Роторный двигатель — Что это такое? Как он работает. Его история…
В традиционном четырехтактном поршневом двигателе один и тот же цилиндр используется для разных процессов — впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Роторный двигатель позволяет осуществлять каждый из этих процессов в разных частях корпуса. Каждый процесс как бы происходит в отдельном цилиндре.
В поршневом двигателе давление расширения, возникающее при сгорании топливовоздушной смеси, заставляет поршни двигаться вверх-вниз внутри цилиндров. Шатуны и коленвал преобразуют это возвратно-поступательное движение во вращательное движение, необходимое для перемещения автомобиля.
В роторном двигателе отсутствует преобразуемое возвратно-поступательное движение. Давление образуется в камерах, создаваемых различными частями корпуса и выпуклыми поверхностями треугольного ротора. Сгорание приводит непосредственно к вращению ротора, что снижает вибрации и увеличивает возможную скорость вращения. Обеспечиваемое таким образом повышение эффективности также позволяет роторному двигателю иметь гораздо меньшие размеры по сравнению с традиционным поршневым двигателем эквивалентной мощности.
Как он работает?
Главный компонент роторного двигателя — треугольный ротор, который вращается внутри овального корпуса (статора) таким образом, что три вершины ротора находятся в постоянном контакте с внутренней стенкой корпуса, образуя три замкнутых объема с газом, или камеры сгорания. Фактически каждая из трех боковых поверхностей ротора действует как поршень. При вращении ротора внутри корпуса объем трёх создаваемых им рабочих камер постоянно изменяется, действуя как насос.
Внутри ротора находится небольшая шестерня с внешними зубьями, прикрепленная к корпусу. Шестерня большего диаметра с внутренними зубьями сопряжена с этой неподвижной шестерней — таким образом задается траектория вращения ротора внутри корпуса.
Поскольку ротор соединен с выходным валом эксцентрично, он вращает вал подобно тому, как ручка вращает коленвал, при этом выходной вал совершает три оборота за каждый оборот ротора.
Каждая фаза процесса сгорания происходит в определенной части корпуса:
1/ Впуск
2/ Сжатие
3/ Зажигание
4/ Сгорание
5/ Выпуск
История роторного двигателя
Джеймс Уатт, изобретатель паровой машины с вращательным движением, также разрабатывал двигатель внутреннего сгорания роторного типа. За последние 150 лет изобретатели предложили множество конструкций роторного двигателя.
Еще в 1846 году были определены геометрическая форма рабочей камеры сгорания современных роторных двигателей и принцип работы первого двигателя, основанный на свойствах эпитрохоиды. (Эпитрохоида — геометрическая линия, создаваемая точкой одной окружности, которая катится без проскальзывания по внешней стороне другой окружности большего диаметра.)
В 1924 году, когда 22-летний Феликс Ванкель начал создавать свой роторный двигатель, практические результаты еще не были получены. Ванкель исследовал и анализировал возможности различных типов роторного двигателя и нашел оптимальную форму трохоидообразного корпуса. Многолетние исследования и разработки Ванкеля, осуществлявшиеся им совместно с производителем мотоциклов — компанией NSU, увенчались в 1957 году созданием первого роторного двигателя Ванкеля — DKM. Двигатель DKM доказал, что роторный двигатель — не просто мечта.
Однако сложная конструкция — вращался сам трохоидообразный корпус — делала этот роторный двигатель непрактичным. Но спустя год появился двигатель KKM с неподвижным корпусом. Это был прототип современного роторного двигателя Ванкеля. В ноябре 1959 года компания NSU официально объявила о создании роторного двигателя Ванкеля. Президент компании Mazda г-н Цунеджи Мацуда тотчас оценил огромный потенциал этого двигателя и лично заключил договор о сотрудничестве с NSU.
В 1963 году созданное подразделение Mazda по исследованию роторных двигателей, возглавляемое г-ном Кеничи Ямамото, приступило к разработке первого в мире роторного двигателя для серийного производства. 30 мая 1967 года Mazda начала продавать первый автомобиль с двухроторным двигателем, Cosmo Sport, оснащенный двигателем Type 10A мощностью 110 л.с. Дальнейшие разработки привели к снижению расхода топлива более чем на 40 процентов и существенному уменьшению количества токсичных выхлопов для соответствия постоянно ужесточаемым требованиям экологических норм. К 1970 году общее число автомобилей с роторным двигателем достигло 100 тысяч. К 1975 году было собрано 500 тысяч таких автомобилей. К 1978 году — более миллиона. Роторный двигатель пришел в автомобильный мир всерьез и надолго.
Преимущества роторного двигателя
Меньшая масса. Из-за отсутствия необходимости в поршнях, шатунах и коленвале основной блок роторного двигателя имеет меньшие размеры и массу при лучших динамических характеристиках и управляемости. Меньшие размеры.
Роторный двигатель существенно меньше традиционного двигателя такой же мощности. Новый двигатель RENESIS примерно равен по размерам небольшому обычному четырехцилиндровому рядному двигателю.
Небольшие размеры роторного двигателя выгодны не только тем, что уменьшают массу — они также улучшают управляемость, облегчают оптимальное расположение трансмиссии и позволяют сделать автомобиль более просторным для водителя и пассажиров.
Меньший уровень вибрации
Все части роторного двигателя непрерывно вращаются в одном направлении, а не изменяют направление своего движения так, как поршни обычного двигателя. Роторные двигатели внутренне сбалансированы, что снижает уровень вибрации.
Более высокая мощность
Роторный двигатель выдает мощность более равномерно и плавно. С каждым полным оборотом ротора выходной вал оборачивается трижды. Каждое отдельное сгорание происходит в течение 90-градусной фазы вращения ротора, т.е. в течение 270-градусной фазы вращения выходного вала. Это значит, что однороторный двигатель выдает мощность в течение трех четвертей каждого оборота выходного вала. Учтите, что одноцилиндровый поршневой двигатель выдает мощность только в течение одной четверти каждого оборота выходного вала.
Более высокая надежность
Роторный двигатель имеет меньшее количество движущихся частей по сравнению с аналогичным четырехтактным поршневым двигателем. Двухроторный двигатель имеет три основные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой четырехцилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, пружины клапанов, качалки, ремень ГРМ, распределительные шестерни и коленвал.
Двигатель RENESIS
«RENESIS» в вольном переводе с английского означает «новая жизнь роторного двигателя». Наш новый технологический и конструктивный подход революционизировал роторный двигатель и обеспечил выигрышное сочетание низкого расхода топлива и низкого уровня токсичных выбросов с высокими динамическими характеристиками.
В основу разработки был положен роторный двигатель с несколькими боковыми окнами (MSP-E). Этот двигатель впервые использовали в концептуальном спорткаре Mazda RX-01, продемонстрированном на Токийском автосалоне 1995 года, а затем его улучшенная версия была представлена на Токийском автосалоне 1999 года в четырехдверном концептуальном спорткаре RX-EVOLV. RENESIS — окончательная серийная версия этого двигателя, итог многолетних целенаправленных разработок. Он будет устанавливаться в полностью новую модель Mazda RX-8.
Силовая трансмиссия RENESIS будет предлагаться в двух вариантах: повышенной мощности (170 кВт (231 л.с.) при 8200 об/мин, макс. 9000 об/мин) и базовый силовой агрегат (141 кВт (192 л.с.) при 7000 об/мин, макс. 7500 об/мин) для обычного вождения с превосходной управляемостью.
Двигатель RENESIS существенно отличается по своей конструкции от обычных современных роторных двигателей. Технология выпуска через боковые окна значительно повышает экономичность двигателя. RENESIS также имеет новые топливные форсунки, обеспечивающие сверхтонкое распыление, и высокоэффективные свечи зажигания для улучшенного сгорания топливовоздушной смеси. Выпускной коллектор имеет двойную стенку и поддерживает высокую температуру выхлопных газов, уменьшая время прогрева каталитического нейтрализатора. Новая система смазки уменьшенной высоты с «мокрым картером» содержит маслосборник глубиной 40 мм — вдвое меньшей, чем у обычных современных роторных двигателей.
RENESIS также обладает превосходными акустическими свойствами — он порадует ценителя спортивного звука звонкими и прозрачными нотами на верхах и сочными на низах. Он не только работает невероятно плавно, но и звучит именно так, как должна звучать силовая трансмиссия спорткара.
Источник:theallnewrx-8.com
Не байка.
Широко был распространен на спец.транспорте. А АвтоВАЗ выпускал и «гражданскую» версию до 2002г.
Отечественная история
Однако для нас самым примечательным в истории существования двигателя Ванкеля является тот факт, что наряду с Японией его производят и в нашей стране. В России история ротора началась в 1974 году, когда на Волжском автозаводе было открыто Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Первым двигателем, подготовленным в стенах СКБ стал односекционный ВАЗ-311 мощностью 70 л.с.
Опытно-промышленная партия «копеек» с этим мотором оказалась и первым провалом молодого коллектива — массовые отказы двигателей заставили заменить их на всех автомобилях обыкновенными поршневыми.
Проект спасли отечественные спецслужбы. Для установки на служебные машины им требовался мощный двигатель, а малым ресурсом и большим расходом топлива можно было принебречь. В результате были созданы «Жигули» с двухсекционным РПД мощностью 120 л.с., благодаря которым коллектив СКБ остался «на плаву». А милиции и КГБ роторные «Жигули» позволяли безраздельно господствовать на дорогах. Обычные с виду вазовские машины легко догоняли даже мощные иномарки, которых в СССР того времени были единицы.
Только в конце 80-х конструкторы смогли вернуться к проекту автомобиля общего назначения. Сначала был создан двигатель ВАЗ-413 для вазовской «классики», а в 1994 году начат выпуск мотора ВАЗ-415, предназначенного для установки на автомобили «восьмого» семейства.
Все эти годы машины с роторным двигателем выпускались только очень малыми партиями, в основном на заказ. При этом их цена вполне привлекательна — до недавнего времени ВАЗ-21099 с РПД в Москве можно было купить за $7200, в Тольятти — долларов на 500 дешевле. Две такие машины мы и решили протестировать на Дмитровском полигоне…
Трудности быта
По конструкции отечественный мотор, конечно, уступает японским роторам. О стальной хромированной ленте, образующей рабочую поверхность статора, нам остается только мечтать. Вазовский статор отлит из алюминия и имеет никасилевое покрытие, используемое в мотоциклетных моторах. Уплотнения ротора — стальные или чугуные. Как следствие — заявленный ресурс составляет всего 120 тыс.км, из которых 30 тыс. покрывает заводская гарантия.
При этом случаи полной выработки ресурса практически неизвестны. Как правило, мотора хватает на 60-70 тыс. км, после чего требуется его переборка, которая производится только в Тольятти или в Москве — парой специализированных сервисов, имеющих тесные связи с СКБ РПД. С другой стороны, капитальный ремонт роторного двигателя проще и дешевле, чем поршневого, и многие владельцы делают его самостоятельно. Комплект необходимых для восставновления мотора деталей стоит около $300.
Эксплуатация роторного ВАЗа имеет свои особенности. Во-первых, 500 граммов масла на 1000 км пробега — норма для этого двигателя, ведь часть масла специальным насосом впрыскивается прямо во впускной коллектор для дополнительной смазки трущихся поверхностей. С другой стороны, из-за постоянных доливов масло требуется менять не чаще, чем в 10-12 тыс. км, и обязательно после зимней эксплуатации.
Строго рекомендуется применять только минеральное масло, так как «синтетика», сгорая в двигателе, закоксовывает уплотнения ротора. Еще одна беда отечественных двигателей Ванкеля — свечи, по две на каждую секцию. Они работают в жестких температурных условиях и стоят поэтому дороже обыкновенных.
Отечественные А26ДВ1, устанавливаемые на заводе, редко ходят больше 5 тыс.км, хотя, по информации СКБ РПД, сейчас на заводе в городе Энгельс налажено производство более надежных свечей. В качестве альтернативы владельцы используют свечи фирмы NGK, которые выдерживают 15 и более тысяч километров, но стоят они при этом до $30 за комплект. Помимо свечей от более высокой температуры страдает выпускная система. Глушитель и резонатор от обыкновенной «восьмерки» не только «душат» мощный мотор, но и прогорают порой за полгода эксплуатации, после чего их обычно без жалости меняют на тюнинговые.
Наконец, от большого крутящего момента двигателя страдает стандартная трансмиссия — сцепление, КПП и особенно ШРУСы. Дешевле будет не скупиться и вышедшие из строя детали сразу заменять на более надежные импортные аналоги.
Быть или не быть?
Так стоит ли роторно-поршневой двигатель внимания поклонников быстрой езды? С одной стороны, для автомобиля со 135-сильным мотором роторная «восьмерка» или «девяносто девятая» стоит совсем недорого. Но, как показал наш тест, это плата только за мощный двигатель. Все остальное — подвеска, трансмиссия, тормоза — требует соответствующих доработок, после которых роторная машина по стоимости приблизится к поршневой с аналогичным уровнем тюнинга.
С другой стороны, дальнейшее увеличение мощности поршневого мотора, к примеру до 160 л.с., потребует уже очень крупных вложений. А от двигателя Ванкеля такой отдачи можно добиться сравнительно просто и дешево. Правда, вопрос ресурса остается открытым…
А стандартный роторный двигатель мог бы подойти тем, кто, покупая мощный автомобиль, не стремиться кого-то поразить или победить во всех светофорных гонках. Ротор — прекрасный вариант для тех, кто хочет ездить быстро и комфортно — как говорилось в классическом фильме, «без шуму и пыли». Вот только перспективы выпуска вазовских машин с двигателями Ванкеля, к сожалению, не ясны. СКБ РПД все больше склоняется к выпуску моторов для легкой авиации и фактически сворачивает производство автомобильных двигателей. Последняя товарная машина была выпущена и продана в апреле этого года. Будут ли производится роторные автомобили в будущем — неизвестно.
Полностью ЗДЕСЬ.
