Что такое роторный двигатель. Принцип работы роторного двигателя

Особенности роторного мотора

В основу конструкции положен ротор треугольной формы, каждая из граней которого имеет выпуклость (треугольник Рёло). Ротор вращается по планетарному типу вокруг центральной оси — статора. Вершины треугольника при этом описывают сложную кривую, именуемую эпитрохоидой. Форма этой кривой обуславливает форму капсулы, внутри которой вращается ротор.
У роторного мотора те же четыре такта рабочего цикла, что и у его конкурента — поршневого мотора.

Камеры образуются между гранями ротора и стенками капсулы, их форма — переменная серповидная, что является причиной некоторых существенных недостатков конструкции. Для изоляции камер друг от друга используются уплотнители — радиальные и торцевые пластины.

Если сравнивать роторный ДВС с поршневым, то первым бросается в глаза то, что за один оборот ротора рабочий ход происходит три раза, а выходной вал при этом вращается в три раза быстрее, чем сам ротор.

У РПД отсутствует система газораспределения

, что весьма упрощает его конструкцию. А высокая удельная мощность при малом размере и весе агрегата являются
следствием отсутствия коленвала
, шатунов и других сопряжений между камерами.

Роторный двигатель — выбор сделанный сердцем!

Илья [mrjoe]

31.08.2016,

Не всегда при выборе какого-либо пути, действия или предмета можно полагаться лишь на разум, иногда нужно поступать по велению сердца. Ибо, вся ваша жизнь, сложившаяся из поступков совершенных в угоду рациональной и практичной стороны, будет лишена радости, так как это не есть то, что вы хотели бы на самом деле. Ведь вы приобрели или сделали это, потому, что так было удобно, правильно, выгодно или признано обществом.

Роторный двигатель на авто — это и есть выбор сделанный сердцем, т.к. рациональности и практичности в таком моторе ноль без палочки. Только истинный маньяк дороги, купит себе такую машину и будет ездить на ней при условии вечных ремонтов и диагностик.

Что такое роторный двигатель?

Это такой же двигатель внутреннего сгорания, отличающийся от стандартных поршневых двигателей принципом действия и конструктивными особенностями. Смысл всего происходящего остается прежним — топливо сгорает, машина едет. Да и много схожих моментов, например: есть поршень, форсунка, выпуск, камера сгорания и те же четыре такта рабочего процесса, вот только форма всех деталей и самого агрегата немного иная. Она и делает мотор особенным и относительно своего «литража», мощным. Для тех кто не знает, «маздовский» стоковый ротор объемом 1,3 литра выдает 240 л.с.
Если я ничего не путаю, то это единственная марка авто с роторным двигателем, которую можно сейчас приобрести в свободной продаже, правда только б/у, т.к. больше они их не производят. Популярные модели RX-7 и RX-8, обе машины запомнились по кассовым фильмам, первая в первом Форсаже (машина Дизеля), вторая засветилась в Дневном дозоре (машина, ныне покойной, Фриске).

Принцип действия

Забудьте конструкцию обычного ДВС, там все будет совсем не так и представьте дрель в разрезе. В ней стоит электродвигатель в котором имеется статор (внешняя часть) и ротор (внутренняя). Статор неподвижен, а ротор находится в вращательном движении и приводит в действие сверло. Так же и в роторно-поршневом двигателе (РПД), только вращение происходит не от напряжения в катушке, а от воспламенения рабочей смеси. Описывать что и какой формы не буду, на рисунке все будет популярно показано. Перейдем к самой работе мотора.
Начнем с того, что сам ротор, он же поршень, располагается на валу, который крутит маховик и предает усилие на трансмиссию, но это не простой вал, который вращает ротор вокруг своей оси, а вал-эксцентрик. Ротор как бы описывает центр вала, создавая полусферы в полости рабочей зоны двигателя.

Все начинается с всасывания. Полусфера заполняется воздухом и топливом, перемешиваясь в полости(не в впускном коллекторе). Далее ротор выталкивает топливную смесь в следующую камеру, одновременно сжимая ее, где и происходит возгорание от двух свечей. Смесь сгорает и происходит расширение и выталкивание газов в следующую камеру, в которой и происходит выпуск. Ни чего особенного, подумаете вы. Да. Только нужно учесть, что ротор треугольной формы и процесс происходит одновременно. То есть три цикла в один оборот. Если сравнить с обычным двигателем, то там один цикл за оборот. В этом и есть вся «фишка» подобной системы.

Как правило автомобили комплектуются двух- и трех роторными двигателями удельное КПД, которых можно сравнить со «взрослыми» V- образными моторами. Например, 1,3 от RX8 = V6 любого атмосферника, а 3-х роторный = V12. Вот такие сравнительные моменты, которые подкупают потенциальных владельцев автомобилей с РПД. Но это айсберг с таким основанием, знать о котором, порой, даже не хочется и вообще страшно.

Плюсы и минусы роторно-поршневых двигателей

Из плюсов:

Минимум деталей. В РПД на 1000 деталей меньше, чем в обычном ДВС;
Мягкая и сбалансированная работа. В двигателе практически отсутвуют вибрации из-за однонаправленности в работы системы (для тех кто не в курсе, в стандартном ДВС поршневая работает разнонаправлено);
Высокое КПД, относительно рабочего объема.

Из минусов:

Экология (в нашей стране мало кого волнует, но все же). Большое количество выбросов углекислого газа;
Расход топлива. Средний расход 20-25 литров на 100 км. Происходит это из-за компенсации горючим низко степени сжатия (проще говоря, степень сжатия низкая и мотор льет бензин в камеру с запасом);
Низкий ресурс. В идеальном варианте мотор без капремонта протянет 150 тыс, но это при самых наилучших условиях.
Дороговизна обслуживания и отсутствие в должном количестве мастерских занимающихся подобными ДВС (например в Москве пальцев одной руки с лихвой хватит, чтобы перечислить все сервисы, еще 3-4 года назад был только один толковый сервиз, занимающийся этим на высоком уровне);
Чисто производственный минус. Производителю влетает в немалую копейку изготовить данный мотор.

Поэтому приобретая такой автомобиль, вы явно не планируете экономить и практичность не ваша сильная сторона. А может вам просто по душе автомобиль и вам все равно на его минусы? Такое тоже может быть. К стати, есть категория граждан, которым нравится дизайн той же самой RX-8 и чтобы не попадать с ремонтом ротора, они его меняют на обычный ДВС.

Почему у роторных двигателей маленький ресурс?

Действительно? Деталей то меньше и конструкция проще, плюс отсутствует вибрация. Дело все в герметичности полусфер, а этого добиться очень сложно. Требуются дорогостоящие комплектующие и профессионально обслуживание. Перебрать у «Ашота» в районе не получится. К тому же частая замена масла (каждые 5000), и его не малый расход по 600 мл на 1000 км. Еще наблюдается частый перегрев двигателя из-за особенностей охлаждения (исправить эти моменты производителю не получается).
Стоимость ремонта РПД зависит от состояния. Если брать цену на переборку, то она составит от 1000-1500 уе. Если крупные узлы не пострадали, то оплачиваем порядка 1500 уе за ремкомплект и по 700 за каждую секцию, если они уже приплыли. Но если требуется более углубленный разбор, то дешевле заказать новый двигатель из США или Японии (Из США на 1000-1500 дешевле).

P.S. К плюсам можно еще отнести малый вес самого агрегата, что позволил сделать более сбалансированную «развесовку» всего авто, а также возможность разгонять машину до 100 км/ч не переключая передачи при 8000 оборотах без каких-либо последствий.

Строение и принцип работы роторного двигателя

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

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.

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

сжатие смеси;
топливный впрыск;
поступление кислорода;
зажигание смеси;
отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается. После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Конструкция

Чтобы понять принцип работы, следует разобраться, какова конструкция роторного двигателя. Итак, вместо поршней энергия сгорания топлива у такого силового агрегата воспринимается ротором. Ротор имеет вид равностороннего треугольника. Каждая сторона этого треугольника и играет роль поршня.

Ротор

Чтобы обеспечить процесс горения, ротор помещается в закрытое пространство, состоящее из трех элементов – двух боковых корпусов, и одного центрального, называющегося статором. Пространство, в котором производится процесс горения, сделано в статоре, боковые корпуса обеспечивают только герметичность этого пространства.

Внутри статора сделан цилиндр, в котором и размещается ротор. Чтобы внутри этого цилиндра происходили все необходимые процессы, выполнен он в виде овала, с немного прижатыми боками.

Сам статор с одной стороны имеет окна для впуска топливовоздушной смеси или воздуха, и выпуска отработанных газов. Противоположно им сделано отверстие под свечи зажигания.

Устройство двигателя

Особенностью движения ротора в цилиндре статора является то, что его вершины постоянно контактируют с поверхностью цилиндра, его движение сделано по эксцентриковому типу. Он не только вращается вокруг своей оси, но еще и смещается относительно нее.

Для этого в роторе сделано большое отверстие, с одной стороны этого отверстия имеется зубчатый сектор. С другой стороны в ротор вставлен вал с эксцентриком.

Чтобы обеспечить вращение в боковой корпус установлена неподвижная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором ротора, она является опорной точкой для него. При своем эксцентриковом движении он опирается на неподвижную шестерню, а зацепление обеспечивает ему вращательное движение. Вращаясь, он обеспечивает и вращение вала с эксцентриком, на который он одет.

Рабочий цикл

Двигатель Ванкеля использует четырёхтактный цикл:

такт A: Топливно-воздушная смесь через впускное окно поступает в камеру двигателя
такт B: Ротор вращается и сжимает смесь, смесь воспламеняется электрической искрой
такт C: Продукты горения давят на поверхность ротора, передавая усилия на цилиндрический эксцентрик
такт D: Вращающийся ротор вытесняет отработанные газы в выпускное окно.

Несмотря на схожесть цикла, динамика сгорания топливно-воздушной смеси в роторно-поршневом двигателе (РПД) сильно отличается от традиционного поршневого двигателя.

В поршневом двигателе (ПД) топливно-воздушный заряд, проходя в цилиндр через клапан на стадии впуска, приобретает высокую турбулентность, которая возрастает с ростом числа оборотов коленчатого вала, что благоприятно сказывается на полноте сгорания смеси. В РПД турбулентность ниже и в момент воспламенения, основной заряд смеси впереди по вращению ротора быстро сгорает, в то время как задняя часть рабочей полости остается не сгоревшей и выбрасывается в атмосферу. Этим объясняется в 6 — 8 раз более высокий процент выбосов в атмосферу несгоревших углеводородов, по сравнению с поршневыми двигателями.

Еще одним отличием рабочего цикла РПД от рабочего цикла ПД является сдвиг момента максимального выделения тепла в камере сгорания на линию расширения после прохождения верхней мертвой точки. Поэтому максимальные температуры цикла, при одинаковой степени сжатия, у РПД ниже, а в фазе выпуска температура отработавших газов на 200 — 250 °С выше чем у поршневых двигателей. Это термодинамически невыгодно и приводит к дополнительному снижению КПД, но в тоже время, по этой причине выброс окиси азота у РПД на 20% ниже, а при одинаковых степенях сжатия, РПД способен работать без детонации на топливе с октановым числом на 15 единиц меньше чем поршневой двигатель.

Устранение недостатков РПД добиваются усложнением систем впрыска, созданием расслоения топливно-воздушной смеси в камере сгорания и т.п.[3]

Принцип работы роторного двигателя — устройство, недостатки и преимущества, видео

Мировые автомобильные концерны выпустили на рынок машины с этими силовыми агрегатами, но позднее отказались от данной продукции. Что же произошло? Предлагаем разобраться в преимуществах и недостатках роторов, рассмотреть принцип работы РПД (роторно-поршневого двигателя).

Эти тепловые моторы не нуждаются в запчастях, преобразующих поступательный импульс во вращательный (коленчатый вал). Такая особенность конструкции приводит к сокращению потерь. При наличии поршней в цилиндре производится четыре такта:

В роторе эти процессы происходят в разных частях камеры.

Вывод на рынок авто с высоким КПД — мечта любого автоконцерна. Почему же он так и не получил широкого распространения? Давайте разбираться.

Узнайте стоимость ремонта роторного двигателя онлайн за 3 минуты

Не тратьте время впустую – воспользуйтесь поиском Uremont и получите предложения ближайших сервисов с конкретными ценами!

Принцип работы роторного двигателя

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Роторный двигатель в разрезе

Ротор роторного двигателя

Камера роторного двигателя

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 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 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.

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.

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.

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

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.

Устройство роторного двигателя

Действие всех типов моторов основано на давлении, возникающем при сгорании топлива.

В агрегатах с поршневой группой коленчатый вал и шатуны трансформируют возвратно-поступательную энергию во вращение. В результате колеса крутятся. В движке Ванкеля (альтернативное название ДВС с ротором) используется другое техническое решение. Давление производится в камере, являющейся частью корпуса. Закрытая сторона роторного треугольника выступает в роли поршней.

В роторном двигателе внутреннего сгорания производится вращение, похожее на кривую спирографа. При заданной траектории три вершины находятся в контакте с корпусом. Образуются три независимых объема для газа. При вращении запчасти эти камеры сжимаются/расширяются, как следствие:

топливно-воздушная смесь поступает в мотор;
сжимается;
производит необходимую работу в результате расширения;
выходит через выхлоп.

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.

Фазы работы

Как действует роторный двигатель? Принцип работы (gif-изображения и схему РПД вы можете увидеть ниже) данного мотора заключается в следующем. Функционирование двигателя состоит из четырех повторяющихся циклов, а именно:

Подачи топлива. Это первая фаза работы двигателя. Она происходит в тот момент, когда вершина ротора находится на уровне отверстия подачи. Когда камера открыта для основного отсека, ее объем приближается к минимуму. Как только ротор вращается мимо нее, в отсек попадает топливно-воздушная смесь. После этого камера снова становится закрытой.
Сжатия. Когда ротор продолжает свое движение, пространство в отсеке уменьшается. Таким образом, происходит сжатие смеси из воздуха и топлива. Как только механизм проходит отсек со свечей зажигания, объем камеры снова уменьшается. В этот момент происходит воспламенение смеси.
Воспламенения. Зачастую роторный двигатель (ВАЗ-21018 в том числе) имеет несколько свечей зажигания. Это обусловлено большой длиной камеры сгорания. Как только свеча воспламеняет горючую смесь, уровень давления внутри увеличивается в десятки раз. Таким образом, ротор снова приводится в действие. Далее давление в камере и количество газов продолжают расти. В этот момент происходит перемещение ротора и создание крутящего момента. Так продолжается до тех пор, пока механизм не пройдет выхлопной отсек.
Выпуска газов. Когда ротор проходит данный отсек, газ под высоким давлением начинает свободно перемещаться в выхлопную трубу. При этом движение механизма не прекращается. Ротор стабильно вращается до тех пор, пока объем камеры сгорания снова не упадет до минимума. К этому времени из мотора выдавится оставшееся количество отработавших газов.

Именно такой имеет роторный двигатель принцип работы. ВАЗ-2108, на который также монтировался РПД, как и японская «Мазда», отличался тихой работой мотора и высокими динамическими характеристиками. Но в серийное производство данная модификация так и не была запущена. Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы.

Насколько популярен роторный дизельный двигатель?

Первыми машинами, на которых был установлен ДВС Ванкеля, стали легковушки NSU Spider 1964 года выпуска, мощностью в 54 л.с., что позволяло разгонять транспортные средства до 150 км/ч. Далее, в 1967 году, был создан стендовый вариант седана NSU Ro-80, красивый и даже элегантный, с суженым капотом и несколько более высоким багажником. В серийное производство он так и не вышел. Впрочем, именно этот автомобиль подтолкнул многие компании покупать лицензии на роторный дизельный двигатель. В их число вошли Toyota, Citroen, GM, Mazda. Нигде новинка не прижилась. Почему? Тому причиной были серьезные ее недостатки.

Образуемая стенками статора и ротора камера значительно превышает объем классического цилиндра, топливно-воздушная смесь получается неравномерной

. Из-за чего даже с применением синхронного разряда двух свечей не обеспечивается полное сгорание топлива. Как следствие – ДВС неэкономичен и неэкологичен. Именно поэтому, когда разразился топливный кризис, NSU, сделавшая ставку на роторные двигатели, была вынуждена слиться с Volkswagen, где от дискредитировавших себя «ванкелей» отказались.

Компанией Mercedes-Benz было выпущено лишь два автомобиля с ротором – С111 первого (280 л.с., 257.5 км/ч, 100 км/ч за 5 сек) и второго (350 л.с., 300 км/ч, 100 км/ч за 4.8 сек) поколения. Компанией Chevrolet также были выпущены две пробные машины Corvette, с двухсекционным двигателем на 266 л.с. и с четырехсекционным на 390 л.с., но все ограничилось их демонстрацией. За 2 года, начиная с 1974, компанией Citroen были выпущены с конвейера 874 автомобиля Citroen GS Birotor мощностью в 107 л.с., затем их отозвали для ликвидации, однако около 200 так и остались у автолюбителей. А значит, есть вероятность встретить их сегодня на дорогах Германии, Дании или Швейцарии, если, конечно, их владельцам дался капитальный ремонт роторного двигателя.

Наиболее стабильное производство смогла наладить компания Mazda, с 1967 по 1972 годы было выпущено 1519 автомобилей марки Cosmo, воплощенные в двух сериях по 343 и 1176 машин. За тот же период было выпущено в массовое производство купе Luce R130. «Ванкели» начали ставить на все без исключения модели Mazda с 1970 года, в том числе и на автобус Parkway Rotary 26, развивающий скорость до 120 км/ч при массе 2835 кг. Приблизительно в то же время началось производство роторных двигателей в СССР, правда, без лицензии, а, следовательно, до всего доходили своим умом на примере разобранного «ванкеля» с NSU Ro-80.

Разработка осуществлялась на заводе ВАЗ. В 1976 году был качественно изменен двигатель Ваз-311, а через шесть лет массово стала выпускаться марка Ваз-21018 с ротором мощностью 70 л.с. Правда, на всей серии вскоре был установлен поршневой ДВС, поскольку все «ванкели» сломались при обкатке, и потребовалась замена роторного двигателя. С 1983 года с конвейера стали съезжать модели Ваз-411 и Ваз-413 на 120 и 140 л.с. соответственно. Ими были оснащены отряды ГАИ, МВД и КГБ. В настоящее время роторами занимается исключительно компания Mazda.

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.

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х 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.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

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.
Роторные двигатели в силу конструкции ограничены в ресурсе — в среднем это порядка 60-80 тыс. км

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Малый ресурс

Главный, и самый существенный недостаток – малый моторесурс двигателя. В среднем он равен 100 тысячам километров для России. В Европе, США и Японии этот показатель вдвое больше, благодаря качеству горючего и грамотному техническому обслуживанию.

Самую высокую нагрузку испытывают металлические пластины, апексы – радиальные торцевые уплотнители между камерами. Им приходится выдерживать высокую температуру, давление и радиальные нагрузки. На RX-7 высота апекса составляет 8.1 миллиметра, замена рекомендована при износе до 6.5, на RX-8 ее сократили до 5.3 заводских, а допустимый износ не более 4.5 миллиметров.

Важно контролировать компрессию, состояние масла и масляных форсунок, которые подают смазку в камеру двигателя. Основные признаки износа двигателя и приближающегося капитального ремонта – низкая компрессия, расход масла и затрудненный запуск «на горячую».

Низкая экологичность

Поскольку система смазки роторно-поршневого двигателя подразумевает прямой впрыск масла в камеру сгорания, а еще из-за неполного сгорания топлива, выхлопные газы имеют повышенную токсичность. Это затрудняло прохождение экологической проверки, нормам которой необходимо было соответствовать, чтобы продавать автомобили на американском рынке.

Для решения проблемы инженеры Mazda создали термальный реактор, который дожигал углеводороды перед выбросом в атмосферу. Впервые его установили на автомобиль Mazda R100.

Вместо того чтобы свернуть производство как другие, Mazda в 1972 году начала продажу автомобилей с системой снижения вредных выбросов для роторных двигателей REAPS (Rotary Engine Anti-Pollution System).

Недостатки роторного двигателя

На старте продаж роторная Мазда пользовалась активным спросом, так как автомобиль привлекал автолюбителей своим необычным и мощным двигателем (особенно форсированные версии с мощностью около 500 л.с.). Однако немного позже владельцы уже на относительно небольших пробегах столкнулись с первыми проблемами и минусами данного типа ДВС.

Основные недостатки — большой расход топлива и относительно низкий ресурс роторного двигателя 13B-MSP. В идеальных условиях силовая установка данного типа способна выходить около 100 тыс. км пробега. Что касается реальной эксплуатации, часто моторы приходили в негодность уже к 50-60 тыс. км. пробега.

Обычно первыми выходят из строя уплотнения ротора. Причина вполне очевидна, так как уплотнения находятся под высокими нагрузками и сильно нагреваются. Также дает о себе знать и детонация, износ подшипников эксцентрикового вала, роторов и т.д.

Примечательно то, что первыми сдаются апексы (уплотнения на торцах), тогда как боковые уплотнители ходят намного дольше. В результате износа апексов, а также их установочных мест на роторе, в двигателе падает компрессия, углы уплотнителей могут отваливаться, повреждая поверхности статора.

Также следует отметить быстрый выход из строя коренных вкладышей эксцентрикового вала. С учетом того, что вал осуществляет вращение в 3 раза быстрее роторов, роторы несколько смещаются по отношению к стенкам статора, причем вершины роторов должны всегда быть удалены на одно расстояние от стенок.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гибридный двигатель автомобиля. Из этой статьи вы узнаете, как устроен и работает двигатель гибрид, а также что нужно знать о гибридном двигателе перед покупкой автомобиля с силовой установкой данного типа.

В результате, когда углы апексов выпадают, на поверхности статора неизбежно появляются задиры. При этом диагностика роторного двигателя сильно затруднена, так как, в отличие от обычного мотора, роторный двигатель не стучит в случае износа вкладышей.

Параллельно отметим, что на версиях данного мотора с наддувом работа агрегата на обедненной смеси приводит к перегреву апекса. Далее пружина, прижимающая апекс, просто гнет его и компрессия сильно снижается. Еще форсированные (роторные двигатели с наддувом) отличаются неравномерным нагревом корпуса.

В верхней части ДВС, где происходят такты впуска и сжатия, более холодные. В то же время нижняя часть, где протекает процесс сгорания смеси и выпуска раскаленных газов, нагревается намного сильнее. Результат – деформация корпуса форсированных версий.

Также отметим, что отдельно проявились и проблемы системы смазки. На практике, масляные форсунки в статоре часто загрязняются и перестают работать. При этом промыть клапаны форсунок не получается, то есть нужна замена. Если же вовремя проблема не была установлена, масляное голодание становится причиной сильного износа целого ряда элементов роторного двигателя.

При этом во всех случаях и независимо от причины, статор на практике восстановить практически не представляется возможным, а также следует отметить отсутствие ремонтных запчастей. Это значит, что если статор поврежден, восстановить двигатель очень сложно и дорого. То же самое касается и ротора. Если пазы под апексы повреждены, отремонтировать деталь практически невозможно.

Все это означает, что мотор фактически «одноразовый» и качественно его отремонтировать нет возможности. Единственный выход – покупка и установка нового двигателя, так как контрактные варианты в большинстве случаев тоже будут изношены и долго не прослужат. Само собой, купить роторный двигатель без пробега можно, но цена роторного двигателя будет высокой.

Сложность производства деталей

Кроме того, стоит отметить высокую стоимость производства деталей данного двигателя, которая объяснялась сложностью изготовления ротора. Для того чтобы данный механизм правильно прошел эпитрохоидальную кривую, нужна высокая геометрическая точность (для цилиндра в том числе). Поэтому при изготовлении роторных двигателей невозможно обойтись без специализированного дорогостоящего оборудования и особых знаний в технической области. Соответственно, все эти затраты заранее закладываются в цену автомобиля.

Перегревы и высокие нагрузки

Также из-за особой конструкции данный агрегат был часто подвержен перегреву. Вся проблема заключалась в линзовидной форме камеры сгорания.

В отличие от нее, классические ДВС имеют сферическую конструкцию камеры. Топливо, которое сгорает в линзовидном механизме, превращается в тепловую энергию, расходуемую не только на рабочий ход, но и на нагрев самого цилиндра. В конечном итоге частое «закипание» агрегата приводит к быстрому износу и выходу его из строя.

Ресурс

Не только цилиндр терпит большие нагрузки. Исследования показали, что при работе ротора значительная часть нагрузок ложится на уплотнители, расположенные между форсунками механизмов. Они подвергаются постоянному перепаду давления, потому максимальный ресурс двигателя составляет не более 100-150 тысяч километров.

После этого мотору требуется капитальный ремонт, стоимость которого порой равносильна покупке нового агрегата.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Расход масла у него составляет более 500 миллилитров на 1 тысячу километров, что заставляет заливать жидкость каждые 4-5 тыс. километров пробега. Если вовремя не произвести замену, мотор попросту выйдет из строя. То есть к вопросу обслуживания роторного двигателя нужно подходить более ответственно, иначе малейшая ошибка чревата дорогостоящим ремонтом агрегата.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.
Агрегаты с пульсирующе-вращательным движением, направленным в 1 сторону.
С планетарным вращением вала, без уплотнительных элементов. Яркий пример тому – двигатель Ванкеля.
РПД с равномерной работой рабочих элементов и спиральным типом расположения камер сгорания.

Роторный двигатель (ВАЗ-21018-2108)

История создание ВАЗовских роторных ДВС датируется 1974 годом. Именно тогда было создано первое конструкторское бюро РПД. Однако первый разработанный нашими инженерами двигатель имел схожую конструкцию с мотором Ванкеля, который укомплектовывался на импортные седаны NSU Ro80. Советский аналог получил название ВАЗ-311. Это самый первый советский роторный двигатель. Принцип работы на ВАЗовских автомобилях данного мотора имеет одинаковый алгоритм действия РПД Ванкеля.

Первым автомобилем, на который стали устанавливать данные двигатели, стал ВАЗ модификации 21018. Машина практически ничем не отличалась от своего «предка» – модели 2101 – за исключением используемого ДВС. Под капотом новинки стоял односекционный РПД мощностью в 70 лошадиных сил. Однако в результате исследований на всех 50 образцах моделей были обнаружены многочисленные поломки мотора, которые заставили Волжский завод отказаться от применения данного типа ДВС на своих автомобилях на ближайшие несколько лет.

Основная причина неисправностей отечественного РПД заключалась в ненадежных уплотнениях. Однако советские конструкторы решили спасти данный проект, презентовав миру новый 2-секционный роторный двигатель ВАЗ-411. Впоследствии был разработан ДВС марки ВАЗ-413. Основные их различия заключались в мощности. Первый экземпляр развивал до 120 лошадиных сил, второй – порядка 140. Однако в серию данные агрегаты снова не вошли. Завод принял решение ставить их только на служебные автомобили, использовавшиеся в ГАИ и КГБ.

Роторный двигатель. Великий, ужасный! Перспективный?

Кажется, он уже стал достоянием истории. О нем не вспоминают на родине. Забыли в тех странах, где делали на него некую ставку. И даже фирма, полжизни своей положившая на доводку его до ума, несколько лет назад списала капризную конструкцию, двинувшись привычным для всех производителей курсом — доработкой традиционных моторов. И вдруг на последнем Токийском автосалоне неожиданная новость — роторно-поршневому двигателю под капотом Mazda быть! А с чем его, этот РПД, в простонародье ротор, вообще едят? Какие у него были славные подвиги, и стоит ли с придыханием ждать продолжения полувекового сериала?

Эйфория и разочарование

Экзотика и творение, безусловно, инженерного гения. Для кого-то надежда заполучить в моторный отсек нечто оригинальное. Для иных — единственная возможность обрести мощный движитель. В другом случае — лицо марки, выстраданное больше, чем самим создателем этого самого лица. Говорят, Феликсу Ванкелю, отцу двигателя, получившего его имя, будущее детище приснилось во сне еще в 17-летнем возрасте. Что же, такая легенда вполне укладывается в тот ореол загадочности и, быть может, даже скандальности, которым окружен РПД. Вообще трудно объяснить, как инженер-самоучка, не имевший образования и познаний в математике, зато обладавший от рождения плохим зрением, смог сгенерировать идею подобного мотора и просчитать ту сложную кривую, по которой будет двигаться основной рабочий орган — ротор. А в том, что сделано это было в первую треть жизни, сходятся все источники. Ведь всего в 34 года, в 1936-м, Ванкель уже имел от BMW собственную мастерскую, где работал над заинтересовавшим баварскую фирму РПД. Понятно, что в тот период финансирование на немецких технарей лилось подобно манне небесной. Но и левых, бесталанных людей, особенно компании, до кормушки не допускали.

Несомненно, Феликс Ванкель был тем идейным вдохновителем, благодаря которому мир узнал о роторно-поршневом двигателе не только в теории. Но у него бы это не получилось, не найди он единомышленников, о чем ниже

Первый рабочий образец двигателя был получен во второй половине 50-х — после отсидки, отобранного по репарации оборудования и сложностей с трудоустройством. Традиционные явления, касавшиеся в послевоенной Германии трудившихся на рейх инженеров, вне зависимости от их политических взглядов. Кстати, здесь на сцену выходит еще один конструктор — Вальтер Фреде — ведущий специалист фирмы NSU, давшей Ванкелю работу и веру в его разработку. Вся история роторного двигателя до Mazda тесно связана и с этим именем. Встречается даже мнение, что именно Фреде довел мотор до работоспособного состояния. Так или иначе, а не упомянуть этого инженера нельзя. Правда, первое единение РПД и NSU не вышло. Модель Prinz, которая должна была комплектоваться «ротором», в итоге получила 600-кубовую «двушку».

Для своего времени NSU была прогрессивной фирмой. Взгляните на модель Prinz — сколько модификаций на одной платформе, появившихся в период 1958–62 гг. Ну а то, что машина была компактной (длина 3150 мм в базовой версии), так это признак эпохи

Первым серийным автомобилем, оснащенным РПД, стал NSU Spider — фактически NSU Sport Prinz (на предыдущих фото в центре) с матерчатым верхом. «Ротор» имел объем 450 «кубиков» и развивал 50–54 л.с. С 1964 по 1967 годы было выпущено менее 2500 экземпляров, зато за океаном он принимал участие в ралли — и побеждал

Полностью и во всех отношениях РПД раскрылся в другой модели — NSU Ro 80. Будучи двухсекционным, объемом 995 «кубиков» и мощностью 113 л.с., двигатель обеспечивал нетяжелому седану («снаряженка» менее 1300 кг) неплохие динамические характеристики. Но по ресурсу едва дотягивал до 50 тыс. км.

NSU Ro 80 был интересен не только мотором. Передний привод, дисковые тормоза на всех колесах, независимая подвеска со стойками McPherson спереди, трансмиссия с гидротрансформатором и электропневмоприводом переключения передач — все это в 1967 году, когда появилась модель, было еще необычно. Даже внешне седан (кстати, обладавший низким на тот момент коэффициентом аэродинамического сопротивления в 0,355) выгодно отличался от своих одноклассников

Теперь можно сказать, что именно «ротор», а конкретно необходимость его гарантийных ремонтов, приговорила фирму NSU. В 1969-м ее приобрел VW. Правда, Ro 80 выпускался до 1977 года, но тираж за десятилетие оказался невелик — чуть более 37 тыс. машин. Любопытно, что в 1969–70 гг. документацию на РПД приобрели сразу несколько фирм. Полагали, что они-то уж точно справятся с капризным мотором, или информация о его проблемах еще не стала общедоступной? Так или иначе, а в это время с ним экспериментировали в Mercedes, Citroen, Chevrolet.

Mercedes-Benz C111 задумывался как платформа для экспериментов с новыми моторами, каковыми в первую очередь стали роторно-поршневые агрегаты. Испытывались трех- и четырехсекционные двигатели мощностью 280 и 370 л.с. С ними прототип с композитным кузовом и дверьми, открывавшимися вверх, разгонялся до 270 и 300 км/ч. В 1976 году от РПД отказались, его сменила дизельная «пятерка» объемом три литра, развивавшая 190–230 л.с. В последней версии приводился 4,8-литровым 500-сильным V8. С дизелем и «восьмеркой» C111 установил десять мировых рекордов скорости

В 1967 году NSU и Citroen создали совместное предприятие Comotor SA, выпускавшее роторные двигатели. Первенцем, получившим РПД, стал оригинальный двухобъемный M35 с гидропневматической подвеской. Машина с 497,5-кубовым «ротором», развивавшим 50 л.с., выпускалась с 1969 по 1971 годы, но производство было мелкосерийным — 267 экземпляров, на которых обкатывались различные технические решения

Citroen GS Birotor, как следует из его названия, был версией модели GS с РПД — двухсекционным, объемом 995 «кубиков», мощностью 106 л.с. Автомобиль выпускался серийно, с 1970 по 1986 годы, однако проблемы с «ротором» всплыли и здесь — всего машин с ним было выпущено менее 850. На смену ему пришли четырехцилиндровые «оппозитники» объемом 1,0–1,3 л

Роторным двигателем заинтересовались даже в GM, в частности президент концерна Эд Коул, который стал инициатором появления интересного прототипа Corvette XP-897 Two-Rotor. В 1973 году двухсекционный 180-сильный двигатель появился в базе автомобиля, созданного на шасси Porsche 914 и укрытого кузовом от Pininfarina

Chevrolet Aerovette, появившийся в 1976-м, имел уже четырехсекционный РПД отдачей в 420 сил. В том же году его сменили на 6,6-литровый V8. На этом история «ротора» в GM закончилась

В 1974–77 гг. «ротор» устанавливался и на мотоцикл — на немецкий Hercules W-2000. С одной секцией объемом 294 «кубика» он развивал 27–32 л.с.

Ухватиться за соломинку

Чем была Mazda до покупки патента на РПД в 1961 году? Малолитражки с V-образными «двойками», трицикл… До превращения в полноценную автокомпанию лежала целая пропасть. Ни платформ покрупнее, ни своего двигателя. «Ротор» стал той соломинкой, той фишкой, что упростила получение фирмой модельного ряда, помогла сделать прибыль, в конце концов, обрести самобытный имидж. Знали ли японцы о том, с какими проблемами они столкнутся? Вряд ли. Думается, сами немцы, ответственные за доработку «ротора», в это время еще воспринимали его в радужных тонах. Да и не было как такового эксплуатационного опыта — работы в технических отделах NSU и Mazda велись параллельно. При этом двухсекционный РПД под капотом «японки» появился даже раньше, чем у Ro 80 — на пять месяцев, в мае 1967-го.

Элегантная Mazda Cosmo в конце 60-х была лицом фирмы. Таким же самобытным, как и 982-кубовый РПД, располагавшийся под капотом. Например, задние тормоза были барабанными, а подвеска де Дион сочеталась с рессорами. Двигатель развивал 110 л.с., но в 1968-м в рамках модернизации купе его форсировали до 130 сил

С 1967 (в некоторых источниках с 1968-го) по 1973 годы Mazda выпускала второе поколение модели Familia в версии Presto Rotary (на других рынках R100) — с тем же 982-кубовым двухсекционным РПД, что ставился на Cosmo. Только отдача была снижена до 100 л.с. Familia Rotary Coupe неплохо выступала в кольцевых гонках, а у ее обладателей-японцев был другой приятный момент — сниженный дорожный налог из-за объема двигателя менее литра

Это сейчас Mazda ассоциируется с технологией Skyactiv, с оригинальным дизайном и, в общем-то, драйверскими шасси. А в 70-80-х второе имя ее было — роторная. Несмотря на то, что та же Cosmo с 1975 года вдобавок к РПД имела обычные двигатели; Familia, начиная с 1977-го, «ванкелей» вообще лишили. Но в тех же 70-х подоспели двухдверные Capella и Luce, в 1978-м дебютировала RX-7/Savanna — на треть века ставшая «рекламной вывеской» компании, ее побед на ниве борьбы с РПД. На рубеже тех десятилетий японцы настолько осмелели, что «турбовали» «роторы», доведя мощность нового на тот момент 1,3-литрового двигателя 13B сначала до 160, а потом и до 215 л.с. С чем же приходилось бороться?

В 1990–96 гг. Mazda выпускала еще одну интересную модель, ставшую продолжением линейки Cosmo — Eunos Cosmo. Она оснащалась трехсекционным (654х3, 1962 куб. см) твинтурбовым мотором 20B, развивавшим 280 л.с.

Восстановить нельзя менять

Не будем тут подробно описывать конструкцию РПД — по видео все ясно и так:

Понятна и эйфория всех тех инженеров — от Ванкеля до японцев, — что ухватились за идею получения и доводки такого мотора. Легкий, компактный, он позволил играть с компоновкой моторного отсека, получая какую надо развесовку и не ограничивая выбор конструкции подвески. А какую простоту, технологичность и экономию он обещал в производстве! Вместо коленвала с его кривошипами — коротенький и несложный в выплавке «обрубок». Нет шатунов и поршней, трудоемких в производстве. Отсутствует головка блока как таковая со всем ее газораспределительным «барахлом». А один из вариантов ГРМ РПД можно опять-таки посмотреть на видео:

К тому же возвратно-поступательные движения поршней с шатунами в обычном двигателе, как известно, приводят к возникновению вибраций. В РПД ротор (или роторы при двух, трех или четырех секциях), играющий здесь роль поршня, и связанный с ним вал вращаются в одну сторону. Плюс массы этих вращающихся частей ниже, чем у мотора традиционной конструкции. Отсюда и меньший уровень вибраций, и мощность выше. На последнюю работает и другая особенность РПД — за каждый оборот ротора выходной вал делает три оборота. Ну и крутится он хорошо, 8500 об/мин — не проблема. Что же до надежности, то один из основных постулатов механики гласит — тем она выше, чем меньше в агрегате деталей. С этой точки зрения «ротор» вообще должен был быть идеален.

Одно из основных явных преимуществ РПД — его компактность. Так, при классической компоновке и двух секциях двигатель удается разместить в пределах базы, то есть за осью передних колес

Увы, еще первые натурные опыты показали: у РПД масса недостатков, не характерных для поршневых моторов. Так, он не лишен вибраций, которые «обеспечивает» планетарная схема движения ротора, — вокруг центра масс всего корпуса он вращается с эксцентриситетом, то есть вызывая колебания. Не они ли вызывали вибрации уплотнительных пластин, на сленге «ножей», располагающихся на вершинах треугольника-ротора и играющих роль поршневых колес? Так или иначе, а именно борозды, оставляемые этими деталями на внутренней поверхности камеры (поэтичные японцы назвали их метками от когтей дьявола), и вообще износ «зеркала цилиндра» стали тем, с чем прежде всего столкнулись инженеры. Говорят, первые РПД работали всего по несколько часов, а ресурс в четверо суток считался достижением. К появлению Ro 80, как говорилось ранее, его увеличили максимум до 50 тыс. км. Поршневые моторы отхаживали минимум в шесть-восемь раз больше… Поверхность хромировали, обращались к стальному покрытию, «вплавляли» стальную полосу, которую должны были обкатывать «ножи». Из последних технологий, которые достались уже RX-7 и RX-8, — керамическое напыление, позволившее увеличить ресурс до 150–200 тыс. км.

На вершинах треугольника-ротора (слева) хорошо видно уплотнительные пластины — основной элемент, обеспечивающий компрессию в двигателе. Со временем они истирают покрытие, по которому работают. Что еще хуже — при прохождении впускных и выпускных окон их выгибает, потом они срезаются или ломаются и уничтожают напыление. В самых запущенных случаях (в центре) механически повреждается сам ротор. Причем набивка от его движения бывает даже на крышках (справа). Ржавчина в каналах охлаждения — от использования воды. Встречалось и такое. Японцы были бы шоке. Попадаются и трещины в перемычках «рубашки»

Совсем не оптимальным оказался РПД с точки зрения смесеобразования. Сферическая камера поршневых моторов едва ли не идеальна для смешивания бензина с воздухом и подачи этого состава к свечам зажигания. А тут получается узкая серповидная полость, где горючая смесь эффективно сгорает только в небольшом объеме, возле свечей, которых нужно две. Вдобавок фаза перекрытия впускного и выпускного окон получается достаточно широкой — выхлопные газы попадают на впуск. Способны газы прорываться и между полостями, где происходят различные такты. К тому же специальные форсунки на такте впуска подают масло в камеры сгорания — для смазки ребер ротора и поверхности статора. Вкупе, несмотря на рециркуляцию выхлопных газов (EGR) и катализаторы, это обуславливает высокую токсичность отработавших газов — только двигатель RX-8 довели до норм Евро-4. И высокий расход топлива с моторным маслом. Даже первые односекционные РПД объемом менее 500 «кубиков» потребляли более десяти литров бензина. Двухсекционный 1,3-литровый 13B да еще с турбонаддувом ест 14–20 л/100 км, и это не предел. Расход масла — около 300 г/1000 км, но он может вырастать, если увлекаться оборотами. Наконец, РПД еще и температурно нагружен — из-за большой площади контакта камеры сгорания с горящей смесью и выхлопными газами. Правда, это компенсируется достаточно емкой (порядка десяти литров) системой охлаждения.

К появлению RX-8 двухсекционный 13B-REW доработали. Получилось то, что было названо Renesis (от английского rotary engine genesis). Само собой, распределенный впрыск топлива — о шести форсунках. Отсутствие турбонаддува, две версии мощностью в различных спецификациях от 192 до 250 л.с. и раскрутка до 9000 об/мин. Главное — выпускные окна, ранее располагавшиеся на стенках камеры, переехали на боковую поверхность, что минимизировало фазу перекрытия. Кроме того, стала сложнее и эффективнее система впускных магистралей. В ней есть длинные и короткие трубопроводы, по четыре окна на секцию, клапаны в тракте и эффект резонансного наддува. У наиболее мощных версий по шесть впускных окон в каждой секции.

Верхнее окно впускное, нижнее — выпускное. На РПД до 2000-х, не исключено, 90-х годов выпуск осуществлялся через порт, расположенный не на боковой поверхности статора-цилиндра — на его стенке

К сожалению, все модернизации, что инженерные, что «металлургические», не изжили проблем, чье наличие тесно связано с принципом работы РПД. Скажем, если расход топлива и можно сократить, колдуя над впуском-выпуском, то от расхода масла никуда не деться. А как еще здесь смазывать пары трения? Наверняка что ни делай, останутся проблемы с экологией — из-за того же масла и более «горячего» выпуска, когда в тракт поступает еще горящая смесь. И вряд ли удастся как-то значительно увеличить ресурс мотора. Во всяком случае, все современные технологии нанесения на зеркало цилиндра обычных моторов различных покрытий не привели к «ресурсной революции». Вообще странно, что в 2003 году Renesis был признан лучшим двигателем в мире (по версии журнала Engine Technology International). Хотя критерии отбора там своеобразные, далекие от особенностей эксплуатации, от надежности и пробега до «капиталки».

Поэтому и странно на Токийском моторшоу было услышать заявления представителей Mazda — роторный двигатель будет. Для него уже готова «оболочка».

Кажется, под капот концепта RX-Vision войдет и рядная «восьмерка», однако, похоже, решение об оснащении будущего представителя Gran Turismo роторным мотором принято. Менеджмент Mazda говорит именно об этом. Подождем… Напомним, что РПД японцы перестали выпускать в середине 2012 года — со снятием с конвейера модели RX-8

А что ждет покупателя и обладателя «ротора» в наших реальных условиях, когда машина приобретается в Японии либо уже после местной эксплуатации? Пробег в этом случае имеет решающее значение. Ведь при несоблюдении элементарных правил — да, для роторного мотора более жестких, чем для традиционного — ресурс может снижаться в 1,5–2 раза. Так что покупка машины, близкой к 100 тысячам, даже в Японии, даже без тюнинга — та еще лотерея. Из плюсов, если не принимать во внимание экзотичность роторной Mazda, — сочетание мощности и объема, то есть «кубиков», за которые придется платить таможенную пошлину. Модель с обычным в 200–250 «лошадок» двигателем обойдется значительно дороже.

Выбирая же машину в России, стоит сделать ей диагностику. Первое, на что надо обращать внимание — это компрессия, которая не должна быть ниже 6,5–7 атм. Второй момент — расход масла. Если его нет, вышли из строя масляные форсунки. Двигатель или отдельные секции — на выброс.

Нужно отметить, ремонт РПД возможен. В России даже научились восстанавливать неглубокие (до 1 мм) царапины в керамическом покрытии (около 100–120 тыс. руб. с заменой уплотнителей и резинок). Но для того, чтобы не проспать момент, когда такой ремонт возможен, надо периодически проверять компрессию. Например, при замене свечей — это раз в 10 тыс. км. Масло, кстати, здесь меняется через 5 тыс. км, и это тот случай, когда лучше обратиться к специализированному продукту.

Безусловно, можно спорить о том, а что, собственно, есть такого в масле для роторных двигателей (какие присадки), чего нет в продуктах для «широкого пользования». Производитель же рекомендует «спецжидкость»

В запущенных ситуациях восстановление агрегата может быть нецелесообразно. Одна секция стоит 90 000 руб. Столько же — ротор. Вместе с работой и мелкими деталями-резинками цена ремонта может быть и полмиллиона, и больше. Не дешевле обойдется двигатель в сборе. Другой вариант — мотор, восстановленный за рубежом. В той же Америке лет десять назад появилось целое предприятие, занимающееся реинкарнацией РПД. Но и тогда вряд ли можно уложиться в 400 000 руб. При том что, скажем, RX-8 в возрасте 10–12 лет удастся приобрести за 300–500 тыс. руб. Цена купе 2008–09 гг. выпуска доходит до 650–700 тыс. руб. И только машины последних двух лет выпуска могут стоить под миллион. Так что же делать? Ставить «джей зет» — хоть 2,5-, хоть трехлитровый. Разумеется, с ним у автомобиля будет другая развесовка, изменится управляемость, Mazda потеряет частичку своей души. Впрочем, не выбрасывать же сам автомобиль, который и помимо самобытного двигателя обладает любопытными качествами.

Автору в свое время посчастливилось попробовать на ходу RX-7 с 1,3-литровым 255-сильным Twin turbo и RX-8 с тем же двигателем, но атмосферным, мощностью 210 л.с. Первая — бескомпромиссное купе 2+2, не едущее до 3000 об/мин, но беснующееся после и вплоть до шести тысяч. Жесткое, с неинформативными тормозами, неудобное при посадке, однако с картовой управляемостью. Не зря как минимум шасси, а иногда даже вместе с двигателем RX-7 становится базой для постройки гоночных «корчей», в основном дрифтовых. Между прочим, для РПД есть набор тюнинг-комплектующих, в том числе «ножей»-уплотнителей (часть подготовки мотора представлено на видео выше). Выжимают до 600 сил и более. RX-8 другая. «Атмосферник» оживает с двух тысяч, подхватывает на 4500–5000 об/мин и охотно крутится до 7250 об/мин (250-сильная версия, как говорилось выше, еще крутильнее). Управляемость, тормоза — все на высоте. А больше понравились настройки подвески — не жесткие и не мягкие. Можно говорить о пресловутом подвесочном компромиссе, когда автомобиль приятен в городе и способен кое-что показать на кольце

Наш материал был бы неполным без «отечественного следа» в истории «ротора». В 1974 году на ВАЗе было создано специальное конструкторское бюро РПД. Непонятно, удалось ли договориться о лицензии с Ванкелем, но уже в 1976-м появился первый односекционный мотор, развивавший 65-70 л.с. Проблемы с ними были те же, что и у первых немецких двигателей. Поэтому 50 «копеек» с РПД очень быстро перевели на «поршневую тягу». Но тут непривычным агрегатом заинтересовались в КГБ/МВД, благодаря чему был создан двухсекционный 120-сильный РПД. Позже он устанавливался на «пятерки»-«семерки» и все переднеприводное семейство. В какой-то момент удалось добиться 50-тысячного ресурса. А установка (есть информация, что уже 140-сильная) на ВАЗ-2108/09/099 «жила» до 120 тысяч. В 90-х роторные «переднеприводники» пошли в народ. Программа была свернута то ли в 1998-м, то ли в 2002-м. Еще раньше — в 60-х — РПД пытались комплектовать мотоциклы «Урал» и «Днепр». История запутанная — вроде бы это была отечественная разработка. К 1973 году удалось получить рабочий образец мощностью 40 л.с., который установили на «Днепр». Потом появилась 48-сильная модификация, воздушное охлаждение заменили на водяное. В середине 80-х под РПД, что отхаживал уже до 50 тыс. км, создали оригинальное шасси/мотоцикл и собирались построить новый завод. Все это осталось в планах. Всего было выпущено несколько десятков роторных «Днепров»

Правила эксплуатации роторного двигателя

Эксперты рекомендуют в обслуживании придерживаться следующих правил:

замену масла производить каждые 3-5 тысяч километров пробега. Нормальным считается расход 1.5 литра на 1000 км.
следить за состоянием масляных форсунок, средний срок их жизни составляет 50 тысяч.
менять воздушный фильтр каждые 20 тысяч.
использовать только специальные свечи, ресурс 30-40 тысяч километров.
заливать в бак бензин не ниже АИ-95, а лучше АИ-98.
замерять компрессию при замене масла. Для этого используется специальный прибор, компрессия должна быть в пределах 6.5-8 атмосфер.

При эксплуатации с компрессией ниже этих показателей, стандартного ремкомплекта может оказаться недостаточно – придется менять целую секцию, а возможно и весь движок.

Советы и рекомендации

Прежде всего, роторный двигатель необходимо «кормить» только качественным высокооктановым бензином (не ниже АИ-98). Только качественное топливо позволяет избежать детонации, а также замедляет процесс накопления нагара на электродах свечей зажигания.

Еще следует помнить, что этот мотор предельно чувствителен не только к качеству, но и типу масла. Например, не рекомендуется лить синтетику, так как быстро скапливается нагар на апексах, компрессия падает. Заливать в такой мотор следует исключительно рекомендуемое самим производителем масло или подходящую по всем допускам «минералку».

Также замену масла нужно производить часто, масло в роторном моторе меняют каждые 4-5 тыс. км. Еще важно своевременно менять воздушный фильтр двигателя, так как его загрязнение может привести к закоксовке масляных форсунок системы смазки. Что касается свечей зажигания, лучше производить их замену каждые 10-15 тыс. км.

Как правило, основным признаком проблем роторного мотора является потеря компрессии, которая проявляется в затрудненном холодном пуске. Далее неполадки прогрессируют, мотор начинает плохо , так и на «горячую». Обычно в таком случае очевиден износ апексов, скопление отложений на электродах свечей зажигания и т.д.

В подобной ситуации необходимо срочно отправляться на диагностику к специалистам по ремонту ДВС данного типа. На практике, хотя ремонт сложный и дорогой, в последнее время в СНГ появилось несколько центров, специализирующихся на дефектовке и ремонте роторного двигателя с гарантией.

Как правило, в рамках ремонта выполняется замена статоров, уплотнений роторов, самих роторов и т.д. Конечно, ремонт не дешевый, но однозначно более доступный по сравнению с покупкой нового силового агрегата.

Напоследок отметим, как и поршневой двигатель, роторный мотор нуждается в прогреве перед поездкой. При этом пока мотор не выйдет на рабочие температуры, нагружать агрегат не следует. При таком подходе, а также в сочетании с качественным бензином и маслом, а также своевременном обслуживании, есть все шансы, что роторный двигатель Mazda RX-8 пройдет без ремонта около 80 или даже 100 тыс. км.

Всемирно известные автомобили, выпускающиеся с роторными двигателями

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.

Источники

https://dolauto.ru/informations/articles/chto-takoe-rotornyy-dvigatel/
https://krossovery.info/princip-raboty-rotornogo-dvigatelya-plyusy-i-minusy-sistemy/
https://autoleek.ru/dvigatel/dvs/ustrojstvo-rotornogo-dvs.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE-%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C
https://zen.yandex.ru/media/halva/rotornyi-dvigatel-princip-raboty-i-tehnika-primeneniia-5ba095896ee05400aa942a3c
https://www.syl.ru/article/158520/new_rotornyiy-dvigatel-printsip-rabotyi-plyusyi-i-minusyi-rotornogo-dvigatelya
https://ZnanieAvto.ru/dvs/rotornyj-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya.html

Чем роторный двигатель отличается от обычного

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

Чем является РПД?

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

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

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

Преимущества перед обычным двигателем внутреннего сгорания

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

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

Недостатки роторного двигателя

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

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