Роторные двигатели плюсы и минусы: Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

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

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

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

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

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

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

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

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

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

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

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

Принцип работы роторного двигателя

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых действует как поршень.  Каждая сторона ротора имеет углубление в ней, что повышает скорость вращения ротора в целом, предоставляя больше пространства для топливо-воздушной смеси. На вершине каждой грани находится по металлической пластине, которые и формируют камеры, в которых происходят такты двигателя. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер. В середине ротора находится круг, в котором имеется множество зубьев. Они соединены с приводом, который крепится к выходному валу. Это соединение определяет путь и направление, по которому ротор движется внутри камеры.

Камера двигателя приблизительно овальной формы (но если быть точным — это Эпитрохоида, которая в свою очередь представляет собой удлиненную или укороченную эпициклоиду, которая является плоской кривой, образуемой фиксированной точкой окружности, катящейся по другой окружности). Форма камеры разработана так, чтобы три вершины ротора всегда находились в контакте со стенкой камеры, образуя три закрытых объемах газа. В каждой части камеры происходит один из четырех тактов:

• Впуск
• Сжатие
• Сгорание
• Выпуск

Отверстия для впуска и выпуска находятся в стенках камеры, и на них отсутствуют клапаны. Выхлопное отверстие соединено непосредственно с выхлопной трубой, а впускное напрямую подключено к газу.

Выходной вал имеет полукруглые выступы-кулачки, размещенные несимметрично относительно центра, что означает, что они смещены от осевой линии вала. Каждый ротор надевается на один из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. Каждый ротор движется внутри камеры и толкает свой кулачок.

Так как кулачки установлены несимметрично, сила с которой ротор на него давит, создает крутящий момент на выходном валу, заставляя его вращаться.

Строение роторного двигателя

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

Следующий слой содержит в себе непосредственно сам ротор и выхлопную часть.

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

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

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

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

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

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

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.

Мягкость

Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе. Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.

Неспешность

В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:

• Достаточно сложно (но не невозможно) подстроиться под регламент выброса CO2 в окружающую среду, особенно в США.
• Производство может стоить намного дороже, в большинстве случаев из-за небольшого серийного производства, по сравнению с поршневыми двигателями.
• Они потребляют больше топлива, так как термодинамическое КПД поршневого двигателя снижается в длинной камере сгорания, а также благодаря низкой степени сжатия.
• Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Разные конструкции и разработки роторных двигателей

Двигатель Ванкеля

Двигатель Желтышева

Двигатель Зуева

Принцип работы роторного двигателя авто, разновидности, плюсы и минусы

 Принцип работы «обычного» ДВС знаком, наверное, почти всем. Именно такими моторами оснащается подавляющее число автомобилей, и мало кто знает о, так сказать, «параллельных» изысканиях конструкторов, ищущих другие пути создания двигателей.
В силу ряда причин, многие «новинки» в среде ДВС так и остались неизвестными широкой публике, хотя некоторые из таких «необычных» двигателей устанавливались на серийные автомобили.
Речь пойдёт о роторно-поршневых двигателях (РПД). Наибольшее внимание мы уделим описанию принципов работы роторного двигателя Ванкеля – ведь машины с именно его роторными двигателями выпускались на некоторых автозаводах (в частности, на ВАЗе).

Содержание статьи

Устройство обычного двигателя

В обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие на коленчатый вал.

Всем известно что, в обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие через кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал, который под воздействием усилия, передаваемого шатунами, начинает вращаться. Для того, чтобы впуск топлива/выпуск отработанных газов и момент воспламенения топлива были согласованы, требуется достаточно сложный газораспределительный механизм.

Работа роторного двигателя

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя.

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя, приводимым во вращение за счёт расширяющихся газов, воздействующих на ротор. Для обеспечения сжатия-расширения топливной смеси камера («цилиндр»), в которой вращается ротор, имеет сложную форму. Такую форму поверхности называют эпитрохоидальной, и для её точного изготовления требуется высокоточное оборудование. Более того, зубцы ротора и вала расположены таким образом, чтобы поршень (имеющий вид треугольника Рело), вращался по этой сожной траектории, «углами» прижимаясь к поверхности «цилиндра» – иначе не избежать прорыва газов в процессе работы двигателя.
Рисунок наглядно демонстрирует, как работает роторный двигатель. Взрывающаяся топливная смесь, впрыснутая через специальное «окно», толкает ротор, а впускное окно автоматически перекрывается стенкой поршня.
Точно также, в нужные моменты, закрывается и открывается «выпускной клапан».

Плюсы и минусы роторного двигателя

Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты.

Как видите, вся конструкция достаточно изящна. Как подсчитали эксперты, в РПД используется примерно на 1000 деталей меньше, чем в «привычных» ДВС (например, отпадает сложная конструкция газораспределительного механизма и его привода). К тому же РПД, имеющий две рабочих камеры (и, соответственно, два ротора), может за одно и то же время совершить такое же число циклов, как и V-образная «восьмёрка».
Хоть на схематическом рисунке предоставлена работа роторного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от искрового разряда, в РПД можно реализовать практически любой рабочий цикл – включая дизельный.
К несомненным достоинствам, такая конструкция двигателя, все вращающиеся детали работают соосно, придаёт непревзойдённую плавность работе роторного двигателя и отсутствие разрушительных вибраций.
Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты. Правда, «на холостых» он достаточно «прожорлив». Если мотор имеет два цилиндра, один из них при необходимости отключают.
КПД роторного двигателя является рекордным – 40%, но, к сожалению, он имеет также рекордно низкий ресурс некоторых деталей (зачастую вызванных «резвостью» двигателя), но частая замена моторного масла способна значительно продлить жизнь механизмов и ресурс роторного двигателя. Пока конструкторам удаётся справиться с чрезмерным износом «граней» «треугольника» путем применения высоколегированных сталей.

Другие виды роторных двигателей

Двигатель Ванкеля не явился единственной попыткой (притом, весьма удачной!) создания роторного двигателя – существуют и другие, менее известные, их варианты.

Двигатель Зуева

 

 
По сравнению с двигателем Ванкеля, двигатель Зуева достаточно громоздкая конструкция:

Роторно-лопастной двигатель

Господинн Прохоров именно роторно-лопастными двигателями планировал оснащать «Ё-мобили».

Конструкция оригинальная, но почему-то создатели данного мотора так и не явили миру её безупречно действующий образец. Кстати, г-н Прохоров именно такими моторами планировал оснащать «Ё-мобили».

Автомобили с роторным двигателем

Среди автопроизводителей, оснастивших машины РПД, наиболее известна Mazda RX-8. Но были и другие. В частности, советскими спецслужбами всячески поощрялось создание ВАЗ именно с роторными двигателями. Видимо, оперативные службы заинтересовались «резвостью» мотора.
Впрочем, кроме вышеперечисленных, роторно-поршневые двигатели уже давно «прошли обкатку» на многих авто.
 

схема устройства РПД, плюсы и минусы

На чтение 8 мин. Просмотров 5.7k. Опубликовано 31.10.2019 Обновлено 19.11.2019

Чтобы понять, почему промышленники прекратили оснащение автомобилей силовыми агрегатами этого типа, полезно ознакомиться с принципом работы роторного двигателя. Зная основные характеристики, конструкцию, достоинства и недостатки, изучив разновидности РПД, можно оценить перспективы и вероятность последующего серийного выпуска таких моделей машин.

Принцип работы роторного двигателя

Роторный мотор работает по схеме, отличающейся от технологии, характерной для стандартного ДВС с поршнями в качестве основного подвижного элемента. Кроме того, силовые агрегаты имеют различную конструкцию.

По аналогии с поршневым двигателем принцип действия РПД базируется на преобразовании энергии, получаемой в результате сгорания воздушно-топливной смеси. В первом случае давление, создаваемое в цилиндрах при сжигании горючего, вынуждает поршни двигаться. Возвратно-поступательные движения шатун и коленчатый вал преобразуют во вращательные, которые заставляют крутиться колеса.

Ротор движется во внутренней полости овальной капсулы, передавая мощность сцеплению и коробке передач. Благодаря треугольной форме, он выдавливает энергию топлива, направляя через трансмиссию на колесную систему. Обязательное условие – в качестве материала используется легированная сталь.

Внутри цилиндра, где располагается ротор, происходят следующие процессы:

1. воздушно-топливная смесь сжимается;
2. впрыскивается очередная доза горючего;
3. поступает кислород;
4. топливо воспламеняется;
5. сгоревшие элементы направляются в выпускное отверстие.

Треугольный ротор закрепляется на особом механизме. При запуске двигателя он выполняет специфические движения, не вращаясь, а как бы бегая внутри овальной капсулы.

Благодаря своей форме, он образует в корпусе 3 изолированные камеры.

В них наблюдаются такие процессы:

• в первую полость через впускное окно подается горючее и всасывается кислород, при перемешивании образующие воздушно-топливную смесь;
• во втором отсеке происходит сжатие и воспламенение;
• продукты сгорания вытесняются в выпускное отверстие из третьей камеры.

Схема устройства РПД

В конструкцию РПД входят следующие элементы:

1. Ротор с 3 выпуклыми гранями, выполняющими функции поршня. За счет углублений увеличивается скорость вращения, образуется больше пространства для воздушно-топливной смеси.
2. Пластины из металла, закрепленные на вершинах каждой из сторон. Их предназначение – формирование полостей в корпусе, где происходят рабочие процессы силовой установки.
3. 2 металлических кольца на гранях ротора служат для образования камерных стенок.
4. В центре конструкции располагаются 2 больших колеса с большим количеством зубьев, вращающихся вокруг шестерней меньшего диаметра. Зубчатая передача соединена с приводным устройством, закрепленном на выходном валу. Направление и траектория движения внутри камеры зависят от этого соединения.
5. Корпус ротора. Изготавливается в форме условного овала. Такая конфигурация обеспечивает постоянный контакт вершин треугольника со стенками капсулы, создавая 3 изолированных объема газа.
6. Окна впрыска и выхлопа. Клапанов не имеют. Впускное отверстие соединено с системой подачи топлива, а выпускное – с выхлопной трубой.
7. Выходной вал с эксцентриковой конструкцией. На нем расположены особые кулачки, смещенные относительно осевой линии. На каждый из этих выступов надевается отдельный ротор. Благодаря несимметричной установке, происходит неравномерное распределение силы давления. Это приводит к образованию крутящего момента, вызывающего стабильную работу силовой установки, основанную на оборотах вала.

5 основных слоев, скрепленных по окружности длинными шурупами, составляют стандартную конструкцию двухроторного двигателя. При этом создаются условия для свободной циркуляции охлаждающей жидкости внутри системы. Движущиеся части, представленные 2 роторами и эксцентриковым выходным валом, располагаются между 2 стационарными участками.

Мощность и ресурс

По сравнению со стандартным ДВС, роторный агрегат характеризуется большей удельной мощностью, которая измеряется в л.с./кг. Это объясняется меньшей массой подвижных деталей, составляющих конструкцию РПД. Обоснование – отсутствие газораспределительного механизма, клапанной системы, коленчатого вала и шатунов.

Кроме того, однороторный двигатель преобразует энергию сгорания топлива во вращательное движение на протяжении ¾ тактов рабочего цикла. Для поршневых моторов этот показатель снижен до ¼.

В результате при вместимости цилиндров 1,3 л современный РПД серийного производства развивает мощность до 220 л.с. А если базовая конструкция дополнена турбинным надувом, то до 350 л.с.

До 2011 г. только японские промышленники концерна «Мазда» выпускали автомобили с двигателями роторного типа. А потом и они сняли агрегат с производства. Вероятная причина – заниженный ресурс силовой установки. До первого капитального ремонта транспортные средства проезжают всего 100 тыс. км. При аккуратном стиле вождения и бережном отношении пробег увеличивается до 200 тыс. км.

Уязвимое звено – уплотнители ротора, страдающие от перегрева и высоких нагрузок. Кроме этих факторов на них оказывают негативное влияние детонация и износ подшипников, расположенных на эксцентриковом валу.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

Впервые машина с роторным силовым агрегатом вышла на трассу для тестирования в 1958 г. У истоков его создания стоит Феликс Ванкель, именем которого часто называют РПД.

Игнорируя достоинства изобретения немецкого инженера, работавшего над ним совместно с коллегой-единомышленником Вальтером Фройде, многие автопромышленники не рискнули устанавливать новинку на серийные модели своих автомобилей.

К их числу не относятся производители Mazda, выпустившие первую версию транспортного средства с роторной силовой установкой в 1967 г.

Достоинства РПД

Плюсы РПД:

1. Высокий КПД, достигающий 40%. Обоснование – на 1 оборот эксцентрикового вала приходится 3 рабочих цикла.
2. Упрощенная конструкция. В ней отсутствуют многие узлы, характерные для поршневых ДВС, в т.ч. газораспределительный механизм, шатуны, клапаны и т.п.
3. Высокие обороты. Двигатель на базе треугольного роторного элемента раскручивается до 10 тыс. об/минуту.
4. Плавная работа при полном отсутствии вибраций. Объяснение – стабильная ориентация движения ротора в одном направлении.
5. Устойчивость перед детонацией. Это позволяет в процессе эксплуатации применять водород.
6. Компактные размеры. По сравнению с поршневыми агрегатами габариты РПД в 2 раза меньше. Следствие этого – небольшой вес полностью укомплектованной конструкции и наличие свободного пространства для комфортного расположения водителя и пассажиров.
7. Отсутствие дополнительных нагрузок при увеличении количества оборотов. С учетом указанного фактора можно разгонять транспортное средство до 100 км/ч на низкой передаче.
8. Сбалансированность. Позволяет эффективнее уравновесить автомобиль, создавая стабильную устойчивость на любом дорожном покрытии.

Недостатки РПД

Конструкторы, разработавшие роторную силовую установку, так и не смогли устранить недостатки:

1. Основной недоработкой создателей автомобилисты считают ограниченный ресурс двигателя, обоснованный особенностями конструкции. Постоянные изменения рабочего угла апексов вызывают их ускоренный износ.
2. Срок службы заканчивается быстрее из-за перепадов температур, сопровождающих каждый такт. В комбинации с нагрузками, которым подвергаются трущиеся детали, они наносят непоправимый вред функциональным узлам и материалам. Проблему можно решить прямым впрыскиванием минеральной смазки в коллектор.
3. Поскольку внутренние полости камер имеют серповидную форму, топливо в них сжигается не полностью. Ротор, вращаясь на скорости при ограниченной длине рабочего хода, выталкивает раскаленные газы в выхлопное отверстие. Присутствие фрагментов масла в продуктах сгорания приводит к токсичности выброса.
4. Недостаточная герметичность конструкции, вызванная износом уплотнителей – причина утечки между отсеками с большими перепадами давления между отделениями. Результат – снижение КПД и повышение вреда окружающей природе.
5. Высокий расход ГСМ. По сравнению с поршневым двигателем, роторный агрегат потребляет намного больше топлива (20 л на 100 км) и масла (1 л на 1 тыс. км). Забывчивость водителя, пропустившего очередную заправку смазкой, приводит к незапланированному капитальному ремонту или полной замене мотора.
6. Для производства РПД применяется высокоточное оборудование. К качеству материалов также предъявляются повышенные требования. В результате конечная стоимость роторного двигателя увеличивается.

Машины с роторным двигателем

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

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

В число моделей с РПД входят:

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

В заключение

Двигатель роторного типа – отличный вариант для спортивных и гоночных автомобилей, где не требуется большой ресурс. Высокие скоростные и мощностные показатели позволяют надеяться, что промышленники обратят на него внимание и с небольшими доработками снова начнут выпускать машины с моторами Ванкеля.

принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя

Array
(
    [TAGS] => Двигателестроение
    [~TAGS] => Двигателестроение
    [ID] => 106412
    [~ID] => 106412
    [NAME] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
    [~NAME] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
    [IBLOCK_ID] => 1
    [~IBLOCK_ID] => 1
    [IBLOCK_SECTION_ID] => 104
    [~IBLOCK_SECTION_ID] => 104
    [DETAIL_TEXT] => 

 

	 С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.


 История возникновения агрегата


	 Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.


	 После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле». Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже. В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.


 Устройство и принцип работы


	 Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых. В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.


 Фазы работы


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


	 1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.


	 2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.


	 3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.


	 4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.


 

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


 Недостатки и преимущества


	 Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС. Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.


 

	 Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов. Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия. Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.


 Сложность производства деталей


	 Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.


 Перегревы и высокие нагрузки


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


 

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


 Ресурс


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


 

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


 Расход масла


	 Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.


 

	 Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.


 Разновидности


	 На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:


	 1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.


	 2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.


 

	 3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.


	 4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.


	 5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.


 Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)


	 История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля. Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.


 

	 Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.


 Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»


	 В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.


 Характеристики РПД ВАЗ-414


 

	 Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества: Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд. Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров). Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил. Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах. Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.


 Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе


	 Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.


	 Источник:  
	syl.ru
    [~DETAIL_TEXT] => 

 

	 С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.


 История возникновения агрегата


	 Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.


	 После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле». Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже. В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.


 Устройство и принцип работы


	 Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых. В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.


 Фазы работы


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


	 1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.


	 2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.


	 3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.


	 4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.


 

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


 Недостатки и преимущества


	 Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС. Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.


 

	 Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов. Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия. Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.


 Сложность производства деталей


	 Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.


 Перегревы и высокие нагрузки


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


 

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


 Ресурс


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


 

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


 Расход масла


	 Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.


 

	 Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.


 Разновидности


	 На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:


	 1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.


	 2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.


 

	 3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.


	 4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.


	 5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.


 Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)


	 История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля. Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.


 

	 Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.


 Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»


	 В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.


 Характеристики РПД ВАЗ-414


 

	 Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества: Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд. Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров). Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил. Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах. Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.


 Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе


	 Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.


	 Источник:  
	syl.ru
    [DETAIL_TEXT_TYPE] => html
    [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html
    [PREVIEW_TEXT] => С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед.
    [~PREVIEW_TEXT] => С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед.
    [PREVIEW_TEXT_TYPE] => text
    [~PREVIEW_TEXT_TYPE] => text
    [DETAIL_PICTURE] => 
    [~DETAIL_PICTURE] => 
    [TIMESTAMP_X] => 12.02.2020 08:20:10
    [~TIMESTAMP_X] => 12.02.2020 08:20:10
    [ACTIVE_FROM] => 12.02.2020
    [~ACTIVE_FROM] => 12.02.2020
    [LIST_PAGE_URL] => /news/
    [~LIST_PAGE_URL] => /news/
    [DETAIL_PAGE_URL] => /news/104/106412/
    [~DETAIL_PAGE_URL] => /news/104/106412/
    [LANG_DIR] => /
    [~LANG_DIR] => /
    [CODE] => rotornyy_dvigatel_printsip_raboty_plyusy_i_minusy_rotornogo_dvigatelya
    [~CODE] => rotornyy_dvigatel_printsip_raboty_plyusy_i_minusy_rotornogo_dvigatelya
    [EXTERNAL_ID] => 106412
    [~EXTERNAL_ID] => 106412
    [IBLOCK_TYPE_ID] => news
    [~IBLOCK_TYPE_ID] => news
    [IBLOCK_CODE] => news
    [~IBLOCK_CODE] => news
    [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
    [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
    [LID] => s1
    [~LID] => s1
    [NAV_RESULT] => 
    [DISPLAY_ACTIVE_FROM] => 12.02.2020
    [IPROPERTY_VALUES] => Array
        (
            [SECTION_META_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_META_KEYWORDS] => роторный двигатель: принцип работы. плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_META_DESCRIPTION] => С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед.
            [SECTION_PAGE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_META_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_META_KEYWORDS] => роторный двигатель: принцип работы. плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_META_DESCRIPTION] => С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед.
            [ELEMENT_PAGE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_PICTURE_FILE_ALT] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_PICTURE_FILE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_DETAIL_PICTURE_FILE_ALT] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [SECTION_DETAIL_PICTURE_FILE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_PREVIEW_PICTURE_FILE_ALT] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_PREVIEW_PICTURE_FILE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_DETAIL_PICTURE_FILE_ALT] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
            [ELEMENT_DETAIL_PICTURE_FILE_TITLE] => Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя
        )

    [FIELDS] => Array
        (
            [TAGS] => Двигателестроение
        )

    [DISPLAY_PROPERTIES] => Array
        (
        )

    [IBLOCK] => Array
        (
            [ID] => 1
            [~ID] => 1
            [TIMESTAMP_X] => 15.02.2016 17:09:48
            [~TIMESTAMP_X] => 15.02.2016 17:09:48
            [IBLOCK_TYPE_ID] => news
            [~IBLOCK_TYPE_ID] => news
            [LID] => s1
            [~LID] => s1
            [CODE] => news
            [~CODE] => news
            [NAME] => Пресс-центр
            [~NAME] => Пресс-центр
            [ACTIVE] => Y
            [~ACTIVE] => Y
            [SORT] => 500
            [~SORT] => 500
            [LIST_PAGE_URL] => /news/
            [~LIST_PAGE_URL] => /news/
            [DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/news/#SECTION_ID#/#ELEMENT_ID#/
            [~DETAIL_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/news/#SECTION_ID#/#ELEMENT_ID#/
            [SECTION_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/news/#SECTION_ID#/
            [~SECTION_PAGE_URL] => #SITE_DIR#/news/#SECTION_ID#/
            [PICTURE] => 
            [~PICTURE] => 
            [DESCRIPTION] => 
            [~DESCRIPTION] => 
            [DESCRIPTION_TYPE] => text
            [~DESCRIPTION_TYPE] => text
            [RSS_TTL] => 24
            [~RSS_TTL] => 24
            [RSS_ACTIVE] => Y
            [~RSS_ACTIVE] => Y
            [RSS_FILE_ACTIVE] => N
            [~RSS_FILE_ACTIVE] => N
            [RSS_FILE_LIMIT] => 0
            [~RSS_FILE_LIMIT] => 0
            [RSS_FILE_DAYS] => 0
            [~RSS_FILE_DAYS] => 0
            [RSS_YANDEX_ACTIVE] => N
            [~RSS_YANDEX_ACTIVE] => N
            [XML_ID] => clothes_news_s1
            [~XML_ID] => clothes_news_s1
            [TMP_ID] => c83b747129a532c27a029fc5ccf0d07c
            [~TMP_ID] => c83b747129a532c27a029fc5ccf0d07c
            [INDEX_ELEMENT] => Y
            [~INDEX_ELEMENT] => Y
            [INDEX_SECTION] => Y
            [~INDEX_SECTION] => Y
            [WORKFLOW] => N
            [~WORKFLOW] => N
            [BIZPROC] => N
            [~BIZPROC] => N
            [SECTION_CHOOSER] => L
            [~SECTION_CHOOSER] => L
            [LIST_MODE] => 
            [~LIST_MODE] => 
            [RIGHTS_MODE] => S
            [~RIGHTS_MODE] => S
            [SECTION_PROPERTY] => N
            [~SECTION_PROPERTY] => N
            [PROPERTY_INDEX] => N
            [~PROPERTY_INDEX] => N
            [VERSION] => 1
            [~VERSION] => 1
            [LAST_CONV_ELEMENT] => 0
            [~LAST_CONV_ELEMENT] => 0
            [SOCNET_GROUP_ID] => 
            [~SOCNET_GROUP_ID] => 
            [EDIT_FILE_BEFORE] => 
            [~EDIT_FILE_BEFORE] => 
            [EDIT_FILE_AFTER] => 
            [~EDIT_FILE_AFTER] => 
            [SECTIONS_NAME] => Разделы
            [~SECTIONS_NAME] => Разделы
            [SECTION_NAME] => Раздел
            [~SECTION_NAME] => Раздел
            [ELEMENTS_NAME] => Новости
            [~ELEMENTS_NAME] => Новости
            [ELEMENT_NAME] => Новость
            [~ELEMENT_NAME] => Новость
            [CANONICAL_PAGE_URL] => 
            [~CANONICAL_PAGE_URL] => 
            [EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
            [~EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
            [LANG_DIR] => /
            [~LANG_DIR] => /
            [SERVER_NAME] => www.alfa-industry.ru
            [~SERVER_NAME] => www.alfa-industry.ru
        )

    [SECTION] => Array
        (
            [PATH] => Array
                (
                    [0] => Array
                        (
                            [ID] => 104
                            [~ID] => 104
                            [TIMESTAMP_X] => 2015-11-25 18:37:33
                            [~TIMESTAMP_X] => 2015-11-25 18:37:33
                            [MODIFIED_BY] => 2
                            [~MODIFIED_BY] => 2
                            [DATE_CREATE] => 2015-07-17 14:13:03
                            [~DATE_CREATE] => 2015-07-17 14:13:03
                            [CREATED_BY] => 1
                            [~CREATED_BY] => 1
                            [IBLOCK_ID] => 1
                            [~IBLOCK_ID] => 1
                            [IBLOCK_SECTION_ID] => 
                            [~IBLOCK_SECTION_ID] => 
                            [ACTIVE] => Y
                            [~ACTIVE] => Y
                            [GLOBAL_ACTIVE] => Y
                            [~GLOBAL_ACTIVE] => Y
                            [SORT] => 5
                            [~SORT] => 5
                            [NAME] => Интересные статьи
                            [~NAME] => Интересные статьи
                            [PICTURE] => 
                            [~PICTURE] => 
                            [LEFT_MARGIN] => 9
                            [~LEFT_MARGIN] => 9
                            [RIGHT_MARGIN] => 10
                            [~RIGHT_MARGIN] => 10
                            [DEPTH_LEVEL] => 1
                            [~DEPTH_LEVEL] => 1
                            [DESCRIPTION] => 
                            [~DESCRIPTION] => 
                            [DESCRIPTION_TYPE] => text
                            [~DESCRIPTION_TYPE] => text
                            [SEARCHABLE_CONTENT] => ИНТЕРЕСНЫЕ СТАТЬИ

                            [~SEARCHABLE_CONTENT] => ИНТЕРЕСНЫЕ СТАТЬИ

                            [CODE] => 
                            [~CODE] => 
                            [XML_ID] => 104
                            [~XML_ID] => 104
                            [TMP_ID] => 
                            [~TMP_ID] => 
                            [DETAIL_PICTURE] => 
                            [~DETAIL_PICTURE] => 
                            [SOCNET_GROUP_ID] => 
                            [~SOCNET_GROUP_ID] => 
                            [LIST_PAGE_URL] => /news/
                            [~LIST_PAGE_URL] => /news/
                            [SECTION_PAGE_URL] => /news/104/
                            [~SECTION_PAGE_URL] => /news/104/
                            [IBLOCK_TYPE_ID] => news
                            [~IBLOCK_TYPE_ID] => news
                            [IBLOCK_CODE] => news
                            [~IBLOCK_CODE] => news
                            [IBLOCK_EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
                            [~IBLOCK_EXTERNAL_ID] => clothes_news_s1
                            [EXTERNAL_ID] => 104
                            [~EXTERNAL_ID] => 104
                            [IPROPERTY_VALUES] => Array
                                (
                                    [SECTION_META_TITLE] => Интересные статьи
                                    [SECTION_META_KEYWORDS] => интересные статьи
                                    [SECTION_META_DESCRIPTION] => 
                                    [SECTION_PAGE_TITLE] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_META_TITLE] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_META_KEYWORDS] => интересные статьи
                                    [ELEMENT_META_DESCRIPTION] => 
                                    [ELEMENT_PAGE_TITLE] => Интересные статьи
                                    [SECTION_PICTURE_FILE_ALT] => Интересные статьи
                                    [SECTION_PICTURE_FILE_TITLE] => Интересные статьи
                                    [SECTION_DETAIL_PICTURE_FILE_ALT] => Интересные статьи
                                    [SECTION_DETAIL_PICTURE_FILE_TITLE] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_PREVIEW_PICTURE_FILE_ALT] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_PREVIEW_PICTURE_FILE_TITLE] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_DETAIL_PICTURE_FILE_ALT] => Интересные статьи
                                    [ELEMENT_DETAIL_PICTURE_FILE_TITLE] => Интересные статьи
                                )

                        )

                )

        )

    [SECTION_URL] => /news/104/
)

12.02.2020

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле». Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже. В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых. В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

Фазы работы

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

1. Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.

2. Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.

3. Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.

4. Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

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

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС. Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов. Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия. Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

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

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

Ресурс

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

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

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.

2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.

3. Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.

4. С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.

5. РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля. Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества: Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд. Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров). Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил. Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах. Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

Источник:  syl.ru

Просмотров: 541

14 главных плюсов и минусов роторных двигателей — Green Garage

Роторные двигатели — не обычная опция, которую вы найдете в современном автомобиле. Их конструкция предлагает совершенно иной выбор по сравнению с обычными поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Эта ранняя технология действительно помогла подпитывать автомобильную революцию, поскольку автомобили начали заменять лошадей, но присущие этому подходу ограничения сделали этот двигатель почти полностью устаревшим к 1920-м годам.

Важно помнить, что роторный двигатель — это не радиальный.Цилиндры расположены радиально вокруг центрального коленчатого вала в поворотном варианте, при этом весь блок вращается вокруг него. В радиальном двигателе вместо этого будет использоваться фиксированный блок цилиндров с вращающимся коленчатым валом.

Большинство роторных двигателей было построено с нечетным числом цилиндров. Такая конструкция позволяла любому другому поршню срабатывать по порядку, обеспечивая плавную работу.

Есть еще несколько плюсов и минусов роторных двигателей, на которые стоит обратить внимание сегодня, хотя эта технология используется редко.Серия Mazda RX — единственная крупная линейка автомобилей на сегодняшний день, в которой все еще используется эта технология.

Список преимуществ роторных двигателей

1. Отличается плавной работой.
Роторный двигатель передает мощность плавно, потому что нет частей, совершающих возвратно-поступательное движение относительно точки крепления двигателя. Это означает, что большая вращающаяся масса цилиндров и картера как единое целое действует больше как маховик. Невозможно устранить всю вибрацию или заикание, поскольку это все еще двигатель внутреннего сгорания, но результаты неоспоримы.Это одна из основных причин, почему сегодня людям нравится водить автомобили серии Mazda RX. Поездка стала намного лучше, и единственный способ понять этот факт — лично испытать эту технологию.

2. Роторные двигатели обеспечивают улучшенное охлаждение.
Когда роторный двигатель работает, вращающийся узел с цилиндром и картером сам по себе создает более холодный воздушный поток. Вращение действует как самоохлаждающийся вентилятор, который втягивает более холодный воздух снаружи в отсек.Это преимущество сохраняется даже в неподвижном автомобиле. Поскольку двигатель внутреннего сгорания не работает в условиях высоких температур, риск перегрева или повреждения меньше. Вы можете увидеть это преимущество, работая с самолетами сегодня, с их винтовой технологией.

3. Он предлагает преимущество в весе, о котором все же стоит подумать.
Обычные двигатели имеют добавленные тяжелые маховики, потому что это лучший способ сглаживать импульсы мощности, возникающие во время работы.Эта опция также может снизить уровень вибрации в автомобиле. Роторные двигатели имеют невероятное соотношение мощности и веса благодаря конструкции, поскольку нет необходимости добавлять маховик в зависимости от того, как он работает. Его преимущество в том, что он имеет более плоский и меньший картер одновременно с другими радиальными конфигурациями.

Эффективность системы воздушного охлаждения также позволяет изготавливать цилиндры с более тонкими стенками и более мелкими ребрами охлаждения. Это еще больше снижает вес роторного двигателя.

4. Роторные двигатели отличаются большей механической простотой, чем другие конструкции.
Роторный двигатель содержит меньше деталей, чем эквивалентный поршневой двигатель. Такая конструкция может снизить стоимость проектирования и изготовления. Это преимущество, которое также приводит к снижению веса. По сравнению с обычными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением роторные двигатели не содержат распределительного вала, клапанов, коромысел, маховика или зубчатых ремней.

Этот элемент конструкции означает меньший вес и меньше возможностей для выхода из строя.Это облегчает ремонт роторного двигателя. Во время первой разработки роторных двигателей они использовались для привода самолетов. Это было возможно, потому что первые самолеты использовали преимущества высокой удельной мощности роторного двигателя.

5. Роторные двигатели менее подвержены заклиниванию.
Роторные двигатели гораздо менее подвержены заклиниванию при отказе в работе. Это означает, что в самолетах по-прежнему используется эта технология, поскольку она дает пилоту возможность безопасно приземлиться даже в случае отказа двигателя.Спортивные и гоночные автомобили используют эту технологию по той же причине, поскольку они работают на высоких оборотах и ​​вырабатывают большую мощность за более короткое время по сравнению с современными двигателями внутреннего сгорания сегодня.

Вы также увидите роторные двигатели в гидроциклах, мотоциклах или в инструментах, таких как бензопилы, из-за высокой степени плавности и надежности, которые возможны при такой конструкции двигателя.

6. Вы можете получить намного больше мощности от роторного двигателя.
Несмотря на размер стандартного роторного двигателя в автомобиле, таком как Mazda RX-8, эта технология обеспечивает самую высокую мощность на рабочий объем среди всех безнаддувных двигателей, производимых в Соединенных Штатах.Он обладает настоящей мощностью, заслуживающей рассмотрения. 13B-MSP Renesis — это двигатель объемом 1,3 л мощностью 232 лошадиных силы. Это соответствует 178 л.с. на литр. Это эквивалентно двигателю LS2 6L Corvette, производящему 1068 лошадиных сил прямо с завода.

7. Роторные двигатели практически не подвержены катастрофическим отказам.
Когда у вас есть поршневой двигатель, приводящий в движение автомобиль, он может заклинивать и вызывать всевозможные повреждения под капотом. Если вы столкнетесь с неисправностью роторного двигателя, в худшем случае вы увидите резкое снижение выходной мощности, пока в конечном итоге он не выйдет из строя.Двигатели любят оставаться на пиковом диапазоне оборотов, который составляет 9000 об / мин, если посмотреть на 13B-MSP Renesis, установленный в Mazda RX-8.

Список минусов роторных двигателей

1. Роторный двигатель имеет неэффективную систему смазки с полным объемом потерь.
Основная проблема конструкции роторного двигателя заключается в том, что он принципиально неэффективен с его системой смазки с полными потерями. Смазка должна попасть в картер через полый коленчатый вал, прежде чем она сможет достичь всего двигателя.Этот недостаток конструкции означает, что центробежные силы каждого оборота будут прямо противодействовать любой рециркуляции масла. Единственным практическим решением этой проблемы было добавление смазки в топливно-воздушную смесь так же, как в двухтактном двигателе.

2. Увеличение мощности должно происходить за счет увеличения размера и массы.
Если выйти за рамки серии Mazda RX, автомобили с роторными двигателями могли бы увеличить свою мощность только в том случае, если бы они также улучшили свой размер и массу.Это позволило бы добиться эффекта умножения с гироскопической прецессией при вращении всей массы двигателя. Результат этого увеличения привел к проблемам с управлением для самолетов, включая проблемы со стабильностью. Если за штурвалом летательного аппарата находился неопытный пилот, возрастал риск того, что аппарат не сможет выдерживать заданную траекторию полета.

3. Вы израсходуете больше топлива с роторным двигателем.
Роторные двигатели имеют низкую степень сжатия, даже если вы можете как сумасшедшие набрать обороты, чтобы получить огромную мощность.При использовании этой технологии значительное количество топлива остается несгоревшим в конце цикла сгорания. Это означает, что при управлении автомобилем, оснащенным этой технологией, вы получите низкую экономию топлива. Эта конструкция также приводит к увеличению выбросов, что может затруднить прохождение автомобилем испытаний на углерод в тех областях, где это необходимо.

4. Для правильной работы требуется невероятное количество масла.
Роторный двигатель, особенно изобретенный Ванкелем, предназначен для сжигания масла во время работы.Эта функция расхода помогает смазывать двигатель, гарантируя, что он не будет поврежден в процессе. Это недостаток, который увеличивает проблемы с расходом топлива и выбросами углерода, которые существуют с этим двигателем.

Используя Mazda RX-7 как реальный пример того, чего ожидать от роторного двигателя, владельцы в среднем составляют около 18 миль на галлон с его топливом. Некоторые получали только восемь миль на галлон со своим автомобилем. Компания Fuelly взяла информацию от 135 владельцев RX-7, проехавших более 642 000 миль, чтобы измерить расход топлива.Наибольшее число, зафиксированное в их сборнике информации, составляло всего 24 мили на галлон.

5. Роторные двигатели требуют большего обслуживания, чем их аналоги.
Вы будете решать больше проблем с техобслуживанием с роторным двигателем вместо обычных двигателей внутреннего сгорания, используемых сегодня в большинстве автомобилей. Количество утечки масла может быть огромным, и это немедленное решение, с которым вы должны справиться, поскольку технология требует, чтобы вы сжигали масло, чтобы оно было полезным. Вам придется часто открывать кожух, чтобы проверять уровень жидкости, чтобы обеспечить бесперебойную работу.Поскольку на современном автомобильном рынке это очень редкий вариант, вам может быть сложно найти механика, который знает, как устранить проблемы, которые могут возникнуть в двигателе Ванкеля.

6. Ремонт роторного двигателя может быть дорогостоящим.
Простота движка Ванкеля часто заставляет людей думать, что их починить относительно дешево. Проблема в том, что большинство людей, знакомых с автомобильными двигателями, не знают, как с ними работать. Вы вынуждены обращаться к специалисту почти в каждом сообществе по всему миру, если что-то ломается в вашем автомобиле, если вы не знаете, как решить эту проблему.Это означает, что ваш ремонт или регулярное плановое техническое обслуживание, вероятно, будет намного дороже, чем то, что ваш механик взимает обычно.

7. Уплотнения могут стать серьезной проблемой для роторных двигателей в холодном климате.
Роторный двигатель имеет тенденцию создавать примерно такой же крутящий момент, как и отвертка. Это означает, что уплотнения не получают такого же уровня смазки с этой опцией, как если бы это был обычный двигатель. Это не имеет большого значения, если вы живете в более теплом климате, но холодная погода может создать серьезные проблемы для владельцев с этим недостатком.Эта проблема может привести к затоплению при холодном запуске.

Старые двигатели 13B имеют больше проблем с этим недостатком, чем современные, но все же рекомендуется дать двигателю прогреться до рабочей температуры, прежде чем вы решите начать движение.

Заключение

Автомобильная промышленность не была бы там, где она есть сегодня, без влияния роторного двигателя. Мы не используем эту технологию так часто, как раньше, но все же есть определенные приложения, в которых ее установка на автомобиль имеет смысл.

Если вы думаете о покупке Mazda или другой марки и модели, оснащенной этой технологией, устранение недостатков должно стать вашим главным приоритетом. Вы собираетесь быстро сжечь нефть и топливо, поэтому вам нужно запланировать эти расходы в бюджете.

Плюсы и минусы роторных двигателей также могут указать вам в обратном направлении, показывая, что альтернативные продукты лучше подходят для ваших нужд. В конце концов, вы сами решаете, собираетесь ли вы использовать преимущества этой технологии.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

Деннис Хартман

AnniaTimchenko / iStock / Getty Images

Роторные двигатели, хотя и не распространены в современных автомобилях, предлагают радикально отличную альтернативу обычным поршневым двигателям внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением.Хотя автопроизводители, использующие роторный двигатель, быстро указывают на его многочисленные преимущества, у него есть и определенные недостатки. Плюсы и минусы роторного двигателя объясняют, почему он предпочтительнее в определенных областях применения, хотя он не входит в стандартную комплектацию большинства автомобилей.

Механическая работа

Роторный двигатель использует ротор треугольной формы для разделения пространства внутри двигателя, обеспечивая стандартный четырехтактный цикл впуска, сжатия, зажигания и выпуска. Движущийся ротор транспортирует топливо в различные отсеки двигателя на каждом этапе цикла.Этим он напоминает поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением. Роторные двигатели могут быть построены с любым количеством роторов, так же как и с несколькими цилиндрами, предлагаемыми в поршневых двигателях. Роторы входят в зацепление с приводным валом, который затем приводит в действие приводной механизм транспортного средства (пропеллер самолета или колеса автомобиля).

Простота

Одним из основных преимуществ роторного двигателя является его механическая простота. Роторный двигатель содержит гораздо меньше деталей, чем сопоставимый поршневой двигатель.Это может снизить стоимость проектирования и изготовления. Это также приводит к снижению веса. По сравнению со стандартными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением роторные двигатели не содержат клапанов, распределительного вала, коромысел, зубчатых ремней или маховика. Все это означает меньший вес, меньше возможностей для неисправности и более легкий ремонт. Когда роторные двигатели были впервые разработаны, они использовались для питания самолетов, используя преимущества высокой удельной мощности роторных двигателей.

Другие преимущества

Благодаря революционному движению роторный двигатель работает с меньшей вибрацией, чем поршневой.Это позволяет настраивать роторные двигатели для работы на более высоких оборотах, тем самым вырабатывая больше мощности. Еще одно преимущество роторного двигателя состоит в том, что в случае поломки двигатель не закроется. Потеря компрессии или другие общие источники отказа двигателя, вероятно, приведут к серьезной потере мощности, но роторный двигатель будет продолжать работать в течение некоторого времени, тогда как поршневой двигатель немедленно прекратит работу при аналогичных нагрузках.

Недостатки

Роторные двигатели действительно содержат элементы конструкции, которые также приводят к эксплуатационным недостаткам.Утечка между камерами двигателя является обычным явлением и, как правило, со временем приводит к снижению эффективности. Кроме того, роторные двигатели не прослужат так долго, как традиционные поршневые двигатели. Другие элементы конструкции приводят к тому, что роторные двигатели целенаправленно сжигают моторное масло в небольших количествах, что требует частой проверки и доливки масла. Повышенное техническое обслуживание и короткий срок службы делают роторные двигатели предпочтительными для конкретных применений, отличных от автомобилей массового спроса.

Приложения

Поскольку роторные двигатели вряд ли закроют при отказе в работе, они являются гораздо более безопасным выбором для самолета, позволяя пилоту самолета с отказавшим двигателем безопасно приземлиться.Роторные двигатели также используются в спортивных и гоночных автомобилях, особенно в спортивных автомобилях Mazda серии RX. Это в основном связано с тем, что роторный двигатель может работать на высоких оборотах и ​​вырабатывать больше мощности в течение более короткого периода времени. Другие области применения, которые используют преимущества плавной работы роторного двигателя, включают картинги, гидроциклы, газогенераторы, мотоциклы и бензопилы.

Еще статьи

Плюсы и минусы рядных 5, V10 и роторных двигателей

В инженерном мире нередко что-то делают просто потому, что это делают все остальные.Эти следующие несколько компоновок двигателей предлагают уникальные преимущества при использовании менее проторенных дорог. Вот все, что вам нужно знать:

1. Рядные 5 двигателей

I5, который широко использовался как Audi, так и Volvo, на самом деле производился большим количеством производителей автомобилей, но использовался только в нескольких моделях.Это двигатель для тех, кто не может выбрать между I4 и I6. Вот преимущества и недостатки каждой конфигурации двигателя.

Преимущества

• Плавная подача мощности: в отличие от рядного четырехцилиндрового двигателя I5 фактически имеет перекрытие рабочих ходов (36 градусов перекрытия вращения коленчатого вала).
• Уравновешенные силы: как первичные, так и вторичные силы от возвратно-поступательного движения массы хорошо сбалансированы по вертикали, в отличие от четырех цилиндров, расположенных в ряд.
• Рабочий объем: с большим количеством цилиндров и уравновешенными силами I5 может предложить больший рабочий объем, чем рядные четыре цилиндра с меньшей вибрацией.
• Упаковка: по сравнению с V6 или I6, I5 предлагает превосходную упаковку, что позволяет ему соответствовать моделям FWD, но также является гибким для других конфигураций.
• Простота: как и в других линейных компоновках, имеется только один ряд цилиндров и одна головка блока цилиндров, что позволяет использовать меньше движущихся частей и упрощает обслуживание.

Недостатки

• Плохой дисбаланс: в отличие от четырехцилиндрового двигателя I5 хочет раскачиваться спереди назад, так как моменты не отменяются. Это результат расположения поршня и требует балансировочного вала для уменьшения вызываемой вибрации (видео ниже содержит более подробную информацию).
• Упаковка: длиннее, чем у рядного четырехцилиндрового двигателя.
• Вес: тяжелее рядного четырехцилиндрового двигателя.
• Стоимость: имея больший блок и больше движущихся частей, производство I5 стоит больше, чем I4.

Вот короткое видео, объясняющее работу пятицилиндрового двигателя:

2.Двигатели V10

Обычно используемый в Dodge Viper и Lexus LFA, хотя и по-разному, двигатель V10 довольно хорошо перекрывает разрыв между V8 и V12.

Преимущества

• Уравновешенные силы: поскольку V10 — это просто два I5, соединенных с общим коленчатым валом, он видит многие из тех же преимуществ.Это включает в себя тот факт, что возвратно-поступательные массовые силы уравновешены.
• Меньшая возвратно-поступательная масса: по сравнению с V12, V10 имеет меньше цилиндров и, следовательно, может иметь меньшую возвратно-поступательную массу.
• Высокие обороты: инженеры Lexus LFA предпочли использовать V10, а не V8, поскольку они смогли разогнать V10 до более высоких оборотов.

Недостатки

• Балансировочные валы: балансировочные валы необходимы для устранения вертикальной моментной вибрации, вызванной дисбалансом плоскости, как в цилиндре I5.
• Плавность: двигатель V12 по своей сути сбалансирован и имеет большее перекрытие между рабочими тактами, что делает его более плавным двигателем, чем V10.
• Стоимость: по сравнению с V8, V10 более сложный, с большим количеством движущихся частей и, следовательно, более дорогой в производстве.

Вот краткое видеообъяснение двигателя V10:

3.Двигатели Ванкеля

Постарайтесь не увлекаться семантикой того, как назвать этот движок. Обычно называемый роторным двигателем (даже Mazda, хотя часто это относится к компоновке с вращающимся поршневым цилиндром), двигатель Ванкеля в последний раз использовался в производстве в Mazda RX-8. Нет поршней, распредвалов и шатунов.

Преимущества

• Простота: роторные двигатели могут иметь всего три основных движущихся части по сравнению с более чем 40+ для поршневых двигателей.Чем меньше движущихся частей, тем выше надежность.
• Отсутствие возвратно-поступательного движения: это позволяет роторным двигателям развивать высокие обороты, а также работать очень плавно.
• Вес: роторные двигатели компактны и обладают отличным соотношением мощности к массе.
• Передача мощности: из-за того, как вращается ротор, передача мощности длится для большего количества оборотов коленчатого вала по сравнению с поршневым двигателем, что приводит к сверхплавной передаче мощности.
• Размер: роторные двигатели компактны, что позволяет легко упаковывать.

Недостатки

• Экономия топлива: выхлоп часто включает несгоревшее топливо, к тому же двигатели Ванкеля обычно имеют низкую степень сжатия, что приводит к низкой топливной эффективности.
• Выбросы: несгоревшие углеводороды, выходящие из выхлопных газов, затрудняют соблюдение норм по выбросам.
• Уплотнение ротора: из-за различных температур в камере сгорания верхние уплотнения расширяются и сжимаются, что затрудняет создание хорошего уплотнения, что приводит к неэффективной выработке энергии.
• Сжигание масла: двигатели Mazda Wankel по своей конструкции сжигают масло, чтобы продлить срок службы верхних уплотнений. Это не только еще больше увеличивает выбросы выхлопных газов, но и требует от владельца периодически доливать масло.

Вот видео, объясняющее двигатели Ванкеля:

Ознакомьтесь с предыдущими статьями Engineering Explained:

1. Плюсы и минусы разных типов двигателей.
2. Плюсы и минусы нагнетателей по сравнению с турбокомпрессорами.

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:

1. Как работает роторный двигатель?
2. Какие преимущества у этого двигателя? (Зачем это было сделано?)
3. 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 по плоской стороне корпуса ротора.

1 МБ