Моторы современных автомобилей имеют достаточно сложное, но совершенное устройство. По сравнению со многими своими предшественниками, эти ДВС при меньшем объеме способны выдавать гораздо большую мощность, при этом потребляя минимальное количество топлива. Помимо традиционных двигателей, инженеры разработали так называемый роторно-поршневой двигатель, который при минимальном объеме способен придавать авто такую мощность, какую не сможет придать ни один традиционный мотор классического типа. О том, что такое роторный двигатель, и обо всех особенностях данного вида ДВС читайте в этой статье.
Немного истории
Роторный двигатель, который в технической литературе называется двигателем Ванкеля, был изобретен еще в 1936 году, когда эти агрегаты были не столь совершенны, и при колоссальных объемах их мощность была столь мала, что разгон до сотни занимал почти в два раза больше времени, чем сейчас.
Недостатков было действительно много. К примеру, расход топлива типичного бензинового ДВС был поистине огромен. Несмотря на то, что в начале прошлого века не было разработано практически никаких экологических стандартов, токсичность и объем выхлопа были столь высокими, что вызывали опасения у многих инженеров и простых автомобилистов — потребителей готовой продукции.
Низкая надежность и крайне невысокие технические характеристики привели к тому, что Ванкель начал разработку прототипа, который пока лишь отдаленно напоминал роторный двигатель по своему внешнему виду. Поначалу добиться более-менее приемлемых результатов не представлялось возможным. Кроме того, начало Второй мировой войны ознаменовало практически полную остановку разработки перспективного типа ДВС, за счет чего появление на свет готового рабочего прототипа было отложено почти на два десятка лет.
Появление интереса со стороны концерна БМВ привело к тому, что роторно-поршневой двигатель продолжил совершенствоваться, и в ходе большой работы получили прототип, который был способен работать на легковом автомобиле и придавать ему достаточно внушительные технические характеристики.
Таким образом, в 1958 году в свет вышел первый автомобиль, который имел ДВС перспективного типа с умеренным объемом и невиданной по меркам того времени мощностью. Вскоре оказалось, что принцип работы роторного двигателя пока имеет большое число недостатков, к которым относится колоссальный износ и необходимость частого капитального ремонта. По этой причине роторные двигатели стали подвергаться постоянной доработке, и даже на сегодняшний день состояние разработки такого двигателя называть стабильным не получается.
Принцип работы
Гениальность моторов с роторно-поршневым типом работы не отменяет того, что схема, по которой функционируют подобные ДВС, всегда оставалась и остается достаточно простой. Тем не менее еще перед изучением устройства такого мотора стоит понять одно: его функционирование в корне отличается от того, что представлено в традиционных двигателях внутреннего сгорания, а потому необходимо несколько абстрагироваться, прежде чем прибегать к изучению подобного устройства.
О том, как работает роторный двигатель, красноречиво рассказывают многочисленные обучающие фильмы и схемы, которые легко можно найти в специализированных магазинах и интернете. В этой статье мы попытаемся максимально точно донести смысл того, как функционируют роторные двигатели, так, чтобы необходимости прибегать к просмотру подобного фильма уже не было.
В основе ДВС роторного – камера сгорания, которая имеет специфический вид. Эта форма имеет специальное обозначение и запатентована под названием треугольника Рёло, по имени ученого-инженера, который впервые применил ее на практике.
Чтобы было представление о том, какой вид имеет такой треугольник, стоит представить классическую фигуру, имеющую три угла и равные стороны. Только стороны, в отличие от типичного треугольника, не представлены прямыми, последовательно соединяющими собой различные углы. Вместо прямых здесь выступают дуги, которые представляют собой части окружности.
Такая камера сгорания изготавливается из толстой, высоколегированной стали. Это позволяет обеспечить роторный двигатель внутреннего сгорания более высоким ресурсом, который, к слову, и является одним из слабых мест ДВС подобного типа.
В камеру входят две свечи зажигания, несмотря на то, что первые примитивные разновидности роторных моторов оборудовались лишь одной. Свечи абсолютно схожи по своей конструкции с теми, что применяются в обычных моторах, и отчасти являются взаимозаменяемыми.
Основными двумя подвижными элементами являются шестерни эксцентрикового типа. Говоря простым языком, эксцентрики представляют собой два стальных кольца, имеющих на своей поверхности шестеренчатый объемный рисунок с гранями. Один из эксцентриков закрепляется к валу, а другой свободно вращается относительно центра, скользя по граням камеры сгорания. Для впуска и выпуска смеси в камере сгорания предусмотрены два клапана, каждый из которых играет строго определенную роль.
Когда смесь впрыскивается, свеча ее поджигает, и происходит расширение. За счет этого внешний эксцентрик начинает вращаться, скользя по стенкам камеры сгорания. Благодаря шестеренчатому рельефу, за счет внешнего начинает вращаться и внутренний эксцентрик, который уже закреплен к валу, ведущему к колесам. Можно заметить, что компоновка, которой обладает роторный двигатель, достаточно компактна, что является неоспоримым плюсом подобной конструкции и ее визитной карточкой.
Преимущества
Преимущества, которыми обладают роторно-поршневые двигатели, позволили наладить их серийное производство на заводе Мазда, благодаря чему свет увидела небезызвестная модель RX-8. К сожалению, пока что это единственная серийная машина, на которую устанавливается мотор роторного типа, хотя ходят уверенные слухи, что инженеры Мазда продолжают разработку ДВС и доводят его до совершенства.
Первое преимущество, которым обладает роторный двигатель, было уже упомянуто выше — принцип работы роторного двигателя таков, что конструкция занимает минимум подкапотного пространства и имеет крайне небольшой вес. Это позволило сохранить львиную долю общего объема подкапотного пространства и использовать его для применения турбин и других узлов, повышающих мощность и потенциал машины.
Кроме того, стоит обратить внимание на соотношение мощности и рабочего объема, которое предоставляет роторно-поршневой двигатель. К примеру, на той же Мазда RX8 при объеме 1.3 литра удалось достичь небывалых 220 лошадиных сил. При показателе в 1.6 литра эта мощность уже увеличилась до 345. Стоит сказать, что ни один классический двигатель даже с самым мощным турбонаддувом еще не смог побороть подобный рекорд.
Вообще, стоит сказать, что такая мощность мотора, безусловно, не смогла бы быть достигнута без использования качественного топлива. Поэтому нередко роторная конструкция работает на водороде, который является весьма редким источником энергии и крайне непопулярным, в связи со своей взрывоопасностью.
Ложка дегтя
К сожалению, количество минусов, которые имеют роторные двигатели, пока что зашкаливает. И несмотря на то, что эти минусы постепенно уходят с применением новых, неизвестных ранее технологий, количество недостатков по-прежнему столь велико, что не позволяет наладить производство таких моторов на большинстве выпускаемых ныне моделей легковых автомобилей.
Для начала сразу стоит отметить, что техническому обслуживанию подобного двигателя должно быть уделено немало внимания. Это вызвано тем, что эксцентрики при своем движении достаточно сильно трутся друг об друга. Это неизбежно приводит к появлению сильнейшей нагрузки и перегрева.
Если масло не будет меняться регулярно, то капитального ремонта попросту не избежать. Да и к качеству самого масла предъявляются весьма серьезные требования, и такая смазка будет стоить отнюдь не дешево.
Кроме того, можно отметить достаточно высокий расход масла и топлива. Несмотря на малый объем, частота вращения двигателя всегда остается крайне высокой. За счет этого частота впрыска топливной смеси многократно повышается, а в совокупности с большими тратами на качественный бензин или водород это приводит к крайне недешевому обслуживанию такого автомобиля.
Maz
Подводим итоги
Роторный двигатель является крайне интересным и перспективным направлением развития инженерной мысли. На данный момент такая конструкция является несовершенной и имеет невысокий ресурс. Однако статистика доказывает, что большинство проблем уже было решено, и не за горами выпуск более новых и перспективных моделей автомобилей, которые обещают быть более мощными и экономичными, при этом обладая высокой надежностью и ресурсом.
