Ванкелов двигател

През 1954 година Феликс Ванкел /Felix Wankel/ открива, че при въртенето на един триъгълен ротор или т.н. триъгълно бутало, в един наподобяващ по своята вътрешна форма осем-образен (епитрохоидна форма) протича един четиритактов работен процес. Това е причина още през същата година да се проектира един ротационно-бутален двигател, който след решаването на някои проблеми на 1 февруари 1957 при стендово изпитание доказва своето право на живот. При първото изпълнение картерът, имайки осем образно вътрешно пространство, се върти ексцентрично около своята ос бутало, чрез което отделните камери между ръбовете на ротора и формата на вътрешното пространство изменят непрекъснато своят обем. Тъй като технологически един неподвижен картер е по изгоден, чрез конструктивно изменение от въртящия се бутален двигател се създава съвременния вариант. Принципът остава неизменен, но сега въртящото се бутало се върти в неподвижния картер и освен около собствената си ос то се върти ексцентрично около геометричната ос на епитрохоидния картер. Това допълнително ексцентрично кръгово движение към ротационното дава на двигателя ново име ротационно-бутален двигател. Двата обаче, стария ротрационен двигател с въртящт се картер и новия ротационно-бутален двигател, се вклчват в по-широкото понятие роторни двигатели. Ротационно буталния двигател представлява истински четиритактов двигател с четирите такта: всмукване,сгъстяване,изгаряне и изпускане. Само че при него за разлика от ходово-буталния двигател едновременно протичат три от тези тактове.
Както се вижда на снимката възвратно-постъпателните маси на коляно-мотовилковия механизъм са изчезнали, както и технически сложните части на газоразпределението: разпределителен вал,клапани, повдигачи, повдигателни прътове, кобилици, клапанни пружини и задвижващия механизъм за разпределителния вал.

Един ротационно-бутален двигател в следствие на това е значително по-лек и по-малък, отколкото ходово-буталния двигател със същата мощност. Възвратно-постъпателно движещете се маси отпадат и с това се решава от самосебе си проблема за уревновесяване на масата. По отношение на качеството на горивото и октановото число грижите са също по-малки, тъй като двигателят не притежава никакви "топлинни гнезда", каквито са горещите изпускателни клапани при ходово-буталния двигател, които биха могли да предизвиката чукане в двигателя чрез предварителното възпламеняване на горивото. На фигурата се показани отделните фази на ротационния процес.
I такт: Първата камера на двигателя се увеличава и всмуква гориво-въздушна смес.
II такт: Същата камера чрез въртенето на буталото сега изтласква засмуканата смес към горивното пространство. Поради ексцентричното движание на буталото камера се намалява по обем и с това сгъстява сместа.
III такт: Искрата от свеща възпламенява сгъстената смес. Силата на изгаряшите газове тласка буталото по-нататък в неговото кръгово движение, което отговаря на работния такт.
IV такт: Накрая буталото със своя ръб отваря изпускателното прозорче (изрез) на изпускателния канал и изтласква изгорелите газове през изпускателната система навън.
Както при ходово-буталния двигател максималния ходов обем (работен обем) представлява една важна сравнителна величина. Такава при ротационно-буталния дигател е най-големия обем на горивната камера. Еднокамерни ротационно-бутални двигатели са достигали около 500 куб. см. обем на горивната камера, също са конструирани и така наречените многокамерни двигатели, известни още като многодискови дигатели.
Интерсно:
Ако един еднокамерен респ. еднодисков двигател притежава динамичните качества почти на един шестцилиндров двигател то дисковия двигател отговаря на един осем цилиндров двигател, а два пъти по 500 куб. см камерен обем води до мощност 120 конски сили - едно респектиращо постижение.

Автор: Калин Георгиев, Иван Лаловски, Николай Жеков :: dvg.hit.bg

И още по темата

"Мазда" остана единствената фирма в света, все още дълбаеща в едно от отречените и почти забравени експериментални направления на автомобилостроенето от 60-те години на миналия век - роторните двигатели. За следващата година е планирано производството на пазарен модел, задвижван от прословутия ванкелов мотор, от който преди десетилетия се очакваше да измести класическия бутален двигател и да направи ключов пробив към ново, много по-ефективно задвижване на автомобилите. Той ще бъде почти идентичен с прототипа RX-8, който бе показан тази пролет в Женева. Освен с мотора този автомобил е революционен и с компоновката на каросерията си. Той има 4 врати, но двете задни се отварят срещу направлението на движението, а по средата между предните и задните врати няма колона. По този начин се постига сравнително широк и удобен достъп до цялото вътрешно пространство, въпреки че автомобилът има нисък, стремителен спортен профил. Само че задните врати могат да се отворят само след като са отворени предните, които ги припокриват и заключват. Това решение е наложено най-вече от съображения за безопасност. По принцип

врати, които се отварят срещу посоката на движението,

са забранени законодателно в много страни, но при подобна конфигурация са допустими, тъй като се приема, че рискът да се отворят по време на движение е елиминиран. Схемата с подобно отваряне може да стане доста разпространена в близко бъдеще. Тя се налага стремително и при американските пикапи, които все по-масово имат втори ред седалки в кабината, но нямат място за втора пълноценна врата. Нищо чудно този тип отваряне да стигне масово и до спортните леки автомобили, при които задните седалки са смятани за допълнителни.
Авангардизмът при вратите на RX-8 обаче е нищожен в сравнение с необичайността на агрегата, който се крие под предния капак. Там е разположен двигател без цилиндри, бутала и коляно-мотовилков механизъм, при който един ротор със сложна форма, близка до триъгълник, се върти ексцентрично в овална камера. При движението всяка от страните на триъгълника преминава през една от фазите на всмукване-изпускане, сгъстяване, изгаряне. На практика

един работен цикъл става за 1/3 оборот на ротора.

Теоретично така би трябвало да се постигне скок в коефициента на полезно действие и енергията на горивото да се използва доста по-пълноценно. На практика обаче досега това не е постигнато по начин, който да удовлетворява изискванията за нормална експлоатация на лек автомобил. Поради това и новият опит на "Мазда" е интригуващ.
Той всъщност е последният епизод от една техническа сага, която се точи почти 80 години. През 1924 г. немецът Феликс Ванкел започва първите си опити с революционния двигател. По това време той е ентусиазиран младеж, който си изкарва хляба като търговец и се самообразова технически в преследване на изобретателската си мечта. След 33-годишни усилия, с помощта на сравнително малката фирма НСУ той създава работещ прототип, койта издържа 100-часова проба за надеждност. През 1959 ванкеловият мотор е представен пред пресата и акциите на НСУ скачат почти 9 пъти. Това пък поражда една голяма психоза, белязала 60-те години. НСУ вижда свой жизнен шанс в изобретението на Ванкел, надява се да започне една "нова ера" и влага всичко в разработката. Връх в нейните усилия е създаването на модела НСУ РО 80, който бе избран за "автомобил на Европа за 1968 г". Той бе считан от мнозина за "вундерауто" -

автомобила-чудо, който ще промени всичко.

Междувременно големите производители на двигатели закупиха патенти и започнаха масово да правят свои разработки по темата. Сред тях бе и японската "Тойо Когио", която през същата 1968 г. пусна модела "Мазда 110 С" с радикално усъвършенстван роторен двигател. Психозата от 60-те години заглъхна бързо през 70-те. Въпреки развитието си роторните двигатели така и не станаха достатъчно надеждни в експлоатационно отношение и не успяха да изместят класическите бутални мотори. През 1969 НСУ се обедини с "Ауди" и "Ауто Юнион" във фирма, контролирана от "Фолксваген", който пък имаше амбиции да стане "европейски Дженерал мотърс". Ако ванкеловото чудо бе заработило в онези години, немският концерн може би наистина щеше да разтърси тотално статуквото и да стане набързо световен гигант. Но през 70-те експериментите с новия мотор в Европа бяха прекратени, тъй като развитието му се сблъска с непреодолими за времето си технически проблеми.
"Мазда" обаче продължи упорито да работи по темата и ако чудото стане сега, то тя ще е световният първенец. Според фирмата днес нейните роторни двигатели са достатъчно надеждни,

отговарят на най-жестоките екологични изисквания

и харчат по-малко. Моторът на RX-8 има обем на камерите 1,3 литра и мощност от 250 к.с. Той е доста по-компактен и лек в сравнение с буталните мотори, имащи подобна мощност. Оборотомерът е разграфен до 12 000 оборота, но моторът не трябва да надхвърля 10 000. Скоростната кутия е механична с шест предавки, а задвижващ е задният мост. RX-8 е една типично спортна машина с характерен дизайн, зад който се крие една амбициозна техническа революция. Тя обаче може би е малко закъсняла. Сега всички големи фирми са обхванати от психозата за едно-две десетилетия да елиминират въобще бензина и вътрешното горене и виждат в бъдещето триумф на водорода и горивните клетки.

Автор: Христо Мишков