В семействе двигателей внутреннего сгорания есть одна необычная конструкция, имеющая гораздо более высокий КПД, чем традиционный поршневой четырехтактный мотор. Разработка немецкого инженера Феликса Ванкеля, в середине XX века, претендовала на революционную инновацию в двигателестроении.
Вместо привычных поршней, Ванкель использовал трехгранный ротор, вращающий эксцентриковый вал, с которого и снимается крутящий момент. Хитрая конструкция позволяла осуществить все четыре такта работы без традиционного газораспределительного механизма и сохранить часть энергии, направляемую в традиционном ДВС на лишние перемещения поршней и привод ГРМ. Отсюда повышенная динамика и эффективность мотора.
Принцип действия двигателя Ванкеля показан на рисунке.
- Положение 1 — начало такта впуска. В этот момент ротор открывает форсунки с топливовоздушной смесью,
- 2 — 4 — заполнение камеры топливом,
- 5 — закрывается впускное окно,
- 6 — 9 — топливо сжимается,
- 10 — срабатывают свечи зажигания, происходит воспламенение топлива, (в роторном двигателе используется две свечи),
- 11 — 15 — газы расширяются, толкают ротор,
- 16 — открывается окно выпуска,
- 17 — 18 — такт выпуска.
Аналогичным образом работают и две другие стороны ротора. Таким образом, в каждом рабочем такте вал проворачивается на один оборот — в два раза больше, чем в традиционном ДВС. Рабочий объем роторного мотора 1,3 л отдает такую же мощность, как поршневой 2,6 л.
Но преимущества двигателя Ванкеля на этом и заканчиваются. Конструкция очень сложна для производства и имеет малую ремонтопригодность.
Система смазки состоит из нескольких форсунок в эксцентриковом валу и статоре. Для охлаждения ротора, масло впрыскивается в рабочую камеру и сгорает вместе с топливом. Отсюда особые требования к смазке. Сами форсунки подвержены загрязнению и по этой причине часто выходят из строя
Роль компрессионных колец выполняют уплотнители вершин ротора (апексы). Они же и изнашиваются в первую очередь, вызывая падение компрессии и повреждения поверхности статора. По этой же причине быстро выходят из строя и свечи зажигания.
Mazda RX-8 с роторным двигателем
Низкий ресурс двигателя, повышенный расход масла и топлива, высокая токсичность выбросов, трудности с запуском зимой и сложности в производстве, привели к тому, что многочисленные попытки серийного производства автомобилей с роторными двигателями заканчивались неудачно.
Дальше всех в этом направлении продвинулась японская «Мазда». Однако тоже отступила.
Возможно, перспективы у роторных моторов появятся в будущем, с появлением новых технологий и использованием водорода в качестве топлива.