На сегодняшний день большинство людей не знаю, и даже навряд ли слышали о существовании роторно-поршневого двигателя, хотя технология существует давно и активно развивается. Но что он из себя представляет ? Если ввести в строку поиска "Роторный двигатель " то вы увидите:
"Роторно-поршневой двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором трёхгранный ротор-поршень вращается в цилиндре сложного профиля, отсекая своими гранями переменные объёмы камер.
Конструкция роторно-поршневого двигателя была разработана в 1957 году инженером Вальтером Фройде в соавторстве с Феликсом Ванкелем."
Но что все это значит? Давайте разбираться!
Начнём с истории.
Имеет хождение старая байка, что Ванкель придумал чудо-двигатель в 1919 году. В неё всегда верилось с трудом: как мог 17-летний парень, пусть и талантливый, такое сотворить? Для этого надо пройти обучение где-нибудь в университете, научиться конструировать и рисовать... Гораздо вероятнее сведения о первых эскизах двигателя от 1924 года, которые сделал Ванкель, окончив высшую школу и поступив на работу в издательство технической литературы. Перелопачивая горы макулатуры, можно либо навсегда потерять к технике интерес, либо начать конструировать самому. Видимо, у Феликса душа лежала именно к конструированию.
Он открыл в городе Гейдельберге собственную мастерскую, а в 1927 году появились на свет чертежи «машины с вращающимися поршнями» (на немецком языке сокращенно DKM). Первый патент DRP 507584 Феликс Ванкель получил в 1929 году, а в 1934 году подал заявку на двигатель DKM. Правда, патент он получил через два года. Тогда же, в 1936 году, Ванкель обосновывается в Линдау, где размещает свою лабораторию.
Потом перспективного конструктора заметила власть, и работы над DKM пришлось оставить. Ванкель работал на BMW, Daimler и DVL, основные авиамоторостроительные предприятия фашистской Германии. Так что не удивительно, что до наступления 1946 года Ванкелю пришлось сидеть в тюрьме, как пособнику режима. Лабораторию в Линдау вывезли французы, и Феликс попросту остался ни с чем.
Лишь в 1951 году Ванкель устраивается на работу в мотоциклетную фирму – уже широко известный тогда NSU. Восстанавливая лабораторию, он заинтересовал Вальтера Фройде, конструктора гоночных мотоциклов своими конструкциями. Вместе Ванкель и Фройде продавили проект в руководстве, и разработка двигателя резко ускорилась. 1 февраля 1957 года заработал первый роторный двигатель DKM-54. Он работал на метаноле, но к июню проработавший 100 часов на стенде двигатель перевели на бензин.
Разобравшись с историей, можно переходить к принципу работы роторно-поршневого двигателя.
Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй статора. Диаметр ротора намного превышает диаметр шестерни статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трёхгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности цилиндра, и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре с помощью трёх радиальных уплотнений — апексов.
Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля или Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами – апексами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще четырёхтактного поршневого, а отсутствие сопряжения (картерное пространство, коленвал и шатуны) между отдельными рабочими камерами обеспечивают необычайную компактность и высокую удельную мощность. За один оборот эксцентрикового вала двигатель выполняет один рабочий цикл, что эквивалентно работе двухтактного поршневого двигателя. За один оборот ротора выполняется 3 рабочих хода, при этом эксцентриковый вал выполняет 3 оборота соответственно.
Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Двигатель Ванкеля использует четырёхтактный цикл:
1 такт: Топливно-воздушная смесь через впускное окно поступает в камеру
двигателя
2 такт: Ротор вращается и сжимает смесь, смесь воспламеняется
электрической искрой
3 такт: Продукты горения давят на поверхность ротора, передавая усилие на цилиндрический эксцентрик
4 такт: Вращающийся ротор вытесняет отработанные газы в выпускное окно.
Плюсы и минусы роторного двигателя.
Плюсы + :
- Высокая удельная мощность
- Меньшее количество деталей
- Хорошая уравновешенность
- Небольшая масса и габариты
Минусы - :
- Большой расход топлива и масла
- Низкая экологичность
- Неравномерный и сильный нагрев
Также стоит добавить, хоть в глаза общественности роторно-поршневой двигатель не выглядит перспективным, сам двигатель уже хорошо себя зарекомендовал в некоторых автомобилях.
Работы по его улучшению активно ведутся компанией Mazda, которая в 2023 году, спустя 6 лет, возобновила работы по Роторному двигателю. У компании в планах разработка гражданской(MX-30) и спортивной версий автомобилей с РПД.
Ознакомиться с материалами, используемыми в статье, можно по ссылке:
1.http://carold.ru/articles/stati-avtomobili/poleznye-sovety/138-faqengine/1271-rotorno-porshnevoj-dvigatel-vankelya-istoriya-sozdaniya-i-gde-primenyalsya
2.https://www.drive2.ru/b/640108457852165288/
РПД.