В чем отличие роторного двигателя от обычного

Роторные двигатели — почему мы не используем их?

Наверняка вы слышали о таких роторных двигателях, а кому-то даже удалось покататься на авто с такими агрегатами. Другое название РПД — двигатель Ванкеля (в честь изобретателя, внёсшего существенный вклад в его создание).

Как вы знаете, в обычном поршневом двигателей, за счёт сгорания смеси в камерах, получается возвратно-поступательное движение, которое затем трансформируется в вращательное с помощью коленвала.

Во время появления первых рабочих прототипов этот ДВС считался очень перспективным, а мировые автопроизводители поспешили приобрести на него лицензию. Наибольший интерес к двигателю Ванкеля проявили японцы, так что не мудрено, что РДП в большей степени ассоциируется с японскими авто.

У роторного двигателя есть множество преимуществ:

  • Более высокий КПД в сравнении с бензиновым и дизельным двигателем. У роторного двигателя этот показатель составляет 40-45%, против 20-30 у бензинового.
  • Хорошая динамика. Роторные двигатели обладают высокой мощностью и крутящим моментом. Они отлично подходят для спорткаров.
  • Размеры. Роторные двигатели компактнее, имеют меньший вес и лучше сбалансированы.
  • Меньше вибраций. За счёт особенности конструкции такой двигатель создаёт меньше вибраций.

Казалось бы: идеальный мотор! Если рассмотреть РПД, которые ставили на RX-8: 190 л.с. и 210 н*м крутящего момента, при объёме в 1,3 литра. Но, к сожалению, не всё так просто.

  • Ресурс. К сожалению, двигатель Ванкеля обладает меньшим ресурсом, что делает его использование для повседневной езды в городе малопригодным. В среднем такой двигатель ходит от 100 до 200 тыс. км.
  • Дороговизна. Изготовление таких двигателей обходится дороже из-за необходимости использования более сложного оборудования. Соответственно и авто с таким мотором стоит дороже при покупке и в дальнейшей эксплуатации.
  • Требовательность к ГСМ. Роторные двигатели в этом плане очень капризны — масло нужно менять достаточно часто, а его качество всегда должно быть на высоком уровне. Также и с бензином — плохой бензин очень быстро убивает такие моторы.
  • Высокий расход на низких оборотах. Опять же из-за особенностей мотора, при езде в городе он может потреблять больше поршневого, даже при меньшем объёме.

Поэтому, при всей привлекательности этого типа двигателей, установка их на массовые авто не рентабельна. Чаще их используют на гоночных авто. Из крупных производителей больше всех внимание РПД уделила Mazda, но даже они пока сняли их с производства, продолжив разработки новых моделей.

Источник

Поршень или ротор?

Пожалуй, в среде автомобилистов не найдется такого человека, кто не слышал про РПД (роторно-поршневой двигатель), или же «Ванкеля», как еще называют этот агрегат. Слышать-то, конечно, слышали, но объяснить, что же такое РПД могут немногие.

А действительно, что же это? Чем РПД отличается от обычного ДВС? Что же породило такое количество легенд о «Ванкеле» и почему он не нашел до сих пор широкого применения?

Конструкция роторно-поршневого двигателя была разработана в 1957 году в ФРГ, инженером Феликсом Ванкелем. Особенность двигателя — вращающийся ротор (он же — поршень), размещенный внутри цилиндра, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде. Грани ротора при вращении скользят по поверхности цилиндра, отсекая переменные объемы камер. При такой конструкции можно отказаться от механизма газораспределения, кривошипно-шатунного механизма и многих других подвижных деталей. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

В том же 1957 году Ванкель установил РПД на серийный автомобиль, однако этот опыт оказался не совсем удачным — свечи зажигания были расположены так, что для их замены потребовалось бы разобрать весь мотор!

Но уже летом 1958 года инженер предложил новую модификацию РПД — двигатель с трехгранным ротором и соотношением радиуса шестерни и зубчатого колеса 2:3. Именно в таком виде «Ванкель» получил наибольшее распространение и дожил до наших дней. Функцию поршня в этом двигателе выполняет трехвершинный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Основная изюминка в том, что впрыск топлива, воспламенение и последующий выпуск отработавших газов осуществляется в трех различных камерах переменного объема!

Читайте также:  Датчик температуры двигателя для рено кангу

Вне всяких сомнений, с первого взгляда роторно-поршневой двигатель имеет массу преимуществ перед традиционными двигателями внутреннего сгорания:

— Меньшим на 30-40% количеством деталей;

— Меньшими в 2-3 раза габаритами и массой, по сравнению с соответствующим по мощности стандартным ДВС;

— Плавная характеристика крутящего момента во всем диапазоне оборотов;

— Отсутствие кривошипно-шатунного механизма, а, следовательно, гораздо меньший уровень вибрации и шума;

— Высокий уровень оборотов (до 15000 об/мин!).

Казалось бы, если «Ванкель» имеет такие превосходства над поршневым двигателем, то кому нужны эти громоздкие, тяжелые, гремящие и вибрирующие поршневые двигатели? Но, как это часто бывает, на практике все далеко не так шоколадно. Ни одно гениальное изобретение, выйдя за порог лаборатории, отправлялось в корзину с пометкой «для мусора». Серийное производство нашло не на один камень, а на целую россыпь гранита:

— Отработка процесса сгорания в камере неблагоприятной формы;

— Обеспечение герметичности уплотнений;

— Обеспечение работы без коробления корпуса в условиях неравномерного нагрева;

— Низкий термический КПД ввиду того, что камера сгорания РПД намного больше, чем у традиционного ДВС;

— Высокий расход топлива;

— Высокая токсичность газообразных продуктов сгорания;

— Узкая зона температур для работы РПД: при низких температурах мощность двигателя резко падает, при высоких — быстрый износ уплотнений ротора.

И чего же больше? Плюсов, или минусов? Стоит ли овчинка выделки? Имеет ли смысл (если не больше — возможность) осваивать серийное производство РПД? В начале 1960х годов одиннадцать крупнейших компаний-производителей автомобилей пришли к выводу, что стоит, и приобрели лицензии на разработку и установку «Ванкеля».

Mercedes Benz C-111.

Есть машины, а есть Mercedes, и первыми на рисковый эксперимент решились немцы. В 1969 году был представлен. не автомобиль, нет! Революция! Спортивный автомобиль клиновидной формы ярко-оранжевого цвета с дверями типа «крылья чайки». Но революционным был даже не дизайн автомобиля, а то, что скрывалось под капотом: трехпоршневый «Ванкель» объемом 3,6 литра, мощностью 280 л.с., разгоняющий С-111 до 260 км/ч (!). Нет, это сегодня «ого», а тридцать пят лет назад 260 км/ч — это «о-го-го».

Но есть машины, а есть Mercedes, и С-111 отправился не в мусорную корзину, а в музей. Технические сложности, не позволившие довести до серийного производства этот РПД, до сих пор не решены.

Все же есть машины, а есть Mercedes, и весной 1970 года концерн представил новый «апельсин» — концепт-кар С-111-II. О-го-го переросло в немое восхищение. На новой версии был установлен четырехоршневой «Ванкель» объемом 4,6 литра, мощностью 350 л.с. и максимальной скоростью в 300 км/ч!

Богатые клиенты посылали в концерн чеки, чтобы гарантировать себе получение одного из первых экземпляров. Энцо Феррари нервно курил в стороне, а Феруччио Ламборгини, возможно, так никогда и не построил бы свой 350GTV, если бы не одно «но»: те же трудности, что и с двигателем предыдущей модели, не позволили продвинуться дальше опытного образца.

Спустя десять лет, в марте 1978 года, в стране восходящего солнца созрела своя разработка на тему автомобиля с РПД — Mazda RX-7 — первый в мире успешный серийный автомобиль с роторно-поршневым двигателем Ванкеля. «Семерка» комплектовалась двухсекционным РПД суммарной мощностью 100 л.с. и развивала скорость до 200 км/ч. Большей частью оттого, что японцы смогли решить упомянутые выше проблемы, и оттого, что аналогичных автомобилей попросту не существовало, до 1980 года было продано. более 1000000 (одного миллиона!) автомобилей с РПД!

За время своего существования RX-7 пережила три глубоких модернизации, последняя — Mazda RX-7 1999 года — уже четвертое поколение. Но с 1996 года Toyo Kogyo Co.Ltd. (владелица марки Mazda) выпускает автомобили с РПД только для внутреннего рынка. В Европе доступна лишь модификация 1995 года с «Ванкелем» с двойным наддувом, объемом 1,3 литра, мощностью 225 л.с. и разгоном до 100 км/ч за 5,4 с. Здесь стоит заметить, что цена на RX-7 намного ниже, чем у большинства европейских спорт-купе с аналогичными характеристиками. И немного соли на рану: гарантированный ресурс РПД японского производства. 300 тысяч километров!

Читайте также:  Почему провалы в работе двигателя приора

ВАЗ — как много в этом звуке.

Такая супердержава как СССР просто не могла пропустить такую разработку, как «Ванкель» мимо своих «лабораторий» и в 1974 году на Волжском автозаводе было создано специальное конструкторское бюро. Вскоре был рожден отечественный РПД — ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. Несмотря на «сырость» конструкции с конвейера сошла опытная партия автомобилей ВАЗ-21018. Однако здравствуйте. Массовые отказы и дефекты породили такой резонанс, что завод был вынужден заменить РПД на серийные двигатели. Первый блин, как это зачастую бывает, не удался. В результате с ВАЗа были уволены многие специалисты, а финансирование КБ сильно сократилось.

В начале 1980х годов разработкой заинтересовались спецслужбы. Еще бы! 140 «лошадей» под капотом обычной с виду «копейки» — отличный козырь! К тому же ресурс двигателя и расход топлива ребят в погонах волновал мало — для КБ это был идеальный вариант! Новый двигатель ВАЗ-4132 имел мощность 120 л.с., но устанавливался на ту же «копейку», получившую индекс 21019.

Следующий виток история сделала уже в конце 1980х годов, когда КБ получило заказ на разработку роторно-поршневого двигателя для автомобиля специального назначения «Таврия». Было принято решение спроектировать двигатель, который встал бы в ВАЗ-2108 без доработки кузова и трансмиссии, что и было сделано. Но если легкую «Таврию» двухсекционный РПД мощностью 105 л.с. разгоняет до 200 км/ч, то на более тяжелой «восьмерке» этот показатель поскромнее — 190 км/ч.

С 1994 года Волжский автозавод выпускает ВАЗ-2108-91 с «Ванкелем» ВАЗ-415 объемом 1,3 литра, мощностью 140 л.с. при 6500 об/мин, но, конечно — ограниченными партиями. Двигатель ВАЗ-4132 тоже до сих пор жив, и устанавливается на ВАЗ-21079.

Конечно, высокий расход топлива (до 16 литров на 100 км) и масла (до 500 грамм на 1000 км) может, кого-то и отпугнет, но стрит-рейсеры и профессиональные спортсмены давно привыкли к «прожорливости» своих стальных коней. А невысокий ресурс РПД — очередная сказка. Например, того же ВАЗ-415 хватает на 80-100 тысяч километров. Да и ремонт во много раз проще — подвижных частей меньше.

Во всяком случае, турбиной или нагнетателем уже никого не удивишь, а «Ванкель» — и сегодня экзотика.

Источник

Чем роторный двигатель отличается от обычного

Технический прогресс не стоит на месте и сегодня вместе с самым обычным поршневым двигателем на автомобильном рынке можно встретить и роторно-поршневой вариант. Сегодня вы узнаете, что такое роторный двигатель, и чем он отличается от обычного двигателя, который установлен почти во всех современных автомобилях.

Чем является РПД?

Для того, чтобы сравнивать роторный двигатель с поршневым необходимо полностью разобраться с тем, что же он из себя представляет. Как и поршневой вариант, роторный двигатель использует давление, которое появляется при сгорании топливно-воздушной смеси. Само же название происходит от основной детали – движущегося ротора, за счет которого и происходит процесс работы двигателя. Ротор имеет похожую на треугольник форму и крепится к особому механизму. Примечательно, что его вращение происходит не вокруг конкретной оси, а он будто бегает вокруг шестерни.

Двигатель имеет 4 фазы: Впуск, сжатие, зажигание, выпуск. Сначала топливно-воздушная смесь засасывается в первую камеру, где и смешивается. Затем, при помощи ротора, она сжимается в следующей камере и зажигается при помощи свечей. После смесь идет дальше, где вытесняются использованные части топлива и все начинается сначала.

На сегодняшний день серийным выпуском автомобилей с роторным двигателем занимается только компания «Mazda» . Стоит признать, они неплохо себя показали, особенно тогда, когда компания не была настолько крупной и шла на большой риск, запуская подобные варианты двигателей.

Преимущества перед обычным двигателем внутреннего сгорания

Преимуществ перед обычным двигателем оказалось достаточно, чтобы компания «Mazda» могли выпускать их серийно и превратиться в серьезную корпорацию. Какие же преимущества у роторного двигателя перед обычным:

  • Благодаря механическому равновесию двигателя у него заметно меньше вибраций при работе, что влияет на комфорт в легковых автомобилях;
  • Высокая динамика работы двигателя позволяет на низкой передаче разгонять автомобиль до скорости свыше 100 км/час при высоких оборотах.
  • Выше мощность при меньших объемах. Двигатель объемом в 1,3 литра может выдавать до 250 лошадиных сил. Благодаря этому в Японии, где и находится главный офис компании «Mazda», они пользовались большой популярностью при большом налоге на топливо;
  • Меньше движущихся деталей и меньшие габариты. Если в поршневом ДВС будет минимум 40 движущихся частей, то, например в двухроторном двигателе их всего 3 – 2 ротора и выходной вал;
  • Экологичность. Хоть РПД выделяет слишком много углеводорода, выброс оксида азота у него значительно меньше, чем у обычных ДВС. Но даже проблема с углеводородом была решена японскими инженерами. После введения в США закона «о чистом воздухе» , двигатели «Mazda» подверглись нескольким модификациям, которые позволили снизить выброс углеводорода;
Читайте также:  Как пользоваться дизельным двигателем с турбиной

Недостатки роторного двигателя

Как у всего в этом мире у роторного двигателя есть и свои недостатки:

  • Цена двигателя может порой кусаться. Связано это с не самой большой популярностью роторных двигателей. В свое время и на западе рассматривали варианты использования РПД, но идею быстро отсекли и посчитали устаревшей. Интересно, что в России тесты также проходили, как вариант автомобилей для спецслужб, но идея тоже не прижилась из-за недостаточного финансирования со стороны государства. Серийный же выпуск таких двигателей удалось запустить только японцам. Поэтому и цена достаточно большая;
  • Высокий расход топлива. Из-за того, что камера сгорания больше обычно поршневого ДВС на нее необходимо больше топлива. Это и является одним из самых главных минусов роторного варианта двигателя. Тем более, при постоянно растущих в России ценах на топливо;

Источник

Роторный двигатель — плюсы и минусы

В этой статье рассмотрим принцип работы роторного двигателя, а также поговорим о его плюсах и минусах.

Главный принцип работ роторного двигателя в том, что роторный двигатель не совершает возвратно-поступательных движений – он просто крутится, вследствие чего он не совершает затрат на остановку в верхних и нижних его точках, и именно из-за этого этот двигатель является высоко-оборотистым.

Сам ротор находится в плоском цилиндре. цилиндр по своей форме не круглый, как обычно, а овальный, ротор же имеет треугольную форму.

В отличие от поршневого двигателя, ротор «освобожден» от коленвала, шатунов, ГБЦ, противовесов, благодаря чему его конструкция становится ещё проще.

Также, для того, чтобы разжечь топливо, в отличие от поршневого двигателя, нужно только две свечи из-за конструктивных особенностей камеры сгорания, мощности у такого двигателя выдаётся как у шестицилиндрового, а кпд у роторного двигателя в 2 раза больше, чем у поршневого – 40%.

К проблемам роторного двигателя относится плохая герметизация камеры сгорания, впуска-выпуска из-за небольшого контакта ротора со стенками цилиндра. без высокоточных расчетов тут никак не обойтись, и, если бы не они, то падала бы компрессия, уменьшался бы кпд при прогреве. большим недостатком является то, что роторный двигатель склонен к перегрву, чего не скажешь об обычном двигателе.

Также к недостаткам стоит отнести, то, что в камере сгорания температура выше, чем во впуске-выпуске, из-за этого цилиндр расширяется в разных местах по-разному, поэтому приходится использовать далеко недешевый высокотехнологический материал в разных местах цилиндра.

Из-за всех этих конструктивных особенностей ресурс роторного двигателя в несколько раз меньше, чем у обычного – в среднем, роторные двигатели «живут» до 80 тысяч километров. плюс ко всему, эти двигатели очень прожорливые – на «низах» они «жрут» много топлива, что важно для города, и при его маленьком объёме в 1.3 литра, расход в среднем достигает 20 литров. это не говоря о том, что обслуживать его и делать то нужно каждые 5 тысяч километров.

Источник

Adblock
detector