Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

  1. Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За...
  2. ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ
  3. Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО
  4. НА СПРАВІ
  5. Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ
  6. Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом
  7. ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ
  8. Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО
  9. НА СПРАВІ
  10. Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ
  11. Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом
  12. ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ
  13. Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО
  14. НА СПРАВІ
  15. Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ
  16. Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом
  17. ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ
  18. Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО
  19. НА СПРАВІ
  20. Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ
  21. Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом
  22. ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ
  23. Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО
  24. НА СПРАВІ
  25. Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

Роторний двигун конструктивно простіше поршневого, а й у цієї медалі є зворотний бік. Вивчаємо його пристрій і принцип роботи на прикладі версії 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8».

У 1957 році німецькі інженери Фелікс Ванкель і Вальтер Фройде продемонстрували перший працездатний роторний двигун. Вже через сім років його вдосконалена версія зайняла місце під капотом німецького спорткара «NSU-Спайдер» - першого серійного автомобіля з таким мотором. На новинку купилися багато автомобільних компаній - «Мерседес-Бенц», «Сітроен», «Дженерал моторс». Навіть ВАЗ багато років дрібними партіями випускав машини з двигунами Ванкеля. Але єдиною компанією, яка зважилася на багатосерійне виробництво роторних двигунів і не відмовлялася від них довгий час, незважаючи ні на які кризи, стала «Мазда». Її перша модель з роторним двигуном - «Космо Спортс (110S)» - з'явилася ще в 1967 році.

ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ

У чому подібність і відмінність роторного двигуна від звичного поршневого побратима? Спробуємо розібратися на прикладі однієї з його останніх версій 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8» .

У поршневому моторі енергія згоряння паливоповітряної суміші спочатку перетвориться в зворотно-поступальний рух поршневий групи, а вже потім в обертання колінчастого вала. У роторному ж двигуні це відбувається без проміжної ступені, а значить, з меншими втратами.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Є дві версії бензинового 1,3-літрового атмосферника 13B-MSP з двома роторами (секціями) - стандартної потужності (192 к.с.) і форсована (231 к.с.). Конструктивно це бутерброд з п'яти корпусів, які утворюють дві герметичні камери. У них під дією енергії згоряння газів обертаються ротори, закріплені на ексцентрикових валу (подобу колінчастого). Рух це дуже хитра. Кожен ротор не просто обертається, а обкатується своєї внутрішньої шестернею навколо стаціонарної шестерні, закріпленої по центру однієї з бічних стінок камери. Ексцентриковий вал проходить крізь весь бутерброд корпусів і стаціонарні шестерні. Ротор рухається таким чином, що на кожен його оборот доводиться три оберти ексцентрикового вала.

У роторному моторі здійснюються ті ж цикли, що і в чотиритактному поршневому агрегаті: впуск, стиснення, робочий такт і випуск. При цьому в ньому немає складного механізму газорозподілу - приводу ГРМ, розподілвалів і клапанів. Всі його функції виконують впускні і випускні вікна в бічних стінках (корпусах) - і сам ротор, який, обертаючись, відкриває і закриває «вікна».

Принцип роботи роторного двигуна показаний на схемі. Для простоти наведено приклад мотора з однією секцією - друга функціонує так само. Кожна бічна сторона ротора утворює зі стінками корпусів свою робочу порожнину. У положенні 1 обсяг порожнини мінімальний, і це відповідає початку такту впуску. У міру обертання ротор відкриває впускні вікна і в камеру всмоктується топливовоздушная суміш (позиції 2-4). У положенні 5 робоча порожнину має максимальний обсяг. Далі ротор закриває впускні вікна і починається такт стиснення (позиції 6-9). У положенні 10, коли обсяг порожнини знову мінімальний, відбувається займання суміші за допомогою свічок і починається робочий такт. Енергія згоряння газів обертає ротор. Розширення газів йде до положення 13, а максимальний обсяг робочої порожнини відповідає позиції 15. Далі, до положення 18, ротор відкриває випускні вікна і виштовхує відпрацьовані гази. Потім цикл починається знову.

Решта робочі порожнини працюють так само. А оскільки порожнин три, то за один оборот ротора відбувається аж три робочих такту! А враховуючи, що ексцентриковий (колінчастий) вал обертається в три рази швидше ротора, на виході отримуємо по одному робітнику такту (корисна робота) на один оборот валу для односекційного мотора. У чотиритактного поршневого двигуна з одним циліндром це співвідношення в два рази нижче.

За співвідношенням числа робочих тактів на оборот вихідного валу двосекційний 13B-MSP схожий на звичний чотирициліндровий поршневий мотор. Але при цьому з робочого об'єму 1,3 л він видає приблизно стільки ж потужності і крутного моменту, скільки поршневий з 2,6 л! Секрет в тому, що рухаються мас у роторного мотора в кілька разів менше - обертаються тільки ротори і ексцентриковий вал, та й то в одну сторону. У поршневого ж частина корисної роботи йде на привід складного механізму ГРМ і вертикальний рух поршнів, яке постійно змінює свій напрямок. Ще одна особливість роторного мотора - більш висока стійкість до детонації. Саме тому він перспективніше для роботи на водні. У роторному двигуні руйнівна енергія аномального згоряння робочої суміші діє тільки в напрямку обертання ротора - це наслідок його конструкції. А у поршневого двигуна вона спрямована в протихід руху поршня, що і викликає плачевні наслідки.

Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Хоча у роторного мотора і менше елементів, ніж у поршневого, в ньому застосовані більш хитрі конструктивні рішення і технології. Але між ними можна провести паралелі.

1 - ребро жорсткості; 2 - внутрішня шестерня; 3 - пружинний штифт; 4 - підшипник ротора; 5 - бічне ущільнення; 6 - форма кромки бічного ущільнення; 7 - пружина бокового ущільнення; 8 - ротор; 9 - ущільнення вершини ротора (апекс); 10 - куточок апекса; 11 - пружини апекса; 12 - камера згоряння ротора; 13 - пружина кутового ущільнення; 14 - вставка кутового ущільнення; 15 - кутова ущільнення

Корпуси роторів (статори) виготовлені за технологією вставки листового металу: в корпус з алюмінієвого сплаву вставлена ​​підкладка зі спеціальної сталі. Завдяки цьому конструкція легка і міцна. Сталева підкладка має хромове покриття з мікроскопічними канавками для кращого утримання масла. По суті, такий статор нагадує звичний циліндр із сухою гільзою і хоном на ній.

Бічні корпуси - зі спеціального чавуну. У кожному є впускні і випускні вікна. А на крайніх (передньому і задньому) закріплені стаціонарні шестерні. У моторів попередніх поколінь ці вікна були в статорі. Тобто в новій конструкції збільшили їх розмір і кількість. За рахунок цього покращилися характеристики впуску та випуску робочої суміші, а на виході - ККД двигуна, його потужність і паливна економічність. Бічні корпуси в парі з роторами по функціоналу можна порівняти з механізмом ГРМ поршневого двигуна.

Ротор - по суті, той же самий поршень і одночасно шатун. Виготовлений із спеціального чавуну, пустотіла, максимально полегшений. На кожній його стороні є кюветообразная камера згоряння і, звичайно ж, ущільнювачі. У внутрішню частину вставлений роторний підшипник - свого роду шатунний вкладиш колінчастого вала.

Якщо звичний поршень обходиться всього трьома кільцями (два компресійних і одне маслос'емних), то у ротора подібних елементів в кілька разів більше. Так, апекси (ущільнення вершин ротора) грають роль перших компресійних кілець. Вони виготовлені з чавуну з електронно-променевою обробкою - для підвищення зносостійкості при контакті зі стінкою статора.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Апекси складаються з двох елементів - основного ущільнювача і куточка. До стінки статора їх притискає пружина і відцентрова сила. Роль друге компресійних кілець грають бічні і кутові ущільнення. Вони забезпечують газощільність контакту ротора і бічних корпусів. Як і апекси, до стінок корпусів вони притискаються своїми пружинами. Бічні ущільнювачі металокерамічні (на них припадає основне навантаження), а кутові зроблені зі спеціального чавуну. А ще є ізолюючі ущільнення. Вони перешкоджають перетіканню частини відпрацьованих газів у впускні вікна через зазор між ротором і бічним корпусом. На обох сторонах ротора є і подобу маслоз'ємних кілець - масляні ущільнення. Вони затримують масло, що подається в його внутрішню порожнину для охолодження.

Система мастила теж витончена. Вона має мінімум один радіатор для охолодження масла при роботі двигуна на великих навантаженнях і кілька видів олійних форсунок. Одні вбудовані в ексцентриковий вал і охолоджують ротори (по суті, схожі на форсунки охолодження поршнів). Інші вбудовані в статори - по парі на кожен. Форсунки розташовані під кутом і спрямовані на стінки бічних корпусів - для кращої мастила корпусів і бічних ущільнень ротора. Масло потрапляє в робочу порожнину і змішується з паливо-повітряної сумішшю, забезпечуючи мастило інших елементів, і згоряє разом з нею. Тому важливо використовувати тільки мінеральні масла або схвалену виробником спеціальну напівсинтетику. Невідповідні види мастила при згорянні дають велику кількість вуглецевих відкладень, а це призводить до детонації, перепустками запалювання і зниження компресії.

Паливна система досить проста - за винятком кількості і розташування форсунок. Дві - перед впускними вікнами (по одній на ротор), ще стільки ж - у впускному колекторі. У колекторі форсованого мотора на дві форсунки більше.

Камери згоряння дуже довгі, і, щоб згорання робочої суміші було ефективним, довелося застосувати по дві свічки на кожен ротор. Вони відрізняються один від одного довжиною і електродами. Щоб уникнути неправильної установки на дроти і свічки нанесені кольорові мітки.

НА СПРАВІ

Ресурс мотора 13B-MSP становить приблизно 100 000 км. Як не дивно, він має ті ж проблемами, що і поршневий.

Матеріали по темі

Першим слабкою ланкою здаються ущільнення ротора, які відчувають сильне нагрівання і високі навантаження. Це дійсно так, але перш за природного зносу їх прикінчать детонація і вироблення підшипників ексцентрикового вала і роторів. Причому страждають тільки торцеві ущільнення (апекси), а бічні зношуються вкрай рідко.

Детонація деформує апекси і їх посадочні місця на роторі. В результаті на додачу до зниження компресії куточки ущільнень можуть вивалитися і пошкодити поверхню статора, який не підлягає обробці. Розточування марна: по-перше, складно знайти необхідне обладнання, а по-друге, запчастин під збільшений розмір просто немає. Не підлягають ремонту і ротори при пошкодженні пазів під апекси. Як водиться, корінь біди - як паливо. Чесний 98-й бензин знайти не так уже й просто.

Швидше за все зношуються корінні вкладиші ексцентрикового вала. Мабуть, через те, що він обертається в три рази швидше роторів. В результаті ротори отримують зміщення щодо стінок статора. А вершини роторів повинні бути рівновіддалені від них. Рано чи пізно куточки апексів випадають і задирають поверхню статора. Цю біду ніяк не вгадає - на відміну від поршневого двигуна, роторний практично не стукає навіть при зносі вкладишів.

У форсованих наддувних моторів бувають випадки, коли через дуже бідної суміші апекс перегрівається. Пружина під ним вигинає його - в результаті компресія значно падає.

Друга слабинка - нерівномірне нагрівання корпусу. Верхня частина (тут протікають такти впуску і стиснення) холодніше, ніж нижня (такти згоряння і випуску). Однак корпус деформується тільки у форсованих наддувних моторів потужністю понад 500 к.с.

Як і слід було очікувати, мотор дуже чутливий до типу масла. Практика показала, що синтетичні масла , Нехай і спеціальні, утворюють при згоранні дуже багато нагару. Він накопичується на апексах і знижує компресію. Потрібно використовувати мінеральне масло - воно згоряє майже безслідно. Сервісмени рекомендують міняти його через кожні 5000 км.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Масляні форсунки в статорі виходять з ладу в основному через потрапляння бруду у внутрішні клапани. Атмосферне повітря проникає в них через повітряний фільтр, і несвоєчасна заміна фільтра веде до проблем. Клапани форсунок промиванні не піддаються.

Проблеми з холодним пуском мотора, особливо в зимовий час, обумовлені втратою компресії внаслідок зносу апексів і появи відкладень на електродах свічок через неякісного бензину.

Свічок вистачає в середньому на 15 000-20 000 км.

Всупереч розхожій думці, виробник рекомендує глушити мотор як зазвичай, а не на середніх оборотах. «Знавці» впевнені, що при виключенні запалення в робочому режимі згоряють всі залишки палива і це полегшує наступний холодний пуск. На думку сервисменов, толку від подібних хитрощів нуль. А ось дійсно корисним для мотора буде хоча б невеликий прогрів перед початком руху. З теплим маслом (не нижче 50º) його знос буде менше.

При якісної дефектовке роторного двигуна і подальшому ремонті він відходить ще 100 000 км. Найчастіше потрібна заміна статоров і всіх ущільнень роторів - за це доведеться викласти не менше 175 000 рублей.

Незважаючи на перераховані вище проблеми, в Росії вистачає шанувальників роторних машин - що вже казати про інші країни! Хоча сама «Мазда» зняла роторну «вісімку» з виробництва і з її спадкоємицею поки не поспішає.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

У 1991 році «Мазда-787В» з роторним мотором перемогла в гонці «24 години Ле-Мана». Це була перша і єдина перемога автомобіля з таким двигуном. До речі, зараз далеко не всі поршневі мотори доживають до фінішу в «довгих» гонках на витривалість.

Помилка в тексті? Виділіть її мишкою! І натисніть: Ctrl + Enter

Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

Роторний двигун конструктивно простіше поршневого, а й у цієї медалі є зворотний бік. Вивчаємо його пристрій і принцип роботи на прикладі версії 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8».

У 1957 році німецькі інженери Фелікс Ванкель і Вальтер Фройде продемонстрували перший працездатний роторний двигун. Вже через сім років його вдосконалена версія зайняла місце під капотом німецького спорткара «NSU-Спайдер» - першого серійного автомобіля з таким мотором. На новинку купилися багато автомобільних компаній - «Мерседес-Бенц», «Сітроен», «Дженерал моторс». Навіть ВАЗ багато років дрібними партіями випускав машини з двигунами Ванкеля. Але єдиною компанією, яка зважилася на багатосерійне виробництво роторних двигунів і не відмовлялася від них довгий час, незважаючи ні на які кризи, стала «Мазда». Її перша модель з роторним двигуном - «Космо Спортс (110S)» - з'явилася ще в 1967 році.

ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ

У чому подібність і відмінність роторного двигуна від звичного поршневого побратима? Спробуємо розібратися на прикладі однієї з його останніх версій 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8» .

У поршневому моторі енергія згоряння паливоповітряної суміші спочатку перетвориться в зворотно-поступальний рух поршневий групи, а вже потім в обертання колінчастого вала. У роторному ж двигуні це відбувається без проміжної ступені, а значить, з меншими втратами.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Є дві версії бензинового 1,3-літрового атмосферника 13B-MSP з двома роторами (секціями) - стандартної потужності (192 к.с.) і форсована (231 к.с.). Конструктивно це бутерброд з п'яти корпусів, які утворюють дві герметичні камери. У них під дією енергії згоряння газів обертаються ротори, закріплені на ексцентрикових валу (подобу колінчастого). Рух це дуже хитра. Кожен ротор не просто обертається, а обкатується своєї внутрішньої шестернею навколо стаціонарної шестерні, закріпленої по центру однієї з бічних стінок камери. Ексцентриковий вал проходить крізь весь бутерброд корпусів і стаціонарні шестерні. Ротор рухається таким чином, що на кожен його оборот доводиться три оберти ексцентрикового вала.

У роторному моторі здійснюються ті ж цикли, що і в чотиритактному поршневому агрегаті: впуск, стиснення, робочий такт і випуск. При цьому в ньому немає складного механізму газорозподілу - приводу ГРМ, розподілвалів і клапанів. Всі його функції виконують впускні і випускні вікна в бічних стінках (корпусах) - і сам ротор, який, обертаючись, відкриває і закриває «вікна».

Принцип роботи роторного двигуна показаний на схемі. Для простоти наведено приклад мотора з однією секцією - друга функціонує так само. Кожна бічна сторона ротора утворює зі стінками корпусів свою робочу порожнину. У положенні 1 обсяг порожнини мінімальний, і це відповідає початку такту впуску. У міру обертання ротор відкриває впускні вікна і в камеру всмоктується топливовоздушная суміш (позиції 2-4). У положенні 5 робоча порожнину має максимальний обсяг. Далі ротор закриває впускні вікна і починається такт стиснення (позиції 6-9). У положенні 10, коли обсяг порожнини знову мінімальний, відбувається займання суміші за допомогою свічок і починається робочий такт. Енергія згоряння газів обертає ротор. Розширення газів йде до положення 13, а максимальний обсяг робочої порожнини відповідає позиції 15. Далі, до положення 18, ротор відкриває випускні вікна і виштовхує відпрацьовані гази. Потім цикл починається знову.

Решта робочі порожнини працюють так само. А оскільки порожнин три, то за один оборот ротора відбувається аж три робочих такту! А враховуючи, що ексцентриковий (колінчастий) вал обертається в три рази швидше ротора, на виході отримуємо по одному робітнику такту (корисна робота) на один оборот валу для односекційного мотора. У чотиритактного поршневого двигуна з одним циліндром це співвідношення в два рази нижче.

За співвідношенням числа робочих тактів на оборот вихідного валу двосекційний 13B-MSP схожий на звичний чотирициліндровий поршневий мотор. Але при цьому з робочого об'єму 1,3 л він видає приблизно стільки ж потужності і крутного моменту, скільки поршневий з 2,6 л! Секрет в тому, що рухаються мас у роторного мотора в кілька разів менше - обертаються тільки ротори і ексцентриковий вал, та й то в одну сторону. У поршневого ж частина корисної роботи йде на привід складного механізму ГРМ і вертикальний рух поршнів, яке постійно змінює свій напрямок. Ще одна особливість роторного мотора - більш висока стійкість до детонації. Саме тому він перспективніше для роботи на водні. У роторному двигуні руйнівна енергія аномального згоряння робочої суміші діє тільки в напрямку обертання ротора - це наслідок його конструкції. А у поршневого двигуна вона спрямована в протихід руху поршня, що і викликає плачевні наслідки.

Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Хоча у роторного мотора і менше елементів, ніж у поршневого, в ньому застосовані більш хитрі конструктивні рішення і технології. Але між ними можна провести паралелі.

1 - ребро жорсткості; 2 - внутрішня шестерня; 3 - пружинний штифт; 4 - підшипник ротора; 5 - бічне ущільнення; 6 - форма кромки бічного ущільнення; 7 - пружина бокового ущільнення; 8 - ротор; 9 - ущільнення вершини ротора (апекс); 10 - куточок апекса; 11 - пружини апекса; 12 - камера згоряння ротора; 13 - пружина кутового ущільнення; 14 - вставка кутового ущільнення; 15 - кутова ущільнення

Корпуси роторів (статори) виготовлені за технологією вставки листового металу: в корпус з алюмінієвого сплаву вставлена ​​підкладка зі спеціальної сталі. Завдяки цьому конструкція легка і міцна. Сталева підкладка має хромове покриття з мікроскопічними канавками для кращого утримання масла. По суті, такий статор нагадує звичний циліндр із сухою гільзою і хоном на ній.

Бічні корпуси - зі спеціального чавуну. У кожному є впускні і випускні вікна. А на крайніх (передньому і задньому) закріплені стаціонарні шестерні. У моторів попередніх поколінь ці вікна були в статорі. Тобто в новій конструкції збільшили їх розмір і кількість. За рахунок цього покращилися характеристики впуску та випуску робочої суміші, а на виході - ККД двигуна, його потужність і паливна економічність. Бічні корпуси в парі з роторами по функціоналу можна порівняти з механізмом ГРМ поршневого двигуна.

Ротор - по суті, той же самий поршень і одночасно шатун. Виготовлений із спеціального чавуну, пустотіла, максимально полегшений. На кожній його стороні є кюветообразная камера згоряння і, звичайно ж, ущільнювачі. У внутрішню частину вставлений роторний підшипник - свого роду шатунний вкладиш колінчастого вала.

Якщо звичний поршень обходиться всього трьома кільцями (два компресійних і одне маслос'емних), то у ротора подібних елементів в кілька разів більше. Так, апекси (ущільнення вершин ротора) грають роль перших компресійних кілець. Вони виготовлені з чавуну з електронно-променевою обробкою - для підвищення зносостійкості при контакті зі стінкою статора.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Апекси складаються з двох елементів - основного ущільнювача і куточка. До стінки статора їх притискає пружина і відцентрова сила. Роль друге компресійних кілець грають бічні і кутові ущільнення. Вони забезпечують газощільність контакту ротора і бічних корпусів. Як і апекси, до стінок корпусів вони притискаються своїми пружинами. Бічні ущільнювачі металокерамічні (на них припадає основне навантаження), а кутові зроблені зі спеціального чавуну. А ще є ізолюючі ущільнення. Вони перешкоджають перетіканню частини відпрацьованих газів у впускні вікна через зазор між ротором і бічним корпусом. На обох сторонах ротора є і подобу маслоз'ємних кілець - масляні ущільнення. Вони затримують масло, що подається в його внутрішню порожнину для охолодження.

Система мастила теж витончена. Вона має мінімум один радіатор для охолодження масла при роботі двигуна на великих навантаженнях і кілька видів олійних форсунок. Одні вбудовані в ексцентриковий вал і охолоджують ротори (по суті, схожі на форсунки охолодження поршнів). Інші вбудовані в статори - по парі на кожен. Форсунки розташовані під кутом і спрямовані на стінки бічних корпусів - для кращої мастила корпусів і бічних ущільнень ротора. Масло потрапляє в робочу порожнину і змішується з паливо-повітряної сумішшю, забезпечуючи мастило інших елементів, і згоряє разом з нею. Тому важливо використовувати тільки мінеральні масла або схвалену виробником спеціальну напівсинтетику. Невідповідні види мастила при згорянні дають велику кількість вуглецевих відкладень, а це призводить до детонації, перепустками запалювання і зниження компресії.

Паливна система досить проста - за винятком кількості і розташування форсунок. Дві - перед впускними вікнами (по одній на ротор), ще стільки ж - у впускному колекторі. У колекторі форсованого мотора на дві форсунки більше.

Камери згоряння дуже довгі, і, щоб згорання робочої суміші було ефективним, довелося застосувати по дві свічки на кожен ротор. Вони відрізняються один від одного довжиною і електродами. Щоб уникнути неправильної установки на дроти і свічки нанесені кольорові мітки.

НА СПРАВІ

Ресурс мотора 13B-MSP становить приблизно 100 000 км. Як не дивно, він має ті ж проблемами, що і поршневий.

Матеріали по темі

Першим слабкою ланкою здаються ущільнення ротора, які відчувають сильне нагрівання і високі навантаження. Це дійсно так, але перш за природного зносу їх прикінчать детонація і вироблення підшипників ексцентрикового вала і роторів. Причому страждають тільки торцеві ущільнення (апекси), а бічні зношуються вкрай рідко.

Детонація деформує апекси і їх посадочні місця на роторі. В результаті на додачу до зниження компресії куточки ущільнень можуть вивалитися і пошкодити поверхню статора, який не підлягає обробці. Розточування марна: по-перше, складно знайти необхідне обладнання, а по-друге, запчастин під збільшений розмір просто немає. Не підлягають ремонту і ротори при пошкодженні пазів під апекси. Як водиться, корінь біди - як паливо. Чесний 98-й бензин знайти не так уже й просто.

Швидше за все зношуються корінні вкладиші ексцентрикового вала. Мабуть, через те, що він обертається в три рази швидше роторів. В результаті ротори отримують зміщення щодо стінок статора. А вершини роторів повинні бути рівновіддалені від них. Рано чи пізно куточки апексів випадають і задирають поверхню статора. Цю біду ніяк не вгадає - на відміну від поршневого двигуна, роторний практично не стукає навіть при зносі вкладишів.

У форсованих наддувних моторів бувають випадки, коли через дуже бідної суміші апекс перегрівається. Пружина під ним вигинає його - в результаті компресія значно падає.

Друга слабинка - нерівномірне нагрівання корпусу. Верхня частина (тут протікають такти впуску і стиснення) холодніше, ніж нижня (такти згоряння і випуску). Однак корпус деформується тільки у форсованих наддувних моторів потужністю понад 500 к.с.

Як і слід було очікувати, мотор дуже чутливий до типу масла. Практика показала, що синтетичні масла , Нехай і спеціальні, утворюють при згоранні дуже багато нагару. Він накопичується на апексах і знижує компресію. Потрібно використовувати мінеральне масло - воно згоряє майже безслідно. Сервісмени рекомендують міняти його через кожні 5000 км.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Масляні форсунки в статорі виходять з ладу в основному через потрапляння бруду у внутрішні клапани. Атмосферне повітря проникає в них через повітряний фільтр, і несвоєчасна заміна фільтра веде до проблем. Клапани форсунок промиванні не піддаються.

Проблеми з холодним пуском мотора, особливо в зимовий час, обумовлені втратою компресії внаслідок зносу апексів і появи відкладень на електродах свічок через неякісного бензину.

Свічок вистачає в середньому на 15 000-20 000 км.

Всупереч розхожій думці, виробник рекомендує глушити мотор як зазвичай, а не на середніх оборотах. «Знавці» впевнені, що при виключенні запалення в робочому режимі згоряють всі залишки палива і це полегшує наступний холодний пуск. На думку сервисменов, толку від подібних хитрощів нуль. А ось дійсно корисним для мотора буде хоча б невеликий прогрів перед початком руху. З теплим маслом (не нижче 50º) його знос буде менше.

При якісної дефектовке роторного двигуна і подальшому ремонті він відходить ще 100 000 км. Найчастіше потрібна заміна статоров і всіх ущільнень роторів - за це доведеться викласти не менше 175 000 рублей.

Незважаючи на перераховані вище проблеми, в Росії вистачає шанувальників роторних машин - що вже казати про інші країни! Хоча сама «Мазда» зняла роторну «вісімку» з виробництва і з її спадкоємицею поки не поспішає.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

У 1991 році «Мазда-787В» з роторним мотором перемогла в гонці «24 години Ле-Мана». Це була перша і єдина перемога автомобіля з таким двигуном. До речі, зараз далеко не всі поршневі мотори доживають до фінішу в «довгих» гонках на витривалість.

Помилка в тексті? Виділіть її мишкою! І натисніть: Ctrl + Enter

Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

Роторний двигун конструктивно простіше поршневого, а й у цієї медалі є зворотний бік. Вивчаємо його пристрій і принцип роботи на прикладі версії 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8».

У 1957 році німецькі інженери Фелікс Ванкель і Вальтер Фройде продемонстрували перший працездатний роторний двигун. Вже через сім років його вдосконалена версія зайняла місце під капотом німецького спорткара «NSU-Спайдер» - першого серійного автомобіля з таким мотором. На новинку купилися багато автомобільних компаній - «Мерседес-Бенц», «Сітроен», «Дженерал моторс». Навіть ВАЗ багато років дрібними партіями випускав машини з двигунами Ванкеля. Але єдиною компанією, яка зважилася на багатосерійне виробництво роторних двигунів і не відмовлялася від них довгий час, незважаючи ні на які кризи, стала «Мазда». Її перша модель з роторним двигуном - «Космо Спортс (110S)» - з'явилася ще в 1967 році.

ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ

У чому подібність і відмінність роторного двигуна від звичного поршневого побратима? Спробуємо розібратися на прикладі однієї з його останніх версій 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8» .

У поршневому моторі енергія згоряння паливоповітряної суміші спочатку перетвориться в зворотно-поступальний рух поршневий групи, а вже потім в обертання колінчастого вала. У роторному ж двигуні це відбувається без проміжної ступені, а значить, з меншими втратами.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Є дві версії бензинового 1,3-літрового атмосферника 13B-MSP з двома роторами (секціями) - стандартної потужності (192 к.с.) і форсована (231 к.с.). Конструктивно це бутерброд з п'яти корпусів, які утворюють дві герметичні камери. У них під дією енергії згоряння газів обертаються ротори, закріплені на ексцентрикових валу (подобу колінчастого). Рух це дуже хитра. Кожен ротор не просто обертається, а обкатується своєї внутрішньої шестернею навколо стаціонарної шестерні, закріпленої по центру однієї з бічних стінок камери. Ексцентриковий вал проходить крізь весь бутерброд корпусів і стаціонарні шестерні. Ротор рухається таким чином, що на кожен його оборот доводиться три оберти ексцентрикового вала.

У роторному моторі здійснюються ті ж цикли, що і в чотиритактному поршневому агрегаті: впуск, стиснення, робочий такт і випуск. При цьому в ньому немає складного механізму газорозподілу - приводу ГРМ, розподілвалів і клапанів. Всі його функції виконують впускні і випускні вікна в бічних стінках (корпусах) - і сам ротор, який, обертаючись, відкриває і закриває «вікна».

Принцип роботи роторного двигуна показаний на схемі. Для простоти наведено приклад мотора з однією секцією - друга функціонує так само. Кожна бічна сторона ротора утворює зі стінками корпусів свою робочу порожнину. У положенні 1 обсяг порожнини мінімальний, і це відповідає початку такту впуску. У міру обертання ротор відкриває впускні вікна і в камеру всмоктується топливовоздушная суміш (позиції 2-4). У положенні 5 робоча порожнину має максимальний обсяг. Далі ротор закриває впускні вікна і починається такт стиснення (позиції 6-9). У положенні 10, коли обсяг порожнини знову мінімальний, відбувається займання суміші за допомогою свічок і починається робочий такт. Енергія згоряння газів обертає ротор. Розширення газів йде до положення 13, а максимальний обсяг робочої порожнини відповідає позиції 15. Далі, до положення 18, ротор відкриває випускні вікна і виштовхує відпрацьовані гази. Потім цикл починається знову.

Решта робочі порожнини працюють так само. А оскільки порожнин три, то за один оборот ротора відбувається аж три робочих такту! А враховуючи, що ексцентриковий (колінчастий) вал обертається в три рази швидше ротора, на виході отримуємо по одному робітнику такту (корисна робота) на один оборот валу для односекційного мотора. У чотиритактного поршневого двигуна з одним циліндром це співвідношення в два рази нижче.

За співвідношенням числа робочих тактів на оборот вихідного валу двосекційний 13B-MSP схожий на звичний чотирициліндровий поршневий мотор. Але при цьому з робочого об'єму 1,3 л він видає приблизно стільки ж потужності і крутного моменту, скільки поршневий з 2,6 л! Секрет в тому, що рухаються мас у роторного мотора в кілька разів менше - обертаються тільки ротори і ексцентриковий вал, та й то в одну сторону. У поршневого ж частина корисної роботи йде на привід складного механізму ГРМ і вертикальний рух поршнів, яке постійно змінює свій напрямок. Ще одна особливість роторного мотора - більш висока стійкість до детонації. Саме тому він перспективніше для роботи на водні. У роторному двигуні руйнівна енергія аномального згоряння робочої суміші діє тільки в напрямку обертання ротора - це наслідок його конструкції. А у поршневого двигуна вона спрямована в протихід руху поршня, що і викликає плачевні наслідки.

Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Хоча у роторного мотора і менше елементів, ніж у поршневого, в ньому застосовані більш хитрі конструктивні рішення і технології. Але між ними можна провести паралелі.

1 - ребро жорсткості; 2 - внутрішня шестерня; 3 - пружинний штифт; 4 - підшипник ротора; 5 - бічне ущільнення; 6 - форма кромки бічного ущільнення; 7 - пружина бокового ущільнення; 8 - ротор; 9 - ущільнення вершини ротора (апекс); 10 - куточок апекса; 11 - пружини апекса; 12 - камера згоряння ротора; 13 - пружина кутового ущільнення; 14 - вставка кутового ущільнення; 15 - кутова ущільнення

Корпуси роторів (статори) виготовлені за технологією вставки листового металу: в корпус з алюмінієвого сплаву вставлена ​​підкладка зі спеціальної сталі. Завдяки цьому конструкція легка і міцна. Сталева підкладка має хромове покриття з мікроскопічними канавками для кращого утримання масла. По суті, такий статор нагадує звичний циліндр із сухою гільзою і хоном на ній.

Бічні корпуси - зі спеціального чавуну. У кожному є впускні і випускні вікна. А на крайніх (передньому і задньому) закріплені стаціонарні шестерні. У моторів попередніх поколінь ці вікна були в статорі. Тобто в новій конструкції збільшили їх розмір і кількість. За рахунок цього покращилися характеристики впуску та випуску робочої суміші, а на виході - ККД двигуна, його потужність і паливна економічність. Бічні корпуси в парі з роторами по функціоналу можна порівняти з механізмом ГРМ поршневого двигуна.

Ротор - по суті, той же самий поршень і одночасно шатун. Виготовлений із спеціального чавуну, пустотіла, максимально полегшений. На кожній його стороні є кюветообразная камера згоряння і, звичайно ж, ущільнювачі. У внутрішню частину вставлений роторний підшипник - свого роду шатунний вкладиш колінчастого вала.

Якщо звичний поршень обходиться всього трьома кільцями (два компресійних і одне маслос'емних), то у ротора подібних елементів в кілька разів більше. Так, апекси (ущільнення вершин ротора) грають роль перших компресійних кілець. Вони виготовлені з чавуну з електронно-променевою обробкою - для підвищення зносостійкості при контакті зі стінкою статора.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Апекси складаються з двох елементів - основного ущільнювача і куточка. До стінки статора їх притискає пружина і відцентрова сила. Роль друге компресійних кілець грають бічні і кутові ущільнення. Вони забезпечують газощільність контакту ротора і бічних корпусів. Як і апекси, до стінок корпусів вони притискаються своїми пружинами. Бічні ущільнювачі металокерамічні (на них припадає основне навантаження), а кутові зроблені зі спеціального чавуну. А ще є ізолюючі ущільнення. Вони перешкоджають перетіканню частини відпрацьованих газів у впускні вікна через зазор між ротором і бічним корпусом. На обох сторонах ротора є і подобу маслоз'ємних кілець - масляні ущільнення. Вони затримують масло, що подається в його внутрішню порожнину для охолодження.

Система мастила теж витончена. Вона має мінімум один радіатор для охолодження масла при роботі двигуна на великих навантаженнях і кілька видів олійних форсунок. Одні вбудовані в ексцентриковий вал і охолоджують ротори (по суті, схожі на форсунки охолодження поршнів). Інші вбудовані в статори - по парі на кожен. Форсунки розташовані під кутом і спрямовані на стінки бічних корпусів - для кращої мастила корпусів і бічних ущільнень ротора. Масло потрапляє в робочу порожнину і змішується з паливо-повітряної сумішшю, забезпечуючи мастило інших елементів, і згоряє разом з нею. Тому важливо використовувати тільки мінеральні масла або схвалену виробником спеціальну напівсинтетику. Невідповідні види мастила при згорянні дають велику кількість вуглецевих відкладень, а це призводить до детонації, перепустками запалювання і зниження компресії.

Паливна система досить проста - за винятком кількості і розташування форсунок. Дві - перед впускними вікнами (по одній на ротор), ще стільки ж - у впускному колекторі. У колекторі форсованого мотора на дві форсунки більше.

Камери згоряння дуже довгі, і, щоб згорання робочої суміші було ефективним, довелося застосувати по дві свічки на кожен ротор. Вони відрізняються один від одного довжиною і електродами. Щоб уникнути неправильної установки на дроти і свічки нанесені кольорові мітки.

НА СПРАВІ

Ресурс мотора 13B-MSP становить приблизно 100 000 км. Як не дивно, він має ті ж проблемами, що і поршневий.

Матеріали по темі

Першим слабкою ланкою здаються ущільнення ротора, які відчувають сильне нагрівання і високі навантаження. Це дійсно так, але перш за природного зносу їх прикінчать детонація і вироблення підшипників ексцентрикового вала і роторів. Причому страждають тільки торцеві ущільнення (апекси), а бічні зношуються вкрай рідко.

Детонація деформує апекси і їх посадочні місця на роторі. В результаті на додачу до зниження компресії куточки ущільнень можуть вивалитися і пошкодити поверхню статора, який не підлягає обробці. Розточування марна: по-перше, складно знайти необхідне обладнання, а по-друге, запчастин під збільшений розмір просто немає. Не підлягають ремонту і ротори при пошкодженні пазів під апекси. Як водиться, корінь біди - як паливо. Чесний 98-й бензин знайти не так уже й просто.

Швидше за все зношуються корінні вкладиші ексцентрикового вала. Мабуть, через те, що він обертається в три рази швидше роторів. В результаті ротори отримують зміщення щодо стінок статора. А вершини роторів повинні бути рівновіддалені від них. Рано чи пізно куточки апексів випадають і задирають поверхню статора. Цю біду ніяк не вгадає - на відміну від поршневого двигуна, роторний практично не стукає навіть при зносі вкладишів.

У форсованих наддувних моторів бувають випадки, коли через дуже бідної суміші апекс перегрівається. Пружина під ним вигинає його - в результаті компресія значно падає.

Друга слабинка - нерівномірне нагрівання корпусу. Верхня частина (тут протікають такти впуску і стиснення) холодніше, ніж нижня (такти згоряння і випуску). Однак корпус деформується тільки у форсованих наддувних моторів потужністю понад 500 к.с.

Як і слід було очікувати, мотор дуже чутливий до типу масла. Практика показала, що синтетичні масла , Нехай і спеціальні, утворюють при згоранні дуже багато нагару. Він накопичується на апексах і знижує компресію. Потрібно використовувати мінеральне масло - воно згоряє майже безслідно. Сервісмени рекомендують міняти його через кожні 5000 км.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Масляні форсунки в статорі виходять з ладу в основному через потрапляння бруду у внутрішні клапани. Атмосферне повітря проникає в них через повітряний фільтр, і несвоєчасна заміна фільтра веде до проблем. Клапани форсунок промиванні не піддаються.

Проблеми з холодним пуском мотора, особливо в зимовий час, обумовлені втратою компресії внаслідок зносу апексів і появи відкладень на електродах свічок через неякісного бензину.

Свічок вистачає в середньому на 15 000-20 000 км.

Всупереч розхожій думці, виробник рекомендує глушити мотор як зазвичай, а не на середніх оборотах. «Знавці» впевнені, що при виключенні запалення в робочому режимі згоряють всі залишки палива і це полегшує наступний холодний пуск. На думку сервисменов, толку від подібних хитрощів нуль. А ось дійсно корисним для мотора буде хоча б невеликий прогрів перед початком руху. З теплим маслом (не нижче 50º) його знос буде менше.

При якісної дефектовке роторного двигуна і подальшому ремонті він відходить ще 100 000 км. Найчастіше потрібна заміна статоров і всіх ущільнень роторів - за це доведеться викласти не менше 175 000 рублей.

Незважаючи на перераховані вище проблеми, в Росії вистачає шанувальників роторних машин - що вже казати про інші країни! Хоча сама «Мазда» зняла роторну «вісімку» з виробництва і з її спадкоємицею поки не поспішає.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

У 1991 році «Мазда-787В» з роторним мотором перемогла в гонці «24 години Ле-Мана». Це була перша і єдина перемога автомобіля з таким двигуном. До речі, зараз далеко не всі поршневі мотори доживають до фінішу в «довгих» гонках на витривалість.

Помилка в тексті? Виділіть її мишкою! І натисніть: Ctrl + Enter

Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

Роторний двигун конструктивно простіше поршневого, а й у цієї медалі є зворотний бік. Вивчаємо його пристрій і принцип роботи на прикладі версії 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8».

У 1957 році німецькі інженери Фелікс Ванкель і Вальтер Фройде продемонстрували перший працездатний роторний двигун. Вже через сім років його вдосконалена версія зайняла місце під капотом німецького спорткара «NSU-Спайдер» - першого серійного автомобіля з таким мотором. На новинку купилися багато автомобільних компаній - «Мерседес-Бенц», «Сітроен», «Дженерал моторс». Навіть ВАЗ багато років дрібними партіями випускав машини з двигунами Ванкеля. Але єдиною компанією, яка зважилася на багатосерійне виробництво роторних двигунів і не відмовлялася від них довгий час, незважаючи ні на які кризи, стала «Мазда». Її перша модель з роторним двигуном - «Космо Спортс (110S)» - з'явилася ще в 1967 році.

ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ

У чому подібність і відмінність роторного двигуна від звичного поршневого побратима? Спробуємо розібратися на прикладі однієї з його останніх версій 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8» .

У поршневому моторі енергія згоряння паливоповітряної суміші спочатку перетвориться в зворотно-поступальний рух поршневий групи, а вже потім в обертання колінчастого вала. У роторному ж двигуні це відбувається без проміжної ступені, а значить, з меншими втратами.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Є дві версії бензинового 1,3-літрового атмосферника 13B-MSP з двома роторами (секціями) - стандартної потужності (192 к.с.) і форсована (231 к.с.). Конструктивно це бутерброд з п'яти корпусів, які утворюють дві герметичні камери. У них під дією енергії згоряння газів обертаються ротори, закріплені на ексцентрикових валу (подобу колінчастого). Рух це дуже хитра. Кожен ротор не просто обертається, а обкатується своєї внутрішньої шестернею навколо стаціонарної шестерні, закріпленої по центру однієї з бічних стінок камери. Ексцентриковий вал проходить крізь весь бутерброд корпусів і стаціонарні шестерні. Ротор рухається таким чином, що на кожен його оборот доводиться три оберти ексцентрикового вала.

У роторному моторі здійснюються ті ж цикли, що і в чотиритактному поршневому агрегаті: впуск, стиснення, робочий такт і випуск. При цьому в ньому немає складного механізму газорозподілу - приводу ГРМ, розподілвалів і клапанів. Всі його функції виконують впускні і випускні вікна в бічних стінках (корпусах) - і сам ротор, який, обертаючись, відкриває і закриває «вікна».

Принцип роботи роторного двигуна показаний на схемі. Для простоти наведено приклад мотора з однією секцією - друга функціонує так само. Кожна бічна сторона ротора утворює зі стінками корпусів свою робочу порожнину. У положенні 1 обсяг порожнини мінімальний, і це відповідає початку такту впуску. У міру обертання ротор відкриває впускні вікна і в камеру всмоктується топливовоздушная суміш (позиції 2-4). У положенні 5 робоча порожнину має максимальний обсяг. Далі ротор закриває впускні вікна і починається такт стиснення (позиції 6-9). У положенні 10, коли обсяг порожнини знову мінімальний, відбувається займання суміші за допомогою свічок і починається робочий такт. Енергія згоряння газів обертає ротор. Розширення газів йде до положення 13, а максимальний обсяг робочої порожнини відповідає позиції 15. Далі, до положення 18, ротор відкриває випускні вікна і виштовхує відпрацьовані гази. Потім цикл починається знову.

Решта робочі порожнини працюють так само. А оскільки порожнин три, то за один оборот ротора відбувається аж три робочих такту! А враховуючи, що ексцентриковий (колінчастий) вал обертається в три рази швидше ротора, на виході отримуємо по одному робітнику такту (корисна робота) на один оборот валу для односекційного мотора. У чотиритактного поршневого двигуна з одним циліндром це співвідношення в два рази нижче.

За співвідношенням числа робочих тактів на оборот вихідного валу двосекційний 13B-MSP схожий на звичний чотирициліндровий поршневий мотор. Але при цьому з робочого об'єму 1,3 л він видає приблизно стільки ж потужності і крутного моменту, скільки поршневий з 2,6 л! Секрет в тому, що рухаються мас у роторного мотора в кілька разів менше - обертаються тільки ротори і ексцентриковий вал, та й то в одну сторону. У поршневого ж частина корисної роботи йде на привід складного механізму ГРМ і вертикальний рух поршнів, яке постійно змінює свій напрямок. Ще одна особливість роторного мотора - більш висока стійкість до детонації. Саме тому він перспективніше для роботи на водні. У роторному двигуні руйнівна енергія аномального згоряння робочої суміші діє тільки в напрямку обертання ротора - це наслідок його конструкції. А у поршневого двигуна вона спрямована в протихід руху поршня, що і викликає плачевні наслідки.

Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Хоча у роторного мотора і менше елементів, ніж у поршневого, в ньому застосовані більш хитрі конструктивні рішення і технології. Але між ними можна провести паралелі.

1 - ребро жорсткості; 2 - внутрішня шестерня; 3 - пружинний штифт; 4 - підшипник ротора; 5 - бічне ущільнення; 6 - форма кромки бічного ущільнення; 7 - пружина бокового ущільнення; 8 - ротор; 9 - ущільнення вершини ротора (апекс); 10 - куточок апекса; 11 - пружини апекса; 12 - камера згоряння ротора; 13 - пружина кутового ущільнення; 14 - вставка кутового ущільнення; 15 - кутова ущільнення

Корпуси роторів (статори) виготовлені за технологією вставки листового металу: в корпус з алюмінієвого сплаву вставлена ​​підкладка зі спеціальної сталі. Завдяки цьому конструкція легка і міцна. Сталева підкладка має хромове покриття з мікроскопічними канавками для кращого утримання масла. По суті, такий статор нагадує звичний циліндр із сухою гільзою і хоном на ній.

Бічні корпуси - зі спеціального чавуну. У кожному є впускні і випускні вікна. А на крайніх (передньому і задньому) закріплені стаціонарні шестерні. У моторів попередніх поколінь ці вікна були в статорі. Тобто в новій конструкції збільшили їх розмір і кількість. За рахунок цього покращилися характеристики впуску та випуску робочої суміші, а на виході - ККД двигуна, його потужність і паливна економічність. Бічні корпуси в парі з роторами по функціоналу можна порівняти з механізмом ГРМ поршневого двигуна.

Ротор - по суті, той же самий поршень і одночасно шатун. Виготовлений із спеціального чавуну, пустотіла, максимально полегшений. На кожній його стороні є кюветообразная камера згоряння і, звичайно ж, ущільнювачі. У внутрішню частину вставлений роторний підшипник - свого роду шатунний вкладиш колінчастого вала.

Якщо звичний поршень обходиться всього трьома кільцями (два компресійних і одне маслос'емних), то у ротора подібних елементів в кілька разів більше. Так, апекси (ущільнення вершин ротора) грають роль перших компресійних кілець. Вони виготовлені з чавуну з електронно-променевою обробкою - для підвищення зносостійкості при контакті зі стінкою статора.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Апекси складаються з двох елементів - основного ущільнювача і куточка. До стінки статора їх притискає пружина і відцентрова сила. Роль друге компресійних кілець грають бічні і кутові ущільнення. Вони забезпечують газощільність контакту ротора і бічних корпусів. Як і апекси, до стінок корпусів вони притискаються своїми пружинами. Бічні ущільнювачі металокерамічні (на них припадає основне навантаження), а кутові зроблені зі спеціального чавуну. А ще є ізолюючі ущільнення. Вони перешкоджають перетіканню частини відпрацьованих газів у впускні вікна через зазор між ротором і бічним корпусом. На обох сторонах ротора є і подобу маслоз'ємних кілець - масляні ущільнення. Вони затримують масло, що подається в його внутрішню порожнину для охолодження.

Система мастила теж витончена. Вона має мінімум один радіатор для охолодження масла при роботі двигуна на великих навантаженнях і кілька видів олійних форсунок. Одні вбудовані в ексцентриковий вал і охолоджують ротори (по суті, схожі на форсунки охолодження поршнів). Інші вбудовані в статори - по парі на кожен. Форсунки розташовані під кутом і спрямовані на стінки бічних корпусів - для кращої мастила корпусів і бічних ущільнень ротора. Масло потрапляє в робочу порожнину і змішується з паливо-повітряної сумішшю, забезпечуючи мастило інших елементів, і згоряє разом з нею. Тому важливо використовувати тільки мінеральні масла або схвалену виробником спеціальну напівсинтетику. Невідповідні види мастила при згорянні дають велику кількість вуглецевих відкладень, а це призводить до детонації, перепустками запалювання і зниження компресії.

Паливна система досить проста - за винятком кількості і розташування форсунок. Дві - перед впускними вікнами (по одній на ротор), ще стільки ж - у впускному колекторі. У колекторі форсованого мотора на дві форсунки більше.

Камери згоряння дуже довгі, і, щоб згорання робочої суміші було ефективним, довелося застосувати по дві свічки на кожен ротор. Вони відрізняються один від одного довжиною і електродами. Щоб уникнути неправильної установки на дроти і свічки нанесені кольорові мітки.

НА СПРАВІ

Ресурс мотора 13B-MSP становить приблизно 100 000 км. Як не дивно, він має ті ж проблемами, що і поршневий.

Матеріали по темі

Першим слабкою ланкою здаються ущільнення ротора, які відчувають сильне нагрівання і високі навантаження. Це дійсно так, але перш за природного зносу їх прикінчать детонація і вироблення підшипників ексцентрикового вала і роторів. Причому страждають тільки торцеві ущільнення (апекси), а бічні зношуються вкрай рідко.

Детонація деформує апекси і їх посадочні місця на роторі. В результаті на додачу до зниження компресії куточки ущільнень можуть вивалитися і пошкодити поверхню статора, який не підлягає обробці. Розточування марна: по-перше, складно знайти необхідне обладнання, а по-друге, запчастин під збільшений розмір просто немає. Не підлягають ремонту і ротори при пошкодженні пазів під апекси. Як водиться, корінь біди - як паливо. Чесний 98-й бензин знайти не так уже й просто.

Швидше за все зношуються корінні вкладиші ексцентрикового вала. Мабуть, через те, що він обертається в три рази швидше роторів. В результаті ротори отримують зміщення щодо стінок статора. А вершини роторів повинні бути рівновіддалені від них. Рано чи пізно куточки апексів випадають і задирають поверхню статора. Цю біду ніяк не вгадає - на відміну від поршневого двигуна, роторний практично не стукає навіть при зносі вкладишів.

У форсованих наддувних моторів бувають випадки, коли через дуже бідної суміші апекс перегрівається. Пружина під ним вигинає його - в результаті компресія значно падає.

Друга слабинка - нерівномірне нагрівання корпусу. Верхня частина (тут протікають такти впуску і стиснення) холодніше, ніж нижня (такти згоряння і випуску). Однак корпус деформується тільки у форсованих наддувних моторів потужністю понад 500 к.с.

Як і слід було очікувати, мотор дуже чутливий до типу масла. Практика показала, що синтетичні масла , Нехай і спеціальні, утворюють при згоранні дуже багато нагару. Він накопичується на апексах і знижує компресію. Потрібно використовувати мінеральне масло - воно згоряє майже безслідно. Сервісмени рекомендують міняти його через кожні 5000 км.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Масляні форсунки в статорі виходять з ладу в основному через потрапляння бруду у внутрішні клапани. Атмосферне повітря проникає в них через повітряний фільтр, і несвоєчасна заміна фільтра веде до проблем. Клапани форсунок промиванні не піддаються.

Проблеми з холодним пуском мотора, особливо в зимовий час, обумовлені втратою компресії внаслідок зносу апексів і появи відкладень на електродах свічок через неякісного бензину.

Свічок вистачає в середньому на 15 000-20 000 км.

Всупереч розхожій думці, виробник рекомендує глушити мотор як зазвичай, а не на середніх оборотах. «Знавці» впевнені, що при виключенні запалення в робочому режимі згоряють всі залишки палива і це полегшує наступний холодний пуск. На думку сервисменов, толку від подібних хитрощів нуль. А ось дійсно корисним для мотора буде хоча б невеликий прогрів перед початком руху. З теплим маслом (не нижче 50º) його знос буде менше.

При якісної дефектовке роторного двигуна і подальшому ремонті він відходить ще 100 000 км. Найчастіше потрібна заміна статоров і всіх ущільнень роторів - за це доведеться викласти не менше 175 000 рублей.

Незважаючи на перераховані вище проблеми, в Росії вистачає шанувальників роторних машин - що вже казати про інші країни! Хоча сама «Мазда» зняла роторну «вісімку» з виробництва і з її спадкоємицею поки не поспішає.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

У 1991 році «Мазда-787В» з роторним мотором перемогла в гонці «24 години Ле-Мана». Це була перша і єдина перемога автомобіля з таким двигуном. До речі, зараз далеко не всі поршневі мотори доживають до фінішу в «довгих» гонках на витривалість.

Помилка в тексті? Виділіть її мишкою! І натисніть: Ctrl + Enter

Принципи роботи, плюси і мінуси роторного двигуна - особливості роторно-поршневого ДВС - журнал За кермом

Роторний двигун конструктивно простіше поршневого, а й у цієї медалі є зворотний бік. Вивчаємо його пристрій і принцип роботи на прикладі версії 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8».

У 1957 році німецькі інженери Фелікс Ванкель і Вальтер Фройде продемонстрували перший працездатний роторний двигун. Вже через сім років його вдосконалена версія зайняла місце під капотом німецького спорткара «NSU-Спайдер» - першого серійного автомобіля з таким мотором. На новинку купилися багато автомобільних компаній - «Мерседес-Бенц», «Сітроен», «Дженерал моторс». Навіть ВАЗ багато років дрібними партіями випускав машини з двигунами Ванкеля. Але єдиною компанією, яка зважилася на багатосерійне виробництво роторних двигунів і не відмовлялася від них довгий час, незважаючи ні на які кризи, стала «Мазда». Її перша модель з роторним двигуном - «Космо Спортс (110S)» - з'явилася ще в 1967 році.

ЧУЖИЙ СЕРЕД СВОЇХ

У чому подібність і відмінність роторного двигуна від звичного поршневого побратима? Спробуємо розібратися на прикладі однієї з його останніх версій 13B-MSP, яку ставили на «Мазду RX-8» .

У поршневому моторі енергія згоряння паливоповітряної суміші спочатку перетвориться в зворотно-поступальний рух поршневий групи, а вже потім в обертання колінчастого вала. У роторному ж двигуні це відбувається без проміжної ступені, а значить, з меншими втратами.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Є дві версії бензинового 1,3-літрового атмосферника 13B-MSP з двома роторами (секціями) - стандартної потужності (192 к.с.) і форсована (231 к.с.). Конструктивно це бутерброд з п'яти корпусів, які утворюють дві герметичні камери. У них під дією енергії згоряння газів обертаються ротори, закріплені на ексцентрикових валу (подобу колінчастого). Рух це дуже хитра. Кожен ротор не просто обертається, а обкатується своєї внутрішньої шестернею навколо стаціонарної шестерні, закріпленої по центру однієї з бічних стінок камери. Ексцентриковий вал проходить крізь весь бутерброд корпусів і стаціонарні шестерні. Ротор рухається таким чином, що на кожен його оборот доводиться три оберти ексцентрикового вала.

У роторному моторі здійснюються ті ж цикли, що і в чотиритактному поршневому агрегаті: впуск, стиснення, робочий такт і випуск. При цьому в ньому немає складного механізму газорозподілу - приводу ГРМ, розподілвалів і клапанів. Всі його функції виконують впускні і випускні вікна в бічних стінках (корпусах) - і сам ротор, який, обертаючись, відкриває і закриває «вікна».

Принцип роботи роторного двигуна показаний на схемі. Для простоти наведено приклад мотора з однією секцією - друга функціонує так само. Кожна бічна сторона ротора утворює зі стінками корпусів свою робочу порожнину. У положенні 1 обсяг порожнини мінімальний, і це відповідає початку такту впуску. У міру обертання ротор відкриває впускні вікна і в камеру всмоктується топливовоздушная суміш (позиції 2-4). У положенні 5 робоча порожнину має максимальний обсяг. Далі ротор закриває впускні вікна і починається такт стиснення (позиції 6-9). У положенні 10, коли обсяг порожнини знову мінімальний, відбувається займання суміші за допомогою свічок і починається робочий такт. Енергія згоряння газів обертає ротор. Розширення газів йде до положення 13, а максимальний обсяг робочої порожнини відповідає позиції 15. Далі, до положення 18, ротор відкриває випускні вікна і виштовхує відпрацьовані гази. Потім цикл починається знову.

Решта робочі порожнини працюють так само. А оскільки порожнин три, то за один оборот ротора відбувається аж три робочих такту! А враховуючи, що ексцентриковий (колінчастий) вал обертається в три рази швидше ротора, на виході отримуємо по одному робітнику такту (корисна робота) на один оборот валу для односекційного мотора. У чотиритактного поршневого двигуна з одним циліндром це співвідношення в два рази нижче.

За співвідношенням числа робочих тактів на оборот вихідного валу двосекційний 13B-MSP схожий на звичний чотирициліндровий поршневий мотор. Але при цьому з робочого об'єму 1,3 л він видає приблизно стільки ж потужності і крутного моменту, скільки поршневий з 2,6 л! Секрет в тому, що рухаються мас у роторного мотора в кілька разів менше - обертаються тільки ротори і ексцентриковий вал, та й то в одну сторону. У поршневого ж частина корисної роботи йде на привід складного механізму ГРМ і вертикальний рух поршнів, яке постійно змінює свій напрямок. Ще одна особливість роторного мотора - більш висока стійкість до детонації. Саме тому він перспективніше для роботи на водні. У роторному двигуні руйнівна енергія аномального згоряння робочої суміші діє тільки в напрямку обертання ротора - це наслідок його конструкції. А у поршневого двигуна вона спрямована в протихід руху поршня, що і викликає плачевні наслідки.

Двигун Ванкеля: НЕ ВСЕ ТАК ПРОСТО

Хоча у роторного мотора і менше елементів, ніж у поршневого, в ньому застосовані більш хитрі конструктивні рішення і технології. Але між ними можна провести паралелі.

1 - ребро жорсткості; 2 - внутрішня шестерня; 3 - пружинний штифт; 4 - підшипник ротора; 5 - бічне ущільнення; 6 - форма кромки бічного ущільнення; 7 - пружина бокового ущільнення; 8 - ротор; 9 - ущільнення вершини ротора (апекс); 10 - куточок апекса; 11 - пружини апекса; 12 - камера згоряння ротора; 13 - пружина кутового ущільнення; 14 - вставка кутового ущільнення; 15 - кутова ущільнення

Корпуси роторів (статори) виготовлені за технологією вставки листового металу: в корпус з алюмінієвого сплаву вставлена ​​підкладка зі спеціальної сталі. Завдяки цьому конструкція легка і міцна. Сталева підкладка має хромове покриття з мікроскопічними канавками для кращого утримання масла. По суті, такий статор нагадує звичний циліндр із сухою гільзою і хоном на ній.

Бічні корпуси - зі спеціального чавуну. У кожному є впускні і випускні вікна. А на крайніх (передньому і задньому) закріплені стаціонарні шестерні. У моторів попередніх поколінь ці вікна були в статорі. Тобто в новій конструкції збільшили їх розмір і кількість. За рахунок цього покращилися характеристики впуску та випуску робочої суміші, а на виході - ККД двигуна, його потужність і паливна економічність. Бічні корпуси в парі з роторами по функціоналу можна порівняти з механізмом ГРМ поршневого двигуна.

Ротор - по суті, той же самий поршень і одночасно шатун. Виготовлений із спеціального чавуну, пустотіла, максимально полегшений. На кожній його стороні є кюветообразная камера згоряння і, звичайно ж, ущільнювачі. У внутрішню частину вставлений роторний підшипник - свого роду шатунний вкладиш колінчастого вала.

Якщо звичний поршень обходиться всього трьома кільцями (два компресійних і одне маслос'емних), то у ротора подібних елементів в кілька разів більше. Так, апекси (ущільнення вершин ротора) грають роль перших компресійних кілець. Вони виготовлені з чавуну з електронно-променевою обробкою - для підвищення зносостійкості при контакті зі стінкою статора.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Апекси складаються з двох елементів - основного ущільнювача і куточка. До стінки статора їх притискає пружина і відцентрова сила. Роль друге компресійних кілець грають бічні і кутові ущільнення. Вони забезпечують газощільність контакту ротора і бічних корпусів. Як і апекси, до стінок корпусів вони притискаються своїми пружинами. Бічні ущільнювачі металокерамічні (на них припадає основне навантаження), а кутові зроблені зі спеціального чавуну. А ще є ізолюючі ущільнення. Вони перешкоджають перетіканню частини відпрацьованих газів у впускні вікна через зазор між ротором і бічним корпусом. На обох сторонах ротора є і подобу маслоз'ємних кілець - масляні ущільнення. Вони затримують масло, що подається в його внутрішню порожнину для охолодження.

Система мастила теж витончена. Вона має мінімум один радіатор для охолодження масла при роботі двигуна на великих навантаженнях і кілька видів олійних форсунок. Одні вбудовані в ексцентриковий вал і охолоджують ротори (по суті, схожі на форсунки охолодження поршнів). Інші вбудовані в статори - по парі на кожен. Форсунки розташовані під кутом і спрямовані на стінки бічних корпусів - для кращої мастила корпусів і бічних ущільнень ротора. Масло потрапляє в робочу порожнину і змішується з паливо-повітряної сумішшю, забезпечуючи мастило інших елементів, і згоряє разом з нею. Тому важливо використовувати тільки мінеральні масла або схвалену виробником спеціальну напівсинтетику. Невідповідні види мастила при згорянні дають велику кількість вуглецевих відкладень, а це призводить до детонації, перепустками запалювання і зниження компресії.

Паливна система досить проста - за винятком кількості і розташування форсунок. Дві - перед впускними вікнами (по одній на ротор), ще стільки ж - у впускному колекторі. У колекторі форсованого мотора на дві форсунки більше.

Камери згоряння дуже довгі, і, щоб згорання робочої суміші було ефективним, довелося застосувати по дві свічки на кожен ротор. Вони відрізняються один від одного довжиною і електродами. Щоб уникнути неправильної установки на дроти і свічки нанесені кольорові мітки.

НА СПРАВІ

Ресурс мотора 13B-MSP становить приблизно 100 000 км. Як не дивно, він має ті ж проблемами, що і поршневий.

Матеріали по темі

Першим слабкою ланкою здаються ущільнення ротора, які відчувають сильне нагрівання і високі навантаження. Це дійсно так, але перш за природного зносу їх прикінчать детонація і вироблення підшипників ексцентрикового вала і роторів. Причому страждають тільки торцеві ущільнення (апекси), а бічні зношуються вкрай рідко.

Детонація деформує апекси і їх посадочні місця на роторі. В результаті на додачу до зниження компресії куточки ущільнень можуть вивалитися і пошкодити поверхню статора, який не підлягає обробці. Розточування марна: по-перше, складно знайти необхідне обладнання, а по-друге, запчастин під збільшений розмір просто немає. Не підлягають ремонту і ротори при пошкодженні пазів під апекси. Як водиться, корінь біди - як паливо. Чесний 98-й бензин знайти не так уже й просто.

Швидше за все зношуються корінні вкладиші ексцентрикового вала. Мабуть, через те, що він обертається в три рази швидше роторів. В результаті ротори отримують зміщення щодо стінок статора. А вершини роторів повинні бути рівновіддалені від них. Рано чи пізно куточки апексів випадають і задирають поверхню статора. Цю біду ніяк не вгадає - на відміну від поршневого двигуна, роторний практично не стукає навіть при зносі вкладишів.

У форсованих наддувних моторів бувають випадки, коли через дуже бідної суміші апекс перегрівається. Пружина під ним вигинає його - в результаті компресія значно падає.

Друга слабинка - нерівномірне нагрівання корпусу. Верхня частина (тут протікають такти впуску і стиснення) холодніше, ніж нижня (такти згоряння і випуску). Однак корпус деформується тільки у форсованих наддувних моторів потужністю понад 500 к.с.

Як і слід було очікувати, мотор дуже чутливий до типу масла. Практика показала, що синтетичні масла , Нехай і спеціальні, утворюють при згоранні дуже багато нагару. Він накопичується на апексах і знижує компресію. Потрібно використовувати мінеральне масло - воно згоряє майже безслідно. Сервісмени рекомендують міняти його через кожні 5000 км.

Матеріали по темі

Матеріали по темі

Масляні форсунки в статорі виходять з ладу в основному через потрапляння бруду у внутрішні клапани. Атмосферне повітря проникає в них через повітряний фільтр, і несвоєчасна заміна фільтра веде до проблем. Клапани форсунок промиванні не піддаються.

Проблеми з холодним пуском мотора, особливо в зимовий час, обумовлені втратою компресії внаслідок зносу апексів і появи відкладень на електродах свічок через неякісного бензину.

Свічок вистачає в середньому на 15 000-20 000 км.

Всупереч розхожій думці, виробник рекомендує глушити мотор як зазвичай, а не на середніх оборотах. «Знавці» впевнені, що при виключенні запалення в робочому режимі згоряють всі залишки палива і це полегшує наступний холодний пуск. На думку сервисменов, толку від подібних хитрощів нуль. А ось дійсно корисним для мотора буде хоча б невеликий прогрів перед початком руху. З теплим маслом (не нижче 50º) його знос буде менше.

При якісної дефектовке роторного двигуна і подальшому ремонті він відходить ще 100 000 км. Найчастіше потрібна заміна статоров і всіх ущільнень роторів - за це доведеться викласти не менше 175 000 рублей.

Незважаючи на перераховані вище проблеми, в Росії вистачає шанувальників роторних машин - що вже казати про інші країни! Хоча сама «Мазда» зняла роторну «вісімку» з виробництва і з її спадкоємицею поки не поспішає.

Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

У 1991 році «Мазда-787В» з роторним мотором перемогла в гонці «24 години Ле-Мана». Це була перша і єдина перемога автомобіля з таким двигуном. До речі, зараз далеко не всі поршневі мотори доживають до фінішу в «довгих» гонках на витривалість.

Помилка в тексті? Виділіть її мишкою! І натисніть: Ctrl + Enter

Помилка в тексті?
Помилка в тексті?
Помилка в тексті?
Помилка в тексті?
Помилка в тексті?