Проблемы развития роторных двигателей

Первый роторный двигатель внутреннего сгорания увидел свет благодаря двум немецким инженерам Феликсу Ванкелю и Вальтеру Фройде, продемонстрировавшим его в 1957 году, но высокий уровень внимания он приобрел только через семь лет.

Доработанный мотор был установлен на спорткар «NSU-Spider» -первом серийном автомобиле с роторным двигателем. После этого ротор сразу привлек к себе внимание крупных компаний автомобилестроения, ведь это была абсолютно новая концепция, которая имела ряд плюсов перед стандартными поршневыми двигателями, но при всех своих преимуществах он так же имел ряд серьезных проблем, из-за которых «Mercedes-benz», «Citroën», «Chevrolet» и другие, имея патент на производство роторных двигателей, отказались от этой идеи. Только японская компания «Mazda» поставила на поток производство автомобилей с роторным двигателем. Самой распространенной моделью является RX-8 (Rotor eхperiment), выпускавшаяся с 2003 по 2012 гг.

В двигателе установлен трехгранный ротор, имеющий вид треугольника Рёло, который и является своего рода поршнем. Находится он внутри асимметрической цилиндрической камеры. Ротор установлен на вал, и соединен с шестерней, которая находится в зацеплении со статором. Причем, диаметр ротора намного больше диаметра статора. Ротор вращается в зубчатом зацеплении вокруг статора по эпитрохоидальной траектории, поочередно перекрывая камеры цилиндра. Сами камеры имеют переменный объем в зависимости от положения ротора [1].

К недостаткам роторных двигателей можно отнести следующие факторы. Из-за необычной формы поршня, ротор контактирует со стенами цилиндра не всей площадью поверхности, а лишь малой ее частью - так называемыми «апексами». «Апекс» является уплотнительной пластиной, расположенной на концах ротора. Устанавливаются они в пазы между гранями ротора на пружины. За счет жесткости пружины и центробежных сил «апексы» создают герметизацию отсеков. Соответственно, при большом пробеге (100000 км) уплотнители стираются, а в худшем случае обламываются, что чревато падением компрессии и повышением токсичности отработанных газов [2].

При применении роторных двигателей возникает постоянная необходимость доливать масло, так как у двигателя нет постоянного доступа к поддону масла, поэтому приходится принудительно впрыскивать масло в камеру при такте впуска (примерно 1,5 л на 5000 км).

Неравномерный нагрев двигателя также является недостатком, поскольку такт сжатия и рабочего хода происходят всегда на одном участке рабочей камеры. Высокий расход топлива на низких оборотах, примерно 20

л на 100 км, при объеме двигателя в 1,3 л, тогда как у конкурента -поршневого двигателя, с таким же объемом будет 6-9 л.

Очень высокая стоимость изготовления деталей, ведь необходимо очень точно воспроизвести форму ротора, асимметричную форму камеры сгорания, для этого нужно точное и дорогостоящее оборудование. Обязательный капитальный ремонт двигателя на 100000 км также является одним из недостатков роторных двигателей.

Преимуществами роторных двигателей являются следующие факторы: в роторном двигателе отсутствуют газораспределительный механизм, коленчатый вал, распределительный вал, поршни; благодаря этому двигатель стал легче и компактней; также из-за отсутствия тех же газораспределительных механизмов и валов, автомобили с роторным двигателем проще балансировать (удавалось добиться почти идеальной развесовки двигателя по осям); исчезла вибрация двигателя всё по тем же причинам.

Роторный двигатель обладает высокой удельной мощностью и выдает высокие показатели динамических характеристик: на низкой передаче и 8000 об/мин, автомобиль может ехать со скоростью 100 км/ч и выше.

Таким образом, к основным проблемам роторных двигателей можно отнести неэкономичность, высокую токсичность выхлопа и малый ресурс, которые на сегодняшний день могут найти решение при рациональном, научно обоснованном подходе к данному вопросу.