Двигуни Ванкеля відомі як роторно-поршневі двигуни РПД, колись вважалися моторами майбутнього. Поговоримо про достоїнства двигуна Ванкеля і розберемо принцип роботи РПД.
Достоїнства і недоліки РПД
Переваги:
- менші габарити і маса;
- меншу кількість деталей (навіть у порівнянні з двотактним поршневим ДВЗ);
- вдвічі більша потужність при тих же габаритах, що і традиційні ДВС;
- плавність роботи в результаті відсутності зворотно-поступально рухомих частин;
- можливість споживання низькооктанового бензину.
Недоліки:
- неефективний процес згорання, а значить — підвищення витрати палива і токсичності відпрацьованих газів;
- мастило “на прогар”, що тягне за собою високий витрата масла;
- неможливість виробництва на площах, призначених для випуску традиційних ДВС;
- перехід на випуск РПД вимагає заміни переважної більшості обладнання.
Роторно-поршневий двигун підкорює своєю простотою: корпус, вал, сам ротор – і все. Правда, існують проблеми з ущільненнями роторів. На їх рішення пішли десятиліття, і врешті-решт термін служби ущільнень вдалося довести до ресурсу поршневих кілець в ДВС.
До недоліків слід віднести незвичність двигуна Ванкеля як для ремонтників, так і для власників. Цей мотор вимагає зміни багатьох звичок. Так, гальмувати РПД марно, штурмувати підйоми “внатяг” – тим більше. Компактний ротор має малу інерцію, на відміну від масивних деталей традиційного ДВС. Часті запуски-вимикання “закидають” свічки. Незвичний і звук мотора, хоча багато вважають це перевагою.
Куди серйозніше органічні недоліки, властиві РПД. По-перше, це низька еластичність характеристики і підвищену витрату палива. Останнє пояснюється високими втратами тепла через стінки камери, далекою від оптимальної. По-друге, особливо великий витрата масла. Ресурс такого мотора також нижче, ніж у традиційного, із-за швидкого зносу ущільнень ротора.
Важливу роль відіграє і жорсткість зовнішньої характеристики РПД, що вимагає більш частих маніпуляцій важелем КПП – на практиці це виражається в більш короткому” передавальному ряді, а значить, збільшеним числом передач. Ідеальною була б установка варіатора, але на спортивних машинах “автомати” не прижилися, а на семейноv авто побачити РПД дивно — хоча б по причині недостатньої економічності.
Недоліки роторно-поршневих двигунів ті ж, що і у двотактних поршневих моторів. Найцікавіше, що і “лікуються” багато з цих хвороб аналогічно. Підвищений “апетит” — безпосереднім уприскуванням палива, недостатня еластичність — змінними фазами і конфігурацією трубопроводів. Що було зроблено на двигуні для купе Mazda RX-8″.
Принцип роботи двигуна Ванкеля
Функцію поршня в РПД виконує тригранний ротор, що перетворює силу тиску газів в обертальний рух ексцентрикового вала. Рух ротора відносно статора забезпечується парою шестерень, одна з яких закріплена на роторі, а друга — на бічній кришці статора.
Конфігурація робочих поверхонь ротора і статора – эпитрохоидальная. Робоча поверхню статора має зносостійке покриття. У вершинах ротора встановлено спеціальні ущільнення, на робочих поверхнях — виїмки, виконують роль камер згоряння. Вал обертається в підшипниках, розміщених на корпусі, і має циліндричний ексцентрик, на якому обертається ротор.
Шестерня нерухомо закріплена на корпусі двигуна. З нею в зачепленні знаходиться шестерня ротора. Взаємодія цих шестерень забезпечує орбітальне рух ротора відносно корпусу, в результаті якого утворюються три роз’єднаних камери змінного об’єму. Передаточне відношення шестерень 2:3, тому за один оборот ексцентрикового вала ротор повертається на 120 градусів. За повний оберт ротора в кожній з камер здійснюється повний чотиритактний цикл. Крутний момент виходить в результаті дії газових сил через ротор на ексцентрик валу.
Між статором і ротором утворюються три камери, аналогічні надпоршневому просторі ДВС. Процес впуску починається, коли вершина ротора перетинає крайку впускного вікна, після чого об’єм камери зростає і туди поступає горюча суміш. Коли наступна вершина ротора перекриває впускне вікно, суміш починає стискуватися, і в момент найбільшого стиснення подається іскра – починається робочий хід. Потім відкривається випускне вікно і відпрацьовані гази залишають простір камери.
Таким чином, за один оберт ротора в двигуні відбуваються три циклу, що робить непотрібним використання врівноважуючих пристроїв, особливо в двосекційних конструкціях, які одержали переважне поширення.
В робочому процесі є два слабкі ланки: високе навантаження на ущільнення і надмірна величина динамічного перекриття фаз. Крім того, конфігурація камери згоряння далека від оптимальної. В той же час є і великий плюс. Справа в тому, що при підвищенні оборотів швидкість поширення фронту полум’я зростає швидше швидкості перетікання суміші. У результаті вимоги РПД до октанового числа палива набагато нижче, ніж у поршневих моторів.
