Роторный двигатель
История появления роторных двигателей
Первое упоминание роторного двигателя датируется 1919 годом. На тот момент изобретателю Феликсу Ванкелю было всего 17 лет. С одной стороны, сложно предположить, что юный Феликс смог изобрести роторный двигатель в таком возрасте, с другой – к примеру, Вольфганг Моцарт, который писал гениальные симфонии в еще более раннем возрасте.
В биографии Ванкеля были и учеба в университете, и принудительные работы в компаниях BMW и Daimler, и даже тюремное заключение.
После освобождения из под стражи Феликс Ванкель устроился на работу в мотоциклетную компанию, где его разработками заинтересовался один из инженеров этой компании Вальтер Фройде. Работа в тандеме ускорила темпы исследований, и в 1957 году заработал первый роторный двигатель Ванкеля и Фройде.
Впоследствии конструкция двигателя была пересмотрена и претерпела ряд изменений. Только в 1958 году свет увидел окончательный вариант роторного двигателя, который используется и в наши дни.
Устройство и принцип работы роторного двигателя
Роторный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. Даже количество тактов у него не отличается от классического 4-х тактного поршневого ДВС. Его принципиальное отличие в том, что роль поршня играет ротор.
- он участвует в образовании камер внутреннего сгорания;
- при его помощи осуществляется впуск и выпуск газов;
- приводит в действие главный вал;
Роторный двигатель имеет такой же цилиндр, как и двигатель поршневой. Отличается цилиндр формой, а называется - статор. Ротор является главным движущим элементом, его вращение внутри статора осуществляется за счет шестерней. Имеются, аналогичные поршневому ДВС, впускной и выпускной клапаны, а воспламенение происходит с помощью свечи. Рассмотрим все 4 такта вращения ротора:
- Впуск топлива. Положение, которое занимает ротор, позволяет создать отдельную камеру и заполнить ее топливом.
- Сжатие. Происходит поворот ротора за счет давления топливной смеси.
- Рабочий ход. На данном этапе происходит еще один поворот и воспламенение. Выделяется большое количество энергии и возрастает давление, что приводит к следующему повороту ротора.
- Выхлоп. Завершающий этап цикла, при котором продукты сгорания выводятся через выпускной клапан.
Достоинства и недостатки роторных двигателей
В 50-ые годы прошлого столетия роторный двигатель казался новым этапом в развитии автомобилестроения. На первый взгляд двигатель имел одни преимущества: низкий уровень вибраций и отсутствие газораспределительной системы (ротор сам открывает и закрывает клапаны, что значительно упрощает конструкцию). Однако позднее были выявлены и существенные недостатки этого типа двигателя, которые и не позволили ему получить широкое применение.
Основной недостаток – вытянутая форма статора. Благодаря этому площадь рабочей поверхности больше чем у поршневого ДВС, и это приводит к значительным потерям энергии. Кроме того, отсутствие распределительной системы осложняет процесс смешивания горючего, что увеличивает расход топлива. Экологические показатели роторных двигателей также оставляют желать лучшего.
Следующий недостаток – высокие температуры при работе двигателя. В роторном ДВС все процессы осуществляются в одной камере сгорания, и такая особенность не позволяет охлаждать двигатель чаще, чем один раз в 4 такта. Учащенное охлаждение приведет к потере энергии, ведь все процессы осуществляются в одной камере – статоре. Единственный выход из этой ситуации – это использование более стойкого к температурам материала, что в разы увеличивает затраты на производство.
Вышеперечисленные недостатки не позволяют использовать в качестве топлива дизель - нагрузки слишком высокие.
Роторные двигатели на автомобилях различных марок
Несмотря на недостатки, ведущие авто - концерны пытались наладить серийное производство автомобилей с роторными двигателями.
Первые шаги сделали Mercedes-Benz. На основе роторного ДВС был собран опытный образец гоночного автомобиля, который мог похвастаться мощностью в 280 л.с. и разгоном до сотни за 5 секунд. Для 1969 года – невероятные показатели.
Ровно через год компания Chevrolet получила лицензию на использование роторного двигателя. Результатом стал новый Corvette XP-987GT. Старт был очень уверенным, и модель пережила несколько модернизаций, но в результате производство закрыли из-за чрезмерных денежных затрат.
Благодаря СМИ новость о разработке немецкого инженера распространялась быстро и вскоре французская фирма Citroen заинтересовалась автомобильным ноу-хау. Начало серийное производства роторных Citroen GS Birotor (название означает 2 секции двигателя по 498 см³) затянулось на 7 лет. На рынок машины так и не попали – дело закончилось оно полной ликвидацией производства. За это время успели выпустить порядка 200 автомобилей, которые невероятным образом потерялись. Возможно, кто-нибудь из коллекционеров по сей день хвастается друзьям своей жемчужиной.
Отличились как всегда СССР. Наши соотечественники нашли применение роторным движкам в среде служебных автомобилей. «Волги» для ГАИ использовали главное преимущество ротора – высокие скоростные и динамические показатели.
Пожалуй, самый знаменитый серийный автомобиль на основе роторного ДВС – Mazda RX-8.
На этом история роторного двигателя не заканчивается. В своем первоначальном виде он не прижился, но послужил хорошей платформой для новых разработок. Российские инженеры сделали шаг вперед и разработали 3- и 5-тактные роторные двигатели, а концерн АвтоВАЗ уже давно заявил о своем намерении разработать принципиально новый ДВС на основе роторного.
