История и суть изобретения
Двигатель Ванкеля, также известный как роторно-поршневой двигатель, представляет собой уникальный тип двигателя внутреннего сгорания. Его создателем является немецкий инженер Феликс Ванкель, который запатентовал свою разработку в 1957 году в ФРГ. В отличие от традиционных поршневых моторов, в этой конструкции отсутствуют привычные возвратно-поступательные движения деталей, что и стало его главной инновацией.
Конструкция и принцип действия
Сердцем двигателя является ротор треугольной формы, который вращается внутри камеры сгорания особой геометрии — эпитрохоидального профиля. Эпитрохоида (от греческих слов «epi» — «на» и «trochoeides» — «кругообразный») — это сложная кривая, которую можно представить как траекторию точки на окружности, катящейся по внешней стороне другой, неподвижной окружности. Именно такая форма цилиндра позволяет ротору совершать сложное планетарное движение.
Ротор установлен на эксцентриковом валу и жестко соединен с зубчатым колесом. Это зубчатое зацепление является ключевым: малое колесо, связанное с ротором, обкатывается вокруг большого неподвижного колеса, закрепленного на корпусе двигателя. В результате такого движения три вершины ротора постоянно находятся в контакте со стенками камеры, образуя три изолированные и изменяющиеся по объему полости. В этих полостях последовательно происходят все такты рабочего цикла: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
Рабочий цикл и особенности
За один полный оборот ротора в каждой из трех образующихся камер успевает завершиться полный четырехтактный цикл. Это обеспечивает высокую удельную мощность конструкции. Топливно-воздушная смесь (обычно бензиновая) подается через впускной канал, сжимается вращающимся ротором, а затем воспламеняется свечой зажигания. Продукты сгорания выводятся через выпускное окно.
Для обеспечения правильной кинематики и синхронизации используется стандартное соотношение зубьев шестерен: подвижная шестерня на роторе и неподвижная на корпусе обычно имеют передаточное число 3:2. Это означает, что за один полный оборот эксцентрикового вала (коленвала) ротор поворачивается на 120 градусов, обеспечивая плавную и непрерывную работу.