Основні типи двигунів внутрішнього згоряння і парові машини мають один спільний недолік. Він полягає в тому, що зворотно-поступальний переміщення вимагає перетворення в обертальний рух. Це, в свою чергу, зумовлює низьку продуктивність, а також досить високу зношуваність деталей механізму, включених в різні типи двигунів. 
Досить багато людей замислювалися про те, щоб створити такий мотор, в якому рухливі елементи тільки оберталися. Однак вирішити це завдання вдалося тільки одній людині. Фелікс Ванкель - механік-самоучка - став винахідником роторно-поршневого двигуна. За своє життя ця людина не отримав ні будь-якої спеціальності, ні вищої освіти. Розглянемо далі докладніше роторно-поршневий двигун Ванкеля.
Коротка біографія винахідника
Фелікс Г. Ванкель народився в 1902 році, 13 серпня, в невеликому містечку Лар (Німеччина). У Першу Світову батько майбутнього винахідника загинув. Через це Ванкелем довелося кинути навчання в гімназії і влаштуватися помічником продавця в крамниці з продажу книг при видавництві. Завдяки цьому він пристрастився до читання. Фелікс вивчав технічні характеристики двигунів, автомобілебудування, механіку самостійно. Знання він черпав з книг, які продавалися в крамниці. Вважається, що реалізована пізніше схема двигуна Ванкеля (точніше, ідея її створення) відвідала уві сні. Невідомо, правда це чи ні, але точно можна сказати, що винахідник мав неабиякі здібності, тягою до механіки і своєрідним поглядом на багато речей.
Перші типи двигунів
Винахідник, зрозумівши, як можна здійснити всі 4 циклу звичайного мотора при обертанні, приступив до конструювання. У 1924 році Ванкель створив невелику майстерню. Вона також виконувала роль лабораторії. Саме тут Фелікс Ванкель став вивчати роторно-поршневі системи. У 1936 році модель, зібрана винахідником, зацікавила компанію "БМВ". Ванкель отримав гроші, йому була надана власна лабораторія в Ліндау. 
Там він повинен був розробляти дослідні зразки авіамоторів. Однак до самого кінця Другої світової жоден роторний двигун Ванкеля не було надіслано в серійне виробництво. Ймовірно, це було викликано тим, що доведення конструкції до придатного до експлуатації стану і налагодження масового виробництва вимагали досить багато часу
повоєнні роки
Після розгрому фашизму лабораторія була закрита, а все обладнання, яке там знаходилось, було переправлено до Франції. В результаті Ванкель залишився без роботи. Цьому посприяло його колишнє членство в національній соціалістичної партії. Але через невеликий період часу Фелікса запросили в компанію NSU в якості інженера-конструктора. Це підприємство на той момент вважалося найстарішим виробником автомобілів і мотоциклів. 
Досвідчений зразок
У 1957 році, завдяки підтримці Вальтера Фред (провідного інженера в компанії NSU), роторно-поршневий двигун був вперше поставлений на автомобіль. Мотор був встановлений на NSU Prinz. Однак первісна конструкція була дуже далека від досконалості. Вона була настільки складною, що навіть для заміни свічок потрібно було розібрати майже весь мотор. Крім цього, конструкція була дуже ненадійна, неекономічна і мала дуже низький ККД. Двигун Ванкеля в зв`язку з цим не пішов в серію. Автомобілі вирушили на конвеєр з традиційним ДВС. Проте роторно-поршневий двигун довів не тільки право на своє існування, а й продемонстрував вражаючий для того часу потенціал. Перспективи його використання були настільки привабливі, що інженерів-конструкторів нічого не змогло зупинити. Сам винахідник розумів, що його дітище потребує вдосконалення, він прагнув до того, щоб і функціонування, і ремонт двигуна викликали якомога менше труднощів. З цього моменту почалася активна діяльність по доведенню мотора до експлуатаційного досконалості.
Двигун Ванкеля: конструкція
Що собою являє мотор? У центрі ротора є круглий отвір. Воно зсередини покрите зубцями, як на шестерінці. В отвір вставляється вал з меншим діаметром. На ньому також є зубці. Вони перешкоджають прослизанню вала. Відносини діаметрів підбираються таким чином, щоб переміщення вершин трикутників здійснювалося по одній замкнутій кривій. Вона називається "епітрохоїді". Завдання Ванкеля полягала в тому, щоб для початку зрозуміти, що робота такого механізму можлива. Потім йому потрібно було все точно і вірно розрахувати. В результаті поршень, виконаний у формі трикутника Рело, відсікає три камери змінного положення і обсягу. 
Особливості
Конструктивна характеристика двигуна значно виграє в порівнянні зі звичайними моторами. Зокрема, герметизація камер забезпечується за рахунок торцевих і радіальних ущільнювачів пластин. Вони притискаються до "циліндру" за допомогою стрічкових пружин, тиску газу і відцентрових сил. На особливу увагу заслуговує і характеристика двигуна з точки зору продуктивності. За весь цикл вал робить 3 повних обороту. У звичайному поршневому моторі такого результату можна досягти при використанні шести циліндрів.
Впровадження в промисловість
Після проведення першої успішної демонстрації в 1957 році двигун Ванкеля зацікавив найбільших автогігантів того часу. Так, першою компанією, яка викупила ліцензію, стала Curtiss-Wright. Через рік винахід стали використовувати такі відомі підприємства, як Mazda, Friedrich Krupp, MAN і Daimler-Benz. За досить нетривалий період ліцензії набуло близько ста компаній, в тому числі зі світовим ім`ям: Ford, BMW, Porsche, Rolls-Royce.
переваги
Які переваги має двигун Ванкеля? Принцип роботи мотора полягає в тому, що реалізація будь-якого чотиритактного циклу здійснюється без використання механізму газорозподілу. Завдяки цьому значно спрощується конструкція мотора. У звичайному 4-тактном поршневому моторі приблизно на тисячу елементів більше. Величезний інтерес найбільших автомобільних підприємств був викликаний потенціалом конструкції. Безперечними перевагами є простота виробництва, нескладний ремонт двигуна, компактність і невелику вагу. Все це сприяє поліпшенню керованості машини, полегшує розташування трансмісії. 
Компактність мотора дозволяє створити зручний і досить просторий салон. Вдосконалені моделі двигуна здатні розвивати високу потужність при досить економному витраті палива. Наприклад, сучасний мотор при обсязі 1300 см3 володіє 220 л. с. Якщо оснастити двигун Ванкеля турбокомпресором, то можна отримати потужність до 350 л. с. Ще однією перевагою конструкції є дуже низький рівень вібрацій і шумів. Двигун Ванкеля відрізняється механічної врівноваженістю. Зниження рівня шумів і вібрації досягається невеликою кількістю деталей (їх на 40% менше, ніж в традиційних моторах). Варто також відзначити і динамічні характеристики мотора. На низькій передачі без особливої навантаження можна розігнати машину до 100 км / год при високих оборотах. У конструкції мотора відсутній механізм, який перетворює зворотно-поступальний рух в обертальний. За рахунок цього двигун Ванкеля може витримувати великі обороти в порівнянні з традиційними ДВС.
завершення ейфорії
У 1964-му вийшов автомобіль NSU Spyder, а після нього була випущена легендарна модель Ro 80. І в даний час в світі досить багато існує клубів любителів цих машин. Потім з конвеєра зійшли такі моделі, як Corvette XP, Mercedes C-111, Citroen M35. Однак єдиною компанією, яка зайнялася масовим виробництвом, стала Mazda. З 1967 року вона випускала по 2-3 нових автомобіля з РПД. Двигун Ванкеля ставили на легкі літаки, снігоходи, катери. У 1973 році настав кінець ейфорії. У той час нафтова криза була в розпалі. Саме в цей період проявився основний недолік РПД - неекономічність. Крім компанії Mazda, всі виробники згорнули програми з випуску автомобілів з роторними двигунами. Однак тільки Mazda продовжувала випуск таких машин. У компанії значно скоротилися продажі в Америці.
Недоліки РПД: недовговічність і ненадійність
Поряд з достоїнствами, роторні двигуни мали і суттєвими мінусами. В першу чергу, вони були дуже недовговічними. Так, одна з перших моделей РПД в ході випробувань виробила весь ресурс за 2 години. Більш успішний прототип зміг витримати 100 годин. Однак це не забезпечувало нормальної експлуатації машини. Головна проблема полягала в нерівномірності зносу внутрішньої поверхні камери. В ході роботи на ній утворювалися поперечні борозни. Вони отримали дуже промовисту назву: "мітки диявола". Після отримання ліцензії компанія Mazda сформувала спеціальний відділ, який займався удосконаленням мотора. Незабаром з`ясувалося, що в процесі обертання ротора заглушки, розташовані на його вершинах, починають вібрувати. Через це і з`являються ці борозни. Сьогодні проблема довговічності і надійності вирішена. Для цього у виробництві використовується високоякісне покриття, в тому числі і керамічне. 
Висока токсичність вихлопів
Це ще один недолік РПД. У порівнянні з традиційними моторами, двигун Ванкеля виділяє меншу кількість оксидів азоту, але у багато разів більше вуглеводнів, що обумовлено неповним згорянням палива. Інженери Mazda досить швидко знайшли ефективне рішення проблеми. Фахівці створили "термальний реактор". У ньому відбувається "дожигание" вуглеводнів. Mazda R 100 стала першим автомобілем, в якому був застосований цей елемент. У 1968 була випущена ще одна модель з "термальним реактором" - Familia Presto Rotary. Це авто, одне з небагатьох, відразу пройшло досить жорстку екологічну перевірку, висунуту США в 1970-м для імпортованих ТЗ.
економічність
Це ще одна проблема РПД. Частково вона випливає з описаної вище. Витрата палива в стандартному РПД значно вище, ніж у ДВС. Ця проблема знову була вирішена фахівцями Mazda. Впровадивши комплекс заходів, в числі яких переробка карбюратора і термореактор, додавання в вихлопну систему теплообмінника, створення нового запалювання і розробка каталітичного конвектора, інженери домоглися зниження витрати на 40%. Це дозволило випустити в 1978 році модель RX-7. 
вітчизняне виробництво
Крім компанії Mazda, автомобілі з РПД випускав і "АвтоВАЗ". У 1974-му на заводі було сформовано спеціальне конструкторське бюро. У Тольятті почалося будівництво цехів для серійного випуску РПД. У зв`язку з тим, що спочатку передбачалося, що ВАЗ буде просто копіювати західну технологію, було вирішено налагодити відтворення двигуна Mazda. При цьому абсолютно не враховувалися багаторічні напрацювання вітчизняних інститутів моторобудування.
Досить довго велися переговори між Ванкелем і радянськими чиновниками. Деякі зустрічі проходили безпосередньо в Москві. Грошей, однак, було недостатньо, тому використовувати деякі технології так і не вдалося. У 1976-му був випущений перший односекційний мотор ВАЗ-311. Його потужність склала 65 л. с. Протягом наступних п`яти років проводилась доведення конструкції. Після цього завод випустив 50 досвідчених автомобілів з двигуном Ванкеля. Вони миттєво розійшлися серед співробітників підприємства. Однак незабаром з`ясувалося, що мотор в машинах тільки зовні був схожий на японський. Конструкція його була вкрай ненадійна. Протягом півроку всі двигуни були замінені, а штат конструкторського бюро було скорочено.
Однак вітчизняне виробництво мотора було врятовано спецслужбами. Їх не дуже турбував ресурс конструкції і витрата палива. Більше їх залучали динамічні характеристики двигуна. У стислі терміни з двох моторів ВАЗ-311 був зібраний один двосекційний. Його потужність збільшилася майже вдвічі - до 120 л. с. Двигун стали ставити на спеціальну одиницю - ВАЗ-21019. Ця модель отримала неофіційну назву "Аркан".
перепрофілювання
Спецзамовлення вдихнули друге життя в конструкторське бюро. На ВАЗі стали випускати двигуни для авто- та водного спорту. Машини стали часто завойовувати перші місця. Спортивні чиновники, в свою чергу, були змушені заборонити використання РПД. У 1987 на зміну Поспєлову (керівнику конструкторського бюро) прийшов Шнякін. Він недолюблював наземний транспорт, тяжіючи більше до авіації. З початку його керівництва СКБ перепрофілювало свою діяльність на випуск двигунів для повітряних машин. Це була хибна стратегія, оскільки літаків в країні випускається набагато менше, ніж автомобілів. Завод же отримував прибуток переважно з продажу автомоторов. 
Наступною помилкою стала переорієнтація на малопотужні двигуни. Японці встановлюють РПД на спортивні машини. А ВАЗ випускав мололітражние моделі "Ока", незважаючи на те що динамічні мотори доцільніше було б ставити на більш швидкохідні авто. Так чи інакше, на вітчизняних дорогах виявилося кілька мікролітражок "Ока" з РПД. До 1998 року, нарешті, завершилася підготовка цивільного варіанта двоциліндрового 1.3-літрового роторного мотора. Його встановлювали на моделі ВАЗ 2107-2109 і 2105.
На закінчення
Чому ж провідні виробники світу все ще не перейшли остаточно на випуск машин з РПД? Справа в тому, що для виготовлення таких моторів необхідна, в першу чергу, дуже точна технологія, що включає в себе безліч різноманітних нюансів. Не кожна, навіть велика компанія, може піти по шляху Mazda. Крім того, справа в обладнанні. Для випуску двигуна Ванкеля необхідні високоточні верстати для виточування поверхонь з епітрохоїді. Для обладнання, яке використовується сьогодні на заводах, така робота цілком здійсненна. Сьогодні серйозними дослідженнями РПД займається тільки Mazda. Інженери компанії постійно удосконалюють конструкцію, вирішують безліч різних проблем. Випускаються в Японії роторні двигуни відповідають прийнятим у світі стандартам по надійності, витраті палива і екологічності.
