Принцип работы роторного двигателя: плюсы и минусы

Принцип работы роторного двигателя

Роторный двигатель работает по схеме, отличной от типовой технологии стандартного двигателя внутреннего сгорания с поршнями в качестве основного движущегося элемента. К тому же силовые агрегаты имеют разную конструкцию.

По аналогии с поршневым двигателем принцип действия РПД основан на преобразовании энергии, получаемой в результате сгорания топливовоздушной смеси. В первом случае давление, создаваемое в цилиндрах при сгорании топлива, заставляет поршни двигаться. Возвратно-поступательные движения шатуна и коленчатого вала преобразуются во вращательные, что приводит к вращению колес.

Внутри цилиндра, где расположен ротор, происходят следующие процессы:

1. воздушно-топливная смесь сжимается;
2. впрыскивается следующая доза топлива;
3. предоставляется кислород;
4. топливо легковоспламеняющееся;
5. сгоревшие элементы направляют к выходу.

Треугольный ротор закреплен на специальном механизме. Когда двигатель запускается, он совершает точные движения, не вращаясь, а как бы скользя внутри овальной капсулы.

В них наблюдаются следующие процессы:

• продукты сгорания выбрасываются на выходе из третьей камеры.
• топливо подается в первую полость через входное окно и втягивается кислород, образуя при перемешивании воздушно-топливную смесь;
• сжатие и воспламенение происходит во втором отсеке;

Схема устройства РПД

Проект RPD включает в себя следующие элементы:

1. Ротор с 3 выпуклыми кромками, которые действуют как поршень. За счет впадин увеличивается частота вращения, образуется больше места для топливовоздушной смеси.
2. Металлические пластины прикреплены к верхушкам с каждой стороны. Их назначение – формирование полостей в теле, где происходят рабочие процессы силовой установки.
3. 2 металлических кольца по краям ротора служат для формирования стенок камеры.
4. В центре конструкции находятся 2 больших колеса с большим количеством зубьев, которые вращаются вокруг шестерен меньшего диаметра. Зубчатая передача соединена с приводным устройством, соединенным с выходным валом. Направление и траектория движения внутри камеры зависят от этой связи.
5. Корпус ротора. Он выполнен в виде условного овала. Такая конфигурация обеспечивает постоянный контакт вершин треугольника со стенками капсулы, создавая 3 изолированных объема газа.
6. Форсунки и выхлопные окна. У них нет клапанов. Впускное отверстие соединено с топливной системой, а выпускное – с выхлопной трубой.
7. Выходной вал эксцентриковой конструкции. В нем есть специальные кулачки, которые смещены от центральной линии. На каждом из этих выступов установлен отдельный ротор. Из-за несимметричной установки происходит неравномерное распределение усилия прижима. Это приводит к возникновению крутящего момента, который обеспечивает стабильную работу силовой установки в зависимости от скорости вала.

5 основных слоев, закрепленных по окружности длинными винтами, составляют стандартную конструкцию двухроторного двигателя. Это создает условия для свободной циркуляции теплоносителя внутри системы. Подвижные части, представленные двумя роторами и эксцентриковым выходным валом, расположены между двумя неподвижными секциями.

Мощность и ресурс

По сравнению со стандартным двигателем внутреннего сгорания роторный агрегат отличается более высокой удельной мощностью, которая измеряется в л.с. / кг. Это связано с меньшей массой движущихся частей, составляющих конструкцию РПД. Причина: отсутствие газораспределительного механизма, клапанной системы, коленчатого вала и шатунов.

Кроме того, однороторный двигатель преобразует энергию сгорания во вращательное движение за ¾ ходов рабочего цикла. Для поршневых двигателей этот показатель уменьшается до ¼.

До 2011 года только японские промышленники компании Mazda выпускали автомобили с роторными двигателями. А потом тоже сняли агрегат с производства. Вероятная причина – недооцененный ресурс электростанции. До первого капитального ремонта автомобили проезжают всего 100 000 км. При аккуратной и уважительной манере вождения пробег увеличивается до 200 тыс. Км.

Уязвимое звено – уплотнения ротора, которые страдают от перегрева и высоких нагрузок. Помимо этих факторов, на них отрицательно влияют детонация и износ подшипников, расположенных на эксцентриковом валу.

Какие машины были оснащены РПД?

Существуют разные модели автомобилей, на которые ставили РПД.

Перечислим самые популярные из них:

 Мазда RX-8. Известная японская компания усовершенствовала двигатель. Последней разработкой стал РПД в 1,3 л, мощностью 215 л.с. Но из-за низкого спроса производство остановлено.

 Мазда Космо Спорт. Именно этот автомобиль стал первым транспортным средством, которое оснастили роторным «движком». В 1964 году зрителям продемонстрировали первый готовый вариант. Через год было произведено около 60 аналогичных моделей. Всего до 1968 года было изготовлено 343 модели. Далее производитель усовершенствовал серию «Космо спорт». Теперь машина могла разогнаться до 193 км/час. Данный вариант выпускался до 1972 года включительно.

 Мерседес с-111. В первый раз автомобиль представили в 1970 г. Спорткар был оснащен трехкамерным мотором, при этом его максимальная скорость могла составить 275 км/час при пятисекундном разгоне.

 Chevrolet Corvette — компания Шевроле получила лицензию на производство РПД. С 1970 года компания начала разрабатывать новые Корветы. В 1971 году модель получила одобрение президента фирмы General Motors. Только через год данная модель была представлена правлению GM.

 ВАЗ 2109-90. Это служебный автомобиль, который смог за 8 секунд разогнаться до 100 км/час. Машина имела способность развивать скорость до 200 км/час, что помогало гнаться за нарушителями.

Для нужд МВД в свое время закупили ВАЗ 21019 Аркан, который также имел роторный двигатель. Ее предельная скорость составляла 160 км/час.

Самой популярной моделью авто на роторном «движке» по-прежнему является Мазда Rx-8. Если водитель рассматривает этот вариант на вторичном рынке, то ему стоит присмотреться к нему. На фоне конкурентов такое авто продается по привлекательной цене, при этом имеет отличные характеристики. Конечно, б\\у авто может требовать ремонта и вложений, поэтому стоит приготовиться к дополнительным расходам.

Сегодня производители самолетов выбирают роторные «движки». Это еще раз говорит о том, что мотор не пользуется популярностью, но от этого не является плохим или бесполезным.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Принцип работы

Теперь о самом принципе работы. Выполнение определенной работы поршня внутри цилиндров называется тактами. Классический поршневой двигатель имеет четыре такта:

• впуск — в цилиндр подается горючая смесь;
• сжатие — увеличение давления в цилиндре за счет уменьшения объема;
• рабочий ход — энергия, выделенная при сгорании смеси, преобразовывается во вращение вала;
• выпуск — из цилиндра выводятся отработанные газы;

Данные такты имеют все двигатели внутреннего сгорания, и сопровождаются они определенным движением поршня.

Однако они выполняются по-разному. Существуют двухтактные поршневые двигатели, в которых такты совмещены, но такие моторы чаще применяются на мотоциклах и другой бензиновой технике, хотя раньше создавались и дизельные двухтактные моторы. В них одно движение поршня включает два такта. При движении поршня вверх – впуск и сжатие, а при движении вниз – рабочий ход и выпуск. Все это обеспечивается наличием впускных и выпускных окон.

Классические автомобильные поршневые двигатели обычно являются 4-тактными, где каждый такт отделен. Но для этого в двигатель включен механизм газораспределения, который значительно усложняет конструкцию.

Что касается роторного двигателя, то отсутствие поршня как такового позволило несколько совместить конструктивные особенности 2-тактных и 4-тактных моторов.

Принцип работы

Поскольку цилиндр роторного двигателя имеет впускные и выпускные окна, то надобность в газораспределительном механизме отпала, при этом сам процесс работы сохранил все четыре такта по отдельности.

Теперь рассмотрим, как все это происходит внутри статора. Углы ротора постоянно контактируют с цилиндром статора, обеспечивая герметичное пространство между сторонами ротора.

Овальная форма цилиндра статора обеспечивает изменение пространства между стенкой цилиндра и двумя близлежащими вершинами ротора.

Далее рассмотрим действие внутри цилиндра только с одной стороны ротора. Итак, при вращении ротора, одна из его вершин, проходя сужение овала цилиндра, открывает впускное окно и в полость между стороной треугольника ротора и стенкой цилиндра начинает поступать горючая смесь или воздух. При этом движение продолжается, эта вершина достигает и проходит высокую часть овала и дальше идет на сужение. Возможность постоянного контакта вершины ротора обеспечивается его эксцентриковым движением.

Впуск воздуха производится до тех пор, пока вторая вершина ротора не перекроет впускное окно. В это время первая вершина уже прошла высоту овала цилиндра и пошла на его сужение, при этом пространство между цилиндром и стороной ротора начинает значительно сокращаться в объеме – происходит такт сжатия.

В момент, когда сторона ротора проходит максимальное сужение, в пространство между стороной ротора и стенкой цилиндра подается искра, которая воспламеняет горючую смесь, сжатую между зауженной стенкой цилиндра и стороной ротора.

Особенностью роторного двигателя является то, что воспламенение производится не перед прохождением стороны так называемой «мертвой точки», как это делается в поршневом двигателе, а после ее прохождения. Делается это для того, чтобы энергия, выделенная при сгорании, воздействовала на ту часть стороны ротора, которая уже прошла ВМТ (верхняя мёртвая точка). Этим обеспечивается вращение ротора в нужную сторону.

После прохождения свечи, первая вершина ротора начинает открывать выпускное окно, и постепенно, пока вторая вершина не перекроет выпускное окно – производится отвод газов.

Такты двигателя

Следует отметить, что был описан весь процесс, сделанный только одной стороной ротора, все стороны проделывают процесс один за другим. То есть, за одно вращение ротора производится одновременно три цикла – пока в полость между одной стороной ротора и цилиндра запускается воздух или горючая смесь, в это время вторая сторона ротора проходит ВМТ, а третья – выпускает отработанные газы.

Теперь о вращении вала, на эксцентрик которого надет ротор. За счет этого эксцентрика полный оборот вала производится меньше чем за один оборот ротора. То есть, за один полный цикл вал сделает три оборота, при этом отдавая полезное действие дальше. В поршневом двигателе один цикл происходит за два оборота коленчатого вала и только один полуоборот при этом является полезным. Этим обеспечивается высокий выход КПД.

Если сравнить роторный двигатель с поршневым, то выход мощности с одной секции, которая состоит из одного ротора и статора, равна мощности 3-цилиндрового двигателя.

А если учитывать, что Mazda устанавливала на свои авто двухсекционные роторные моторы, то по мощности они не уступают 6-цилиндровым поршневым моторам.

Знакомство с оборудованием

Незнакомое слово «рекуператор» происходит от латинского «recuperatio», которое означает «возвращение». В нашем случае это часть тепла зимой или прохлады летом. Роторный рекуператор, как и его пластинчатый «коллега», совершает теплообмен: передает тепло от выходящего отработанного воздуха приточному холодному. Или, наоборот, забирает часть тепла от входящего, смешивая его с комфортными прохладными исходящими массами. Результат его рекуперативной зимней «деятельности» — снижение затрат на электроэнергию, тратящуюся на отопление помещений.

Устройство

Все приборы отличаются конструктивно, призваны выполнять свои задачи, которые в большей степени отличаются масштабами. Если сравнивать два популярных вида устройств — роторный и пластинчатый рекуператор, то последний предназначается для небольших помещений. Первый, герой этой статьи, способен справиться с более серьезной задачей — сделать комфортным помещение достаточно большой площади.

Рассматриваемый теплообменник состоит из стального оцинкованного (алюминиевого для небольших моделей) корпуса, ременного привода и ротора. Основа прибора — барабан, вращающийся с помощью двигателя. Этот цилиндр сделан из двух видов алюминиевой фольги: гладкой и гофрированной (60-120 мкм). Они намотаны друг на друга. В состав роторной конструкции входят осевые подшипники, датчик для контроля вращения ротора, а также уплотнительная лента, изолирующая воздушные потоки.

Внутри барабана располагаются каналы — коаксиальные и треугольные. Его устанавливают перпендикулярно движению воздушных масс. Исходящий воздух оставляет тепло в том секторе ротора, через который проходит. Вращаясь, прибор передает тепловую энергию приточным массам, а сам нагретый сектор охлаждается.

Характеристики

КПД роторных рекуператоров — 70-85% (87%). Помимо сохранения тепла устройства выполняют еще одну работу: они передают влагу. Для помещений, где постоянно повышен (или понижен) уровень влажности, такое дополнительное оборудование — наилучший вариант.

Полностью изолировать исходящие и входящие потоки друг от друга невозможно технически. Но такую задачу не ставят, потому что смешивается всего около 5%, либо цифра эта немногим больше. Есть возможность изменять скорость вращения теплообменника: для регулировки продуктивности используют преобразователи частоты.

Роторные конструкции более эффективны, чем их пластинчатые соперники, но из-за сложности конструкции и более высокого КПД стоят они совсем недешево. Однако оборудование, благодаря высокой эффективности, окупается за 1-2 года. Его устанавливают в качестве дополнительного элемента вентиляционной системы в помещениях средней площади: в гаражи, офисы, частные дома, на небольших складах.

Известные авто, оснащенные роторным двигателем

В перечень автомобилестроительных компаний, в которых нашлись приверженцы роторного двигателя. Ниже перечислены несколько серийных моделей, выпускавшихся с 70–х гг. прошлого века. В СССР первенцем стала модель ВАЗ–2107 “Жигули”, получившая работоспособный роторный двигатель ВАЗ мощностью 140 л. с. Машина ограниченно использовались силовыми структурами (ГАИ или КГБ) вплоть до середины 90–х гг. прошлого века. Было собрано несколько образцов седанов “Волга” с моторами ВАЗ, которые являются объектами коллекционирования.

Mazda RX 8

В производственную гамму японского производителя входили несколько спортивных купе с РПД. Например, Mazda RX7, представленная в 1978 г., оснащалась 105–сильным мотором модели 12А.Затем компании удалось усовершенствовать роторный движок, доведя мощность до 115 л. с. для атмосферной версии и до 265 л. с. для турбинной модификации. В 2003 г. дебютировало купе Мазда RX8 с 1,3–литровым мотором мощностью от 192 до 250 л. с. Модель РХ8 пережила рестайлинг и продержалась на конвейере до 2012 г.

На автомобилях Mazda RX–8 с двухсекционным роторным мотором Renesis применялись механические и автоматические коробки передач. Производитель постоянно анализировал плюсы и минусы схемы Ванкеля, но агрегат потреблял много топлива и не соответствовал ужесточавшимся экологическим требованиям. Конструкторам компании не удалось изобрести улучшенную версию РПД, по состоянию на 2021 г. производитель Mazda не устанавливает роторные двигатели на свою продукцию.

Mazda Cosmo Sport

В 1967 г. появилось небольшое купе Cosmo Sport с роторным агрегатом Ванкеля, изготовленным компанией NSU. Поскольку при работе РПД отсутствуют вибрации, то автомобиль позиционировался как комфортный и динамичный транспорт.

Небольшой рабочий объем положительно влиял на транспортный налог, но небольшой ресурс и сложности при ремонте ДВС ограничивали продажи. Поэтому производитель выпустил на рынок модификацию с поршневым силовым агрегатом. Последние роторные автомобили под обозначением Eunos Cosmo были переданы заказчикам в 1995 г. Особенностью модели Eunos Cosmo стало применение 3–секционного двигателя 20B–REW с двойным наддувом, развивавшего до 300 л. с. при рабочем объеме всего 1962 см³. На прямой автомобиль легко разгонялся до 255 км/ч.

Mazda Parkway Rotary 26

В производственную гамму японского концерна входил автобус с РПД, базирующийся на платформе Titan, техника собиралась с 1972 по 1997 г. На тот момент Mazda выпускала двухроторные двигатели, которые стали использоваться на одной из модификаций Parkway для внутреннего рынка Японии. Автобусы развивали максимальную скорость около 40 км/ч и оснащались гидравлической муфтой в трансмиссии, повышавшей плавность хода. Для внешних рынков поставлялись машины с поршневыми двигателями, лицензионное производство модели Combi велось на заводах KIA.

Mercedes C111

В конце 60–х гг. прошлого столетия были собраны несколько прототипов Mercedes C111, на которых отрабатывались различные технологические решения. Машина оснащалась роторным мотором с 4 секциями, который развивал 350 л. с. и позволял разогнать купе с кузовом из стекловолокна до 300 км/ч. Существовал образец с упрощенным мотором Ванкеля из 3 секций, снабженным системой прямого впрыска бензина. В 1976 г. немецкий производитель перевел ресурсы на разработку дизельных двигателей и отказался от дальнейшего использования роторно–поршневых моторов.

ВАЗ–2109–90

В пятерку автомобилей с РПД попал и отечественный хэтчбэк ВАЗ–2109 (было выпущено несколько десятков седанов ВАЗ–21099 с такой силовой установкой). Волжский автозавод начал разработку роторно–поршневого агрегата для машин с передним приводом в середине 80–х гг. прошлого века. В конструкции мотора ВАЗ–415 используются наработки от версии двигателя для классических “Жигулей”. Мощность агрегата варьировалась в пределах от 140 до 250 л. с., а скорость машины превышала 200 км/ч. В 2004 г. подразделение ВАЗ, разрабатывавшее РПД, упразднили.

Более новые модели авто

На 2021 г. роторные моторы не используются на серийных автомобилях. Завод ВАЗ перешел под контроль альянса Renault–Nissan и сконцентрировался на производстве бюджетных автомобилей с классическими силовыми установками. Периодически появляются публикации, что компания Мазда усовершенствует двигатель и представит новое поколение машин с гибридной установкой. В конце 2020 г. представители Mazda заявили о разработке кроссовера MX–30, который получит роторный двигатель в дополнение к электрическому, но не озвучили дату начала производства.

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.

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.

История создания

Выдающийся инженер и разработчик Феликс Ванкель действительно в тот период работал над созданием нового двигателя. Он хотел сделать простую систему, работающую по принципу внутреннего сгорания. Но создал он не совсем РПД, а мотор, который работает за счет синхронного кругового движения роторов. Когда завершилась вторая мировая, Ванкеля привлекли к разработкам германского объединения NSU, они специализировались на мотоциклах. Ванкель вошел в группу, которая трудилась над роторным мотором.

Вклад Ванкеля значительный, он провел обширные исследования уплотнений клапанов, у него даже был патент на роторное вращение. Но сама концепция принадлежит руководителю этой рабочей группы — инженеру Фройде.

Первый созданный прототип представлял собой статичный элемент, ротора, и подвижные камеры. Быстро стали очевидными неудобства. В 1958 их поменяли местами, так родилась первая в мире конструкция с вращающимся ротором. Она не сильно отличается от современных потомков, разве что расположением свечей, теперь они находятся на корпусе. Совсем скоро компания заявила, что изобрела самый современный двигатель новейшего типа. Лицензии на эту установку закупили сотни компаний, примерно треть из них приходится на японских автопроизводителей.

Что сделали в Советском Союзе

Союз не стал приобретать лицензию, вместо этого было решено разработать свой уникальный мотор роторного типа. Сначала советским ученым привези авто, произведенное немецким NSU. Машину разобрали и начали изучать, работы начались в 1967. Прошло 7 лет, и при концерне ВАЗ открылось конструкторское бюро, оно проектировало и производило РПД. Так был создан ВАЗ-311, похвастаться им не получилось, машину доделывали еще 6 лет.

Модель с таким типом мотора для серийного производства — ВАЗ 21018, его представили в 1982. И это тоже привело к неудаче, у всех пробных авто отказали двигатели, последовал год доработок. Затем вышли ВАЗ 411 и 413, они использовались силовыми ведомствами страны. То, что получилось, пришлось кстати для сотрудников охраны правопорядка. Им были нужны неприметные авто, которые обладают достаточной мощностью, чтобы догнать иномарку. К тому же в ведомствах особенно не беспокоились о высоком расходе топлива и небольшом ресурсе двигателя. Рядового автомобилиста такое конечно же не устроило бы.

Что сделали на Западе и Востоке?

Там тоже шли работы, но перспектива сделать РПД не стала фурором. Работы завершились с началом топливного кризиса, в 1973 бензин очень сильно подорожал. Тогда автолюбители начали проявлять интерес к экономичным двигателям, к ним РПД конечно же не относился. Он потреблял до двадцати л на сто километров, поэтому абсолютно не пользовался спросом.

Но на востоке осталась страна, которая не разочаровалась, это Япония. С течением времени многие японские производители отказались от столь непопулярного двигателя. В итоге его сторонником осталась лишь Мазда.

Для Советского Союза топливный кризис прошел незаметно. Поэтому машины с роторным двигателем производили, это продолжилось и после распада СССР. В результате ВАЗ использовал такую концепцию до 2004 года, Мазда продержалась за нее дольше — до 2012.

Характеристики роторного двигателя

Параметры атмосферного РПД 13B–MSP от Mazda RX8, имеющего торговое название Renesis (от английского Rotary ENgine genESIS):

масса с навесным оборудованием (но без заправки охлаждающей жидкостью и маслом)	122 кг
степень сжатия	9 единиц
мощность	до 250 л. с. при частоте вращения 8500 об/мин
крутящий момент	до 222 Н*м при 5000 об/мин
рабочий объем	1308 см³
тип топлива	бензин с октановым числом не ниже 98 единиц
контрольный расход	не менее 10,6 л на 100 км пробега

Установка системы наддува позволяет повысить крутящий момент на 25–30% при смещении полки в зону средних оборотов. Например, применение двойной турбины Hitachi HT–12 на версии 13B–REW обеспечивало рост мощности до 280 л. с. при одновременном увеличении расхода топлива. Специально для участия в 24–часовой гонке в Ле–Мане была создана версия 26В с 4 секциями и рабочим объемом 2622 см³.

Специальное конструкторское бюро при заводе ВАЗ разрабатывало РПД с 1973 г. Было создано несколько десятков проектов агрегатов мощностью от 40 до 270 л. с., часть из которых дошла до стадии мелкосерийного производства. Существовали модификации для установки на мотоциклы ИЖ или самодельные летательные аппараты, были построены экспериментальные модели для автомобилей ИЖ и ЗАЗ. Разрабатывался проект агрегата объемом 3,5 л и мощностью более 300 л. с., пригодного для установки на экранопланы или маломерные речные суда.

Достоинства и недостатки роторного двигателя

Впервые машина с роторным силовым агрегатом вышла на трассу для тестирования в 1958 г. У истоков его создания стоит Феликс Ванкель, именем которого часто называют РПД.

К их числу не относятся производители Mazda, выпустившие первую версию транспортного средства с роторной силовой установкой в 1967 г.

Достоинства РПД

Плюсы РПД:

1. Высокий КПД, достигающий 40%. Обоснование – на 1 оборот эксцентрикового вала приходится 3 рабочих цикла.
2. Упрощенная конструкция. В ней отсутствуют многие узлы, характерные для поршневых ДВС, в т.ч. газораспределительный механизм, шатуны, клапаны и т.п.
3. Высокие обороты. Двигатель на базе треугольного роторного элемента раскручивается до 10 тыс. об/минуту.
4. Плавная работа при полном отсутствии вибраций. Объяснение – стабильная ориентация движения ротора в одном направлении.
5. Устойчивость перед детонацией. Это позволяет в процессе эксплуатации применять водород.
6. Компактные размеры. По сравнению с поршневыми агрегатами габариты РПД в 2 раза меньше. Следствие этого – небольшой вес полностью укомплектованной конструкции и наличие свободного пространства для комфортного расположения водителя и пассажиров.
7. Отсутствие дополнительных нагрузок при увеличении количества оборотов. С учетом указанного фактора можно разгонять транспортное средство до 100 км/ч на низкой передаче.
8. Сбалансированность. Позволяет эффективнее уравновесить автомобиль, создавая стабильную устойчивость на любом дорожном покрытии.

Недостатки РПД

Конструкторы, разработавшие роторную силовую установку, так и не смогли устранить недостатки:

1. Основной недоработкой создателей автомобилисты считают ограниченный ресурс двигателя, обоснованный особенностями конструкции. Постоянные изменения рабочего угла апексов вызывают их ускоренный износ.
2. Срок службы заканчивается быстрее из-за перепадов температур, сопровождающих каждый такт. В комбинации с нагрузками, которым подвергаются трущиеся детали, они наносят непоправимый вред функциональным узлам и материалам. Проблему можно решить прямым впрыскиванием минеральной смазки в коллектор.
3. Поскольку внутренние полости камер имеют серповидную форму, топливо в них сжигается не полностью. Ротор, вращаясь на скорости при ограниченной длине рабочего хода, выталкивает раскаленные газы в выхлопное отверстие. Присутствие фрагментов масла в продуктах сгорания приводит к токсичности выброса.
4. Недостаточная герметичность конструкции, вызванная износом уплотнителей – причина утечки между отсеками с большими перепадами давления между отделениями. Результат – снижение КПД и повышение вреда окружающей природе.
5. Высокий расход ГСМ. По сравнению с поршневым двигателем, роторный агрегат потребляет намного больше топлива (20 л на 100 км) и масла (1 л на 1 тыс. км). Забывчивость водителя, пропустившего очередную заправку смазкой, приводит к незапланированному капитальному ремонту или полной замене мотора.
6. Для производства РПД применяется высокоточное оборудование. К качеству материалов также предъявляются повышенные требования. В результате конечная стоимость роторного двигателя увеличивается.