Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов
 

Содержание

Как только был создан первый двигатель внутреннего сгорания, начались разработки по его модернизации с целью повышения производительности. В результате появилось несколько работоспособных модификаций. Среди них – роторный двигатель.

В данном обзоре ближе познакомимся с тем, как агрегат работает, какова его конструкция и главное – почему его не используют в современных автомобилях.

Что такое роторный двигатель

 Мотор данной разработки имеет роторно-поршневой механизм. В отличие от классического силового агрегата в этом двс нет газораспределительного механизма и некоторых других узлов, без которых не способен работать обычный двигатель.

 
Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Вместо цилиндропоршневой группы, в которой происходил процесс выработки и преобразования энергии, сгорание воздушно-топливной смеси в данном случае обеспечивается в полости, формирующейся стенками ротора (выполняет функцию поршня). Сам поршень запрессован на валу, соединенным с шестеренкой статора. Данная модель ДВС является четырехтактной.

История создания роторного двигателя

Впервые идея создать особенный тип ДВС родилась в умах инженеров Ф. Ванкеля (его фамилией также называется данный силовый агрегат) и В. Фройде. Юный мастер, не имевший ни опыта в разработке моторов, ни инженерного образования, смог самостоятельно рассчитать параметры агрегата. Внезапное рождение модификации до сих пор окружено ореолом загадочности.

Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Тем не менее, в возрасте 34 лет у изобретателя Ванкеля (хотя считается, что агрегат доработал до рабочего состояния Фройде) уже появилась своя мастерская, которую ему организовала компания в 1936 году. Внутри небольшого помещения, но оборудованного по последнему слову техники, Феликс продолжал работу над двигателем.

Первый полноценный рабочий экземпляр появился после того, как мастер в обязательном порядке (для всех инженеров, работавших на правительство Германии) отбыл срок в тюрьме. Это было обычным явлением в послевоенные годы. После 1955 года Ванкель познакомился с Фройде. Это был ведущий инженер компании NSU, который дал работу разработчику и поверил в его детище.

Первая попытка внедрить данный тип ДВС провалилась – модель Prinz (выпускалась с 1958 года по 1962-й) работала на двухцилиндровом агрегате. Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторовОднако под капотом его «соотечественника» Spider (кузов, идентичен предыдущей модели, только с откидным верхом) уже устанавливалась 0,45-литровая роторная силовая установка. В период 64-67 годы было создано около двух с половиной тысяч экземпляров. Модель получила признание за участие и несколько побед в раллийных гонках в Америке.

Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Однако максимально потенциал двигателя раскрылся в модели Ro-80, которую выпускала та же компания NSU. Та установка уже состояла из двух секций (так как каждая грань треугольного ротора выполняет все такты, то модель уже считалась аналогом 6-цилиндрового мотора в классическом исполнении), а ее объем едва не дотягивал до одного литра. Зато мощность его составляла 113 лошадиных сил (о том, как высчитывается этот параметр, рассказывается в отдельном обзоре). Единственный недостаток такого двигателя в ту эпоху был очень низкий рабочий ресурс – максимум 50 тысяч километров пробега.

Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Особенность той модели авто заключалась не только в экзотическом моторе. Автомобиль был оснащен дисковыми тормозами на всех колесах, независимой подвеской, автоматической коробкой с электрическим приводом – настоящий автомобиль будущего (для 1967 года). На фоне неуклюжих седанов того же класса их современник выгодно выделялся.

Анализируя историю развития компании NSU, можно с уверенностью утверждать, что именно данная разработка является причиной кончины бренда. Дело в том, что клиенты слишком часто стали обращаться за гарантийным ремонтом силового агрегата, который стоит немалых денег. В 1969 году ее купила компания Volkswagen. За 10 лет производства эффектного седана с конвейера сошло всего немногим больше 37 000 экземпляров.

В течение одного года после перехода компании во владение VW чертежи мотора покупались разными брендами. Среди них:

  • Mercedes-Benz с ее моделью С111, которая изначально экспериментировалась именно с 4-секционным ротором. Однако массовое производство так и не было запущено по той же причине – несмотря на приличную мощность (370-сильная версия была способна разгоняться до 300 км/ч.) ресурс все равно оставался слишком низким, чтобы разработка окупала себя;Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов
  • Citroen с автомобилем М35, но эту модель в основном использовали в качестве «подопытного кролика» — на ней обкатывались разные разработки, из-за чего производство завершилось лишь на 267 экземплярах.Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов Гражданская модель GS Birotor (объем 0,99 л и мощность 106 л.с.) вышла в серию. Ее изготавливали и совершенствовали на протяжении 16 лет, начиная с 1970-го, однако из-за серьезных недостатков ДВС его заменили на менее мощную модификацию четырехцилиндрового «боксера» (что это за мотор, читайте здесь);Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов
  • Данной разработкой даже заинтересовалась компания GM. Модель Corvette XP 897 2-Rotor это гибрид 914-го Porsche, выполненного в кузове от Pininfarina. Еще один эксклюзив американцев – Chevrolette модель Aerovette. Она оснащалась роторным ДВС с четырьмя секциями, развивавшим 420 лошадиных сил, но и в этом «гараже» разработка не была усовершенствована, а модель продержалась всего год, после чего под капот получила 6,6-литровую «восьмерку».Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

В 1961-м чертежи разработки приобретает японская компания Mazda. На тот момент компания выпускала лишь маломощные малолитражки. Если бы не приобретение документов на роторно-поршневой мотор, сегодня о бренде никто не знал бы, потому что единственный транспорт, который могли предложить инженеры – трицикл с V-образным двухцилиндровым двигателем.

Когда японская команда получила права на разработку агрегата, параллельно доработкой механизма занимались и в NSU. Однако первая двухсекционная модификация появилась именно в цехах Mazda.

Это и стало той соломинкой, которая вытащила бренд из ямы однообразия, и помогла занять ведущие позиции среди производителей. Первый элегантный автомобиль со спортивным «сердцем» — Cosmo. Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторовОн стал визитной карточкой бренда, и до сих пор является одним из желанных экземпляров для коллекционеров. До первого десятилетия 2000-х годов автопроизводитель не исключал из некоторых своих произведений данный двигатель. Примером тому служат роторные RX-8.

Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Устройство роторного двигателя

В конструкцию РПД входят следующие детали:

  • Ротор, выполненный в форме треугольника Рело (с выпуклыми гранями, который получается, если три одинаковых круга пересечь так, чтобы их окружности проходили по центру соседней окружности);
  • Корпус или капсула, имеющая вид двух сливающихся кругов. Изначально с торцевой части корпуса были сделаны два отверстия – коллекторов впуска и выпуска. Впоследствии устройство немного изменилось – эти отверстия переместили на боковую панель;
  • Вал, который вращается «поршнем» с зубцами в центральной части;
  • Шестеренка, зафиксированная на статоре. Она обеспечивает зацепление ротора и вала, а также удерживается центровка вращающегося вала для передачи крутящего момента на трансмиссию;
  • Пластины для уплотнения, установленные на вершинах треугольника. Нужны для того, чтобы в отдельной камере происходил свой такт (при сжатии ВТС создается высокое давление, а во время ее сгорания высвобождается большая энергия). Чтобы рабочая среда не просачивалась в соседнюю камеру, требуются прочные уплотнители. Но пока мотор работает, возникает высокий температурный режим и сильное давление с силой трения, из-за чего уплотнители быстро стираются.
Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Особенности роторного мотора

Особенность РПД заключается в его устройстве. В нем нет поршня, по крайней мере, такого, который мы привыкли видеть в обычном ДВС. Функцию этого элемента выполняет ротор, выполненный в форме равностороннего треугольника.

Деталь надета на вал, на котором также имеется шестерня, соединенная со статором (эта деталь не вращается). Каждая грань треугольника в процессе вращения ротора выполняет каждый из четырех тактов (в зависимости от положения по отношению к оси).

Когда ротор вращается, его лопасти поочередно перекрывают впускное и выпускное отверстие, а их торцами формируется рабочая камера. ГРМ в данной конструкции нет, благодаря чему силовая установка максимально облегчена по сравнению с классическим двигателем.

Вот небольшое видео того, как работает роторный ДВС:

Как работает роторный двигатель Mazda RX-8

Достоинства и недостатки роторных двигателей

Приобретая автомобиль с роторным мотором, автомобилист должен знать, в чем он пойдет на компромисс. Вот небольшая сравнительная таблица плюсов и минусов такой разработки:

Достоинства:Недостатки:
Меньше механизмов, которые участвуют в фазах газораспределения, а также в процессе работы (например, нет КШМ).Очень маленький рабочий ресурс из-за постоянной смены угла положения уплотнителей и высокой силы трения.
Меньший размер (почти в два раза) при аналогичном (в сравнении с идентичным поршневым агрегатом) литраже.Высокий перепад температуры – лишь одна часть корпуса нагревается сильно, а остальная часть может и не выйти на рабочую температуру.
Способен сильно раскручивать вал, даже на пониженной передаче. Например, классический мотор быстрой выйдет из строя, если пытаться на максимальных оборотах разогнать машину при включенной второй передаче. С роторным аналогом это маловероятно.Для смазки трущихся поверхностей масло должно подаваться через коллектор.
Легче обеспечить равномерное распределение массы двигателя (относительно сторон кузова) благодаря его небольшим габаритам.Из-за неполного сгорания топливной смеси в выпускной коллектор поступает большое количество вредных веществ.
Значительно меньше вибраций.Полное догорание газов происходит не в рабочей камере, а уже в выпускном тракте, так как рабочий ход «поршня» слишком маленький. Из-за этого автомобиль, скорее всего, не пройдет экологический тест.
Мощность ДВС выше по сравнению с поршневым аналогом того же литража.Данный мотор слишком прожорлив – даже малолитражная версия способна израсходовать порядка 20 литров бензина, что в условиях кризиса не позволяет устанавливать РПД в автомобили – их просто не будут покупать.
Нельзя умалчивать и о потреблении масла. Если отличным показателем для поршневого аналога будет «не берет масла», то в случае с РПД этого вообще невозможно. Масло нужно постоянно добавлять, так как для работы ротора нет циркуляционной системы смазки – масло просто впрыскивается. При этом расход может достигать литра на тысячу километров.
Стоит такой двигатель намного больше, чем классический с цилиндропоршневой группой. Объясняется это высокой точностью изготовления деталей и качеством изделий.

Как видим, производители не зря быстро уходили от применения роторно-поршневого мотора. Mazda позже всех пошла на этот шаг – в 2012-м. Но чертежи не уничтожены. Кто знает, может родится еще один гений, который разберется с тем, как доработать РПД и подарит человечеству новый мощный, экономичный и экологически чистый мотор.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Главная » Статьи » Что такое роторный двигатель: особенности, преимущества и недостатки моторов

Добавить комментарий