Двигун – це основа будь-якого транспортного засобу. Без нього неможливо рух автомобіля. На даний момент найбільш поширеними є поршневі двигуни внутрішнього згоряння. Якщо говорити про більшість бігових авто, це рядні чотирициліндрові ДВС. Однак є автомобілі з такими двигунами, де класична поршнева відсутня в принципі. Ці мотори мають зовсім інше пристрій і принцип роботи. Називаються вони роторними ДВС. Що це за агрегати, в чому їх особливості, плюси і мінуси? Розглянемо в нашій сьогоднішній статті.
Роторний двигун – це одна з різновидів теплових ДВС. Вперше такий мотор був розроблений ще в далекому 19-му столітті. Сьогодні використовується роторний двигун на Mazda РХ-8 і ще на деяких спортивних авто. Такий двигун має ключову особливість – в ньому немає зворотно-поступальних рухів, як у звичайному ДВС.
Тут обертання здійснюється спеціальним тригранним ротором. Він поміщений в спеціальний корпус. Подібна схема практикувалася ще в 50-х роках минулого століття німецькою фірмою NSU. Автором такого ДВС став Фелікс Ванкель. Саме за його схемою проводяться всі сучасні роторні двигуна («Мазда РХ» не є винятком).
В конструкцію силового агрегату входить:
Сам корпус являє собою основну робочу камеру. На роторному двигуні вона має овальну форму. Настільки незвичайна конструкція камери згоряння обумовлена використанням тригранного ротора. Так, при зіткненні зі стінками утворюються ізольовані закриті контури. Саме в них здійснюються робочі такти ДВС. Це:
Серед особливостей роторного двигуна внутрішнього згоряння варто відзначити відсутність класичних впускних і випускних клапанів. Замість них використані спеціальні отвори. Вони знаходяться з боків камери згоряння. Дані отвори безпосередньо з'єднуються з системою випуску газів та системою живлення.
Основа конструкції силової установки даного типу – це ротор. Він виконує функцію поршнів в даному двигуні. Однак ротор знаходиться в єдиному екземплярі, в той час як поршнів може бути від трьох до дванадцяти і більше. За формою цей елемент нагадує якийсь трикутник із закругленими краями.
Такі краю потрібні для більш герметичного і якісного ущільнення камери згоряння. Так досягається правильне згорання паливної суміші. У верхній частині грані і по її боках розташовані спеціальні пластини. Вони виконують функцію компресійних кілець. В роторі також знаходяться зубці. Вони служать для обертання приводу, який задіює також вихідний вал. Про призначення останнього поговоримо нижче.
Як такого колінчастого валу в роторно-поршневому двигуні немає. Замість нього використаний вихідний елемент. Відносно центру знаходяться спеціальні виступи (кулачки). Вони розташовані асиметрично. Крутний момент від ротора, що передається на кулачок, примушує вал обертатися навколо своєї осі. Так створюється енергія, необхідна для руху приводів і коліс в автомобілі.
Який має принцип роботи роторний двигун? Алгоритм дії, незважаючи на схожі такти з поршневим мотором, відрізняється. Так, початок такту відбувається при проходженні одного з кінців ротора через впускний канал корпуса ДВЗ. В даний момент під дією вакууму в камеру засмоктується горюча суміш. При подальшому обертанні ротора відбувається такт стиснення суміші. Це відбувається, коли другий кінець проходить впускний отвір. Поступово зростає тиск суміші. В кінцевому підсумку вона запалюється. Але займається вона не від сили стискання, а від іскри свічки запалювання. Після цього починається робочий такт ходу ротора.
Оскільки камера згорання в такому двигуні має овальну форму, доцільно використовувати дві свічки в конструкції. Це дозволяє швидко здійснити підпал суміші. Так, фронт полум'я поширюється більш рівномірно. До речі, за дві свічки на одну камеру згоряння може припадати і в звичайному поршневому ДВС (зустрічається така конструкція вкрай рідко). Однак для роторного двигуна це є необхідністю.
Після займання, в камері утворюється високий тиск газів. Сила настількивелика, що дозволяє прокрутити ротор на ексцентрики. Це сприяє виробленню крутного моменту на вихідному валу. Коли вершина ротора наближається до випускного отвору, сила і тиск енергії газів знижується. Вони мимовільно спрямовуються в випускний канал. Після того, як камера повністю від них звільнилася, починається новий процес. Робота роторного двигуна знову починається з такту впускання, стиснення, займання, а потім і робочого ходу.
Даний агрегат не має відмінностей в системі паливоподачі. Тут також використовується насос, що подає бензин під тиском з бака. А ось мастильна система має свої особливості. Так, масло для тертьових частин двигуна подається прямо в камеру згоряння. Для змащення передбачено спеціальний отвір. Але виникає питання: куди дівається масло, якщо воно проникає в камеру згоряння? Тут принцип роботи схожий з двотактним двигуном. Мастило потрапляє в камеру згоряє разом з бензином. Така схема роботи використовується на кожному роторно-лопатевому поршневому двигуні і в тому числі. Зважаючи особливої конструкції мастильної системи такі мотори не можуть відповідати сучасним екологічним нормам. Це одна з кількох причин, чому роторні двигуни на Вазі і інших моделях авто серійно не застосовуються. Втім, спершу зазначимо переваги РПД.
Існує чимало плюсів у такого типу двигунів. По-перше, цей мотор володіє невеликою вагою і розмірами. Це дозволяє заощадити місце в підкапотному просторі і розмістити ДВС в будь-якому автомобілі. Також низький вага сприяє більш правильного розподілу ваги автомобіля. Адже велика частина маси на авто з класичними ДВС зосереджена саме в передній частині кузова.
По-друге, роторно-поршневий двигун володіє високою питомою потужністю. Порівняно з класичними двигунами, даний показник у півтора-два рази вище. Також у роторного двигуна більш широка полку крутного моменту. Він доступний практично з холостих обертів, в той час як звичайні ДВС потрібно розкручувати до чотирьох-п'яти тисяч. До речі, роторний мотор набагато легше набирає високі обороти. Це ще один плюс.
-третє, такий двигун має більш просту конструкцію. Тут немає ні клапанів, ні пружин, ні кривошипно-шатунного механізму в цілому. Разом з цим відсутня звична система газорозподілу з ременем і розподільним валом. Саме відсутність КШМ сприяє більш легкому набору обертів роторним ДВС. Такий мотор за частки секунди крутиться до восьми-десяти тисяч. Ну і ще один плюс – це менша схильність до детонації.
Тепер поговоримо про недоліки, з-за яких застосування роторних моторів стало обмеженим. Перший мінус – це високі вимоги до якості масла. Хоч мотор і працює за типом двотактного, сюди не можна заливати дешеву «мінералку». Деталі та механізми силового агрегату піддаються істотним навантаженням, тому для збереження ресурсу потрібна щільна масляна плівка між тертьовими парами. До речі, регламент заміни мастила становить шість тисяч кілометрів.
Наступний недолік стосується швидкого зношування ущільнювальних елементів ротора. Це відбувається внаслідок малого плями контакту. Через зношування ущільнювальних елементів, утворюється високий перепад тисків. Це негативно позначається на продуктивності роторного двигуна і витрату масла (а відповідно і екологічних показниках).
Перераховуючи недоліки, варто згадати і про витрату палива. Порівняно з циліндро-поршневим двигуном, роторний не має паливною економічністю, особливо на середніх і низьких обертах. Яскравим прикладом тому служить «Мазда РХ-8». При обсязі в 1,3 літра цей мотор споживає не менше 15 літрів бензину на сотню. Що примітно, на високих обертах ротора досягається найбільша паливна економічність.
Також роторні двигуни схильні до перегріву. Це відбувається з-за особливої линзовидной форми камери згоряння. Вона погано відводить тепло у порівнянні зі сферичною (як на звичайних ДВЗ), тому при експлуатації потрібно завжди стежити за температурним датчиком. У разі перегріву, деформується ротор. При роботі він буде утворити значні задираки. В результаті ресурс мотора наблизиться до кінця.
Незважаючи на просту конструкцію і відсутність кривошипно-шатунного механізму, цей мотор важко відремонтувати. Такі двигуна дуже рідко зустрічаються і мало хто з майстрів має досвід з ними. Тому багато автосервіси відмовляються «капиталить» такі мотори. А ті, хто займається роторами, просять за це шалені сумигрошей. Доводиться платити або встановлювати новий двигун. Але це не є гарантією високої ресурсу. Такі мотори виходжують максимум 100 тисяч кілометрів (навіть при помірній експлуатації і своєчасному обслуговуванні). І мотори "Мазди РХ-8" не стали винятком.
Всі знають, що такі мотори в свої роки використовував японський виробник «Мазда». Однак мало кому відомий той факт, що РПД застосовувався і в Радянському Союзі на Вазівської «Класиці». Розроблявся такий мотор з наказом міністерства для спецслужб. ВАЗ-21079, оснащений таким двигуном, був аналогом відомої чорної «Волги-догонялки» з восьмициліндровим мотором.
Розробки роторно-поршневого двигуна для ВАЗ почалися ще в середині 70-х. Завдання було не з легких – створити роторний мотор, який буде перевершувати за всіма показниками традиційний поршневий ДВЗ. Розробкою нового силового агрегату займалися фахівці авіаційних підприємств Самари. Начальником складально-конструкторського бюро був Борис Сидорович Поспєлов.
Розробка силових агрегатів йшла одночасно з вивченням роторних моторів зарубіжних зразків. Перші екземпляри не відрізнялися високими експлуатаційними показниками, і в серію вони не пішли. Кілька років тому були створені кілька варіантів РПД для класичного ВАЗа. Кращим з них був визнаний мотор ВАЗ-311. Цей двигун мав такі ж геометричні параметри, як і японський мотор 1ЗВ. Максимальна потужність агрегату становила 70 кінських сил. Незважаючи на недосконалість конструкції, керівництвом було прийнято рішення про випуск першої промислової партії РПД, які встановлювалися на службові автомобілі ВАЗ-2101. Однак незабаром виявилася маса недоробок: мотор породив хвилю рекламацій, вибухнув скандал і чисельність працівників конструкторського бюро істотно скоротилася. Із-за частих поломок, перший роторний двигун ВАЗ-311 був знятий з виробництва.
Але на цьому історія радянського РПД не закінчувалася. У 80-х роках інженерам все ж вдалося створити роторний мотор, який істотно перевершував характеристики поршневого ДВЗ. Так, це був роторний двигун ВАЗ-4132. Агрегат розвивав потужність в 120 кінських сил. Це дало автомобіля ВАЗ-2105 чудові динамічні характеристики. З цим двигуном машина розганяється до сотні за 9 секунд. А максимальна швидкість «догонялки» становила 180 кілометрів на годину. Серед основних переваг варто відзначити високий крутний момент двигуна, доступний на всьому діапазоні обертів і вищу літрову потужність, яка була досягнута без будь-яких форсування.
В 90-х роках на Автовазі зайнялися розробкою нового роторного двигуна, який повинен був встановлюватися на «дев'ятку». Так, в 1994 році на світ вийшов новий силовий агрегат ВАЗ-415. Мотор мав робочий об'єм 1300 кубічних сантиметрів і дві камери згорання. ступінь стиснення кожної становила 9,4. Дана силова установка здатна розкручуватися до десяти тисяч обертів. При цьому мотор відрізнявся невеликою витратою палива. У середньому, агрегат споживав 13-14 літрів на сотню в змішаному циклі (це непоганий показник для старого за сьогоднішніми мірками роторного ДВС). При цьому двигун відрізнявся малою спорядженої масою. Без навісного обладнання він важив всього 113 кілограм.
Витрата масла у двигуна ВАЗ-415 становить 0,6 відсотка від питомої витрати палива. Ресурс ДВС до капітального ремонту – 125 тисяч кілометрів. Мотор, встановлений на «дев'ятку», показував непогані динамічні характеристики. Так, розгін до сотні займав всього дев'ять секунд. А максимальна швидкість – 190 кілометрів на годину. Також були експериментальні зразки ВАЗ-2108 з роторним двигуном. Завдяки меншій вазі, роторна «вісімка» розганяється до сотні всього за вісім секунд. А максимальна швидкість в ході випробувань склала 200 кілометрів на годину. Однак у серію ці мотори так і не надійшли. На вторинному ринку і на розборках знайти їх теж не можна.
Отже, ми з'ясували, що собою являє роторний двигун. Як бачите, це досить цікава розробка, спрямована на отримання максимального ККД і потужності. Однак через свою конструкції, механізми ротора швидко зношувалися. Це позначалося на ресурсі двигуна. Навіть у японських РПД він становить не більше ста тисяч кілометрів. Також дані мотори мають високі вимоги до мастильних матеріалів і не можуть відповідати сучасним екологічним нормам. Тому роторно-поршневі двигуни внутрішнього згоряння так і не стали особливо популярними в сфері автомобілебудування.
Article in other languages:
AR: https://tostpost.com/ar/cars/21447-rotary-motor-principle-of-operation-features.html
BE: https://tostpost.com/be/a-tamab-l/38978-rotarny-ruhav-k-pryncyp-pracy-asabl-vasc.html
DE: https://tostpost.com/de/autos/38504-wankelmotor-funktionsprinzip-eigenschaften.html
En: https://tostpost.com/cars/32503-rotary-motor-principle-of-operation-features.html
HI: https://tostpost.com/hi/cars/23018-rotary-motor-principle-of-operation-features.html
JA: https://tostpost.com/ja/cars/21030-rotary-motor-principle-of-operation-features.html
KK: https://tostpost.com/kk/avtomobil-der/39358-rotorly-oz-alt-ysh-zh-mys-princip-erekshel-kter.html
PL: https://tostpost.com/pl/samochody/41030-nap-d-obrotowy-zasada-dzia-ania-funkcje.html
TR: https://tostpost.com/tr/arabalar/35869-rotary-motor-al-ma-prensibi-zellikleri.html
ZH: https://tostpost.com/zh/cars/32109-rotary-motor-principle-of-operation-features.html
Alin Trodden - автор статті, редактор
"Привіт, Я Алін Тродден. Я пишу тексти, читаю книги і шукаю враження. І я непогано вмію розповідати вам про це. Я завжди радий брати участь у цікавих проектах."
Новини
Якими рисами володіє коробка-робот
З появою великої кількості різноманітних автомобілів серед водіїв почалися суперечки про те, яка коробка передач краще. У даній статті мова піде про роботизованої трансмісії.Можна сказати сміливо, що коробка-робот поєднує в собі о...
Як продати кредитний автомобіль в Росії?
Про те, як купити машину в кредит, має уявлення практично кожен росіянин. А якщо щось незрозуміло або викликає сумніви, то менеджери в банку і розкажуть, і умовлять. А ось про те, як продати кредитний автомобіль, якщо в цьому вини...
Складності, які викликає паралельна парковка заднім ходом
З кожним роком число водіїв на дорогах зростає досить швидкими темпами. Але перш, ніж придбати автомобіль і стати повноцінним автоаматором, слід здати на права. Під час цього кожна людина повинна виконати таку вправу, як паралельн...
Ось уже не один рік журналісти, експерти та прості автолюбителі ведуть суперечки про те, яка ж з цих машин краще. Єдиної думки на цей рахунок поки не склалося. Давайте подивимося на переваги та недоліки цих машин і сформуємо свою ...
Dodge Challenger SRT8 - узрите велич легенди американського автомобілебудування!
Challenger - це особлива машина в американському автомобілебудуванні. Перше покоління пішло в серію в 1970 році. Цінителям серія запам'яталася як один з найяскравіших авто - це купешки зі здоровенними моторами.Однак пристрасть до ...
Daewoo Matiz - компактне міське авто
В умовах міста компактність автомобіля є його істотною перевагою, поряд з маневреністю і економічною витратою палива. Знайти відповідне паркувальне місце в діловій частині мегаполісу або поблизу торгових і розважальних центрів був...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!