Принцип роботи двигуна роторного внутрішнього згоряння. Недоліки роторних двигунів

Як відомо, принцип роботи роторного двигуна заснований на високих оборотахта відсутності рухів, якими відрізняється ДВС. Це і відрізняє агрегат від звичайного двигуна поршневого. РПД називають ще двигуном Ванкеля, і сьогодні ми розглянемо його роботу та явні переваги.

Ротор такого двигуна знаходиться у циліндрі. Сам корпус не круглого типу, а овального, щоб ротор трикутної геометрії нормально поміщався в ньому. У РПД немає колінчастого валута шатунів, а також відсутні в ньому інші деталі, що робить його конструкцію набагато простішою. Якщо говорити іншими словами, то приблизно близько тисячі деталей звичайного двигуна внутрішнього згорянняу РПД немає.

Робота класичного РПД заснована на простому русіротора усередині овального корпусу. У процесі руху ротора по колу статора створюються вільні порожнини, у яких відбуваються процеси запуску агрегату.

Дивно, але роторний агрегат є якимось парадоксом. У чому полягає? А в тому, що він має геніально просту конструкцію, яка чомусь не прижилася. А ось складніший поршневий варіант став популярним і всюди використовується.

Будова та принцип роботи роторного двигуна

Схема роботи роторного двигуна є чимось зовсім іншим, ніж звичайний ДВС. По-перше, слід залишити у минулому конструкцію двигуна внутрішнього згоряння, відому нам. А по-друге, спробувати увібрати в себе нові знання та поняття.

Як і поршневий, роторний двигун використовує тиск, який створюється при спалюванні суміші повітря і палива. У поршневих двигунах цей тиск створюється в циліндрах, і рухає поршні вперед і назад. Шатуни та колінчастий валперетворюють поворотно-поступальні рухи поршня у обертальний рух, який може бути використаний для обертання коліс автомобіля.

РПД названо так через ротор, тобто таку частину мотора, яка рухається. Завдяки цьому руху потужність передається на зчеплення та КПП. По суті, ротор виштовхує енергію палива, яка потім передається колесам через трансмісію. Сам ротор виконаний обов'язково з легованої сталі та має, як і говорилося вище, форму трикутника.

Капсула, де знаходиться ротор, - це своєрідна матриця, центр всесвіту, де всі процеси відбуваються. Іншими словами, саме в цьому овальному корпусі відбувається:

• стиснення суміші;
• паливне упорскування;
• надходження кисню;
• запалювання суміші;
• віддача згорілих елементів у випуск.

Одним словом, шість в одному, якщо хочете.

Сам ротор кріпиться на спеціальному механізмі і не обертається навколо однієї осі, а ніби бігає. Таким чином, створюються ізольовані один від одного порожнини всередині овального корпусу, в кожній з яких відбувається який-небудь з процесів. Так як ротор трикутний, то порожнин виходить лише три.

Все починається наступним чином: в першій порожнині, що утворюється, відбувається всмоктування, тобто камера наповнюється повітряно-паливною сумішшю, яка тут же перемішується. Після цього ротор обертається і штовхає перемішану цю суміш в іншу камеру. Тут суміш стискається і спалахує за допомогою двох свічок.

Суміш після цього йде в третю порожнину, де і відбувається витіснення частин використаного палива до системи вихлопу.

Це і є повний цикл роботи РПД. Але не все так просто. Це ми розглянули схему РПД лише з одного боку. А ці дії проходять постійно. Якщо говорити інакше, процеси виникають одразу з трьох сторін ротора. У результаті всього за єдиний оборот агрегату повторюється три такти.

Крім того, японським інженерам вдалося вдосконалити роторний двигун. Сьогодні роторні двигуни Мазда мають не один, а два і навіть три ротори, що значно підвищує продуктивність, тим більше якщо порівняти його зі звичайним двигуном внутрішнього згоряння. Для порівняння: двороторний РПД порівняний із шестициліндровим ДВС, а 3-роторний з дванадцятициліндровим. Ось і виходить, що японці виявилися такими далекоглядними і переваги роторного двигуна відразу розпізнали.

Знову ж таки, продуктивність - це не одна перевага РПД. Їх у нього багато. Як і було сказано вище, роторний двигун дуже компактний і в ньому використовується на тисячу деталей менше, ніж у тому ж ДВС. У РПД лише дві основні деталі – ротор і статор, а простіше цього нічого не вигадаєш.

Принцип роботи роторного двигуна

Принцип роботи роторно-поршневого двигуна змусив свого часу багатьох талановитих інженерів здивовано підняти бровами. І сьогодні талановиті інженери компанії Мазда заслуговують на всілякі похвали та схвалення. Чи жарт, повірити у продуктивність, здавалося б, похованого двигуна і дати йому друге життя, та ще яке!

Ротормає три опуклі сторони, кожна з яких діє як поршень. Кожна сторона ротора має заглиблення в ній, що підвищує швидкість обертання ротора в цілому, надаючи більше простору для паливо-повітряної суміші. На вершині кожної грані знаходиться по металевій пластині, які формують камери, в яких відбуваються такти двигуна. Два металеві кільця на кожній стороні ротора формують стінки цих камер. Всередині ротора знаходиться коло, в якому є безліч зубів. Вони з'єднані з приводом, що кріпиться до вихідного валу. Це з'єднання визначає шлях і напрямок, яким ротор рухається всередині камери.

Камера двигунаприблизно овальної форми (але якщо бути точним — це Епітрохоїда, яка у свою чергу є подовженою або укороченою епіциклоїдою, яка є плоскою кривою, що утворюється фіксованою точкою кола, що котиться по іншому колу). Форма камери розроблена так, щоб три вершини ротора завжди знаходилися в контакті зі стінкою камери, утворюючи три закриті об'єми газу. У кожній частині камери відбувається один із чотирьох тактів:

• Впуск
• Стиснення
• згоряння
• Випуск

Отвори для впуску та випуску знаходяться у стінках камери, і на них відсутні клапани. Вихлопний отвір з'єднаний безпосередньо з вихлопною трубою, а впускний безпосередньо підключений до газу.

Вихідний валмає напівкруглі виступи-кулачки, розміщені несиметрично щодо центру, що означає, що вони зміщені від осьової лінії валу. Кожен ротор одягається на один із цих виступів. Вихідний вал є аналогом колінчастого валу в поршневих двигунах. Кожен ротор рухається всередині камери та штовхає свій кулачок.

Так як кулачки встановлені несиметрично, сила з якої ротор на нього тисне, створює момент, що крутить, на вихідному валу, змушуючи його обертатися.

Будова роторного двигуна

Роторний двигун складається із шарів. Двороторний двигун складається з п'яти основних шарів, які утримуються разом завдяки довгим болтам, розташованим по колу. Охолоджуюча рідина протікає через усі частини конструкції.

Два крайні шари закриті і містять підшипники для вихідного валу. Вони також запечатані в основних розділах камери, де містяться ротори. Внутрішня поверхня цих частин дуже гладка та допомагає роторам у роботі. Відділ подачі палива розташований на кінці кожної із цих частин.

Наступний шар містить у собі безпосередньо сам ротор та вихлопну частину.

Центр складається із двох камер подачі палива, по одній для кожного ротора. Він також поділяє ці два ротори, тому його зовнішня поверхня дуже гладка.

У центрі кожного ротора кріпиться дві великі шестерні, які обертаються навколо маленьких шестерень і кріпляться до корпусу двигуна. Це і є орбітою для обертання ротора.

Звичайно ж, якби у роторного мотора не було недоліків, то він обов'язково б застосовувався на сучасних автомобілях. Можливо навіть, що якби роторний двигун був безгрішний, ми й не дізналися б про двигун поршневий, адже роторний створили раніше. Потім людський геній, намагаючись удосконалити агрегат, створив сучасний поршневий варіант мотора.

Але на жаль, мінуси у роторного двигуна є. До таких явних ляп цього агрегату можна віднести герметизацію камери згоряння. Зокрема, це пояснюється недостатньо гарним контактомсамого ротора зі стінками циліндра. При терті зі стінками циліндра метал ротора нагрівається і тому розширюється. І сам овальний циліндр теж нагрівається, і ще гірше - нагрівання відбувається нерівномірно.

Якщо в камері згоряння температура буває вищою, ніж у системі впуску/випуску, циліндр повинен бути виконаний з високотехнологічного матеріалу, що встановлюється в різних місцяхкорпуси.

Для того, щоб такий двигун запустився, використовуються всього дві свічки запалювання. Більше не рекомендується через особливості камери згоряння. РПД наділений буває зовсім іншою камерою згоряння і видає потужність три чверті робочого часу ДВЗ, а коефіцієнт корисної діїскладає цілих сорок відсотків. Порівняно: у поршневого моторацей показник становить 20%.

Переваги роторного двигуна

Менше частин, що рухаються

Роторний двигун має набагато менше частин, ніж скажімо 4-циліндровий поршневий двигун. Двох роторний двигун має три головні рухомі частини: два ротори і вихідний вал. Навіть найпростіший 4-циліндровий поршневий двигун має як мінімум 40 рухомих частин, включаючи поршні, шатуни, стрижень, клапани, рокери, клапанні пружини, зубчасті ремені і колінчастий вал. Мінімізація частин, що рухаються, дозволяє отримати роторним двигунам більше високу надійність. Саме тому деякі виробники літаків (наприклад, Skycar) використовують роторні двигуни замість поршневих.

М'якість

Всі частини в роторному двигуні безперервно обертаються в одному напрямку, на відміну від постійно змінюють напрямок поршнів у звичайному двигуні. Роторний двигун використовує збалансовані противаги, що обертаються, службовці для придушення будь-яких вібрацій. Подача потужності в роторному двигуні також м'якша. Кожен цикл згоряння відбувається за один оборот ротора в 90 градусів, вихідний вал прокручується три рази на кожне прокручування ротора, кожен цикл згоряння проходить за 270 градусів за які провертається вихідний вал. Це означає, що один роторний двигун виробляє потужність три чверті. Якщо порівнювати з одноциліндровим поршневим двигуном, в якому згоряння відбувається кожні 180 градусів кожного обороту, або тільки чверті обороту колінчастого валу.

Неспішність

У зв'язку з тим, що ротори обертаються на одну третину обертання вихідного валу, основні частини двигуна обертаються повільніше ніж частини у звичайному поршневому двигуні. Це також допомагає і у надійності.

Малі габарити + висока потужність

Компактність системи разом з високим ККД (порівняно зі звичайним ДВС) дозволяє з мініатюрного 1,3-літрового мотора видавати близько 200-250 л.с. Щоправда, разом із головним недоліком конструкції у вигляді високої витрати палива.

Недоліки роторних двигунів

Найголовніші проблеми при виробництві роторних двигунів:

• Досить складно (але не неможливо) підлаштуватися під регламент викиду CO2 в навколишнє середовище, особливо у США.
• Виробництво може коштувати набагато дорожче, здебільшого через невелике серійне виробництво, порівняно з поршневими двигунами.
• Вони споживають більше палива, так як термодинамічний ККД поршневого двигуна знижується в довгій камері згоряння, а також завдяки низькому стиску.
• Роторні двигуни через конструкцію обмежені в ресурсі - в середньому це близько 60-80 тис. км.

Така ситуація просто змушує зараховувати роторні двигуни. спортивним моделямавтомобілів. Та і не тільки. Прихильники роторного двигуна сьогодні знайшлися. Це відомий автовиробник Mazda, який став на шлях самурая і продовжив дослідження майстра Ванкеля. Якщо згадати ту саму ситуацію з Субару, то стає зрозумілим успіх. японських виробників, що чіпляються, здавалося б, за все старе і відкинуте західниками як непотрібне. Насправді ж японцям вдається створювати нове зі старого. Те саме тоді сталося з опозитними двигунами, які на сьогоднішній день є «фішкою» Субару. У ті ж часи використання подібних двигуніввважалося мало не злочином.

Робота роторного двигуна також зацікавила японських інженерів, які цього разу взялися до удосконалення Мазди. Вони створили роторний двигун 13b-REW та наділили його системою твін-турбо. Тепер Мазда могла спокійно посперечатися з німецькими моделями, оскільки відкривала цілих 350 конячок, але грішила знову ж таки великою витратою палива.

Довелося йти на крайні заходи. Чергова модель Mazda RX-8 з роторним двигуном вже виходить із 200 конячками, що дозволяє скоротити витрату палива. Але це головне. Заслуговує на повагу інше. Виявилося, що раніше ніхто, крім японців, не здогадався використовувати неймовірну компактність роторного двигуна. Адже потужність 200 к.с. Mazda RX-8 відкривала з двигуном об'ємом 1,3 літра. Одним словом, нова Маздавиходить на інший рівень, де здатна конкурувати із західними моделями, беручи як потужністю мотора, а й іншими параметрами, зокрема і низьким витратою палива.

Дивно, але РПД намагалися ввести в роботу і в нашій країні. Такий двигун був розроблений для встановлення його на ВАЗ 21079, призначений як транспортний засібдля спецслужб, проте проект, на жаль, не прижився. Як завжди, не вистачило бюджетних грошей держави, які чудовим чином із скарбниці викачуються.

Натомість це вдалося зробити японцям. І вони на досягнутому результаті зупинятися не бажають. За останніми даними, виробник Mazda удосконалить двигун і незабаром вийде нова Mazda, вже з зовсім іншим агрегатом.

Різні конструкції та розробки роторних двигунів

Двигун Ванкеля

Двигун Желтишева

Двигун Зуєва

Коли автомобілі з поршневими двигунами внутрішнього згоряння вже широко поширилися в усьому світі, деякі інженери спробували розробити роторні двигуни, такі ж ефективні та потужні. Істотних успіхів досягли фахівці з Німеччини, що не дивно, адже саме в цій країні винайшли автомобіль.

Трохи історії

У 1957 році світло побачило перший роторно-поршневий двигун. Згодом його назвали ім'ям одного з розробників - Фелікса Ванкеля. Друга людина, Вальтер Фройде, що бере участь у процесі винаходу, незаслужено потрапила у тінь співавтора. Обидва інженери були представниками німецької компанії NSU, яка виробляла авто та мототехніку.

Роком пізніше випустили перший автомобіль із РПД. На жаль, навіть головних конструкторів, модель нової машинине задовольнила. Двигун допрацювали, і в кінці 60-х років на світ з'явився седан, який отримав звання «Авто року». Це був Ro-80 тієї самої компанії NSU. До 100 км він розганявся всього за 12,8 с, розвивав швидкість до 180 км/год, а важив трохи більше тонни. На той час це були грандіозні показники. Ліцензію на виробництво стали відразу ж купувати одна автомобільна компанія за іншою.

Невідомо, як склалася б доля винаходу Ванкеля, якби 1973 року не почалася енергетична криза, і ціни на нафту різко підвищилися. внутрішнього згоряння з'їдав дуже багато палива, тож від його застосування почали відмовлятися.

Наприкінці 90-х авто з моторами Ванкеля випускали лише Росія та Японія. Російські автомобіліВАЗ, оснащені РПД, маловідомі, а от японським моделямвдалося досягти світової популярності.

В даний час автомобілі з роторними двигунами виготовляє лише компанія Mazda. Японським фахівцям вдалося вдосконалити автомобільний моторнастільки, що він став споживати в 2 рази менше масла і на 40% менше палива. Токсичність вихлопів також скоротилася, і двигун тепер відповідає європейським. екологічним стандартам. Новим витком у розвитку РПД стало застосування водню як паливо.

Основи пристрою роторного двигуна

Щоб зрозуміти, як працює роторний двигун, треба розібратися з пристроєм. Дві важливі деталіРПД - ротор та статор. Ротор, встановлений на валу, обертається довкола нерухомої шестерні – статора. З'єднання з шестернею відбувається за допомогою зубчастого колеса. Роблять ротор з легованої сталі та поміщають у циліндричний корпус.

Ротор двигуна в поперечному зрізі має трикутну форму, його грані опуклі, а три вершини постійно контактують із внутрішньою поверхнею корпусу. Таким чином, простір циліндра поділяється на три камери. Внаслідок обертання об'єм камер змінюється. У певний момент, через особливості форми профілю корпусу, камер стає чотири.

• На першому етапі одну з камер через отвір (впускне вікно) запускається паливо.
• Далі обсяг камери з паливом зменшується, впускне вікно повністю закривається та починається стиск палива.
• На наступному етапі утворюється чотири камери, спрацьовують свічки (їх дві), відбувається загоряння палива, і відбувається корисна роботадвигуна.
• При подальшому обертанні ротора відкривається випускне вікно, яке виходять продукти горіння (вихлопні гази).

Як тільки випускне вікно закривається, відкривається впускний отвір і повторюється цикл.

Один робочий цикл відбувається за один повний оборот валу. Щоб поршневий двигун здійснив таку ж роботу, він має бути двоциліндровим.

Для забезпечення герметичності на вершинах ротора встановлюють пластини ущільнювача. До циліндра їх придавлюють пружини та відцентрова сила, додається також тиск газу.

Щоб краще зрозуміти, як влаштований роторний двигун і що це таке взагалі, необхідно вивчити схему. На ній представлено поперечний переріз агрегату та процеси, що відбуваються при русі ротора. Схема роторного двигуна показує, які етапи проходить ротор, що грає роль поршня.

Типи роторних двигунів

Найдавніші роторні двигуни – це водяні млини, в яких колесо обертається від дії води та передає енергію валу. Пристрій сучасно роторного двигуна, що працює на паливі, значно складніший. У ньому камера може бути:

• герметично закрита;
• постійно контактувати із зовнішнім середовищем.

Перший тип пристроїв застосовують на засобах пересування, а другий у газових турбінах. Двигуни із закритою камерою у свою чергу поділяються на кілька видів. Класифікація така.

1. Ротор обертається поперемінно то одну, то іншу бік, його рух нерівномірно.
2. Обертання відбувається в один бік, але швидкість змінюється, рух пульсуючий.
3. Двигуни з ущільнювальними заслінкамизроблені у вигляді лопатей.
4. Ротор, що рівномірно обертається з заслінками, які рухаються разом з ротором і виконують функцію ущільнювача.
5. Двигуни з ротором, що здійснює планетарний рух.

Існує також два види типу роторних двигунів, у яких головний елемент рівномірно обертається. Вони відрізняються організацією робочої камери та конструкцією ущільнювачів. відноситься до п'ятого пункту наведеного вище списку.

Переваги РПД

Розглянувши пристрій роторного двигуна та принцип роботи, можна зрозуміти, що він повністю відрізняється від поршневого. Роторний двигун внутрішнього згоряння компактніший, складається з меншої кількості деталей, а його питома потужність більша, ніж у поршневого мотора.

РПД легко врівноважити, щоб звести вібрації до мінімуму. Це дозволяє встановлювати його на легкий транспорт, наприклад мікроавтомобілі.

Кількість деталей менша, ніж у поршневого двигуна майже в 2 рази. Розміри теж значно менші, і така перевага спрощує розважування по осях, дозволяє досягти більшої стійкості на дорозі.

Традиційний поршневий двигун робить корисну роботу лише за два обороти валу, а в роторному двигуні корисна робота відбувається за один оборот ротора. Це є причиною швидкого розгону автомобілів із РПД.

Висока витрата палива РПД

Пристрій і напрочуд прості, зрозумілі і дотепні. Чому ж він не отримав поширення подібно до поршневого ДВС? Не останнє місце тут посідає економічність.

Роторний двигун внутрішнього згоряння споживає надто багато палива. При об'ємі всього 1,3 літра на кожні 100 км. йде майже 20 літрів бензину. З цієї причини запускати масове виробництвоавтомобілів з РПД зважилися не багато компаній.

У світлі останніх подій на Близькому Сході, коли за ресурси ведеться запекла війна, а ціни на нафту і газ залишаються, як і раніше, досить високими, обмежене застосування РПД цілком зрозуміле.

Інші важливі недоліки

Наступним недоліком роторно-поршневого двигуна є швидке зношування ущільнювачів, розташованих по ребрах ротора. Знос цей відбувається через швидке обертання, і як наслідок, тертя ребер об стінки камери.

На додаток до цього ускладнюється система мастила ребер. Компанія Mazda зробила форсунки, які впорскують масло в камеру згоряння. У зв'язку з цим вимоги до якості олії підвищилися. Постійної рясної мастила також вимагає головний вал, навколо якого відбувається рух.

Технічне вирішення питань мастила вимагало особливого підходу, і впоратися із завданням змогли лише японські інженери після довгих років експериментів.

Температура вихлопних газіву РПД вище, ніж у поршневого двигуна. Це з відносно малою довжиною робочого ходу грані ротора. Процес горіння ледве встигає закінчитись, як грань вже перемістилася настільки, що відкривається випускне вікно. В результаті в вихлопну трубувиходять гази, які повністю не передали тиск ротору, і температура їхня висока. В атмосферу також потрапляє невелика частина паливної суміші, що недогоріла, що негативно позначається на навколишньому середовищі.

У роторному двигуні важко забезпечити герметичність камери згоряння. У процесі роботи стінки статора нерівномірно розігріваються та розширюються. В результаті можливі витікання газу. Особливо нагрівається та частина, де відбувається згоряння. Щоб подолати цю проблему, різні частини роблять із різних сплавів. Це у свою чергу ускладнює та подорожчає процес виробництва двигунів.

На вартість виробництва роторно-поршневих двигунів Ванкеля не найкраще впливає складна форма камери. Насправді циліндр не має овального перетину, як іноді кажуть. Перетин має форму епітрохоїду і вимагає високоточного виконання.

Отже, стає зрозуміло, що роторний двигун має плюси і мінуси. Їх можна звести до наступної таблиці.

Через швидкого зносудеталей ресурс роторного двигуна становить близько 65 тис. км. Для порівняння ресурс традиційного двигуна внутрішнього згоряння у 2, а то й у 3 рази більше. Обслуговування роторно-поршневих двигунів потребує більшої відповідальності, тому вони привертають увагу переважно професіоналів. Частково інженерам вдалося усунути недоліки автомобілів з РПД, але деякі з них все ж таки залишилися.

Роторно-поршневі двигуни Мазди

В той час, як інші світові виробники відмовилися від виробництва роторних двигунів, корпорація Mazda продовжила роботу над ними. Її фахівці удосконалили конструкцію та отримали потужний мотор, здатний конкурувати з найкращими європейськими агрегатами

Працювати з роторно-поршневим двигуном японці почали ще 1963 року. Вони випустили кілька моделей автобусів, вантажівок та легкових авто.

З 1978 до 2003 року компанія виробляла знаменитий спорткар RX-7. Його приймачем стала модель RX-8, яка здобула понад 30 нагород на міжнародних моторних виставках.

На RX-8 було встановлено двигун Renesis (Rotary Engine Genesis). У різній комплектації автомобіль продавався у всьому світі. Найкращі потужні моделі(250 к. с., 8,5 тис. оборотів за хвилину) продавали в Північної Америкита Японії. У 2007 році в Токіо на автосалоні представили концепт автомобіля з двигуном Renesis II потужність 300 л. с.

У 2009 році автомобілі Mazda з роторним мотором були заборонені в Європі, оскільки викид вуглекислого газу перевищував існуючі на той момент норми. У 2102 році масове виробництво японських автомобілівз роторними двигунами було припинено. на НаразіРПД від компанії Mazdaвстановлюють лише на спортивні гоночні автомобілі.

Основні типи двигунів внутрішнього згоряння та парові машини мають один загальний недолік. Він полягає в тому, що зворотно-поступальне переміщення вимагає перетворення на обертальний рух. Це, у свою чергу, зумовлює низьку продуктивність, а також досить високу зношування деталей механізму, включених до різних типів двигунів.

Досить багато людей замислювалися про те, щоб створити такий мотор, у якому рухливі елементи лише оберталися. Однак вирішити це завдання вдалося лише одній людині. Фелікс Ванкель – механік-самоук – став винахідником роторно-поршневого двигуна. За своє життя ця людина не здобула ні якоїсь спеціальності, ні вищої освіти. Розглянемо далі детальніше роторно-поршневий двигун Ванкеля.

Коротка біографія винахідника

Фелікс Г. Ванкель народився 1902 року, 13 серпня, у невеликому містечку Лар (Німеччина). У Першу світову батько майбутнього винахідника загинув. Через це Ванкелю довелося кинути навчання у гімназії та влаштуватися помічником продавця у лавці з продажу книг при видавництві. Завдяки цьому він звикнув до читання. Фелікс вивчав технічні характеристики двигунів, автомобілебудування, механіку самостійно. Знання він черпав із книг, які продавалися у лавці. Вважається, що пізніше реалізована схема двигуна Ванкеля (точніше, ідея її створення) відвідала уві сні. Невідомо, правда це чи ні, але точно можна сказати, що винахідник мав неабиякі здібності, потяг до механіки і своєрідний

Плюси і мінуси

Перетворюваний рух зворотно-поступального характеру повністю відсутня у роторному двигуні. Освіта тиску відбувається у тих камерах, які створюються за допомогою опуклих поверхонь ротора трикутної форми та різними частинами корпусу. Обертальні рухи ротор здійснює за допомогою згоряння. Це здатне призвести до зниження вібрації та збільшити швидкість обертання. Завдяки підвищенню ефективності, яке зумовлене таким чином, роторний двигун має розміри набагато менше, ніж звичайний еквівалентний поршневий двигун.

Роторний двигун має один головний із усіх своїх компонентів. Ця важлива складова називається трикутним ротором, який здійснює обертальні рухи всередині статора. Всі три вершини ротора, завдяки цьому обертанню, мають постійний зв'язок із внутрішньою стіною корпусу. За допомогою цього контакту утворюються камери згоряння або три об'єми замкнутого типу з газом. Коли відбуваються обертальні рухи ротора всередині корпусу, обсяг всіх трьох утворених камер згоряння весь час змінюється, нагадуючи дії звичайного насоса. Всі три бічні поверхні ротора працюють як поршень.

Усередині ротора є шестерня невеликого розміру із зовнішніми зубами, яка прикріплена до корпусу. Шестерня, яка більша за діаметром, з'єднана з цією нерухомою шестернею, що задає саму траєкторію обертальних рухів ротора всередині корпусу. Зуби більшої шестірні внутрішні.

З тієї причини, що разом з вихідним валом ротор пов'язаний ексцентрично, обертання валу відбувається на кшталт того, як ручка обертатиме колінвал. Вихідний вал робитиме оборот тричі за кожен з оборотів ротора.

Роторний двигун має таку перевагу як невелика маса. Найголовніший з блоків роторного двигуна має невеликі розміри і масу. При цьому керованість та характеристики такого двигуна будуть кращими. Менше маса у нього виходить за рахунок того, що потреба в колінвалі, шатунах та поршнях просто відсутня.

Роторний двигун має такі розміри, які набагато менше звичайного двигуна відповідної потужності. Завдяки меншим розмірам двигуна, керованість буде набагато кращою, а також сама машина стане просторішою, як для пасажирів, так і для водія.

Всі з частин роторного двигуна здійснюють безперервні обертальні рухи в тому самому напрямку. Зміна їх руху відбувається так само, як у поршнів традиційного двигуна. Роторні двигуни внутрішньо збалансовані. Це веде до зниження рівня вібрації. Потужність роторного двигуна здається набагато гладкішим і рівномірнішим чином.

Двигун Ванкеля має спеціальний опуклий ротор з трьома гранями, який можна назвати його серцем. Цей ротор здійснює обертальні рухи всередині циліндричної поверхні статора. Роторний двигун «Мазда» є першим у світі роторним двигуном, розробленим спеціально для виробництва серійного характеру. Даної розробки було започатковано ще 1963 року.

Що таке РПД?

У класичному чотиритактним двигуномодин і той же циліндр використовується для різних операцій - упорскування, стиснення, спалювання та випуску.У роторному двигуні кожен процес виконується в окремому відсіку камери. Ефект мало чим відрізняється від розподілу циліндра на чотири відсіки для кожної з операцій.
У поршневому двигуні тиск виникає при згорянні суміші змушує поршні рухатися вперед і назад у своїх циліндрах. Шатуни і колінчастий вал перетворять цей штовхальний рух на обертальний, необхідний для руху автомобіля.
У роторному двигуні немає прямолінійного руху, який треба було б переводити у обертальний. Тиск утворюється в одному з відсіків камери змушуючи обертатися ротор, це знижує вібрацію і підвищує потенційну величину оборотів двигуна. В результаті всього більша ефективність і менші розміри при тій же потужності, що і звичайного поршневого двигуна.

Як працює РПД?

Функцію поршня в РПД виконує тривершинний ротор, що перетворює силу тиску газів у обертальний рух ексцентрикового валу. Рух ротора щодо статора (зовнішнього корпусу) забезпечується парою шестерень, одна з яких жорстко закріплена на роторі, а друга на бічній кришці статора. Сама шестерня нерухомо закріплена на корпусі двигуна. З нею в зачепленні знаходиться шестерня ротора із зубчастим колесом як би обкатується навколо неї.
Вал обертається в підшипниках, розміщених на корпусі, та має циліндричний ексцентрик, на якому обертається ротор. Взаємодія цих шестерень забезпечує доцільний рух ротора щодо корпусу, в результаті якого утворюються три роз'єднані камери змінного об'єму. Передатне відношення шестерень 2: 3, тому за один оберт ексцентрикового валу ротор повертається на 120 градусів, а за повний оберт ротора в кожній з камер відбувається повний чотиритактний цикл.

Газообмін регулюється вершиною ротора при проходженні її через впускний та випускний вікно. Така конструкція дозволяє здійснювати 4-тактний цикл без застосування спеціального механізму газорозподілу.

Герметизація камер забезпечується радіальними та торцевими ущільнювальними пластинами, притискаються до циліндра відцентровими силами, тиском газу та стрічковими пружинами. Крутний момент виходить в результаті дії газових сил через ротор на ексцентрик валу.

Сумішоутворення

Теоретично в РПД застосовують кілька різновидів сумішоутворення: зовнішнє і внутрішнє, з урахуванням рідких, твердих, газоподібних видів палива.
Щодо твердих видів палива варто відзначити, що їх спочатку газифікують у газогенераторах, оскільки вони призводять до підвищеного золоутворення в циліндрах. Тому більшого поширення на практиці набули газоподібні та рідкі палива.
Сам механізм утворення суміші в двигунах Ванкеля залежатиме від виду палива, що застосовується.
При використанні газоподібного палива його змішування з повітрям відбувається у спеціальному відсіку на вході у двигун. Горюча суміш у циліндри надходить у готовому вигляді.

З рідкого палива суміш готується наступним чином:

1. Повітря поєднується з рідким паливом перед надходженням в циліндри, куди надходить горюча суміш.
2. У циліндри двигуна рідке паливо і повітря надходять окремо, і вже всередині циліндра відбувається їхнє змішування. Робоча суміш виходить при зіткненні з залишковими газами.

Відповідно, паливно-повітряна суміш може готуватися поза циліндрами або всередині них. Від цього йде поділ двигунів із внутрішнім або зовнішнім утворенням суміші.

Технічні характеристики роторно-поршневого двигуна

параметри	ВАЗ-4132	ВАЗ-415
кількість секцій	2	2
Робочий об'єм камери двигуна, куб.	1,308	1,308
ступінь стиснення	9,4	9,4
Номінальна потужність, кВт (к.с.)/хв-1	103 (140) / 6000	103 (140) / 6000
Максимальний крутний момент, Н*м (кгс*м)/хв-1	186 (19) / 4500	186 (19) / 4500
Мінімальна частота обертання ексцентрикового валу холостому ході, хв-1	1000	900
Маса двигуна, кг
Габаритні розміри, мм
Витрата олії у% від витрати палива
Ресурс двигуна до першого капітального ремонту, тис. км
призначення	ВАЗ-21059/21079	ВАЗ-2108/2109/21099/2115/2110

випускаються моделі

	двигун РПД	Час розгону 0-100, с	Максимальна швидкість, км\год

ККД роторно-поршневої конструкції

Незважаючи на низку недоробок, проведені дослідження показали, що загальний ККД двигунаВанкеля досить високий за сучасними мірками. Його значення становить 40 – 45%. Для порівняння, у поршневих двигунів внутрішнього згоряння ККДскладає 25%, у сучасних турбодизелів – близько 40%. Самий високий ККДу поршневих дизельних двигунів становить 50%. До цього часу вчені продовжують роботу з пошуку резервів для підвищення ККД двигунів.

Підсумковий ККД роботи двигуна складається з трьох основних частин:

Дослідження у цій галузі показують, що лише 75% пального згоряє у повному обсязі. Є думка, що ця проблема вирішується шляхом поділу процесів згоряння та розширення газів. Необхідно передбачити облаштування спеціальних камер за оптимальних умов. Горіння має відбуватися у замкнутому обсязі, за умови наростання температурних показниківі тиску, розширювальний процес має відбуватися за невисоких показників температур.

1. ККД механічний (характеризує роботу, результатом якої стало утворення переданого споживачеві крутного моменту головної осі).

Близько 10% роботи двигуна витрачається на приведення в рух допоміжних вузлів та механізмів. Виправити цю недоробку можна шляхом внесення змін у пристрій двигуна: коли головний робочий елемент, що рухається, не торкається до нерухомого корпусу. Постійне плече крутного моменту має бути присутнім на всьому шляху проходження основного робочого елемента.

1. Термічна ефективність (показник, що відображає кількість теплової енергії, утвореної від спалювання пального, що перетворюється на корисну роботу).

На практиці 65% отриманої теплової енергії випаровується з відпрацьованими газами у зовнішнє середовище. Ряд досліджень показав, що можна досягти підвищення показників термічної ефективності в тому випадку, коли конструкція двигуна дозволяла б здійснювати згоряння пального в теплоізольованій камері, щоб від самого початку досягалися максимальні показники температури, а в кінці ця температура знижувалася до мінімальних значень шляхом включення парової фази.

Роторно-поршневий двигун Ванкеля

Принцип роботи РПД заснований на тиску розширення газів, що створюється при спалюванні палива. Головна відмінність та позитивний момент РПД – відсутність мас зі зворотно-поступальними рухами. Весь рух деталей відбувається по колу без різких зупинок. У звичайному поршневому ДВЗ відбувається повна зупинка поршня та шатуна у верхній та нижній мертвих точкахщо створює значні сили інерції та вимагає застосування високоміцних матеріалів.

Основною частиною конструкції є ротор, що перетворює тиск у круговий рух. Ротор у найпростішому випадку має форму трикутника з опуклими гранями (т.зв. трикутник Рело) і знаходиться/обертається в овальному корпусі спеціального профілю, поверхня якого виконана по епітрохоїді (можливі варіанти з іншою формою ротора та корпусу). У порожнинах між ротором і корпусом, що повністю ізольовані один від одного і змінюють свій обсяг по ходу обертання ротора, відбувається ряд процесів (тактів) — подача повітря, упорскування палива, стиснення суміші, створення іскри, виведення відпрацьованих газів:

• в першу порожнину через впускне вікно надходить і перемішується повітряно-паливна суміш(відкриття та закриття вікна виконується гранню ротора, аналогічно двотактному поршневому двигуну);
• ротор переміщає отриману субстанцію у другу порожнину, де проходить стиск та займання;
• у третій порожнині відбувається розширення суміші та видалення відпрацьованих газів через випускне вікно (також відкривається та закривається гранню ротора).

Ключовий момент у тому, що це процеси відбуваються не послідовно, а водночас і паралельно, тобто. за один оборот ротора відбуваються всі три такти.

Обертання ротора відбувається на ексцентриці - парі шестерень, велика з яких знаходиться на внутрішній поверхні ротора, а менша, опорна, жорстко прикріплена до внутрішньої поверхні бічної кришки двигуна. Обертальний рух ротора передається на ексцентриковий вал, встановлений на підшипниках і передає крутний момент на механізми трансмісії. Таким чином у РПД одночасно працюють дві механічні пари: перша - регулююча рух ротора і що складається з пари шестерень; і друга - перетворює круговий рух ротора на обертання ексцентрикового валу. Передатне співвідношення шестерень ротора та статора 2:3, тому за один повний оборот ексцентрикового валу ротор встигає повернутися на 120 градусів. У свою чергу, за один повний оборот ротора в кожній із трьох утворених його гранями камер проводиться повний чотиритактний цикл двигуна внутрішнього згоряння.

Для забезпечення балансування (особливо на неодружених оборотах) потрібно мінімум два ротори, хоча застосовуються і однороторна конструкція. Двигуни Mazda мають до трьох роторів (секцій).

Загальний ККД роторногодвигуна Ванкеля (термічний та механічний ККД) становить близько 40-45%. Для порівняння, звичайні поршневі ДВЗ мають 25% ККД (за іншими даними – 34%), а сучасні турбодизелі до 40% (за іншими даними – 50%).

[згорнути]

Класифікація роторних ДВЗ

Розкрити...

Класифікація роторних двигунів відбувається за типом роботи камери згоряння - замикається вона на якийсь час герметично, або має постійний зв'язок з атмосферою. До останнього типу відносяться газові турбіни, камери згоряння яких відокремлені від вихлопного сопла (від атмосфери) лише густим «частоколом» лопатей роторної крильчатки.

Роторні ДВС з камерами згоряння, що герметично замикаються, діляться на 7 різних конструкційних компоновок:

1. Роторні двигуни з нерівномірним різноспрямованим (поворотно-обертальним) рухом головного робочого елемента. Ротор тут не обертається, а ніби хитається навколо своєї осі. Процес стиснення відбувається між лопатками двигуна.
2. Роторні двигуни з нерівномірним односпрямованим (пульсуюче-обертальним) рухом головного робочого елемента. Усередині корпусу два ротори. Стиснення проходить між лопатями цих двох елементів, коли вони зближуються та видаляються.
3. Роторні двигуни з простим і рівномірним обертальним рухом головного робочого елемента та з ущільнювальними заслінками-лопатями, що рухаються в роторі. Дана конструкція досі широко використовується в пневматичних моторах. Для роторних двигунів внутрішнього згоряння суттєво переробляється камера, в якій відбувається запалення.
4. Окремий випадок - із заслінками-лопатями, що відхиляються на шарнірах на роторі.
5. Роторні двигуни з простим і рівномірним обертальним рухом головного робочого елемента та з ущільнювальними заслінками, що рухаються в корпусі.
6. Роторні двигуни з простим і рівномірним обертальним рухом головного робочого елемента та з використанням такого ж простого обертального руху ущільнювальних елементів.
7. Роторні двигуни з простим обертовим рухом головного робочого елемента, без застосування окремих елементів ущільнювачів і спіральною організацією форми робочих камер. Вважаються найбільш технічно досконалими за рахунок відсутності деталей, що здійснюють зворотно-поступальні рухи. Саме вони є РПД («двигун Ванкеля») у класичному сучасному розумінні. РПД такого типу легко досягають 10000 об/хв.
8. Роторні двигуни з планетарним обертальним рухом головного робочого елемента та без застосування окремих ущільнювальних елементів. Найперша модифікація, винайдена Фройде та Ванкелем.

Переваги РПД

Розкрити...

• Конструкція РПД порівняно мала (в 1,5-2 рази менше класичного ДВС такої ж потужності) і має малу вагу, що покращує керованість машини, полегшує оптимальне розташування трансмісії (розважування) та вивільняє більше внутрішнього компонувального простору.
• За рахунок відсутності перетворення зворотно-поступального руху на обертальний і пов'язаних з цим сил інерції, РПД витримує набагато великі обертипорівняно з традиційними двигунами. Як наслідок - відмінні динамічні якості (висока питома потужність - двигун робочим об'ємом 1,3 літра видає 220лс, а з турбонаддувом - 350лс!), високі граничні обороти (до 10000 об/хв), відмінна ємність і рівна крива.
• Видача потужності з кожної секції протягом 3/4 обороту вихідного валу (однопоршневий ДВЗ видає потужність лише на 1/4 обороту).
• Мінімум вібрацій, чудове балансування (особливо у двороторних двигунах).
• На 35-40% менше деталей у конструкції взагалі і мас, що рухаються, зокрема (відсутні поршні, шатуни, колінчастий вал, в «класичному варіанті» — газорозподільний механізм), набагато менша маса рухомих частин.
• У найпростішому варіанті РПД відсутня окрема система мастила - масло додається до палива, як при експлуатації двотактних мотоциклетних моторів. Змащення пар тертя (насамперед ротора і робочої поверхнікамери згоряння) у такому варіанті виробляється самою паливо-повітряною сумішшю.

[згорнути]

Недоліки РПД

Розкрити...

• Невисока ефективність ущільнень зазору між ротором та камерою згоряння. Ротор РПД, що має складну форму, вимагає надійних ущільнень не тільки по гранях (а їх чотири біля кожної поверхні — дві по вершинних, дві по бокових гранях), але і по бічній поверхні, що стикається з кришками двигуна. При цьому ущільнення виконані у вигляді пружних смужок з високолегованої сталі з особливо точною обробкою як робочих поверхонь, так і торців. Закладені в конструкцію ущільнень допуски на розширення металу від нагрівання погіршують їх характеристики - уникнути прориву газів у торцевих ділянок ущільнювальних пластин практично неможливо (у поршневих двигунах використовують лабіринтовий ефект, встановлюючи кільця ущільнювачів зазорами в різні боки).
• Складна система ущільнень ротора вимагає складного і ефективного мастила поверхонь, що труться. РПД споживає більше олії, ніж чотиритактний поршневий двигун (від 400-1200 мл на 1000 км, заміна кожні 5000 км). Власники автомобілів з РПД рекомендують перевіряти рівень олії щоранку. При цьому масло згоряє разом із паливом, що різко погіршує екологію РПД.
• Особливі вимоги до якості олії - через схильність до підвищеному зносу(через велику площу деталей, що стикаються - ротора і внутрішньої камери двигуна) і перегріву (через підвищене тертя і невеликі розміри самого двигуна). Для РПД смертельно небезпечні нерегулярна зміна масла (абразивні частинки в старій олії різко збільшують знос) та переохолодження мотора. Запуск холодного двигуна та недостатній його прогрів призводять до того, що в зоні контакту ущільнень ротора з поверхнею камери згоряння та бічними кришками виявляється мало мастила. Якщо поршневий двигун найчастіше заклинює під час перегріву, то РПД — під час запуску холодного двигуна або роботи в холодну погоду, коли охолодження надмірне.
• Висока витрата палива на низьких оборотах(і взагалі). Теоретично може усуватися відключенням частини секцій на низьких оборотах, що при цьому знижує температурне навантаження.
• Високі вимоги до геометричної точності виготовлення деталей та як наслідок висока складність виробництва. Потрібно застосування високотехнологічного та високоточного обладнання: верстатів, здатних переміщати інструмент складною траєкторією епітрохоїдальної поверхні камери об'ємного витіснення.
• З'єднання ротора з вихідним валом через ексцентриковий механізм ( характерна особливість РПД Ванкеля) викликає тиск між поверхнями, що труться, що в поєднанні з високою температуроюпризводить до додаткового зносу та нагрівання двигуна.
• Високі перепади тиску між роторними камерами при дуже невеликій площі плями контакту. Як наслідок — швидке зношування ущільнювачів і дуже високі вимоги до них, загалом — малий ресурс двигуна (ключова проблема РПД — високі витоки між камерами, падіння ККД та зростання токсичності вихлопу). Так, для Mazda RX-8 ресурс двигуна становить близько 100-150 тисяч км пробігу при правильному та своєчасному ТО, після чого йде капітальний ремонтіз заміною ущільнювачів. Частково проблема швидкого зносу ущільнювачів на високої швидкостіобертання валу було вирішено застосуванням високолегованої сталі.
• Найменша еластичність щодо класичних поршневих ДВЗ — РПД видає оптимальну потужністьлише на високих оборотах, що потребує ускладнення трансмісії.
• Погана геометрія камери згоряння, що у РПД має лінзовидну форму, тобто. відносно велику площу при невеликому обсязі. При горінні робочої сумішіосновні втрати енергії йдуть через випромінювання, тому ідеальна формакамери згоряння – сферична. Теплові втрати не тільки знижують ефективність перетворення хімічної енергії в механічну, але й ведуть до сильного перегріву двигуна (тобто вищого теплового режиму), а також поганого згоряння паливно-повітряної суміші та схильності до детонації. Частково ця проблема вирішується встановленням двох свічок у різних зонах на одну камеру згоряння.
• Мінімальний ресурс свічок запалювання, їх перегрів, необхідність заміни кожні 10000 км.

[згорнути]

[згорнути]

Пристрій РПД

Розкрити...

Встановлений на валу ротор жорстко з'єднаний із зубчастим колесом, яке входить у зачеплення із нерухомою шестернею – статором. Діаметр ротора набагато перевищує діаметр статора, незважаючи на це ротор із зубчастим колесом обкатується навколо шестерні. Кожна з вершин тригранного ротора здійснює рух епітрохоїдальної поверхні циліндра і відсікають змінні об'єми камер в циліндрі з допомогою трьохклапанів.

Така конструкція дозволяє здійснити будь-який 4-тактний цикл Дизеля, Стірлінга або Отто без застосування спеціального механізму газорозподілу. Герметизація камер забезпечується радіальними та торцевими ущільнювальними пластинами, що притискаються до циліндра відцентровими силами, тиском газу та стрічковими пружинами. Відсутність механізму газорозподілу робить двигун значно простішим за чотиритактний поршневий, а відсутність сполучення (картерний простір, колінвал і шатуни) між окремими робочими камерами забезпечують надзвичайну компактність і високу питому потужність. За один оберт ексцентрикового валу двигун виконує один робочий цикл, що еквівалентно роботі двоциліндрового поршневого двигуна. За один оберт ротора ексцентриковий вал виконує 3 обороти і 9 робочих ходів, що призводить до помилкових порівнянь роторного двигуна з шестициліндровим поршневим двигуном.

Сумішоутворення, запалювання, мастило, охолодження, запуск принципово такі ж, як і у звичайного поршневого двигуна внутрішнього згоряння.

Практичне застосування отримали двигуни з тригранними роторами, із ставленням радіусів шестірні та зубчастого колеса: R:r = 2:3, які встановлюють на автомобілях, човнах тощо.

[згорнути]

Застосування

Розкрити...

Першим серійним автомобілем із роторним двигуном став NSU Spider, який був випущений у 1964 році. NSU - німецька компанія, заснована в 1873 році, яка випускала автомобілі та мотоцикли. До 1969 року проіснувала як окрема компанія, далі була куплена концерном VolkswagenГрупа.

Першою масовою (37204 екземпляри) стала модель NSU Ro-80, справжній прорив завдяки правильному маркетингу. Однак ставка на «революційну технологію» РПД, яка ще не налагоджена в реальних умовах, стала серйозною помилкою. Ресурс двигуна становив не більше 50 тис. кілометрів, а найчастіше і значно менше. РПД часто замінювали на поршневий L4 Essex фірми Ford.

Також РПД встановлювалися на автомобілі:

• Citroen GS Birotor (проект Citroen M35)
• Mercedes-Benz С111
• Chevrolet Corvette
• ВАЗ 21018 (1976 рік), 21079 та 2110 (модифікації для спецслужб)
• Mazda (з 1978 року, Cosmo Sport та серія Rotor-eXperiment, широко відома як RX)

Серію RX завершено в 2008 році на моделі RX-8. Загалом у серії випущено понад мільйон машин з РПД. Загалом на піку популярності патент на двигун Ванкеля купили 11 провідних автовиробників світу.

Цікаво, що автомобілі Mazda з літерами RE у найменуванні (перші літери від назви «Renesis») можуть використовувати як паливо як бензин, так і водень (оскільки менш чутливий до детонації, ніж звичайний двигун, що використовує зворотно-поступальний рух поршня).

Також РПД застосовуються на мотоциклах (дрібними серіями) та в авіаційному моделізмі.

Цікаво, що отримавши патент на РПД у 1936 році, Фелікс Ванкель став винахідником не тільки двигуна внутрішнього згоряння, але ще й роторно-поршневого насоса та компресора. І ці пристрої можна зустріти набагато частіше, ніж РПД — на виробництві, ремонтних майстернях, побуті. Наприклад, портативні електричні компресори для автомобілістів часто влаштовані за принципом роторно-поршневого насоса.

Роторний двигун (РД) вважається двигуном внутрішнього згоряння, який практично повністю відрізняється від звичного поршневого агрегату. Як відомо, в циліндрі поршневого двигуна виконується кілька тактів: впуск, стиснення, потім робочий хід і в ув'язненні випуск.

Що стосується РД, то він здійснює ті самі такти, при цьому вони здійснюються в різних частинах камери. Порівняти їх можна було б лише в тому випадку, якщо в поршневому агрегаті був присутній окремий циліндр для кожного з тактів і поршень поступово переміщався від циліндра до циліндра.

Роторний двигун винайшов і сконструював доктор Фелікс Ванкель, тому його часто називають двигуном Ванкеля.

Принцип роботи

Роторний двигун використовує тиск, що виникає під час згоряння паливоповітряної суміші. Такий тиск у поршневих двигунах створюється в циліндрах, що приводить у рух поршні.

Колінчастий вал і шатуни приводять поршень у обертальний рух і завдяки цьому колеса автомобіля починають обертатися. У даному двигунітиск при згорянні виникає в камері, яка сформована частиною самого корпусу і закрита однією зі сторін трикутного ротора, що виконує роль поршнів.

У цьому відео вам покажуть, як працює роторний двигун для Mazda RX-8. Приємного перегляду!

Обертання ротора нагадують лінію, яка намальована спірографом. Така траєкторія дозволяє вершинам ротора контактувати з корпусом двигуна, що утворює при цьому три розділені між собою об'єми газу.

Коли ротор обертається, ці обсяги по черзі розширюються і стискуються. Саме це забезпечує надходження в двигун паливоповітряної суміші, а також стиснення та випуск вихлопу. Він має систему запалювання і впорскування палива, які схожі на системи, що використовуються в поршневих агрегатах.

Його конструкція повністю відрізняється від поршневого двигуна. Ротор має три опуклі сторони, які виконують роль поршнів. На кожній стороні пристрою є спеціальне поглиблення, що збільшує швидкість обертання самого ротора.

Це залишає для паливоповітряної суміші більше вільного місця. На вершині всіх граней розташовані металеві пластини, які поділяють усі вільне місцена камеру. На кожній із сторін ротора присутні два кільця з металу, що формують стінки камер.

У центральній частині пристрою знаходиться зубчасте колесо, зуби якого дивляться всередину. Це колесо сполучається з шестернею, яка закріплена на корпусі двигуна. Дане сполучення задає напрямок і траєкторію обертання в корпусі двигуна.

Особливості роторного двигуна

У даному відео, вам розкажуть про історію двигунів, а також чим вони такі чудові.

Корпус двигуна відрізняється овальною формою. Форма самої камери сконструйована таким чином, щоб усі вершини ротора контактували зі стіною камери.

Вони утворюють три розділені між собою обсяги газу. У корпусі відбувається процес внутрішнього згоряння. Вільний простір корпусу ділиться на чотири частини для впуску, стиснення, робочого такту та випуску.

Важливо відзначити, що порт впуску та випуску знаходяться в корпусі. Клапани у порту відсутні. Впускний порт безпосередньо з'єднаний із дроселем, а випускний порт – із вихлопною системою.

Вихідний вал відрізняється закругленими виступами-кулачками, які розташовані ексцентрично. З кожним із виступів пов'язаний ротор. Вихідний вал є аналогом колінчастого валу в поршневому движку.Вращаясь, ротор штовхає виступи-кулачки.

Оскільки вони розташовані несиметрично, ротор тисне на них із силою, яка змушує обертатися вихідний вал.

Роторний двигун збирають шарами. Двигун з двома роторами збирається п'ятьма шарами, які кріпляться довгими болтами, розташованими по колу.

Через всі елементи конструкції проходить рідина, що охолоджує. Два крайніх шари мають ущільнення і підшипники для вихідного валу.

Крім того, вони ізолюють частини корпусу двигуна, в яких знаходяться ротори. Внутрішня поверхня кожної частини є гладкою і забезпечує належне ущільнення роторів.

Слід зазначити, що впускний порт є у крайніх частинах. Овальний корпус ротора та випускний порт розташований у наступному шарі. Тут і встановлений ротор.

У центральній частині є впускні порти – для кожного ротора відведено один такий порт.

Роторний двигун Mazda RX-8

Центральна частина розділяє між собою ротори, саме тому її поверхня всередині абсолютно гладка.

Гідності й недоліки

На роторний двигун свого часу звернуло увагу безліч провідних автовиробників.

Завдяки своїй конструкції і принципу роботи, він мав вагомі переваги перед поршневими двигунами. В першу чергу, роторний агрегат відрізняється кращою збалансованістю та піддається мінімальній вібрації.

Крім цього, такий двигун відрізняється чудовими динамічними характеристиками(На низькій передачі автомобіль з таким двигуном можна без особливих зусиль розігнати більш ніж на 100 км/год при високих оборотах).

Цей агрегат набагато легше і компактніше поршневого двигуна. У цьому двигуні використовується менше вузлів, і він відрізняється високою потужністю порівняно з поршневим агрегатом.

Серед недоліків роторного двигуна слід виділити:

• підвищена витрата палива за низьких оборотів;
• складність виробництва окремих деталей, Що вимагає використання дорогого високоточного обладнання;
• схильність до перегріву через особливу форму камери згоряння;
• знос ущільнювачів, які розташовані між форсунками через часті перепади тиску;
• потреба у своєчасній та частій зміні моторної олії(Заміна повинна проводитися кожні 5000 кілометрів).

До експлуатації роторних агрегатів необхідно підходити відповідальніше, ніж до обслуговування поршневих агрегатів.

Їх капітальний ремонт та техобслуговування важливо проводити вчасно.

Особливість двигунів автомобілів Mazda

Компанія Mazda розпочала виробництво моделей з роторними двигунами ще далекого 1963-го року.

Найбільш успішним автоКомпанія оснащена роторним агрегатом стала модель RX-7, випущена в 1978-му році. Щоправда, до неї було випущено безліч машин, автобусів та вантажівок із роторними двигунами. Після моделі RX-7, виробництво якої було зупинено в 1995 році, роторним двигуном почали постачати модель RX-8.

Цей двигун вважався найкращим агрегатом у 2003-му році. Цей двигун з двома роторами виробляв 250 кінських сил. Однак у 2008-му році компанія припинила продаж Mazda RX-8 в Європі через викиди її двигуна, які не відповідали європейським стандартам.

Однак розробники компанії вирішили на цьому не зупинятися та створили сучасний роторний двигун Renesis 16X, що відповідає міжнародним та європейським стандартам.

Система упорскування була значно перероблена, завдяки чому паливо витрачається набагато економніше.

Крім цього, корпус двигуна виготовлений із сучасного алюмінієвого сплаву. Компанія також випустила роторний агрегат, який може працювати на водні. Останньою розробкоювиробника з роторним двигуном зараз є модель Premacy Hydrogen RE Hybrid.