Роторный двигатель: принцип работы. Плюсы и минусы роторного двигателя

С изобретением двигателя внутреннего сгорания прогресс в развитии автомобилестроения шагнул далеко вперед. Несмотря на то, что общее устройство ДВС оставалось одинаковым, данные агрегаты постоянно усовершенствовались. Наряду с этими моторами появлялись более прогрессивные агрегаты роторного типа. Но почему они так и не получили широкого распространения в автомобильном мире? Ответ на этот вопрос мы рассмотрим в статье.

История возникновения агрегата

Двигатель роторного типа был сконструирован и испытан разработчиками Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1957 году. Первый автомобиль, на который был установлен данный агрегат, – спорткар NSU «Спайдер». Исследования показали, что при мощности мотора в 57 лошадиных сил данная машина имела возможность разогнаться до колоссальных 150 километров в час. Производство автомобилей «Спайдер» в комплектации с 57-сильным роторным двигателем длилось около 3-х лет.

После этого данным типом двигателей стали оснащать автомобиль NSU Ro-80. Впоследствии роторные моторы устанавливались на «Ситроены», «Мерседесы», ВАЗы и «Шевроле».

Одним из самых распространенных автомобилей с роторным двигателем является японский спорткар «Мазда» модели Cosmo Sport. Также японцы стали оснащать данным мотором модель RX. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» RX) заключался в постоянном вращении ротора с переменой тактов работы. Но об этом немного позже.

В нынешнее время японский автопроизводитель не занимается серийным выпуском машин с роторными двигателями. Последней моделью, на которую ставился такой мотор, стала «Мазда» RX8 модификации Spirit R. Однако в 2012 году производство данной версии автомобиля было прекращено.

Устройство и принцип работы

Какой имеет роторный двигатель принцип функционирования? Данный тип моторов отличается 4-тактным циклом действия, как и на классическом ДВС. Однако принцип работы роторно-поршневого двигателя немного отличается от такового у обычных поршневых.

В чем главная особенность данного мотора? Роторный двигатель Стирлинга имеет в своей конструкции не 2, не 4 и не 8 поршней, а всего один. Называется он ротором. Вращается данный элемент в цилиндре специальной формы. Ротор насаживается на вал и соединяется с зубчатым колесом. Последнее имеет шестеренчатое сцепление со стартером. Вращение элемента происходит по эпитрохоидальной кривой. То есть лопасти ротора попеременно перекрывают камеру цилиндра. В последней происходит сгорание топлива. Принцип работы роторного двигателя («Мазда» Cosmo Sport в том числе) заключается в том, что за один оборот механизм толкает три лепестка жестких кругов. В то время как деталь вращается в корпусе, три отсека внутри меняют свой размер. Благодаря изменению размеров в камерах создается определенное давление.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Недостатки и преимущества

Не зря данный мотор привлек внимание столь многих автопроизводителей. Его особый принцип работы и конструкция имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ДВС.

Итак, какие имеет роторный двигатель плюсы и минусы? Начнем с явных преимуществ. Во-первых, роторный двигатель имеет наиболее сбалансированную конструкцию, а потому практически не вызывает высоких вибраций при работе. Во-вторых, данный мотор имеет более легкий вес и большую компактность, а потому его установка особо актуальна для производителей спорткаров. Кроме того, небольшой вес агрегата дал возможность конструкторам добиться идеальной развесовки нагрузок по осям. Таким образом, автомобиль с данным двигателем становился более устойчивым и маневренным на дороге.

Ну и, конечно же, простора конструкции. Несмотря на то же самое количество тактов работы, устройство данного двигателя гораздо проще, чем у поршневого аналога. Для создания роторного мотора требовалось минимальное количество узлов и механизмов.

Однако главный козырь данного двигателя заключается не в массе и низких вибрациях, а в высоком КПД. Благодаря особому принципу работы роторный мотор имел большую мощность и коэффициент полезного действия.

Теперь о недостатках. Их оказалось намного больше, чем преимуществ. Основная причина, по которой производители отказывались покупать такие моторы, заключалась в их высоком расходе топлива. В среднем на сто километров такой агрегат тратил до 20 литров горючего, а это, согласитесь, немалый расход по сегодняшним меркам.

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.

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.

Расход масла

Также роторный двигатель очень требователен к обслуживанию.

Разновидности

На данный момент существует пять разновидностей данных типов агрегатов:

1. Роторные моторы с возвратно-вращательными движениями вала.
2. С равномерным вращением вала. При этом в его конструкции не используются какие-либо уплотнительные механизмы. Расположение камер сгорания у них спирального типа.

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.

Моторы для авиации, «восьмерок» и «девяток»

В последующие годы разработчики пытались создать роторный мотор для отечественной малой авиации, однако все попытки оказались безрезультатными. В итоге конструкторы снова занялись разработкой двигателей для легковых (теперь уже переднеприводных) автомобилей ВАЗ серии 8 и 9. В отличие от своих предшественников новоразработанные моторы ВАЗ-414 и 415 являлись универсальными и могли использоваться на заднеприводных моделях авто типа «Волга», «Москвич» и так далее.

Характеристики РПД ВАЗ-414

Впервые данный двигатель появился на «девятках» лишь в 1992 году. По сравнению со своими «предками» данный мотор имел следующие преимущества:

• Высокую удельную мощность, которая давала возможность машине набрать «сотню» всего за 8-9 секунд.
• Большой коэффициент полезного действия. С одного литра сгоревшего топлива удавалось получить до 110 лошадиных сил мощности (и это без какой-либо форсировки и дополнительной расточки блока цилиндров).
• Высокий потенциал для форсирования. При правильной настройке можно было увеличить мощность двигателя на несколько десятков лошадиных сил.
• Высокооборотистость мотора. Такой двигатель способен был работать даже при 10 000 об./мин. При таких нагрузках мог функционировать только роторный двигатель. Принцип работы классических ДВС не позволяет их эксплуатировать долго на высоких оборотах.
• Относительно малый расход топлива. Если прежние экземпляры «съедали» на «сотню» порядка 18-20 литров топлива, то данный агрегат потреблял всего 14-15 в среднем режиме эксплуатации.

Сегодняшняя ситуация с РПД на Волжском автозаводе

Все вышеописанные двигатели не получили большой популярности, и вскоре их производство было свернуто. В дальнейшем Волжский автозавод пока не планирует возрождать разработку роторных двигателей. Так что РПД ВАЗ-414 так и останется скомканным клочком бумаги в истории отечественного машиностроения.

Итак, мы выяснили, какой имеет роторный двигатель принцип работы и устройство.

ТОП-10 мощных двигателей легковых автомобилей

Статья о самых мощных двигателях легковых автомобилей: модели, технические характеристики моторов. В конце статьи — видео об огромных и мощных машинах.

Содержание статьи:

• История создания ДВС
• Рейтинг мощных моторов легковых машин
• Самый производительный мотор
• Видео об огромных и мощных машинах

На протяжении всей истории автомобилестроения человечество стремилось превзойти себя и сделать автомобиль ещё более комфортным, ещё более привлекательным и, конечно же, ещё более быстрым.

Для достижения последней цели автопроизводители чаще всего шли самым простым способом – создавали ещё более мощные двигатели, в результате чего рождались настоящие «монстры». Именно о них и пойдёт речь в сегодняшней подборке «Топ-10 самых мощных двигателей легковых авто». Но прежде чем мы приступим, предлагаем немного окунуться в историю.

История создания ДВС

Если верить историческим заметкам, первые разработки двигателя, правда, только теоретические, начались ещё в 17 веке голландским учёным Кристианом Хагенсом, который разработал первый ДВС, работающий на базе пороха. Однако, как и Леонардо да Винчи, он был ограничен технологическими наработками своего времени, что так и не позволило воплотить идею в жизнь.

Первый же ДВС был создан французом Нисефором Ньепсом — презентация мотора состоялась в 1806 году. Несмотря на имеющиеся недостатки, Ньепс получил материальную помощь для последующего развития силовой установки.

Работал двигатель на каменноугольном газе, однако из-за недочётов конструкции, прототип смог проработать чуть более нескольких секунд. Несмотря на неудачу, Ленуар не опустил рук и уже в 1863 году представил обновлённую версию двигателя, которая в последующем была размещена на 3-колесном подобии автомобиля, преодолевшим внушительные по тем временам 50 миль.

Все вышеописанные наработки положили начало эпохе автомобилестроения, которая продолжается по сегодняшний день. Но вернёмся к основной теме нашей статьи и рассмотрим 10 самых мощных моторов, которые были установлены на легковых автомобилях.

Рейтинг мощных моторов легковых машин

10 место

На десятой позиции расположился двигатель с серийной маркировкой 9FF, который устанавливался на модель Porsche 9FF F97 A-Max. Его мощность составляет 1400 л.с. при 7950 об/мин, что равняется примерно 333 л.с. на каждый литр объёма силовой установки.

9 место

На девятой строчке расположился Роrsche Cаrrera GT-9, под капотом которого располагался 1400-сильный двигатель с внутризаводским индексом 9FF GT9 Vmax. Этот двигатель является практически точной копией предыдущей силовой установки кроме одного момента – с его помощью автомобиль разгоняется на 2 сек. быстрее.

8 место

На 8 строчке рейтинга расположился японский спорткар Nissan GT-R Switzer R1K-X Red Katana, который был создан специально для езды по прямой тюнинг-ателье Switzer. Под капотом автомобиля обитает 1470-сильный бензиновый мотор, с которым машина разменивает первую сотню за 2,5 сек. и может развить максимальную скорость в 400 км/час.

7 место

На 7 позиции — гиперкар Hennessey Venоm GT Spyder, дебютировавший на мировой арене в 2016 году.

Этот автомобиль приводится в движение посредством 7-литрового V8, оборудованного парой турбокомпрессоров, что позволило добиться отдачи в 1451 л.с. и головокружительные 1745 Нм вращательной тяги.

Такой симбиоз обеспечивает разгон с места до сотни за 2,4 сек. и максималку в 427,4 км/час, что позволило побить предыдущий рекорд скорости для автомобилей с открытым верхом, который принадлежал суперкару Bugatti Veyron Grand Vitesse.

6 место

Шестая позиция достаётся Bugatti Chiron, который оборудован 8-литровым бензиновым двигателем, генерирующим 1500 л.с. и просто-таки паровозный вращательный момент в 1600 Нм. С ним автомобиль разгоняется до сотни за 2,5 сек. и может преодолеть максимальную отметку в 420 км/час.

Кузов Bugatti Chiron выполнен из углеволокна, а шасси предусматривает 5 различных вариантов работы, каждый из которых рассчитан на определённую скорость передвижения.

На момент выхода минимальная стоимость авто составляла 2,6 млн. долларов, а общий тираж — всего 500 автомобилей, большая часть которых была продана ещё на этапе производства.

5 место

На почётном пятом месте располагается модель Nissan GT-R AMS Alpha 12 — детище доработок ателье AMS Alpha 12.

В случае использования специального гоночного бензина 4-литровый V6 способен выдавать впечатляющие 1500 л.с., а также разгоняться с места до 100 км/ч всего за 2,4 сек.

Максимальный вращательный момент достигает 1562 Нм, причём они доступны уже на 4000 об/минуту. Согласно предоставленной производителям информации, максимальная скорость, которую способен развить спорткар, составляет 370 км/час.

Также стоит отметить, что при использовании обычного 95-го бензина суммарная мощность силовой установки снижается до 1100 л.с..

4 место

На четвертом месте рейтинга — итальянский суперкар Lamborghini Aventador Mansory Competition, представленный компанией ещё в 2013 году.

В движение авто приводится посредством 6,5-литрового бензинового двигателя V12, генерирующего 1600 л.с., парой которому выступает 7-скоростной «робот» E-Gear с системой двойного сцепления. С ними Lamborghini разменивает первую сотню за 2,1 сек. и может разогнаться до пиковых 370 км/час.

3 место

«Бронзу» получает модель Mercedes-Benz SLR McLaren Brabus, оборудованная модифицированным двигателем М155, отличающимся от стандартного более производительной турбиной и усовершенствованными поршнями.

Объем двигателя равен 5,5-литрам, а пиковая мощность – 1600 «лошадкам», что позволяет разменивать первую сотню всего за 2 сек. Несмотря на столь внушительную мощность, средний расход топлива заявлен на 15,5 л/100 км.

2 место

Заслуженное второе место нашего рейтинга достаётся итальянскому суперкару Lamborghini Aventador Mаnsory Cаrbonado GT, который оборудован аналогичным модели Lamborghini Aventador Mаnsory Соmpetition двигателем.

Напомним, что им является 6,5-литровый турбобензиновик мощностью в 1600 л.с. В сравнении с версией Mansory Competition, автомобиль обладает меньшим весом, благодаря чему способен похвастаться лучшими динамическими характеристиками и максимальной скоростью.

1 место

Вот мы и добрались до первой строчки рейтинга, где расположился шведский суперкар с «незамысловатым» названием Koenigsegg Regera. Суперкар оснащается гибридной силовой установкой, представленной 5-литровым 1100-сильным бензиновым V8, а также 4 электродвигателями, суммарная мощность которых достигает практически 1800 л.с..

Ещё одной «фишкой» автомобиля является отсутствие КПП, во всяком случае, в привычном для всех понимании. Вращательный момент передаётся на тыльную ось практически напрямую. В результате автомобиль разменивает первую сотню за 2,8 сек., а для разгона со 150 до 250 км/ч машине требуется всего 3,2 сек.

Максимальная скорость составляет внушительные 410 км/час, причём с места до 400 км/час авто разгоняется всего за 20 сек.

Самый производительный мотор

Выше мы рассмотрели ТОП-10 мощных силовых установок, устанавливаемых на легковых транспортных средствах, в то время как самым мощным двигателем вообще является двухтактный турбокомпрессорный дизельный мотор Wаrtsilа-Sulzer RTA96-С, предназначенных для грузовых кораблей!

Этот моторчик генерирует 110 000 л.с., что позволяет транспортировать практически любые грузы и набирать достаточно внушительные скорости.

Заключение

Человечество не стоит на месте, а значит, уже завтра в мире может появиться ещё более мощный и производительный двигатель, чем те, что устанавливаются и на Koenigsegg Regera, и на грузовых кораблях!

Видео об огромных и мощных машинах:

Источник Источник Источник http://www.syl.ru/article/158520/new_rotornyiy-dvigatel-printsip-rabotyi-plyusyi-i-minusyi-rotornogo-dvigatelya
Источник Источник http://fastmb.ru/autonews/autonews_mir/3661-top-10-moschnyh-dvigateley-legkovyh-avtomobiley.html