Роторный двигатель. Устройство, принцип работы. Плюсы и минусы ротора.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало толчок к производству автомобилей, передвигающихся на жидком виде топлива. Двигатели эти на протяжении всей истории автомобилестроения эволюционировали: появлялись различные конструкции моторов. Одной из прогрессивных, но так и не получивших распространение конструкций двигателей стал роторно-поршневой агрегат. Об особенностях этого типа двигателя, его достоинствах и недостатках мы поговорим в сегодняшнем материале.
История
Разработчиком роторно-поршневого двигателя стал дуэт инженеров компании NSU – Феликс Ванкель и Вальтер Фройде. И хотя основная роль в создании роторного двигателя принадлежит именно Фройде (второй участник проекта в это время работал над конструкцией иного двигателя), в автомобильной среде силовой агрегат известен как мотор Ванкеля.
Феликс Ванкель и роторный двигательЭта силовая установка была собрана и испытана в 1957 году.
По настоящему массовым автомобилем с роторным двигателем стало второе детище компании NSU – седан Ro-80.
NSU Ro-80В названии автомобиля указывалось, что модель оснащается роторным агрегатом. Впоследствии роторные двигатели устанавливались на автомобили Citroen (GS Birotor), Mercedes-Benz (С111), Chevrolet (Corvette), ВАЗ (21018) и так далее. Но самый массовый выпуск моделей с роторным двигателем был налажен японской компанией Mazda. Начиная с 1964 года, компания произвела несколько автомобилей с подобным типом силовой установки, а пионером в этом деле стала модель Cosmo Sport. Самая известная модель с роторно-поршневым двигателем, которая выпускалась этим производителем – RX (Rotor-eXperiment). Производство последней модели из этого семейства, Mazda RX8 в специальной версии Spirit R, было свернуто в середине 2012 года.
Устройство
Особенностью роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания стало присутствие в его конструкции трехгранного ротора – поршня. Он вращается в цилиндре, который имеет специальную форму. Ротор насажен на вал, и соединен с зубчатым колесом, которое, в свою очередь, имеет сцепление со статором – шестерней. Ротор вращается вокруг статора по так называемой эпитрохоидальной кривой, его лопасти попеременно перекрывают камеры цилиндра, в которых происходит сгорание топлива.
Роторный двигательВ конструкции роторного двигателя отсутствует газораспределительный механизм – его функцию выполняет сам ротор, который при помощи своих лопастей распределяет поступающую горючую смесь и выпускает отработанные в цилиндре газы. Подобная конструкция двигателя позволяет обойтись без множества узлов, крайне необходимых для простого поршневого двигателя (например, коленчатый вал, шатуны), что, во-первых, позволяет уменьшить размер и массу силового агрегата, а во-вторых – уменьшить стоимость его производства.
Достоинства и недостатки
Роторно-поршневой двигатель не зря привлек внимание многих именитых автомобильных компаний. Его конструкция и принцип действия позволяли получить несколько довольно весомых преимуществ перед обычными двигателями.
Во-первых, роторно-поршневой мотор в силу своей конструкции обладал лучшей среди остальных типов силовых установок сбалансированностью, и был подвержен минимальным вибрациям.
Во-вторых, у этой силовой установки отмечались отменные динамические характеристики: без существенной нагрузки на двигатель, авто с роторно-поршневым мотором легко можно разогнать до 100 км/час и более на низкой передаче при высоких оборотах двигателя.
роторный двигатель Мазда RX-8В-третьих, роторный двигатель компактнее и легче, чем стандартный поршневой силовой агрегат. Эта особенность позволяла конструкторам добиться практически идеальной развесовки по осям, что влияло на устойчивость автомобиля на дороге.
В-четвертых, в нем используется намного меньшее количество узлов и агрегатов, чем в обычном двигателе.
Наконец, в-пятых, роторный двигатель обладает высокой удельной мощностью.
Недостатки
К минусам роторно-поршневого двигателя, из-за которых он так и не смог получить массового применения и не используется сегодня в автомобилях всех брендов, относится, во-первых, большой расход топлива на низких оборотах. На некоторых моделях он достигает 20 литров на 100 км пробега, что, согласитесь, совсем не экономично и бьет по карману владельца авто с роторным двигателем.
Во-вторых, недостатком этого типа двигателей является сложность изготовления его деталей: чтобы ротор правильно прошел эпитрохоидальную кривую, необходима высокая геометрическая точность при создании как самого ротора, так и цилиндра. Для этого производители роторных двигателей используют высокоточное и дорогостоящее оборудование, а стоимость производства закладывают в цену автомобиля.
В-третьих, роторный двигатель склонен к перегреву из-за особенности конструкции камеры сгорания: она имеет линзовидную форму, а не сферическую, как у обычных поршневых моторов.
Топливная смесь, сгорая в такой камере, превращается в тепловую энергию, которая расходуется в большей части неэффективно – ее избыток нагревает цилиндр, что в конечном итоге приводит к износу и выходу его из строя.
В-четвертых, высокий износ уплотнителей между форсунками ротора из-за перепадов давления в камерах сгорания двигателя. Именно поэтому ресурс таких двигателей составляет 100-150 тысяч км, после чего, как правило, требуется капитальный ремонт силового агрегата.
В-пятых, роторно-поршневой двигатель нуждается в своевременной и четко соблюдаемой процедуре смены моторного масла: мотор потребляет примерно 600 мл моторного масла на 1000 км, так что менять его приходится раз в 5000 км пробега. Если его вовремя не заменить, это чревато выходом из строя узлов и агрегатов мотора, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. То есть, к эксплуатации и обслуживанию роторно-поршневых двигателей следует подходить более ответственно, чем к обслуживанию обычных моторов, вовремя проводя их техническое обслуживание и капитальный ремонт.-1967/1600px/tecnica.jpg)
Роторный двигатель: принцип работы
Как работает роторный двигатель. Роторный двигатель изобретен и разработан доктором Феликсом Ванкелем и иногда называется двигатель Ванкеля или роторный двигатель Ванкеля.
Роторный двигатель, как и традиционный поршневой, является двигателем внутреннего сгорания, но работает он совершенно иначе. В поршневом двигателе, в одном и том же объеме пространства (в цилиндре) попеременно происходят четыре различные работы — впуск, сжатие, сгорание и выпуск (такты).
Роторный двигатель делает эти четыре такта в одном и том же объеме(камере), но каждый из этих тактов происходит в своей отдельной части этой камеры. Как будто для каждого цикла используется отдельный цилиндр, а поршень перемещается от одного цилиндра к другому.
В этой статье мы подробно расскажем, как работает роторный двигатель. Давайте начнем с основных принципов его работы.
Принцип работы роторного двигателя.
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.
В роторном двигателе, давление сгорания содержится в камере, образованной частью объема камеры закрытой стороной треугольного ротора, который используется в данном случае вместо поршней.
Роторный двигательРотор и корпус роторного двигателя от Mazda RX-7: Эти детали заменяют поршни, цилиндры, клапаны, шатуны и распредвалы в поршневых двигателях.
Ротор соединен со стенками камеры каждой из трех своих вершин, создавая три отдельных объема газа. Ротор вращается, и каждый из этих объемов попеременно расширяется и сжимается. Цепная реакция всасывает воздух и топливо в рабочую камеру, сжимает смесь, она расширяясь делает полезную работу, затем выхлопные газы выталкиваются, новая порция воздуха и топлива всасывается, и так далее.
Мы заглянем внутрь роторного двигателя, чтобы познакомится с его устройством, но сначала давайте взглянем на новые модели автомобилей с роторным двигателем.
Mazda RX-8
Mazda стала пионером в массовом производстве автомобилей, использующих роторные двигатели. Спорткар RX-7, который поступил в продажу в 1978 году, был, пожалуй, наиболее успешным автомобилем с роторным двигателем. Но ему предшествовал целый ряд автомобилей, грузовиков и даже автобусов с роторной силовой установкой, начиная с Cosmo Sport выпуска 1967 года.
Однако RX-7 не продается с 1995 года, но идея роторного двигателя не умерла. Mazda RX-8, последний спорткар от Mazda, имеет у себя под капотом новейший роторный двигатель под названием RENESIS. Названный лучшим двигателем 2003 года, этот атмосферный двух-роторный двигатель производит около 250 лошадиных сил.
Строение роторного двигателя.
Роторный двигатель имеет систему зажигания и систему впрыска топлива, весьма похожие на те, что установлены на поршневых двигателях.
Однако, если вы никогда не видели внутренности роторного двигателя, то будьте готовы удивиться, потому что вы не увидите ничего знакомого.
Ротор
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
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
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.
Теперь давайте посмотрим, как эти части взаимодействуют.
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.
Два крайних слоя закрыты и содержат подшипники для выходного вала. Они также запечатаны в основных разделах камеры, где содержатся роторы. Внутренняя поверхность этих частей очень гладкая и помогает роторам в работе. Отдел подачи топлива расположен на конце каждой из этих частей.
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.
Мощность роторного двигателя
Роторные двигатели используют четырехтактный цикл сгорания, как и в обычном поршневом. Но в роторном это происходит совсем по-другому.
Сердце роторного двигателя — это ротор. Он чем-то эквивалентен поршню в поршневом двигателе. Ротор установлен на большой округлом лепестке на выходном вале. Этот лепесток смещается от осевой линии вала и действует как заводная ручка на лебедку, давая ротору пространство для поворота выходного вала. Пока ротор вращается внутри корпуса, он толкает лепесток внутри жестких кругов, вращаясь 3 раза за каждый оборот ротора.
В то время как ротор вращается в корпусе, три отсека внутри изменяют свой размер. Изменение размера этих камер создает давление. Давайте пройдем по всем 4 отсекам двигателя.
Подача
Первая фаза начинается тогда, когда вершина ротора находится на уровне отсека подачи. В момент когда камера подачи открыта для основного отсека, объем этой камеры близок к минимуму.
Как только ротор проходит мимо камеры подачи, объем камеры расширяется и вливает воздух/топливо в основной отсек. Как только ротор проходит камеру подачи, отсек становится полностью изолированным и начинается компрессия.
Компрессия
В то время как ротор продолжает свое движение по основному отсеку, пространство в отсеке становится меньше, смесь из воздуха/топлива сжимается. Как только ротор проходит отсек со свечами зажигания, объем камеры снова сводится к минимуму. В это время происходит возгорание смеси.
Возгорание
Большинство роторных двигателей имеет две свечи зажигания. Камера возгорания достаточно длинная, поэтому одной свечи будет недостаточно. Как только свечи воспламеняет топливно-воздушную смесь, давление в отсеке сильно увеличится, приводя ротор в движение. Давление в камере возгорания продолжает расти, заставляя ротор двигаться, а отсек расти в объеме. Газы от возгорания продолжают расширяться, перемещая ротор и создавая мощность, до того момента, пока ротор не пройдет выхлопной отсек.
Выхлоп
После того, как ротор проходит выхлопной отсек, высокое давление газа сгорания свободно выходит в выхлопную трубу. Так как ротор продолжает движение, камера начинает сжиматься, выдавливая оставшиеся выхлопные газы в свободный отсек. К тому времени объем камеры опять падает к минимуму и цикл начинается сначала.
Разница и Проблемы
У роторного двигателя достаточно много различий с обычным поршневым двигателем.
Меньше движущихся частей
Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-ех цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-ех 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.
Проблемы
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.
Источник: Авто Релиз.ру.Изобретатели роторного двигателя нового типа заключили контракт с DARPA / Хабр
Компания LiquidPiston получила для финансирования своего проекта средства от DARPA. Проект представляет собой улучшенный мотор внутреннего сгорания роторного типа под названием X1. Во главе компании, работающей в городе Блумфилд штата Коннектикут, стоят инженеры, отец и сын, Николай и Александр Школьники.
Изобретатели заявляют множество уникальных свойств своего изделия. Например, тепловой КПД их мотора равен 50% (по сравнению с 20-30% обычного бензинового ДВС). Правда, если взять дизельный двигатель, добавить в него турбонаддув и промежуточное охлаждение, мы также получим КПД порядка 50%. Но при этом дизельный двигатель будет очень много весить.
Как утверждает Александр Школьник, типичный дизельный генератор на 3 кВт имеет размеры 100х60х60 см и весит более 70 кг. При этом генератор на основе двигателя X1 аналогичной мощности будет весить 15 кг (сам мотор – 4 кг), а размер его будет составлять 30х30 см. Фактически, такой генератор будет умещаться в рюкзаке.
Изобретатели постарались взять лучшее от разных тепловых циклов и уменьшить потери энергии двигателя. Теоретический предел КПД нового двигателя – 75%, но пока инженеры трудятся над достижением реального показателя в 57%.
Работа двигателя X1 напоминает процесс работы известного роторного двигателя Ванкеля, вывернутый наизнанку.
Ротор закреплён на эксцентрическом валу, и содержит в себе каналы для впуска газовой смеси и выпуска отработавших газов. Расположенные по углам равностороннего треугольника свечи отрабатывают по разу за один оборот вала.
Двигатель работает на прямом впрыске и обеспечивает высокую степень сжатия — 18:1. Не меняющийся во время сгорания объём камеры позволяет сжигать топливо дольше и полнее. Отработавшие газы достигают почти атмосферного давления перед выходом, в связи с чем успевают отдать почти всю свою энергию ротору.
Высокая эффективность также позволяет отказаться от водяного охлаждения двигателя. Работая под нагрузкой, двигатель может пропускать циклы зажигания и засасывать воздух, который будет охлаждать его. Рассматривается даже вариант впрыска в камеру сгорания воды, которая будет охлаждать двигатель, уменьшать выбросы отработавших газов и одновременно превращаться в пар, толкающий ротор.
Слева — двигатель Ванкеля, справа — X1
Компактность и мощность двигателя заинтересовали военных, которым требуются портативные энергетические системы.
В случае успешного внедрения двигатель найдёт множество применений — переносной электрогенератор, двигатель для беспилотных аппаратов, и многое другое.
Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале «Популярная механика». В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.
Не завертелось Что случилось с двигателем Ванкеля и куда он исчез с авторынка: Движение: Ценности: Lenta.ru
В этом году отмечается полувековой юбилей сразу двух знаковых для истории автомобилестроения моделей. Немецкий NSU Ro 80 и «японка» Mazda Cosmo стали первыми автомобилями с роторным двигателем, подходившими под определение «массовые». Но, увы, изобретенному инженерами фирмы NSU Ванкелем и Фройде новому типу двигателя внутреннего сгорания так и не удалось завоевать мир.
После создания в конце XIX столетия поршневого двигателя внутреннего сгорания прогресс в этой области пошел по пути разработки уже имеющейся концепции.
Инженеры создавали все более мощные и совершенные двигатели, но суть оставалась все той же — в цилиндрическую камеру тем или иным способом попадало топливо, образовывавшиеся после сгорания топлива газы толкали поршень. И только в конце 1950-х два немецких инженера, работавшие в известной тогда своими мотоциклами фирме NSU Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, предложили принципиально новую конструкцию.
В их двигателе цилиндры отсутствовали как класс: установленный на валу трехгранный ротор был жестко соединен с зубчатым колесом, входившим в зацепление с неподвижной шестерней — статором. По сравнению с обычным поршневым мотором внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля (как он стал известен по имени одного из создателей) имел меньшие в 1,5-2 раза габариты, большую удельную мощность, меньшее число деталей (два-три десятка вместо нескольких сотен), а также — за счет отсутствия коленвала и шатунов — более высокие динамические показатели. Впрочем, были и недостатки, с которыми так и не удалось справиться за все время выпуска автомобилей с роторными двигателями: довольно высокий расход топлива на низких оборотах, повышенное потребление масла и сложность в производстве (из-за необходимости точности геометрических форм деталей).
NSU Spider
Фото: Science Museum / Globallookpress.com
Любопытно, что сам Ванкель не умел водить автомобиль и не имел водительских прав — поскольку с раннего детства страдал сильной близорукостью. Это, впрочем, не помешало ему доработать первоначально мотоциклетный движок под нужды автопрома, и в 1964 году NSU выпустила первый в мире серийный роторный автомобиль — кабриолет NSU Spider на базе заднеприводной модели Sport Prinz. Машина выпускалась ограниченной серией (за три года было собрано 2375 экземпляров) и была довольно дорога, в пересчете на нынешние деньги — около 22 тысяч долларов за двухместную малолитражку длиной 3,6 метра.
В 1967 году на рынок вышли сразу две модели с роторными двигателями, ставшие действительно массовыми. NSU представила топовый седан Ro 80, а японская фирма Mazda — спортивное купе Cosmo, первое в полувековой череде машин с двигателем Ванкеля в своей линейке. Немецкая машина, увы, оказалась довольно капризной и «сырой», хотя и была признана «автомобилем года-1968» в Европе.
Постоянные рекламации и необходимость дорогостоящего ремонта уже проданных авто привели компанию практически к банкротству — в 1969 году она была куплена концерном Volkswagen и слита в одно подразделение с маркой Audi. Производство Ro 80 тем не менее продолжалось до 1977 года; всего было выпущено более 37 тысяч автомобилей. Передовой для конца 1960-х дизайн кузова, сперва не оцененный потребителями, оказал впоследствии влияние, в частности, на популярную модель Audi 100.
NSU Ro 80
Фото: CPC Collection / Alamy / DiomediaКстати, лицензию на «ванкель» купил и СССР. 140-сильным роторным двигателем оборудовались версии вазовских «пятерок» и «семерок» для милиции и КГБ. Внешне они не отличались от серийных машин, но на дороге демонстрировали необходимую резвость. В 1990-е малой серией выпускались и «гражданские» 2108 и 21099 с роторным мотором ВАЗ-415, также абсолютно идентичные по дизайну кузова с «нормальными». Обманчивая внешность породила множество шоферских легенд: неприметная «девятка» вдруг срывалась с места и обгоняла солидный BMW (разгон до сотни у роторной версии занимал 9 секунд, а максимальная скорость достигала 190 километров в час).
Экспериментировали с двигателем Ванкеля и французы из Citroen. Однако модель GS Birotor с двухроторным двигателем вышла на рынок в октябре 1973 года — точно в месяц начала крупнейшего нефтяного кризиса. Машина стоила на 70 процентов дороже стандартной модели GS с четырехцилиндровым мотором, а топлива потребляла больше, чем представительская DS. В результате удалось с большим трудом продать 847 экземпляров, после чего производство было свернуто.
В конечном счете на рынке «ванкелей» осталась только Mazda, продолжавшая совершенствовать двигатель и выпустившая около 20 моделей с роторным двигателем. Инженерам японской компании удалось повысить экономичность и снизить объем токсичных выхлопов (еще одна «врожденная болезнь» роторных двигателей), но даже со всеми усовершенствованиями последняя выпускавшаяся роторная модель, RX-8, не соответствовала нормам Евросоюза. В 2010 году ее прекратили продавать в Европе, а в 2012-м было свернуто производство и для других рынков. Спортивные роторные модели Mazda, однако, за почти полвека производства успели завоевать поклонников во многих странах, включая нашу.
Вот что рассказывает о своей RX-8 москвич Олег, автолюбитель со стажем:
«Приобрести RX-8 я решил вовсе не из-за роторного двигателя, а скорее вопреки ему. Но ничего похожего на рынке тогда не было: полноценное четырехместное купе с дверями, которые по старой памяти именуют suicide doors — разве что Rolls-Royce. А еще эти «надбровные дуги» над передними колесами… Однако все, с кем я делился идеей, крутили пальцем у виска: «больше 30 тысяч ротор не ходит», «масла жрет столько же, сколько и бензина», «а бензина — как американский грузовик», «ниже нуля не заводится» и так далее. «Зато не угонят», — решил я. Машина пришла зимой, и первые же недели показали, что перемещение по заснеженной Москве не то что бы совсем невозможно, но требует очень крепких нервов — машина норовила уйти в занос в каждом повороте или забуксовать там, где легко проезжала любая переднеприводная малолитражка. Но, как назло, даже в лютый мороз заводилась исправно. Да и сколько той зимы.
Mazda RX-8
Фото: National Motor Museum / Heritage Images / Getty Images
Снег сошел, и Mazda, наконец, оказалась в своей стихии.
Да, масло (каждую тысячу приходилось открывать капот и доливать до рисочки), да, расход (в особенно хорошие дни бывало и больше 20 литров на сотню), но все это компенсировалось возможностью обмануть слух окружающих и, раскрутив двигатель до 9000 оборотов, прикинуться гоночным мотоциклом. Точный руль, задний привод и 230 лошадиных сил превращали любую, еще не изобиловавшую тогда камерами дорогу, в гоночный трек практически без моего участия. Даже стоя под окном, машина, казалось, куда-то ехала. Из-под этого окна, разоблачив тем самым еще один миф, ее и угнали. К тому времени, несмотря на то, что роторного двигателя побаивались даже «официалы», машина прошла 70 тысяч километров без намеков на какие-либо неполадки.
Audi A1 E-Tron Concept
Фото: Adrian Moser / Bloomberg / Getty Images
Хотя производство серийных автомобилей с роторным двигателем прекратилось еще пять лет назад, разработчики, похоже, не собираются навсегда расставаться с «ванкелем». Перспективными в этом смысле представляются гибридные силовые установки — благодаря малому размеру роторно-поршневого двигателя.
Так, Audi в 2010 году продемонстрировала в Женеве гибридный прототип A1 e-tron concept с 60-сильным электромотором и двигателем Ванкеля рабочим объемом всего 250 кубических сантиметров, развивающим мощность 20 лошадиных сил и выполняющим фактически функцию генераторной установки.
Роторный двигатель (принцип работы, достоинства, недостатки, перспективы)
Роторный двигатель изобрел доктор Феликс Ванкель, вернее он был соавтором совместно с Вальтером Фройде. В 1957 году они разрабатывали две модели аналогичных роторных двигателей, но двигатель Ванкеля нашел более широкое применение. Именно поэтому этот двигатель часто также называют двигателем Ванкеля или роторным двигателем Ванкеля.
Роторный двигатель, как и двигатель в вашей машине является двигателем внутреннего сгорания, но принцип его работы совершенно другой, в отличии от обычного поршневого двигателя.
Если в поршневом двигателе, существует несколько (в зависимости от цилиндров) рабочих объемов (цилиндр и поршень), поочередно выполняющих свои стандартные циклы – забор смеси, сжатие, зажигание и выхлоп, то в роторном, поршни заменены ротором.
(рабочий треугольный орган в форме эпитрохоида), который в зависимости от угла поворота поочередно, совместно с корпусом, участвует все в тех же циклах перечисленных ранее (забор, сжатие, зажигание, выброс)
В этой статье мы узнаем о том, как работает роторный двигатель, о его особенностях и интересных фактах связанных с ним, о достоинствах и недостатках. Давайте начнем наше знакомство с роторным двигателем, с принципа его работы.
Принцип работы роторно-поршневого двигателя
Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует давление, создаваемое при сгорании топливно-воздушной смеси. Как и в поршневом двигателе, входное отверстие сообщается с дроссельной заслонкой, а выпускное с выхлопной системой. Если в поршневом двигателе это давление образуется в цилиндрах, а затем посредством поршней, шатунов передается на коленчатый вал, то в роторном двигателе передаточные звенья отсутствуют.
Треугольный ротор в роторном двигателе является своеобразным поршнем, вращающимся по кругу и передающим крутящий момент на выходной вал.
Фактически ротор при вращении делит общую камеру на три изолированных, в объеме каждой из этих условных камер происходит свой цикл (забор, сжатие, зажигание, выброс). Как и в случае с поршневым двигателем, роторные двигатели имеют всего 4 такта.
Как правило, даже в самом простом роторном двигателе применяют два ротора. Такая конструкция позволяет уменьшить детонацию, увеличить стабильность работы двигателя. Если вы внимательно посмотрите на картинку, то увидите, что один полный оборот ротора, соответствует 3 оборотом вала.
Сердцем роторного двигателя является ротор. Ротор в данном случае эквивалентен поршням в обычном двигателе. Ротор установлен на вал с неким эксцентриситетом. Фактически такое смещение можно сравнить с рукояткой на лебедке. Подобная установка ротора, позволяет передавать крутящий момент от него на вал.
Как мы уже говорили, двигатель имеет 4 такта, они меняются в зависимости от угла поворота ротора.
Сейчас мы кратко рассмотрим каждый из данных тактов в роторном двигателе.
Забор топливно-воздушной смеси в роторном двигателе
Забор смеси начинается в тот момент, когда одна из вершин ротора проходит впускной клапан в корпусе. В это время, объем камеры расширяется, вовлекая в свое увеличивающееся пространство топливно-воздушную смесь. В тот момент, когда следующая вершина ротора проходит впускной канал, начинается следующий такт.
Сжатие топливно-воздушной смеси в роторном двигателе
Во время поворота ротора, объем смеси захваченной ротором уменьшается, что приводит к повышению давления. Максимальное давление образуется в тот момент, когда топливно-воздушная смесь находится в зоне свечей.
Сжигание топливно-воздушной смеси
Для зажигания смеси, как и в поршневом двигателе, используются свечи. Они зажигают смесь одновременно, то есть срабатывают синхронно. Обычно для роторного двигателя применяют две свечи зажигания. Применение двух свечей зажигания связано с особенностями рабочего объема.
Он как бы вытянут по стенке корпуса, именно поэтому, эффективней использовать две свечи, чтобы смесь сгорала более быстро и равномерно. В случае с одной свечкой, смесь будет сгорать дольше, если можно так сказать постепенно, что значительно понизит пиковое давление во время взрыва при зажигании топливно-воздушной смеси.
В итоге, от образовавшегося давления взрывной волны, получается рабочее усилие, проворачивающее ротор на эксцентрике вала. Крутящий момент передается на выходной вал. Ротор проворачивается до отверстия выпуска выхлопных газов.
Выброс отработавших выхлопных газов
Как только ротор одной из своих вершин пересекает границу выпускного отверстия, начинается выброс выхлопных газов. Ротор по инерции, а также посредством второго ротора, работающего асинхронно, продолжает менять свой угол и перемещается вершиной до впускного отверстия. Здесь все происходит заново от такта забора до такта выброса.
Узлы (детали) роторного двигателя
swf» alt=»роторный двигатель»/>Далее мы расскажем о составляющих частях роторного двигателя, что также отчасти поможет вам в более точном понимании работы двигателя. Роторный двигатель имеет в своем составе систему зажигания, систему питания, систему охлаждения, которые похожи на те, что применяются в поршневых двигателях. А теперь о уникальных деталях.
Ротор роторного двигателя
Ротор имеет три выпуклых поверхности с фразированными углублениями. Углубление позволяют несколько увеличить рабочий объем. На вершинах (углах) ротора имеются уплотнительные, однонаправленные пластинки. Именно они учувствуют в герметизации между ротором и корпусом. Есть также металлические кольца на каждой из сторон ротора, которые отделяют рабочую камеру от картера двигателя. Кроме того, ротор имеет в центре с одной стороны зубчатый венец. Этот венец жестко закреплен с ротором. Именно через данную зубчатую передачу передается рабочий крутящий момент от двигателя.
Корпус роторного двигателя
Корпус роторного двигателя, словно многослойный пирог.
Он имеет свои крышки, рабочие камеры, разделительные стенки. Лучше всего понять конструкцию корпуса можно будет взглянув на картинку.
Из нее видно, что двигатель имеет две камеры, разделенные стенкой и крышки с двух сторон. Все остальное конечно тоже имеет значение, но первостепенно именно то, что мы перечислили.
А теперь мы расскажем о рабочих камерах корпуса роторного двигателя.
Внутренняя полость корпуса представляет из себя сложную форму, напоминающую овал. На самом деле овал имеет определенные компенсирующие отливы, которые обеспечивают герметизацию всех трех камер разделенных ротором, вне зависимости от угла его поворота и происходящего цикла. Для каждого цикла, в корпусе роторного двигателя, отведено свое место. В зависимости от угла поворота ротора выполняется соответствующий цикл, который повторяется с периодичностью через каждые 360 градусов поворота ротора
Выпускные отверстия для выброса сгоревших газов, находятся также в корпусе рабочей камеры.
Промежуточная стенка между камерами (на фото ниже)
удерживает вал в совеем центральном отверстии, уплотняется с роторами по боковым стенкам, имеет элементы системы охлаждения, инжекционные порты, направляющие втулки.
Выходной вал роторного двигателя
Выходной вал имеет эксцентрики, в данном случае их два, так как на вал устанавливается два ротора, которые работают в противофазе, когда один в цикле выброса отработавших газов, второй в цикле забора смеси. Применение двух роторов позволяют скомпенсировать биения во время работы двигателя и соответственно уменьшить детонацию. За счет смещения эксцентрика и перемещения каждого из роторов по стенкам в корпусе двигателя, они стараются провернуть вал. В итоге, на нем образуется рабочий крутящий момент.
Достоинства роторного двигателя
Как мы уже упоминали, главным достоинством роторного двигателя является отсутствие передающих звеньев, а именно шатунов. Кроме того, для роторного двигателя не требуется клапанов, пружин клапанов, распределительного вала, ремня ГРМ и т.
д. Все это в итоге сказывается на габаритах и массе двигателя. Именно поэтому многие производители самолетов (например Skycar, Schleicher), предпочитают поршневым двигателям роторные.
К плюсам роторного двигателя, как мы уже тоже говорили, можно отнести и очень хорошую сбалансированность деталей в нем. Его можно сравнить с оппозитным 4 поршневым двигателем.
роторный двигатель более длительное время, по сравнению с поршневым, выдает крутящий момент на выходной вал. Если для роторного двигателя выход мощности на вал длится порядка ¾ оборота (270 градусов), то для поршневого двигателя крутящий момент передается только в течении ½ оборота (180 градусов)
Так как ротор вращается всего один раз за три оборота вала, это также сказывается на ресурсе ротора, в отличии от поршневых двигателей, где поршень делает полный цикл за оборот вала. У японский моделей автомобилей, ресурс двигателя может достигать 300 т. км.
Недостатки роторных двигателей
Так в современном мире роторные двигатели массово не применяются вследствие низкой экологичности.
Роторные двигатели потребляют большее количество топлива, вследствие низких рабочих давлений в камере сгорания.
Роторные двигатели не так распространены, что может стать проблемой при их ремонте и эксплуатации.
В двигателе фактически нет системы смазки. Определенное количество смазки (моторного масла) постоянно выбрасывается в корпус к ротору. В итоге у двигателя имеется значительный расход масла. Кроме того, это должно быть высококачественное минеральное масло без присадок, так как «синтетика» выгорая, образует на стенках корпуса нагар.
Двигатели намного сильнее нагреваются чем поршневые двигатели.
Всемирно известные автомобили, выпускающиеся с роторными двигателями
(На фото Mazda Cosmo Sport и Mazda RX8)
Японская компания Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей с роторным двигателем. Так первая Мазда Cosmo Sport увидела свет в далеком 1967 году. Следующее поколение — Mazda RX-7 поступила в продажу в 1978 году. Пожалуй, это была одна из самых удачных машин с роторным двигателем.
И последнее поколение автомобилей с роторным двигателем это Мазда RX-8.
И в итоге, самым мощным без турбонаддува двигателем внутреннего сгорания стал двигатель «Renesis» от Мазда, объёмом всего 1,3 л. Именно у него рекордный показатель мощности к рабочему объему двигателя, а именно 250 л. с.
В последние годы компании Мазда удалось значительно улучшить характеристики роторных двигателей. Двигатели стали более экологичны, и не требуют такого объема масла для смазки.
Выпускались автомобили с роторным двигателем и другими авопроизводителями: Audi, Mercedes.
В СССР на АвтоВАЗе также выпускали ряд роторных двигателей. Роторные двигатели ставились на автомобиль 21079 (1,3 л 140 л.с.) и планировались к эксплуатации в спецслужбах.
В 90 годах, в Научно-техническом центре ВАЗ были созданы следующие роторные двигатели ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526.
Перспективы роторных двигателей
Основные перспективы роторных двигателей связаны с переходом на водородное топливо.
Во-первых сразу решается проблема экологичности, а во-вторых, роторные двигатели практически не подвержены детонации при работе с этим видом топлива.
Mazda может вернуть в серию роторный мотор уже в ближайшие годы
A CENTURY OF DEFYING CONVENTION: MAZDA 1920-2020
Mazda RX-7: Redefining rotary-powered driving fun
Leverkusen, 06/04/2020
The joy of driving, lightweight design and the rotary engine: three elements that define Mazda’s DNA – and continue to fascinate the team at the Hiroshima-based carmaker. One Mazda stands out from all the rest for giving all these elements a new level of meaning, cementing the compact rotary engined sports car in the minds of driving enthusiasts in Europe and around the world.
That model? The Mazda RX-7. Launched in 1978, Mazda’s first mass-market sports car would go on to become the best-selling rotary powered vehicle in history. And it also propelled the brand’s success on the race track to unprecedented levels.
The distinctive howl of the RX-7’s twin-rotor powerplant rocked race tracks in Europe and beyond from the beginning, winning the British Saloon Car Championship’s 1,600-2,300cm3 class in 1980 and 1981 and demonstrating its reliability by capturing the chequered flag at the 24 Hours of Spa, also in 1981. It was a golden age elsewhere, too. In the US, the RX-7 won over 100 IMSA races, more than any other model of any brand, dominating the GTU class (under 2,500cm3 ) including the 24 Hours of Daytona for an unparalleled 12 consecutive years (from 1982-93). The RX-7 also proved itself in the Australian Endurance Championship, winning from1982 through 1984, as well as that country’s Bathurst 12 Hour (champion 1992-95).
Proven on the raceway
This extensive experience gained racing the RX-7 would flow into the 710PS four-rotor Mazda 787B, which shocked the piston-powered racing establishment in 1991 by driving to victory at the illustrious 24 Hours of Le Mans. It remains the only winning car without a piston engine, and unquestionably one of the greatest moments in the history of rotary power.
The achievement is all the more astounding considering that the future of the rotary engine was in jeopardy when Mazda began developing the RX-7. The carmaker had offered rotaries in most of its models until the oil crisis of 1973-74, when skyrocketing fuel prices pushed the peppy but thirsty powerplants out of favour with consumers. Mazda decided to drop the engines for most of its sedans, hatchbacks and wagons, and might have abandoned them entirely – as had every other carmaker. But then-head of R&D Kenichi Yamamoto resisted, arguing how crucial a differentiator the rotary was for the company.
Yamamoto, who led the team of engineers that developed Mazda’s first rotary engines in the 1960s, set out to overhaul the existing 12A engine and significantly improve fuel economy. Among other things, his team added more durable apex seals – a problem spot – and improved lubrication. They then helped design the ideal vehicle for it. Small and light yet smooth running, powerful and rev-happy, the rotary was perfect for a sports car.
And the RX-7, a sleek, low-slung coupe with a wedge-shaped nose and wraparound window on the rear hatch, was built specifically for this engine.
Creating a rotary icon
The first RX-7 generation (“FB” platform), which went on sale in Japan in 1978 before arriving in Europe the following year, was an immediate sensation. With a kerb weight of just over 1 tonne, the 12A’s 100-135PS (depending on market) went a long way in terms of performance. The front mid-engine layout – the compact engine sat behind the front axle – driving the rear wheels with near-perfect weight distribution also delivered amazing handling. The aerodynamic RX-7 punched well above its price class and was tremendously fun to drive, delivering a special connection between the driver and car. The 1,146cm3 twin-rotor 12A was later joined by 160PS turbo version for Japan, while North America got a slightly larger 13B powerplant with fuel injection.
The second-generation RX-7 (“FC”) introduced in 1985 featured a Porsche-inspired design and a number of performance improvements such as Mazda’s DTSS (Dynamic Tracking Suspension System) and turbocharging. Forced induction, it turns out, is very well suited to rotary engines thanks to their exhaust flow characteristics, and quite effective for boosting mid-range torque. The 1.3-litre 13B was standard for all markets now, and although the RX-7 would be offered in Europe initially with a naturally aspirated 150PS engine, 180PS and later 200PS twin-scroll turbo versions would follow. The higher-powered model could achieve a 6sec 0-100km/h time and a top speed of 240km/h.
The third and final generation (“FD”) that arrived in 1992 was a genuine performance car. A new sequential twin turbocharger boosted output from the latest 13B engine to 239PS on the European version. Said by fans to be the best handling of all RX-7s, the 5.3sec 0-100km/h sprint and 250km/h top speed (limited) put the 1,300kg two-seater in a league with high-end sports cars – fitting for the brand that had just won at Le Mans. Unfortunately, the RX-7 was discontinued in most of Europe by 1996 due to emissions regulations, although Mazda continued to produce cars for right-hand drive markets, eventually boosting power output on later Japan-only models to as high as 280PS.
Smashing record after record
The year 2002 marked the end of one of the most exceptional sports cars in history. A total of 811,634 were produced between 1978 and 2002, by far the most of any rotary model. Along the way, modified versions of each generation set land speed records in their class at the Bonneville Salt Flats in the US in 1978 (FB, 296km/h), 1986 (FC, 383.7km/h) and 1995 (FD, 389km/h).
The RX-7 spirit lives on. In the Mazda RX-8, which followed in 2003, and by laying the foundation for many engineering innovations to come. Among these were hydrogen-powered rotary Mazdas like the RX-8 Hydrogen RE, which ran on either h3 or petrol, and the Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, an MPV featuring an electric drive motor and a dual-fuel rotary. Later, the company developed a prototype Mazda2 EV with a small single-rotor engine used as a range extender. A similar system could find its way onto the Mazda MX-30, a brand new battery electric crossover SUV arriving at dealerships this year.
Particularly among enthusiasts, the RX-7 remains the icon of rotary powered sports cars and indeed rotary production cars. Mazda made great leaps with the RX-7 in terms of lightweight engineering, sporty design and driving fun, expertise it has applied to and evolved for every current Mazda model. The vehicle that perhaps best embodies Mazda’s reputation for and dedication to the unconventional, the RX-7 continues to influence designers and engineers working on the Mazdas of tomorrow.
Американец построил двигатель Ванкеля с двенадцатью роторами — ДРАЙВ
Вас поражала лемановская Mazda 787B аж с четырёхсекционным двигателем Ванкеля? Забудьте. Перед вами агрегат с двенадцатью секциями.
Изобретатель Тайсон Гэрвин мечтает изменить мир гонок. Для начала — гонок на воде. Его роторный мотор с 12 секциями, размещёнными в три ряда, предназначен для скоростных катеров. Но автомобили-монстры мы держим в уме: уж очень необычные получаются характеристики у двигателя, названного R12. Строго говоря, исходный образец был готов ещё год назад. Но он служил лишь для проверки работоспособности идеи и был оснащён карбюратором. Теперь же новатор сделал то, на что рассчитывал с самого начала, — снабдил своё чудище распределённым впрыском (такой вариант показан на снимке вверху).
Основные детали те же, что у простых двигателей Ванкеля, – треугольные роторы, эксцентриковые валы, корпуса секций. Но здесь всё соединено в диковинную систему. Набор шестерён на одном конце общего блока сводит тягу с трёх эксцентриковых валов на общий выходной вал (нижний центральный на правом снимке).Гэрвин, участник трансокеанских гонок на катерах, мечтал получить компактный и мощный агрегат, который примерно вписывался бы в габариты джиэмовских биг-блоков. За несколько лет работы изобретатель рассмотрел и отверг 100 вариантов, пока не пришёл к схеме с тремя рядами по четыре ротора, хотя и тут пришлось поломать голову над размещением впускных и выпускных патрубков.
На заднем плане мелькают автомобили — потенциальное поле деятельности неутомимого Гэрвина.
В итоге длина двигателя составляет 76 см, ширина — 79 см, высота — 61 см, рабочий объём — 15,7 л, вес — 377 кг. Полагаете, это много? Учтите, что в атмосферном варианте он выдаёт 1140 л.с. И американец намерен поставить сюда турбонаддув. В зависимости от его давления с R12 можно будет снять от 2400 до 5400 л.с. Последняя цифра достижима только с топливом с октановым числом 116, и при этом ресурс будет ограничен несколькими гонками. Крутящий момент тоже неплох. На прошлогоднем образце испытатель получал на стенде 1105 Н•м, не поднимая обороты выше 3200 об/мин. А ведь конструкция рассчитана на 9000 в нормальном режиме и 11 000 оборотов — в гоночном. Теперь Гэрвину предстоит проверить агрегат в новом варианте с электронным впрыском топлива, а потом добавить турбокомпрессор.
В этом ролике можно увидеть запуск сырого образца годичной давности.
Проблема с роторными двигателями: инженерное объяснение
Мощь в крошечном, простом и легком корпусе. В роторном двигателе Ванкеля есть что полюбить, но недостаточно, чтобы поддерживать его жизнь. Давайте посмотрим, что пошло не так
Они компактные, мощные и производят потрясающий шум.Так почему же роторные двигатели так и не стали популярными, и почему от этой концепции почти отказался один производитель, который ее отстаивал? Давайте проведем вас через это.
NSU Spider 1964 года был первым серийным автомобилем в мире, у которого задние колеса плавились под действием роторного двигателя Ванкеля. Автомобильный дебют Ванкеля готовился десятилетиями, хотя срок его службы был относительно коротким, и он закончился выпуском Mazda RX-8 2011 года. Это приводит нас к нескольким вопросам:
- Как работает роторный двигатель?
- Какие преимущества у этого двигателя? (Зачем это сделали?)
- Какие недостатки у двигателя? (Почему он умер?)
1.Как работает роторный двигатель?
Процесс роторного двигателя очень похож на то, что происходит в традиционном поршневом цилиндровом двигателе. Отличие в том, что вместо поршней здесь ротор треугольной формы, а вместо цилиндров — корпус, напоминающий овал.
Всасывание
По мере того, как ротор перемещается внутри корпуса, небольшой воздушный карман расширяется в больший, создавая тем самым вакуум.Этот вакуум поступает во впускные каналы, из которых воздух и топливо затем всасываются в камеру сгорания.
Сжатие
Ротор продолжает вращаться, сжимая топливно-воздушную смесь относительно плоской стороны корпуса ротора.
1 МБ
Благодарю Итана Смейла за эпический GIF!Мощность
Две свечи зажигания используются для воспламенения топливовоздушной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить сгорание большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.
Выхлоп
Подобно такту впуска, ротор перемещается до тех пор, пока не станут доступны выпускные отверстия, а затем выхлопные газы под высоким давлением вытесняются наружу, когда ротор закрывается из корпуса.
Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как всасывание происходит на одной части ротора, также происходит рабочий такт, что приводит к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшом корпусе.
2. Какие преимущества дает двигатель Ванкеля?
Удельная масса
Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но вырабатывал значительную мощность для своих небольших размеров.
Меньше движущихся частей
Часто в инженерии самое простое решение оказывается одним из лучших. Роторный двигатель резко сокращает количество деталей, необходимых для сгорания, при этом всего три основных компонента вращаются в двухроторном двигателе.
Плавная и высокая частота вращения
Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способности развивать высокие обороты, не беспокоясь о таких вещах, как клапан-поплавок.
3. Почему умер роторный двигатель?
Mazda RX-8 2011 года стала последним серийным автомобилем с ротором Ванкеля 1.3-х литровый Ренезис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 названию роторного двигателя, мы все прослезились из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 не соответствовал нормативам выбросов Евро 5, и поэтому после 2010 года он больше не мог продаваться в Европе. Хотя в штатах он оставался законным, продажи значительно упали, поскольку модель существует с 2004 года.
Какие недостатки у поворотной конструкции?
Всего три основных движущихся части в двухроторном двигателе ВанкеляНизкий тепловой КПД
Из-за длинной камеры сгорания и уникальной формы тепловой КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми аналогами.Это также часто приводило к выходу несгоревшего топлива из выхлопных газов (отсюда тенденция роторных двигателей к обратному воспламенению, что, очевидно, столь же круто, сколь и неэффективно).
Ожог ребенка Ожог
Роторный двигатель по своей конструкции сжигает масло. Во впускном коллекторе есть масляные распылители, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это не только означает, что водитель должен регулярно проверять уровни масла, чтобы поддерживать надлежащую смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.А окружающая среда ненавидит плохое.
Это отверстие в корпусе — это то место, куда непосредственно впрыскивается масло во время впускного «такта» двигателя.Уплотнение ротора
Еще одна проблема, которая также может повлиять на выбросы: сложно герметизировать ротор, когда он находится в очень разных температурах.Помните, что всасывание и сгорание происходят одновременно, но в очень разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть намного горячее. С точки зрения герметичности это проблематично, поскольку вы пытаетесь создать уплотнение «металл-металл» с металлами, которые работают при существенно разных температурах. Использование рубашек для охлаждающей жидкости, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эту проблему можно уменьшить, но никогда полностью не уменьшить.
Выбросы
Если сложить все вместе, выбросы убили ротор. Сочетание неэффективного сгорания, внутреннего сгорания масла и проблем с герметизацией приводит к тому, что двигатель не может конкурировать с сегодняшними стандартами по выбросам или экономии топлива.
Чем отличается RX-8 от конкурентов?
Печально известное верхнее уплотнение ротора RX-7 13BВ моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнивал автомобили 2015 модельного года с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо со стороны Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя RX-8 первого года выпуска.
| Автомобиль | Объем двигателя | Вес | Мощность | MPG Комбинированный рейтинг |
| 2004 Mazda RX-8 | 1.3л Ванкель | 3053 фунтов (1385 кг) | 197-238 л.с. (авто / человек) | 18 миль на галлон (13 л / 100 км) |
| 2004 VW GTI | 1,8 л I4 | 2934 (1330 кг) | 180 л.с. | 9,8 л / 100 км (24 миль на галлон) |
| 2004 Корвет | 5,7 л V8 | 3214 фунтов (1458 кг) | 350 л.с. | 20 миль на галлон (11.8 л / 100 км) |
Как вы можете видеть выше, RX-8 не очень хорош с точки зрения экономии топлива. Corvette со значительно более мощным двигателем, на 47 процентов большей мощностью и на 5 процентов большей массой по-прежнему обеспечивает на 11 процентов большую экономию топлива. Также стоит упомянуть, что это был первый год выпуска модели RX-8, в то время как двигатели Corvette и GTI использовались с предыдущих лет.Проще говоря, о RX-8 нельзя сказать ничего хорошего с точки зрения экономии топлива. Хотя покупатель не обязательно может рассматривать это как отрицательный момент, без учета выбросов нет автомобиля, который можно было бы купить.
Стоит отметить, что с момента первоначальной публикации этой статьи Mazda объявила, что вернет роторные двигатели, но только в качестве небольших расширителей запаса хода в электромобилях. Другими словами, ничего, что не взорвется.
Роторный двигатель возвращается
Марк Брэмли, Archivio Perini, Андре Ритцингер, Джон Роу, Дэниел Вон, уго.com, avtoindex.com
Похоже, мы вечно ждали, когда Mazda выпустит новый роторный двигатель. Последним серийным автомобилем, в котором использовалась уникальная силовая установка, был RX-8, и этот автомобиль был отменен еще в 2011 году. Теперь роторный двигатель официально возвращается в модельный ряд Mazda — в качестве расширителя диапазона для первых электромобилей автопроизводителя.
Mazda представила эту новость сегодня в коротком пресс-релизе, объявляя о запуске своего первого электромобиля в 2020 году.Одна версия будет полностью электрической, а другая будет оснащена расширителем диапазона роторного двигателя, который работает аналогично бензиновому двигателю в BMW i3. Вот как Mazda оправдывает использование роторного двигателя в этом приложении:
Малый размер роторного двигателя и высокая выходная мощность делают возможным использование нескольких технологических решений электрификации за счет общей компоновки упаковки. Благодаря совместимости роторного двигателя с газообразным топливом, роторный расширитель диапазона предназначен также для сжигания сжиженного нефтяного газа и обеспечения источника электроэнергии в чрезвычайных ситуациях.
Мы и раньше видели сообщения о поворотном возврате в качестве расширителя диапазона, так что это не является большим сюрпризом. Mazda не указывает тип кузова, тип аккумулятора или запас хода своего нового электромобиля, а также не говорит, будет ли эта новая модель продаваться в Соединенных Штатах. Единственное, что мы знаем наверняка, это то, что у него будет роторный двигатель.
Этот новый электромобиль с поворотной опорой является второй частью инициативы Mazda «Sustainable Zoom-Zoom 2030», в рамках которой Mazda намеревается развивать передовые трансмиссии с использованием комбинации эффективных газовых двигателей, альтернативных видов топлива и электроэнергии.Первая часть, конечно же, — это сверхэффективный бензиновый двигатель SkyActiv-X с воспламенением от сжатия, впервые представленный в 2017 году.
Хотя это не спортивный автомобиль под маркой RX, на который мы надеялись построить Mazda, эта новость шаг в правильном направлении для непоколебимых роторных машин во всем мире.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
Rotary vs Piston — Журнал DSPORT
T Он Роторный двигатель Ванкеля: самое ценное предложение Mazda также является источником сотен веселых интернет-мемов. В то время, когда поршневые двигатели внутреннего сгорания были основной технологией, используемой в автомобилях, Mazda решила разработать конкурирующую технологию. В начале 70-х роторные двигатели использовались почти во всех автомобилях модельного ряда Mazda. Когда случился кризис газа, он по-прежнему использовался в высокопроизводительных автомобилях Mazda.Mazda Rotary имела преимущества по сравнению с поршневыми двигателями, но также имела большой список недостатков. Давайте посмотрим, что отличает его от поршневого двигателя, а также некоторые его плюсы и минусы.
Текст Бассема Гиргиса и Джима Медерера // Фото: Staff and Racing Beat
ДСПОРТ Выпуск № 206Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из блока, кривошипа, шатунов, поршней, головок, клапанов, распределительных валов, системы впуска, системы выпуска и системы зажигания.Все они работают вместе, чтобы преобразовать химическую энергию в механическую энергию, которая позволяет вашему автомобилю двигаться. Внутри блока коленчатый вал соединен с несколькими шатунами (в зависимости от того, сколько цилиндров у вашего двигателя), а шатуны прикреплены к тому же количеству поршней. Когда поршни двигаются вверх и вниз, они вращают коленчатый вал с помощью шатунов.
Начиная с поршня в верхней мертвой точке (первый шаг в четырехтактном цикле), впускные клапаны открываются, а выпускные клапаны закрыты (открытие и закрытие регулируется распределительным валом, который синхронизируется с коленчатым валом с помощью ремня. или цепочка).По мере того как коленчатый вал продолжает вращаться, он опускает поршень, всасывая воздух в цилиндры. К тому времени, когда поршень достигает дна, цилиндр уже заполнен воздухом и топливом.
Для завершения полного четырехтактного процесса поршень должен сделать два полных прохода в цилиндре.
Затем поршень начинает движение вверх во время такта сжатия. Во время этого хода впускные и выпускные клапаны закрыты. Движение поршня вверх сжимает смесь воздуха и топлива, которая смешивает молекулы воздуха и топлива по мере их сближения.В результате этого процесса создается смесь, оптимизированная для сгорания. Как только поршень снова окажется около верхней мертвой точки, свеча зажигания загорится, чтобы вызвать сгорание в цилиндре.
Рабочий ход создает контролируемое сгорание, вызываемое искрой. Сгорание толкает поршень вниз по цилиндру. Давление, создаваемое сгоранием, является движущей силой, которая приводит в движение колеса вашего автомобиля. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке, выступ выпускного распределительного вала начинает открывать выпускной клапан, готовясь к последнему такту в четырехтактном цикле.
Когда цилиндр снова начинает подниматься, выпускные клапаны открываются полностью. Это позволяет выхлопным газам выходить из цилиндров, чтобы снова освободить место для следующего четырехтактного цикла. Выхлопные газы выходят через выпускной коллектор, через каталитический нейтрализатор и через выхлопную трубу и глушитель. К тому времени, когда поршень снова окажется в верхней мертвой точке, выпускной клапан почти закрыт, а впускной клапан начинает открываться. Затем процесс повторяется.
Роторный двигатель имеет тот же четырехтактный цикл, что и поршневой двигатель, для выработки мощности на маховике.В отличие от поршневого двигателя, в котором сгорание происходит в цилиндре, роторный двигатель полагается на давление, содержащееся в камере в корпусе, которая герметизирована одной стороной ротора. Два ротора используются вместо поршней. Ротор трехсторонний, который вращается вокруг корпуса ротора с помощью эксцентрикового вала. Три стороны изогнуты в три лепестка, а корпус ротора имеет форму грубой восьмерки (8). Когда ротор вращается внутри корпуса, зазор между ротором и корпусом меняется между большим и маленьким.
В то время как в поршневом двигателе для распределительных валов и клапанов используется зубчатый ремень или цепь, единственная цепь, которую использует роторный двигатель, — это масляный насос.
Воздух и топливо попадают в корпус ротора по мере увеличения объема между одной из лопастей ротора и стенкой корпуса. Когда ротор вращается и объем увеличивается, создается вакуум, который втягивает воздух и топливо в корпус. Как только кончик одной из сторон ротора покидает эту зону всасывания, следующая сторона ротора начинает процесс всасывания.Ротор продолжает вращаться до тех пор, пока объем между лопастью ротора и стенкой корпуса не начнет уменьшаться. Это сжимает топливно-воздушную смесь, подобно тому, как это делает поршневой двигатель, когда поршень движется вверх. Затем сжатая смесь попадает в следующую часть корпуса, где находится свеча зажигания. Свеча зажигания загорается, воспламеняя сжатую смесь. В то время как нижняя свеча зажигания воспламеняет большую часть смеси через большее отверстие, верхняя свеча зажигания воспламеняет топливо в меньшем конце камеры сгорания.Воспламеняющийся воздух и топливо сгорают (горит с контролируемой скоростью), что приводит в движение ротор по часовой стрелке. Поскольку ротор продолжает вращаться после первого удара, объем между ротором и корпусом увеличивается, что позволяет газам расширяться. Последний шаг — это когда объем уменьшается в последний раз, чтобы вытеснить выхлопные газы через выхлопные отверстия, прежде чем сделать еще один круг и снова запустить четырехтактный цикл.
Горение — это то, что движет большинством двигателей.И роторные, и поршневые двигатели имеют четырехтактный цикл. Четырехтактный ход относится к такту впуска, такту сжатия, такту мощности и такту выпуска. Оба двигателя нуждаются в воздухе, топливе и искре для работы.
Все углы поворота указаны для выходного вала (эксцентрикового вала / коленчатого вала), а не для ротора. Оба двигателя сжигают сжатую топливно-воздушную смесь для развития мощности вращения. Оба двигателя четырехтактные.
Ротор вращается вокруг эксцентрикового вала внутри корпуса.Воздух сжимается , вместе с топливом, затем вводится искра , , и, наконец, выхлоп выходит через выпускное отверстие.
Тем не менее, одно большое различие между ними заключается в том, что у реципиента 180 градусов на ход (или 4 x 180 = 720 градусов на термодинамический цикл, это два оборота кривошипа для одного полного четырехтактного цикла в цилиндре), в то время как у поворотного устройства 270 градусов. градусов на «ход» (или 4 x 270 = 1080 градусов на термодинамический цикл, это три оборота кривошипа на один полный оборот ротора).Да, возможно, вам придется немного подумать об этом, но поверьте нам, это правда.
Для каждого целого ротора вырабатывается в два раза больше импульсов мощности, чем для одноцилиндрового приемника. Это означает, что 1,3-литровый двигатель производит в 1,5 раза больше мощности и крутящего момента, чем двигатель аналогичного объема.
Это имеет как хорошие, так и плохие последствия. Предполагая, что оба двигателя имеют одинаковые максимальные обороты, это означает, что роторный двигатель имеет в 1,5 раза больше миллисекунд для выполнения каждого «хода».Это одна из причин, почему роторные двигатели так хорошо дышат — у них больше времени (в миллисекундах), чтобы втягивать и выплевывать смесь.
У них также больше времени для рабочего хода — реальный плюс для получения максимальной отдачи от продуктов сгорания, особенно на высоких оборотах. Теперь о плохом. Ротор также имеет в 1,5 раза больше миллисекунд для передачи тепла от горящей смеси маслу и воде.
Это одна из причин, по которой роторные двигатели тратят больше тепла в процессе охлаждения. Другое следствие состоит в том, что если вы рассматриваете только одну боковую поверхность одного ротора, роторный двигатель получает только 2/3 импульсов мощности от реципиента.Однако на самом деле у каждого ротора есть три боковых поверхности, каждая в разных точках термодинамического цикла, поэтому каждый полный ротор фактически дает в два раза больше импульсов мощности (в 3 раза 2/3), чем одноцилиндровый приемник. Смущенный? Найдите минутку, чтобы изучить рисунки 2 и 3 и погрузиться в них. Суть в том, что 1,3-литровый роторный двигатель обеспечивает в 1,5 раза больше мощности и крутящего момента, чем двигатель аналогичного размера. Это как 2,0-литровый поршневой двигатель.
Другими словами, двухроторный роторный двигатель имеет такое же количество пусковых импульсов, что и 4-цилиндровый реципиент, но поскольку длительность каждого пускового импульса составляет 270 градусов, двигатель работает более плавно из-за перекрытия пусковых импульсов.
Итак, в чем смысл всей этой математики? Дело в том, чтобы лучше понять, ПОЧЕМУ некоторые вещи так важны для роторного двигателя, особенно теплопередача. Помните, что тепло — это потенциальная мощность, поэтому сохранение тепла в смеси для сгорания дает больше мощности, которую вы можете использовать.
Переходим к следующему пункту: по сравнению с реципиентом, всасываемый заряд (когда он находится внутри двигателя) на самом деле проходит долгий, мучительный путь. На рисунках выше это показано подробно.
В приемнике центр тяжести всасываемого заряда перемещается только на дюйм или два, когда поршень перемещается вперед и назад между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ).В роторном двигателе Mazda заряд движется далеко — примерно на 20 дюймов — от впуска к выпуску. Одним из плохих результатов является наличие большого количества квадратных дюймов поверхности для передачи тепла, что снижает тепловую эффективность. Однако вот важный момент: вся масса всасываемого заряда должна проходить через узкую область между корпусом ротора и ротором, когда каждая боковая поверхность ротора проходит через ВМТ. Это стало возможным благодаря «депрессии ротора», которая находится на каждой боковой поверхности ротора — если бы не этот путь, частично сгоревшая смесь никогда не смогла бы протиснуться через узкий зазор между корпусом ротора и ротором ( обычно вокруг.010 ~ 0,015 дюйма) на высоких оборотах. Существует грубая параллель с реципиентом, у которого есть «всплывающий» поршень, который имеет тенденцию разрезать камеру сгорания пополам в ВМТ. Некоторые рецепты даже вырезают «огневую щель» (выемку) в середине всплывающей области, чтобы предотвратить прекращение распространения фронта пламени в камере. По этой и другим причинам форма углубления ротора очень важна. Это также имеет большое влияние на определение степени сжатия двигателя, и, как указывается во всех учебниках «Двигатель внутреннего сгорания», степень сжатия является основным определяющим фактором мощности и эффективности любого двигателя.Фактически, это указывает на слабое место ротора — максимальная ПРАКТИЧЕСКАЯ степень сжатия определяется не детонацией (как это обычно бывает в рецептах), а способностью горящего заряда проходить через депрессию ротора. Если разрежение слишком мало, давление повышается вблизи задней свечи зажигания, вызывая ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАБОТУ! Это может снизить мощность, перегреть заднюю свечу зажигания и существенно увеличить теплоотдачу масла и воды. Следовательно, форма впадины ротора — это попытка сбалансировать, чтобы найти лучший компромисс.Прежде чем мы оставим тему депрессии ротора, еще один момент: физическая форма углубления на его передней кромке во многом связана с максимально допустимым опережением опережения зажигания. Вы можете лучше понять это, если установите поворотный механизм последней модели на 35 градусов BTC, выньте ведущую свечу зажигания №1 и посмотрите в отверстие свечи зажигания. Вы увидите изогнутую боковую поверхность ротора, довольно плотно прилегающую к дну отверстия для свечи зажигания. Если свеча зажигания загорится в этот момент, двигатель может дать сбой, потому что фронт пламени может погаснуть (погаснуть) при ударе о поверхность ротора.
Если теперь повернуть двигатель на 20 градусов BTC, откроется путь для выгорания смеси в депрессии ротора.
Это важная часть причины, по которой почти все двигатели 1974 года и более поздние могут работать на большой мощности не более чем на 20–25 градусов опережения зажигания (у двигателей более ранних моделей США была очень длинная неглубокая депрессия, которая позволяла больший ход). Как я объяснял ранее, здесь есть некоторые параллели между роторами и рецептами — камера сгорания и конструкция верхней части поршня являются основными проблемами в рецептах, но есть некоторые отличительные моменты, которые следует учитывать при работе с ротором.
По правде говоря, мало что можно сделать, чтобы изменить форму депрессии сгорания, особенно в двигателях 1989 года и более поздних версиях с тонкими литыми стенками, но кое-что полезное можно сделать. Во-первых, вы можете гарантировать, что расстояние от канавки уплотнения на вершине до передней кромки впадины сгорания будет одинаковым на всех боковых сторонах всех роторов, чтобы все выдерживали одинаковую синхронизацию зажигания (отшлифуйте переднюю кромку впадины). как необходимо).
Затем вы можете попытаться уменьшить теплопередачу в ротор, отполировав углубление сгорания и / или нанеся на него покрытие «тепловой барьер» (Примечание: не добавляйте измеримую толщину к изогнутой боковой поверхности ротора, в противном случае ротор может ударить по корпусу ротора).Многие реципиенты делают то же самое с поршнями и камерами сгорания по одним и тем же причинам. Я знаю, что тем из вас, кто не очень хорошо знаком с роторными двигателями, нелегко пройти через эту информацию, но если вы не понимаете этих основных концепций, другие вопросы (например, синхронизация портов и синхронизация зажигания) не будут иметь смысла. позже.
Я дам вам еще одну вещь для размышления — свечу зажигания. О зажигании роторных двигателей написаны книги, поэтому я коснусь только одной области — диапазона нагрева.Для тех, кто этого не знает, роторные двигатели, как правило, используют очень холодные свечи зажигания, то есть свечи, которые хорошо охлаждают электроды через водяную рубашку. Для этого есть много причин, но одна из наиболее очевидных заключается в том, что, хотя поршневой двигатель имеет горящую смесь вокруг своей свечи зажигания на номинальные 180 градусов (рабочий ход) из 720 общих градусов (или 25% термодинамического цикла) время) роторный двигатель имеет горящую смесь вокруг своей ведущей свечи зажигания в течение примерно 70% времени цикла.
Джим Медерер (1942-2016) поделился с нами своими знаниями о роторных двигателях во втором выпуске Drag Sport за 2002 год, прежде чем мы стали журналом DSPORT.Его наследие как пионера всего, что связано с вращением, будет жить и дальше. Несмотря на то, что он больше не работает с нами, его всегда будут помнить за то, что он проложил путь в разработке роторных двигателей в мире производительности с 70-х годов.
Поскольку у него очень мало времени для «охлаждения», его необходимо охлаждать через водяную рубашку. На самом деле это не относится к задней свече зажигания — она имеет горящую смесь только в течение 25% ~ 30% времени цикла, как в поршневом двигателе. Другие обстоятельства приводят к тому, что он получает большое количество тепла, но мы отложим это на другой раз.
Роторный двигатель Mazda, напечатанный на 3D-принтере, доводит наши сердца до 9000
В этом выпуске Engineering Explained Джейсон Фенске объясняет, как работает роторный двигатель Ванкеля. Используя напечатанную на 3D-принтере модель двигателя 13B-REW в масштабе 1/3 от FD Mazda RX-7, мы более подробно рассмотрим, как работают роторы. Роторный двигатель Ванкеля впервые был использован Mazda, когда компания представила Cosmo еще в 1967 году. Позже он использовался в пикапах, но не стал популярным, пока не нашел свое место в первом поколении RX-7 в 1978 году.С тех пор роторные двигатели и название RX-7 стали синонимами вплоть до финального производства RX-8 в 2012 году.
В отличие от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля вместо этого содержит внутри ротор. Взглянув на модель 13B-REW, вы можете увидеть внутри корпуса ротора, где происходит все самое интересное. Ротор в форме Дорито внутри является ключом к созданию мощности и вращается с помощью эксцентрикового вала. Вал и роторы вращаются вместе, в отличие от четырехтактного двигателя, в котором используется возвратно-поступательное движение.
7 Фото
Во время вращения ротора активны все три камеры процесса сгорания: такт впуска, рабочий ход и такт выпуска. С двигателем 13B, имеющим два ротора, это означает, что шесть циклов выполняются одновременно. Этот процесс сгорания позволяет роторному двигателю создавать большую мощность по сравнению с аналогичным четырехтактным двигателем. Не имея дела с возвратно-поступательной массой, движущейся вверх и вниз, роторные двигатели могут без проблем развивать скорость до 9000 об / мин из-за инерции вращения.
Из-за длинной формы камеры сгорания из выхлопной трубы часто выходит несгоревшее топливо, что не очень эффективно. По своей конструкции роторные двигатели сжигают масло для герметизации камеры сгорания. Вот почему большинство владельцев RX-7 носят в багажнике литры масла. Слухи о возвращении Mazda RX-7 появляются каждый год, но произойдет ли это на самом деле? Время покажет.
Источник: Технические данные Разъяснены на YouTube
Четырнадцать блестящих вращающихся Мазд, о которых вы, наверное, никогда не слышали (Список)
Изобретенный немецким инженером Феликсом Ванкелем и запатентованный им в 1929 году, гениальный роторный двигатель Ванкеля стал жизнеспособной альтернативой широко распространенному двигателю внутреннего сгорания, обеспечивающему четыре такта — впуск, сжатие, сгорание и выпуск — при вращении.
Ванкель заключил сделку с немецким производителем мотоциклов (а затем возрожденных легковых автомобилей) NSU в 1951 году, а баварская фирма смело представила первый в мире автомобиль с двигателем Ванкеля (NSU Spider) в 1964 году. Поскольку роторный двигатель меньше и легче по сравнению с обычным поршневым агрегатом, с превосходным соотношением мощности к весу, он не имеет возвратно-поступательных частей — только трехсторонний ротор, вращающийся в корпусе, — поэтому он тише и плавнее, предлагая выдающуюся производительность для заданного рабочего объема.В то время президент Mazda Цунедзи Мацуда быстро осознал потенциал роторного двигателя и вскоре подписал договор о техническом сотрудничестве с NSU.
Сама Mazdaпозже утверждала, что «без роторного двигателя, вероятно, не было бы Mazda. А без Mazda роторный двигатель, конечно, не производился бы более 50 лет ». В то время как испытывающая нехватку денег NSU боролась с этим новым роторным двигателем (что в конечном итоге привело к краху компании и поглощению Audi в 1969 году), инженеры Mazda воплотили уникальную концепцию конструкции двигателя Ванкеля и в конечном итоге достигли коммерческого успеха.
Mazda также приняла роторный двигатель, чтобы отличаться от других, — философия «бросить вызов условностям», которая, к счастью, до сих пор сохраняется в этой слишком редкой (в наши дни) автомобильной компании, возглавляемой инженерами. В то время как другие производители автомобилей пытались (но потерпели неудачу) добиться успеха в двигателе Ванкеля, Mazda упорно отказывалась позволить сложным двигателям встать у них на пути.
Постоянно возникающая механическая проблема Ванкеля заключалась в царапинах — получивших название «следы дьявольских когтей» — на внутренней поверхности корпуса роторного двигателя, вызванных колебаниями уплотнений треугольного ротора, а не плавным скольжением по внутреннему корпусу.Такая оценка привела к низкой прочности уплотнения и вызвала преждевременный отказ от предложений роторных двигателей от многих других производителей автомобилей, включая Citroën, Mercedes-Benz, Ford, General Motors, Nissan и многих других.
Под руководством талантливого инженера Кеничи Ямамото Mazda в конечном итоге решила проблему Ванкеля с помощью уплотнения из графит-алюминиевого сплава, а также устранила другие недостатки, такие как чрезмерный расход масла и отсутствие крутящего момента на низких оборотах. Наконец, Mazda сделала роторный двигатель реалистичным в реальных условиях, сочетая надежность с высокой мощностью для своего размера.
Известная Mazda 110S Cosmo Sport 1967 года с роторным двигателем (как уже упоминалось в списке GRR Боба Мюррея «семь лучших Mazdas») укрепила репутацию Mazda как небольшого, но влиятельного производителя автомобилей, в конечном итоге обеспечив компании постоянное место в истории автомобилестроения. Более поздние спортивные автомобили Mazda RX-7 и RX-8 с роторными двигателями значительно помогли укрепить эту репутацию и действительно заявили о себе, как о Mazda. Обе модели также упоминаются в семерке лучших.
К началу 1970-х годов только в США продавалось около 100 000 автомобилей Mazda с роторным двигателем в год, поэтому, несмотря на топливный кризис середины 1970-х годов, в оставшуюся часть этого десятилетия половина общего объема производства автомобилей Mazda приводилась в движение роторным двигателем.
В дополнение к семерке лучших моделей Mazda Боба Мюррея, включая Wankel Cosmo 110S, Savanna RX-7, RX-8 и получивший победу в Ле-Мане 787B (первый и на сегодняшний день единственный роторный автомобиль, выигравший легендарную гонку 24 -часовая гонка), вот дюжина пекаря менее известных моделей Mazda с роторным двигателем, чтобы смаковать.
2-роторный 11,6-литровый роторный дизельный двигатель был почти предметом
Роторный двигатель имел момент автомобильной славы с Mazda, но в то время как роторные двигатели японского автопроизводителя представляли собой малолитражные, высокооборотные, шумовые бомбы, один американский стартап попробовал совершенно другой подход, разработав проект 11.Роторный двигатель с большим блоком объемом 6 литров, работающий на дизельном топливе, для морского применения.
Компания была Rotary Power International, двигатель — модель 2116R. Согласно пресс-материалам от августа 2000 года, обнаруженным Car Expert , 2116R был двухроторным двигателем с алюминиевым блоком, степенью сжатия 8,5: 1, стратифицированной системой прямого впрыска и искровым зажиганием. По словам компании, это позволило бы 2116R работать как на бензине, так и на дизельном топливе или даже на керосине или авиакеросине.
Rotary Power International заявляет о мощности в 1000 лошадиных сил при 3600 об / мин и 1550 фунт-фут крутящего момента при 2400 об / мин.
Компания также обсудила другие, более крупные роторные судовые двигатели, в том числе четырехроторный 23,1-литровый 4231R и 6-роторный 34,7-литровый 6347R. Эти двигатели должны были выдавать соответственно 2000 и 3000 л.с.
Rotary Power International Модель 2116R Роторный двигатель
Основным преимуществом роторного двигателя, по мнению Rotary Power International, была удельная мощность.Компания заявила, что ее роторные двигатели достигают 2,5 фунтов на лошадиную силу по сравнению с 4 фунтами на лошадиную силу для современных судовых поршневых двигателей.
Однако при цене 165 000 долларов (в долларах 2000) 2116R был на 45 000 долларов дороже, чем сопоставимый поршневой двигатель, признали в то время Rotary Power International. Как и в случае с автомобильными роторными двигателями, не ожидалось, что экономия топлива будет одной из сильных сторон этого судового двигателя. Неясно, были ли проблемы с уплотнением апекса.
В начале 2000-х годов Rotary Power International рассказывала о планах использования 2116R в качестве «скоростного парома», но эти планы, по-видимому, развалились.Затем компания предложила роторный двигатель, работающий на водороде, а затем двигатель меньшего размера, названный Series 70. Это, по-видимому, тоже не нашло желающих, и компания, похоже, распалась где-то после 2005 года.
Ни один автопроизводитель не продал серийный автомобиль с роторным двигателем с момента прекращения производства Mazda RX-8 в 2012 году. С тех пор ходили слухи о возвращении роторного двигателя Mazda, причем в самых последних отчетах утверждается, что роторный двигатель может использоваться в качестве расширителя диапазона. в будущих электромобилях.
Mazda разрабатывает роторный двигатель на водороде
.Обещание Mazda выпустить больше электромобилей может не сигнализировать об окончании знаменитого роторного двигателя. Сообщается, что компания разрабатывает двигатель Ванкеля, работающий на водороде, который может быть использован в качестве преемника RX-8.
Без ссылки на источники, японский журнал Best Car писал, что Mazda никогда полностью не прекращала разработку роторных двигателей. Компания значительно сократила программу после того, как производство RX-8 закончилось в 2012 году, но в последующие годы появились отчеты и даже появились патенты на роторную технологию.В конце 2010-х он снова расширил его, создав расширитель диапазона для электрического кроссовера MX-30. Согласно тому же отчету, теперь внимание команды разработчиков сместилось на создание устройства Ванкеля, способного сжигать водород.
Такие детали, как мощность, крутящий момент и количество роторов, еще не опубликованы, вероятно, потому, что двигатель все еще находится на начальной стадии разработки, но это решение имеет несколько технических преимуществ. Одним из слабых мест водорода является то, что он имеет тенденцию воспламеняться в точках нагрева внутри цилиндров. Best Car отметил, что в двигателе Ванкеля нет тепловых пятен, поскольку в нем используются роторы, а не поршни, поэтому он хорошо подходит для сжигания водорода.
Возгорание водорода случается редко; Большинство автопроизводителей, которые балуются этой технологией, используют топливо для выработки электроэнергии, которая затем приводит в движение один или несколько электродвигателей. Однако это не беспрецедентно. Mazda тестировала и даже арендовала экспериментальные RX-8, двигатели которых могли работать как на бензине, так и на водороде, в 2000-х годах, хотя система занимала весь багажник и весила почти 200 фунтов.Двигатель даже использовался в некоторых тестовых минивэнах Mazda5. Совсем недавно Toyota (которая работает с Mazda над несколькими проектами) построила гоночный автомобиль на выносливость Corolla, оснащенный трехцилиндровым двигателем с турбонаддувом, который сжигал водород.
Пока нет информации о том, какой будет новый ротор. Одна из возможностей — концептуальное купе RX-Vision, которое появилось в заявках на регистрацию товарных знаков в августе 2021 года. Оно может появиться в виде гибрида с парой электродвигателей на колесах. Если он будет похож на концепт 2015 года (на фото), фанаты, несомненно, будут приветствовать его как наследника RX-8.
«Если мы решим это сделать, прототип будет готов в течение трех лет. Скорее всего, система будет сочетать в себе электрический турбонаддув», — сказал анонимный представитель Mazda Best Car . Сделать прототип относительно легко; Сделать обоснованное экономическое обоснование намного сложнее. В конечном итоге, получит ли проект зеленый свет для производства, зависит от того, сколько будет стоить разработка и достаточно ли людей купят автомобиль.
Mazda не прокомментировала отчет, и ее планы на будущее в отношении роторного двигателя в лучшем случае туманны.Были некоторые сообщения, в которых говорилось, что расширитель диапазона, возможно, был заморожен, но с тех пор в сообщениях говорилось, что они не ослабевают.
Видео по теме:
.