Роторные двигатели Ванкеля: Все, что вам нужно знать

Вы когда-нибудь хотели узнать больше об этих странных роторных двигателях Ванкеля? Вот наше полное руководство по одному из самых противоречивых двигателей, когда-либо созданных.

Несмотря на то, что роторному двигателю Ванкеля уже более 60 лет, его концепцию до сих пор часто понимают неправильно. Если вы провели какое-то время в автомобильном интернет-пространстве, то знаете, что роторные двигатели имеют репутацию ненадежных. Однако, как мы сейчас покажем, эта репутация не совсем справедлива. Хотя, не поймите нас неправильно, есть и другие недостатки, о которых следует знать. Но прежде чем перейти к этому, давайте введем вас в курс дела и расскажем, что такое роторный двигатель Ванкеля...

Содержание:

• Как работает роторный двигатель Ванкеля?
• История роторных двигателей Ванкеля
• Ассоциация Mazda с роторными двигателями Ванкеля
• Преимущества роторных двигателей Ванкеля
• Недостатки роторных двигателей Ванкеля
• Экономичность и экология

Как работает роторный двигатель Ванкеля?

Впуск

Как следует из названия, в роторных двигателях Ванкеля вместо поршней используются изогнутые треугольные роторы. Они находятся в вертикально расположенном корпусе овальной формы и вращаются вокруг выходного вала.Когда ротор вращается, он создает колеблющиеся воздушные карманы между собой и стенками корпуса в разных местах по внутреннему периметру корпуса. Вакуум в этих карманах втягивает воздух и топливную смесь в корпус. Считайте это эквивалентом такта впуска поршневого двигателя.

Сгорание

Затем вторая "вершина" треугольного ротора закрывает путь воздушно-топливной смеси, когда она проходит мимо впускного отверстия. По мере того, как ротор продолжает вращаться, пространство между ним и стенкой корпуса уменьшается. В результате этого воздушно-топливная смесь прижимается к стенке противоположной стороны корпуса. Есть определенная часть стенки, где сжатие будет максимальным во время цикла вращения ротора, и там вы найдете пару свечей зажигания. Они поджигают сильно сжатую смесь воздуха и топлива, и вуаля, происходит сгорание.

Выхлоп

Мини-взрыв от сгорания приводит в движение ротор, продолжая его цикл. По мере того как ротор продолжает вращаться вокруг корпуса, его первый пик вскоре встретится с выхлопным отверстием. Когда пик проходит мимо отверстия, он открывает канал для выхода выхлопных газов. И вот он, полный цикл сгорания роторного двигателя.

На самом деле, конструкторы увеличили размеры ротора и его корпуса таким образом, что пока происходит процесс выхлопа, третья вершина ротора уже окажется у впускного отверстия, втягивая еще одну порцию воздушно-топливной смеси. И так, цикл продолжается, приводя в движение ротор, который, в свою очередь, приводит в движение "эксцентриковый выходной вал" (по сути, коленчатый вал), передающий энергию двигателя дальше по трансмиссии к колесам.

История роторных двигателей Ванкеля

Если вы спросите энтузиастов, с какими автомобилями у них больше всего ассоциируются роторные двигатели, то с большой вероятностью они ответят, что со спортивными автомобилями RX компании Mazda. Однако японская марка не была первой, кто применил роторную технологию в своих серийных автомобилях. Этой чести удостоился ныне несуществующий немецкий бренд NSU.

Немецкое происхождение

В 1950-х годах в компании NSU работал инженер по имени Феликс Ванкель, и, как следует из названия, именно ему первому пришла в голову идея роторного двигателя Ванкеля. Учитывая сложность процесса разработки, первый автомобиль с роторным двигателем появился только в 1964 году: NSU Spider. За этим двухдверным родстером вскоре последовал седан NSU Ro80, и по первому впечатлению Ro80 завоевал множество поклонников. Более того, в 1968 году он даже стал европейским автомобилем года.

Однако, как это часто бывает с новаторскими технологиями, в конструкции ранних роторных двигателей вскоре стали проявляться недостатки. Это привело к довольно короткому сроку службы Ro80, что фактически привело к гибели NSU в целом.

Было бы неудивительно, если бы история роторного двигателя на этом закончилась. Однако, несмотря на кончину NSU, Mazda решила принять храбрую пилюлю и инвестировать в Ванкеля и его идеи.

Ассоциация Mazda с роторными двигателями Ванкеля

Остальная часть этой истории, я уверен, будет знакома многим из вас. Это предприятие, которое в конечном итоге привело к созданию компанией Mazda линейки спортивных автомобилей RX, наиболее известных моделей RX-7 и RX-8. RX-7, в частности, является настоящей автомобильной иконой. На трассе первое поколение победило в изнурительной гонке "24 часа Ле-Ман" (довольно большой подвиг для автомобиля с репутацией "ненадежного"), а более поздние модели стали иконами сцены модификации и тюнинга.

Эти RX-7 и RX-8 используют двухроторную конструкцию, известную энтузиастам как двигатель "13B". Два ротора расположены на 180 градусов друг от друга, что означает, что они дополняют друг друга в процессе цикла сгорания. Другими словами, как только пик одного ротора входит и проходит стадию сгорания, второй ротор оказывается чуть позади, готовый взять на себя нагрузку, когда первый ротор переходит к выхлопу.

В редких случаях можно также приобрести 3- и 4-роторные двигатели Ванкеля для получения дополнительной мощности. Большее количество роторов означает меньшее время между стадиями сгорания каждого ротора, что обеспечивает плавную и мощную подачу энергии. Четырехроторные двигатели в прошлом обычно устанавливались на гоночные автомобили, в частности, на Mazda 787B, которая одержала абсолютную победу в Ле-Мане. Однако в наши дни мы начинаем видеть экстремальные тюнерские сборки с этими почти мифическими четырехроторными двигателями "20B".

Преимущества роторных двигателей Ванкеля

Существует множество причин, помимо простого фактора новизны, почему некоторые люди любят эти роторные двигатели. Для начала, один ротор эффективно выполняет работу трех поршней: впуск, сгорание и выхлоп происходят практически одновременно. На практике это означает большую мощность относительно небольшого и легкого двигателя.

Еще одной отличительной особенностью роторных двигателей Ванкеля является то, что их роторы движутся только в одном направлении. Таким образом, по сравнению с отрывистыми возвратно-поступательными движениями поршневых двигателей, здоровые роторные автомобили будут иметь гораздо более плавный запуск и передачу мощности во время движения. Более того, отсутствие возвратно-поступательных масс означает, что роторные двигатели могут развивать очень высокие обороты без особых проблем.

Недостатки роторных двигателей Ванкеля

Конечно, мы не собираемся делать вид, что роторные двигатели идеальны. В конце концов, есть причина, по которой они так редко встречаются.

Механические недостатки

В первые дни существования NSU, когда Ro80 начали падать как мухи, Ванкель вскоре понял, что вакуумные камеры, создаваемые во время каждой части цикла сгорания, могут терять компрессию из-за плохого уплотнения ротора. Добавление апексных уплотнений, конечно, значительно помогло решить эту проблему, но Ванкелю также пришлось искать выход из проблемы нагрева.

Поскольку процессы впуска, сгорания и выхлопа происходят в одном корпусе, в итоге получается, что части ротора и стенки корпуса достигают очень разных температур. И, как вам расскажут уроки естествознания в средней школе, металлы могут слегка менять форму при различных температурах. Поэтому в сценарии, который полагается на идеальную герметизацию между ротором и стенками корпуса, это может быть проблематично. Для смягчения этой проблемы компания Wankel ввела "рубашки" охлаждения по периметру стенок корпуса, но в конечном итоге эту проблему нельзя решить идеально. Физика просто не позволит этого сделать.

Более того, в процессе цикла сгорания возникает огромное количество трений, когда ротор проходит мимо стенок корпуса. Поэтому роторные двигатели пьют моторное масло, как алкоголики на Октоберфесте, что означает, что они требуют гораздо более тщательного технического обслуживания по сравнению с обычными автомобилями с поршневым двигателем. Возможно, именно отсюда и проистекает основной аргумент о ненадежности. Среди владельцев RX было немало тех, кто не знал о более жестких требованиях этих автомобилей или относился к ним безразлично. Если ими пренебрегать, то не пройдет много времени, как ваш ротор выйдет из строя.

Экономичность и экология

Это еще не все, что плохо в роторных двигателях Ванкеля. По сравнению с поршневыми двигателями, они не обладают лучшей тепловой эффективностью, благодаря причудливой форме пространства, в котором происходит сгорание. В результате несгоревшее топливо часто попадает в выхлопную систему, что приводит к обратным вспышкам и не самым лучшим показателям MPG.

Затем мы переходим к экологическим проблемам. Больше сгоревшего масла означает больше выбросов из выхлопной трубы, а это плохая новость для здоровья нашей планеты. На самом деле, экологические нормы - это большая часть причины, по которой Mazda RX-8 прекратила свое существование в начале 2010-х годов. В конечном счете, Mazda просто не смогла найти способ привести выбросы выхлопных газов роторного двигателя в соответствие со стандартами "Евро-5".

Новый значок, который будет приписываться новому поколению роторных автомобилей Mazda.

Заключение

Итак, вот и все. Роторный двигатель Ванкеля имеет массу достоинств с точки зрения производительности. Более высокая удельная мощность, плавная подача мощности и относительная невесомость - все это характеристики, которые понравятся таким автолюбителям, как мы с вами.

Однако интернет не совсем не прав. У этих двигателей действительно есть "ахиллесовы пяты", и для того, чтобы они прослужили как можно дольше, вам придется относиться к их обслуживанию более серьезно, чем к любому другому автомобилю. Тем не менее, для некоторых людей это цена, которую стоит заплатить за удовольствие, которое вы получите, сев за руль.

К тому же, хотя RX-8 прекратил свое существование в 2012 году, похоже, что у роторных силовых агрегатов все еще есть будущее, несмотря на их десятилетний перерыв. Законы о выбросах заблокируют создание любых будущих полноценных роторных моделей, однако Mazda только что объявила о своих намерениях использовать роторную технологию в качестве гибридного расширителя диапазона EV. Так что, кто знает, может быть, в нашем электрифицированном будущем найдется место для возрожденного спорткара RX...

Подписывайтесь на наши соцсети