Альтернативные движители. Роторный двигатель: принцип работы, область применения и перспективы

Представьте, сколько в мире существует автотранспорта. Практически 99% всего автомобильного парка мира имеют движитель - поршневой ДВС. Этот двигатель надежен и уже довольно долго эксплуатируется в различных типах автомобилей. Но вернемся к истории. После промышленного переворота, который был вызван появлением паровой машины, мир устремился на колеса. Отсутствие живой движущей силы, с которой довольно много мороки, уж очень было привлекательно. А ведь если сильно упростить, то принцип действия роторного двигателя использовался еще в мельницах, работающих от ветра. Просто тогда никто не задумывался, почему так.

Итак, появление на свет более привычного нам поршневого двигателя дало мощный качественный скачек. Напомним принцип работы. В одном и том же замкнутом пространстве изменяется среда и рабочий объем. Путем впрыска топлива и воздуха создается работа на поршне. Он, в свою очередь, кинематически связан с валом через сложную систему кривошипно-шатунного механизма. Поступательное движение (поршня, изменяющего объем), превращается во вращательное движение вала. Если глянуть на роторный двигатель, принцип работы будет несколько другим.

Роторный двигатель так называется оттого, что основная рабочая часть - ротор, а не поршень. Ротор в таком двигателе представлен в виде массивного треугольникообразного элемента, внутри которого находится отверстие с зубьями. Статор представлен внешней оболочкой, боковыми кольцами и внутренним валом с ответными зубцами значительно меньшего диаметра. Это один из типов - роторный двигатель. Принцип работы данного устройства несколько необычен и заключается в том, что ротор вращается ассиметрично относительно центра двигателя. При этом за один оборот происходят аж три рабочих цикла в полном объеме (относительно поршневого). Это если вкратце.

Видео: Новая технология для двигателей внутреннего сгорания

Если же в деталях, то принцип работы таковой: впуск воздуха, сжатие, впрыск топлива, выпуск (расширение). Такой цикл реализован и в поршневом ДВС, но только выполненная работа сравнима с 6-ти цилиндровым ДВС поршневого типа. Но почему же тогда принцип роторного двигателя не сделал революцию? Ответ прост - не все так гладко, как выглядит. Этим типом ДВС занимались практически все мировые бренды, в том числе и отечественные. Занимались все, а получилось реализовать на практике у единиц. Ходят слухи, что Феликс Ванкель начал работы над этим двигателем еще в 19 лет. Но это маловероятно, так как в то время техническое развитие было слабое, а образование специалиста - роскошь и редкость.

Тем не менее, из истории известно, что он попал на работу в печатное техническое издание. Эта работа и стала стартом для Ванкеля в мире техники. Достоверно известно, что он начал активно развивать эту идею, благодаря чему и произошло название данного типа двигателя - двигатель Ванкеля. Вернемся к вопросу - почему роторно-поршневые двигатели не стали массовыми? Ответ можно найти в преимуществах и недостатках данной схемы ДВС.

Видео: Батарея Signa

Преимущества работы, которые имеет роторный двигатель (принцип работы описан выше) заключаются в следующих пунктах:

- высокая вырабатываемая мощность;

- легкость конструкции (в сравнении с поршневым);

- отсутствие предельных (мертвых) точек;

- не нужны дополнительные элементы (кривошипно-шатунного механизма).

Недостатки этого типа:

- огромные нагрузки на подшипники и зубья;

- быстрый перегрев;

Видео: Сюжет программы «Утро России» о разработке учеными ФГУП «НАМИ» газового двигателя нового поколения

- сложность уплотнения отдельных камер.

Казалось бы, роторный двигатель принцип работы имеет более удачный, чем у поршневого двигателя. Даже преимуществ больше, чем недостатков, и они (преимущества) имеют огромное значение. Но разработчики не смогли адекватно довести стабильную работу циклов до рабочего экземпляра. Однако были и исключения. В свое время автомобиль Ro-80 получил звание "Авто года 1987 года". А это все же показатель.

В наши дни проблемы, с которыми столкнулись тогда инженеры, вполне решаемы. Детали можно изготавливать из композитных и особо прочных сплавов. Но производители автотранспорта не спешат к новациям. Возможно, из-за того, что этот тип двигателей работает только с большими мощностями, при этом имея огромный расход. Сопоставьте это с ценой топлива и запасами природных ресурсов, и получите отличную перспективу, которую, наверное, не суждено воплотить в массовость.