гораздо меньше движущихся частей, нет распредвалов и клапанов, о которых нужно беспокоиться. Во-вторых, поскольку ротор и связанные с ним валы работают в одном круговом движении, роторный двигатель имеет тенденцию быть намного более плавным, чем традиционный двигатель с его возвратно-поступательным движением.
И хотя ротор проходит тот же четырехтактный цикл, что и традиционный двигатель, каждый из трех лопастей ротора проходит через этот процесс непрерывно, поэтому фактически существует три такта мощности на каждый оборот двигателя.Таким образом, роторные двигатели, как правило, имеют высокую удельную мощность — 1-литровый двигатель в NSU Ro80 выдавал 114 л.с. чрезвычайно впечатляюще в конце 1960-х годов.
Поскольку роторные двигатели очень компактны по конструкции, физический размер двигателя значительно меньше, чем у традиционного двигателя внутреннего сгорания, что также дает очевидные преимущества с точки зрения экономии веса и упаковки.
Есть недостатки?
К сожалению, много. Первоначально у NSU была проблема с конструкцией наконечников ротора, из-за которых они либо теряли контакт со сторонами камеры, либо повреждали стенки камеры, что приводило к многочисленным претензиям по гарантии и замене двигателей.
Это было настолько финансово, что NSU в конечном итоге перешла к Audi. В то время как Mazda лучше справилась с решением проблемы наконечников ротора, в целом роторный двигатель не так долговечен, как обычный агрегат, что приводит к необходимости ремонта на более раннем этапе эксплуатации автомобиля, чем двигатель с обычным двигателем.
Роторный двигатель также не очень экономичен и имеет низкие оценки в тестах на выбросы загрязняющих веществ. Даже с двумя свечами, обеспечивающими искру для сгорания, форма и размер камеры сгорания действительно означает, что значительное количество несгоревшего топлива выходит через выхлопное отверстие, делая автомобиль с роторным двигателем более голодным, чем автомобиль с обычным двигателем.Гораздо лучшим предложением был бы роторный двигатель, работающий на водороде, поскольку его значительно более летучая природа не приводила бы к утечке несгоревшего топлива.
Что еще хуже, роторные двигатели нуждаются в том, чтобы их камеры ротора смазывались маслом, и даже при точном впрыске очень небольших количеств, чтобы роторы не повредили стенки камеры, неизбежно, что часть этой смазки будет выброшена вместе с выхлопом. газы, усугубляющие их выбросы.
Наша пятерка лучших автомобилей с роторными двигателями
Несмотря на свои проблемы, роторные двигатели часто возвращаются назад, особенно Mazda, главный сторонник их достоинств.Концепция RX-Vision была представлена в Токио еще в 2015 году, но серийная версия так и не была реализована, и хотя были разговоры о том, что роторный двигатель используется в качестве расширителя диапазона для электромобилей несколькими производителями (включая, что неудивительно, Mazda), поскольку пока серийных моделей не было.
А пока нам придется наслаждаться теми роторными двигателями из прошлого. Вот наша пятерка.
NSU Ro80
В то время как люди более молодого возраста почти наверняка подумают о Mazda, когда их спросят о машине с роторным двигателем, для людей определенного возраста NSU Ro80 будет первым автомобилем, который придет на ум.
И по совершенно неправильным причинам. Большинство не помнит его передовой дизайн, использование дисков по кругу или его мощность в 114 л. С. Всего из одного литра емкости.
Нет, большинство будет помнить сгоревшие наконечники ротора, ремонт двигателя на 30 км миль и репутацию хронически ненадежного человека. Это будет несправедливое примечание в учебниках истории роторного двигателя — это был отличный автомобиль для вождения, и во многих отношениях он был на десять лет раньше своего времени. Да, вначале у него были проблемы с двигателем, но они были решены в течение его срока службы.Однако для NSU было уже слишком поздно, и, несмотря на десятилетний производственный цикл, было выпущено всего 37 398 экземпляров, а финансовое бремя автомобиля ускорило безвременную кончину NSU.
Mazda RX-7 (третье поколение)
Несмотря на объем всего 1,3 литра, Mazda RX-7 Mk3 была хороша на 252 л.с., в немалой степени благодаря двойным турбонагнетателям, и при небольшой снаряженной массе в 1218 кг. был наделен 210 л.с. на тонну. Небольшой двигатель был установлен прямо рядом с переборкой для конфигурации с передним и средним расположением двигателя — он был исключительно маневренным и делал его достойным автомобилем для водителя.
Играя главные роли во многих гоночных играх, таких как Need for Speed и Grid , автомобиль оставался знаменитым еще долгое время после прекращения производства в 2002 году. Сегодня автомобиль вспоминают как культового героя. И хотя это правда, что роторный двигатель RX-7 может нуждаться в ремонте всего за 60 000 миль (основная причина — изношенные концы ротора), ухоженный RX-7, безусловно, является заманчивой перспективой.
Citroën GS Birotor
Классический случай правильного автомобиля, неправильного времени? Мы никогда не узнаем, но Citroën GS Birotor был основан на популярном GS, и с его двигателем объемом 995 куб. См, развивающим 106 л.с., он должен был быть подходящей моделью с максимальным запасом хода.
Помимо того, что он быстрее обычного GS, это был продукт более высокого качества, с дисковыми тормозами со всех сторон и более роскошным интерьером.
Но, как и все автомобили с роторным двигателем, у него была трагическая жажда топлива, и его запуск в октябре 1973 года, к сожалению, совпал с нефтяным кризисом 1973 года. Цены на топливо взлетели, и покупатели стали держаться подальше, отдав предпочтение более экономичной технике. Всего было продано 847 экземпляров, прежде чем Citroën прекратил поставки, даже попытался выкупить все экземпляры, которые он уже поставил.В результате сегодня выживают очень немногие GS Birotors.
Mercedes C111
Хотя изначально предполагалось, что это будет только исследовательский проект, Mercedes C111 должен быть в самом верху списка концептов, которые мы хотели бы построить. Футуристический стиль Бруно Сакко был возвышенным — без сомнения, этому способствовал его прекрасный оранжевый оттенок — но, возможно, часто забывают, что два экземпляра были сделаны с роторными двигателями.
C111-I 1969 года имел трехроторный двигатель Ванкеля мощностью 276 л.с., в то время как C111-II 1970 года имел четырехроторный двигатель мощностью 345 л.с., что давало им максимальную скорость 168 и 186 миль в час соответственно, в то время как C111-II имел 0-62 миль в час всего за 4.9сек. Однако даже инженеры Mercedes не смогли заставить его работать должным образом, сославшись на проблемы с надежностью и долговечностью, а также на потенциальные проблемы с прохождением правил выбросов США.
Mazda 787B
Эпоха Группы C породила прекрасную технику, возможно, ничто не лучше, чем единственный автомобиль без поршневого двигателя, выигравший в Ле-Мане — Mazda 787B. 2,6-литровый четырехроторный агрегат автомобиля выдавал 697 л.с. при 9000 об / мин и 448 фунт-фут крутящего момента при 6500 об / мин в гоночной комплектации (Mazda утверждает, что 845 л.с. могли быть произведены в квалификационных спецификациях), гарантируя, что соотношение мощности к массе двигателя было значительно лучше, чем у двигателя. его конкуренты с более крупными двигателями.
Тем не менее, конкуренты, такие как твин-турбо V8 C11 от Mercedes, были быстрее на одном круге. Но что интересно, безнаддувный роторный агрегат 787B превзошел тенденцию, установленную где-либо в этом списке, будучи удивительно надежным. Это позволило ему превзойти все шансы и выиграть «24 часа Ле-Мана» 1991 года под управлением Джонни Герберта, Фолькера Вайдлера и Бертрана Гашо. Впоследствии роторные автомобили были запрещены в Ла Сарте, но победа 1991 года продемонстрировала, что при правильной разработке роторный двигатель может конкурировать с лучшими поршневыми машинами и превосходить их.
Роторный двигатель — Energy Education
Рисунок 1. Цикл роторного двигателя. Он всасывает воздух / топливо, сжимает его, воспламеняется, обеспечивая полезную работу, а затем выпускает газ. [1]Роторные двигатели или Двигатели Ванкеля — это тип двигателя внутреннего сгорания, наиболее часто используемый в Mazda RX-7, который преобразует тепло от сгорания топливовоздушной смеси под высоким давлением в полезную работу для остальной части машина. Его уникальной особенностью является треугольный ротор, который выполняет те же задачи, что и поршень поршневого двигателя, но совсем другим образом. [2]
Ротор заключен в корпус овальной формы и выполняет обычный четырехтактный цикл двигателя внутреннего сгорания, как показано на рисунке 1. Ротор соединен с выходным валом, который вращается в 3 раза быстрее, чем ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке). Этот цикл описан ниже и повторяется 3 раза для каждого вращения ротора: [2]
- Впускное отверстие : Начинается, когда кончик ротора проходит через впускной канал.В этот момент камера имеет самый маленький размер, и по мере вращения камера расширяется, втягивая топливно-воздушную смесь. Как только конец ротора проходит через впускной канал, он переходит к стадии сжатия, а следующая поверхность ротора начинает этот шаг заново.
- Сжатие : По мере того как ротор продолжает вращаться, топливно-воздушная смесь сжимается, поскольку камера уменьшается в размерах. Это необходимо для следующей детали, которая воспламеняет эту смесь.
- Зажигание : Сжатая смесь воспламеняется свечами зажигания, и значительное увеличение давления заставляет ротор расширяться.Это силовой ход, обеспечивающий полезную работу. Часто необходимы две свечи зажигания, чтобы обеспечить равномерное зажигание по всей камере. Выхлопной газ расширяется в камеру, пока кончик ротора не пройдет через выхлопное отверстие.
- Выхлоп : Как только наконечник проходит через это отверстие, выхлопные газы под высоким давлением могут проходить через выпускное отверстие. Ротор продолжает вращаться, пока конец его поверхности не пройдет через выпускное отверстие, а кончик не пройдет через впускное отверстие, и цикл повторяется.
Интересная часть этого цикла состоит в том, что каждый шаг выполняется в одно и то же время, , только в разных камерах.Это дает три рабочих хода на каждый оборот ротора.
Отличия от поршневого двигателя
Помимо различных методов завершения четырехтактного цикла, роторные двигатели имеют другие преимущества и недостатки по сравнению с более распространенными поршневыми двигателями: [2]
- Меньше движущихся частей : Двухроторный роторный двигатель имеет три движущихся части — два ротора и выходной вал, — в то время как у обычных поршневых двигателей их не менее 40.Это повышает надежность роторных двигателей.
- Более плавный : ротор постоянно вращается в одном направлении, в отличие от поршневых двигателей, поршни которых резко меняют направление. Они также уравновешены грузами, которые уменьшают внутренние вибрации. Подача мощности также более непрерывна из-за трех тактов на каждый оборот ротора.
- Медленнее : Ротор вращается со скоростью, равной одной трети скорости выходного вала, поэтому основные движущиеся части движутся медленнее, чем в поршневом двигателе.
