Двигатель Ванкеля: что это такое и как работает

На большинстве современных автомобилей сейчас используются ДВС, устроенные по поршневой схеме. Но, существуют двигатели внутреннего сгорания, которые имеют совершенно другую конструкцию. Об одном из таких двигателей мы и расскажем в данной статье. 

Что такое двигатель Ванкеля?

Из курса физики средней школы все прекрасно помнят, что работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания состоит из:

• впуска топлива/воздуха;
• сжатия, где их смесь становится единым целым, а затем воспламенения искрой свечи зажигания;
• рабочего хода: поршень движется в обратном направлении, совершая полезную работу;
• выпуска: остатки отработанной смеси выбрасываются из мотора.

И всё помнят наглядное учебное пособие: цилиндр бензинового мотора в разрезе, на котором отлично видно все стадии при вращении ручки. Но, не все существующие/используемые в настоящее время двигатели имеют одинаковое устройство. Кроме всем известного классического ДВС есть и другие варианты конструкции.

Яркий пример — роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Данная конструкция ДВС была разработана в 1957 году сотрудником компании NSU Вальтером Фройде в соавторстве с Феликсом Ванкелем.

Отличительная черта этого двигателя — использование трёхгранного ротора, имеющего форму треугольника Рёло, вращающегося внутри цилиндра особого профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Принцип работы двигателя Ванкеля

В двигателе Ванкеля цикл работы точно такой же, как в классическом четырёхтактном агрегате внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Вот только за него не поршень совершает два хода вверх-вниз (вперёд-назад), а вал делает всего один оборот трёхгранного ротора внутри эпитрохоидальной камеры цилиндра, являющейся сердцем двигателя.

Несмотря на кажущуюся сложность, принцип работы двигателя Ванкеля достаточно прост.

• На первом этапе цикла смесь из бензина и воздуха поступает в камеру мотора.
• Затем ротор проворачивается на 45 градусов, сжимая её: таком виде происходит поджиг смеси искрой от свечи зажигания.
• После чего следует рабочая фаза: сгоревшая топливно-воздушная смесь давит на ротор, обеспечивая тем самым его вращение.
• Наконец, на заключительном этапе ротор проворачивается и отработанные газы через выпускную систему попадают в выхлопную систему.

И так раз за разом. Но в отличие от классического ДВС, где 2-3 тысячи оборотов в минуту – рабочий режим, для двигателя Ванкеля даже 10 тысяч оборотов – не предел.

Эксцентриковое вращение вала обеспечивает его форма – с внутренним отверстием и зубцами, ротор вращается вокруг неподвижного вала с ответными зубьями. Именно они не дают ему проскользнуть и заклинить даже при особенно интенсивном вращении. 

Преимущества и недостатки двигателя Ванкеля

У вас может возникнуть простой и предсказуемый вопрос, а почему под капотом большинства автомобилей находится не двигатель Ванкеля, а классический четырехтактный ДВС. Чтобы ответить на данный вопрос рассмотрим преимущества и недостатки двигателя Ванкеля. Так, двигатель Ванкеля:

• меньше весит и занимает меньше места в сравнении с аналогичными по характеристикам агрегатами;
• работает заметно тише, на холостых оборотах двигатель вообще почти не слышно;
• лучше сбалансирован, конструкция с одним вращающимся валом, лишённая шатунов с их возвратно-поступательными движениями, даёт отличные результаты;
• обеспечивает лучшую динамику и высокую максимальную скорость;
• может длительное время работать на высоких оборотах;
• может работать на низкооктановом топливе;

Но, недостатков у двигателя Ванкеля также немало, например:

• высокий, часто даже чрезмерный (до 20 литров на 100 км), аппетит;
• повышенный, в сравнении с обычными четырёхтактными моторами, расход масла;
• эксплуатация на низких оборотах: расход топлива возрастает, а ресурс мотора, напротив, падает;
• невозможно движение в натяг, низкий уровень инерции, тормозить мотором не получается;
• низкий ресурс агрегата;
• сложности в ремонте;

Как видно недостатки очень серьезные и их немало. Как результат, сейчас в производственной гамме легковых серийных машин нет моделей, оснащённых двигателем Ванкеля. Последнее серийное авто, под капотом которой устанавливался этот агрегат, Mazda RX-8, перестала сходить с конвейера ещё в 2012 году.

В то же время на уже выпущенные автомобили с двигателем Ванкеля все чаще устанавливают обычные ДВС. Агрегат считается неремонтопригодным, мотористов, которые в состоянии произвести его качественное восстановление, можно пересчитать по пальцам, большинство считают их попросту «одноразовыми». Поэтому под капотами RX-8, а также не менее популярной предшественницы, RX-7, появляются турбированные или атмосферные рядные четвёрки. 

Видео на тему