Творение Феликса Ванкеля

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания изобретен Николасом Отто в далеком 1862 году. Он быстро завоевал мир, но это не значит, что не было попыток усовершенствовать его конструкцию и увеличить коэффициент полезного действия. Одним из самых необычных вариантов является четырехтактный роторно-поршневой двигатель. В отличие от других изобретений, он не остался прототипом, а дошел до стадии серийного производства.

Людям, знакомым с конструкцией двигателя внутреннего сгорания, его роторный собрат покажется весьма необычным. Ведь у него нет поршней – их роль выполняет треугольный ротор, вращающийся на валу внутри цилиндра. При обороте он создает три камеры (они – аналог трех отдельных цилиндров), в каждой из которых происходит один из тактов работы мотора. Газораспределительный механизм также иной. Клапаны отсутствуют, как таковые, а открытие и закрытие впускных и выпускных отверстий осуществляется перекрытием их одной из граней ротора. В результате, за один оборот вала происходит три рабочих хода мотора из четырех – впуск, сжатие и рабочий ход либо выпуск, впуск и сжатие. Системы питания двигателя, смазки, зажигания и охлаждения – такие же, как и на обычном бензиновом двигателе.

Главное неоспоримое преимущество роторно-поршневой схемы перед обычным двигателем внутреннего сгорания – относительная простота конструкции. Количество деталей здесь примерно на 40%  меньше, да и размеры гораздо меньше. Такты мотора по длительности больше, поэтому топливная смесь сгорает лучше.  Благодаря этому, а также более легким движущимся деталям удается достичь высоких оборотов и получить большую мощность с меньшего рабочего объема. Также роторно-поршневой двигатель отличается лучшей плавностью работы.

Конечно, у изобретения есть и недостатки. В частности, расход топлива у него выше, чем у обычного мотора. Он увеличивается, при износе уплотнителя между ротором и цилиндром – часть топлива перетекает из одной камеры в другую. Ротор соединен с валом по средствам шестерни и при работе, естественно, требует смазки. Из-за этого расход масла у мотора ощутимо возрастает. Еще одним недостатком является склонность к перегреву. Дело в том, что вследствие специфической аркообразной формы камеры сгорания имеют большую площадь. Излучение тепла при сгорании топливной смеси сильнее нагревает их стенки.

Роторно-поршневой мотор – творение выдающегося немецкого конструктора Феликса Ванкеля, поэтому его еще называют двигателем Ванкеля. Интересно, что изобретатель не имел высшего образования, потому что происходил из бедной семьи и не мог себе этого позволить. Патент на свое творение он получил еще в 1929 году, но воплотить его в жизнь смог лишь три десятилетия спустя. Помогла в этом компания NSU, нанявшая Ванкеля. В 1957 году увидел мир первый работающий прототип однопоршневого мотора мощностью 21 л. с.

Работы над ним продолжили и в 1964 году представили первую серийную роторную модель – NSU Spider. Двигатель разместили сзади, при объеме в 498 куб. см он развивал приличные 54 л. с. Двухместный кабриолет разгонялся до 100 км/ч за 14,5 с и развивал 148 км/ч. За три года произвели 2375 машин, а на смену Spider выпустили седан Ro 80. Его мотор был уже двухроторным и 1,0-литровым, а мощность подскочила до 115 л. с. Автомобиль достигал приличной скорости в 188 км/ч, а передний привод обеспечивал хорошую управляемость. Ro 80 оказался более популярен, чем его предшественник – за 10 лет продали 37 тыс. машин. Но именно на нем проявились недостатки конструкции. Роторный двигатель отличался повышенным расходом топлива и особенно масла. А при неправильном уходе ему надобился капитальный ремонт уже после 50 тыс. км.

С подобными проблемами столкнулись и в Citroen, когда в 1973 году начали производство хетчбэка GS Birotor. Его 107-сильный мотор обеспечивал неплохую динамику, но обладал немалым "аппетитом" и не отличался надежностью. Как раз начался топливный кризис, поэтому продали всего 824 автомобиля. В конце концов, в Citroen решили выкупить все машины у владельцев и сдать их на металлолом.

Подорожание нефтепродуктов поставило крест на двух прототипах спорткупе, которые собирались запустить в серию. Роторный мотор Mercedes-Benz C111 оснастили непосредственным впрыском топлива, что подняло его мощность до 370 л. с., а максимальная скорость составила 290 км/ч. А в Chevrolet отказались от 420-сильного Corvette – Aerovette. СССР же кризис не затронул, поэтому в 1980 году создали 140-сильный роторный ВАЗ-2106. Но вследствие сложности конструкции выпустили только около 200 машин. Преимущественно их использовали в КГБ и государственной охране, ведь машины были быстрыми – развивали до 190 км/ч.

А вот руководство Mazda решило продолжить работы над роторно-поршневым двигателем. Еще в 1967 году увидел мир первый серийный Mazda Cosmo Sport. Элегантное 110-сильное купе не было слишком массовым (выпустили 2700 единиц), но его наследников RX-2, Luce и Familia до 1970 года произвели уже свыше 100 тыс. штук. Вскоре последовали спортивные RX-3, RX-4 и RX-5 с более мощным 128-сильным двигателем. Постепенно конструкцию усовершенствовали. Особенно удачным стал Mazda RX-7 1979 года: за шесть лет собрали 471 тыс. машин, что является отличным показателем для модели подобного класса. А более современный RX-7 1993 года имел уже 280-сильный двигатель с турбонаддувом. Он мог развивать 250 км/ч и разгоняться до 100 км/ч за 5 с. Надежность роторно-поршневого мотора доказал гоночный спортпрототип Mazda 787B, выигравший в 1991 году 24-часовую гонку в Ле-Мане. Японская компания единственная в мире продолжает работать над этой технологией. До недавнего времени выпускали и купе Mazda RX-8.

Кроме автомобилей, роторно-поршневой двигатель использовали и в мотоциклах – в 1974-1976 годах выпускали Suzuki RE5, а в 1987-1992 годах фирма Norton изготовляла 85-сильные Commander и Classic. Также следует заметить, что легкий и высокооборотистый мотор Ванкеля установлен на небольших самолетах, таких как Diamond DA20.

Идея роторно-поршневого двигателя Ванкеля хороша, но она требует дальнейшего развития. Хотя на данный момент интерес к подобным силовым установкам несколько угас, их усовершенствование продолжается. Например, в Mazda объявили о выпуске новой серийной модели с роторно-поршневым мотором в ближайшие годы.