CAR72.RU Авто Сайт Тюмень

История


Более правдоподобными кажутся данные из других источников, по которым Ванкель сделал первые эскизы роторного двигателя в 1924 году. К этому времени за его плечами была уже высшая школа и работа в издательстве технической книги, где юный Феликс имел свободный доступ к необходимой ему литературе. Свой первый патент на двигатель внутреннего сгорания без поршней и клапанов Ванкель получил в 1929 году, и вполне возможно, уже несколько лет спустя появились бы первые "живые" моторы, но тут в дело вмешалась политика. Пришедшие к власти фашисты сначала посадили Ванкеля в тюрьму, а потом сделали его одним из ведущих конструкторов авиационных двигателей. В то время Германия жила предстоящей войной, до экспериментальных конструкций никому не было дела, поэтому мечту о создании необычного двигателя пришлось отложить на многие годы. Осуществить ее Ванкель смог только в конце 50-х годов, работая инженером в автомобильно-мотоциклетной фирме NSU. К тому времени он довел конструкцию роторного двигателя до того вида, в котором она известна нам сегодня, и сумел убедить руководство компании в перспективности своего детища. Роторный NSU Ro-80, представленный в 1967 году на Франкфуртском автосалоне, произвел настоящий фурор. Он сходу получил титул "Автомобиль года", а патент на производство роторных моторов купили автомобильные и моторостроительные фирмы, среди которых были такие гиганты, как Daimler Benz, General Motors, Alfa Romeo, Nissan, Toyota и Mazda.

Однако у большинства из них дальше покупки лицензии дело не пошло. Лишь Mercedes изготовил скоростное концептуальное купе С-111, да американцы построили пару опытных Chevrolet Corvette с роторами. Кстати, прародитель необычного мотора тоже потерпел коммерческую неудачу. NSU Ro-80, выпускавшийся почти десять лет, смог завоевать только титул, но не популярность, став, по сути, виновником краха компании NSU и поглощения ее фирмой Audi.

Так что мы могли бы сейчас рассказывать о двигателе Ванкеля как о техническом курьезе, если бы не японская Mazda и не наш АвтоВАЗ - единственные в мире фирмы, и по сей день серийно выпускающие автомобили с роторными двигателями.

В чем же причина провала детища Феликса Ванкеля? И почему, несмотря на провал, его не похоронили совсем, как сотни других оригинальных технических решений? Чтобы разобраться, давайте сначала подробнее рассмотрим, как работает роторный двигатель.

Техника


Проектируя свой мотор, Ванкель стремился в первую очередь избавиться от главного недостатка традиционных поршневых двигателей: большого числа деталей, совершающих возвратно-поступательные движения. И в этом он преуспел: в роторном моторе нет ни кривошипно-шатунного механизма, ни поршней, ни клапанов, ни сложной системы привода.

Роль цилиндра в двигателе Ванкеля выполняет статор, имеющий в плане форму эпитрохоиды - математической кривой, напоминающей "раздавшуюся в талии" цифру 8. Аналогом поршня является трехгранный ротор, который скользит своими вершинами по поверхности статора, образуя внутри него три изолированные полости. В каждом из них при полном обороте ротора происходит тот же цикл, что и в 4-тактном поршневом двигателе - впуск, сжатие смеси, рабочий ход и выпуск.

Сложную траекторию движения ротора обеспечивают две шестерни. Та, что с внутренни зацеплением, неподвижно закреплена на роторе и "обкатывает" внутреннюю, установленную на боковой крышке статора. Ротор, в свою очередь, "нанизан" на вал с эксцентриком, с которого и снимается крутящий момент. Попросту говоря, к этому валу крепятся маховик и ведущий диск сцепления.

Конструктивно двигатель Ванкеля намного проще поршневого. При равной мощности он компактнее и легче, в нем значительно меньше деталей, особенно мелких. Механизм газораспределения отсутствует вовсе, его с успехом заменяет сам ротор, перекрывающий собой в нужный момент впускные и выпускные окна. Кроме того, роторный двигатель, особенно с двумя или тремя рабочими секциями, намного лучше уравновешен и обеспечивает уровень вибраций, доступный только многоцилиндровым поршневым моторам.
Врожденные болезни

Так почему же супермотор не получил распространения? Дело в том, что наряду с несомненными достоинствами у двигателя Ванкеля существуют и серьезные конструктивные недостатки, преодолеть которые сложно.

Камера сгорания роторного двигателя имеет в плане форму серпа. Поэтому при том же объеме, что и у цилиндрической камеры обычного мотора, площадь ее поверхности на много больше. Следствие - большая теплонагруженность двигателя и меньший тепловой КПД. Кроме того, серповидная форма не позволяет организовать вихревое наполнение камеры сгорания, чтобы добиться полного сгорания топливо-воздушной смеси. Отсюда худшая, по сравнению с поршневыми моторами, экономичность и проблемы с выбросом вредных веществ.

Столь же обширен список технологических недостатков. На первом месте - сам процесс изготовления статора сложной формы с износостойкой поверхностью. Трудность еще и в том, что статор должен успешно противостоять температурным деформациям: в отличие от обычного мотора, где теплонагруженная камера сгорания частично охлаждается в фазе впуска и сжатия свежей рабочей смесью, здесь процесс сгорания всегда происходит в одной части двигателя, а впуск - в другой.

Еще одна проблема - уплотнения ротора. Если в поршневом моторе кольца соприкасаются с зеркалом цилиндра только одной рабочей кромкой и под постоянным углом, то уплотнения на вершинах ротора касаются статора под постоянно изменяющимися углами, что приводит к большим нагурзкам на их грани. Кроме того, эти уплотнения работают в условиях ограниченной смазки и плохого теплоотвода - для их смазывания приходится дополнительно впрыскивать масло прямо на впускной коллектор. Нетрудно догадаться, что экологических показателей мотора это тоже не улучшает.

Пациент будет жить!

Все эти недостатки едва не подписали смертный приговор двигателю Ванкеля. Большинство фирм, купивших в 60-е годы лицензии на его производство, надеялись получить дешевый и экономичный в эксплуатации мотор и, столкнувшись с проблемами, раздосадованные, поспешили сделать заключение о его бесперспективности.

И только инженеры фирмы Mazda продолжали упорно работать над совершенствованием конструкции Ванкеля. Они сразу поняли, где роторный мотор может оказаться при деле - под капотом спортивного автомобиля! Эксплутационные затраты для таких машин отходят на второй план, а вот то, что при равной мощности роторный двигатель почти вдвое легче и компактнее поршневого, крайне важно. Роторное купе Mazda RX-7, увидевшее свет в 1978 году, было одним из самых быстрых автомобилей своего времени и, пережив несколько модернизаций, выпускалось вплоть до 1999 года.

Усилиями японских инженеров двигатель Ванкеля избавился от многих своих недостатков. Например, в алюминевом статоре современного роторного двигателя Mazda рабочей поверхностью является стальная лента, покрытая хромом. Уплотнения ротора тоже хромированные, что позволяет добиться ресурса мотора в 150-200 тыс.км. Проблемы оптимизации горения японцы решают применением турбонаддува, а представленный в в конце 1999 года новый двигатель Renesis (комбинация слов renaissance - "возрождение" и genesis - "начало") для лучшего наполнения цилиндров имеет несколько впускных каналов, сечение которых изменяется специальными клапанами в зависимости от оборотов двигателя. По сути, это то же, что системы изменения фаз газораспределения и длины впускного коллектора в поршневых двигателях. Благодаря этому Renesis не только имеет мощность 280 л.с. при рабочем объеме всего 1,3 литра (поскольку роторный двигатель осуществляет полный цикл за один оборот, при сравнении с поршневым мотором его рабочий объем умножают на два - 2,6 литра), но и отвечает экологическим нормам Euro 4!

Отечественная история

Однако для нас самым примечательным в истории существования двигателя Ванкеля является тот факт, что наряду с Японией его производят и в нашей стране. В России история ротора началась в 1974 году, когда на Волжском автозаводе было открыто Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Первым двигателем, подготовленным в стенах СКБ стал односекционный ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. Опытно-промышленная партия "копеек" с этим мотором оказалась и первым провалом молодого коллектива - массовые отказы двигателей заставили заменить их на всех автомобилях обыкновенными поршневыми.

Проект спасли отечественные спецслужбы. Для установки на служебные машины им требовался мощный двигатель, а малым ресурсом и большим расходом топлива можно было принебречь. В результате были созданы "Жигули" с двухсекционным РПД мощностью 120 л.с., благодаря которым коллектив СКБ остался "на плаву". А милиции и КГБ роторные "Жигули" позволяли безраздельно господствовать на дорогах. Обычные с виду вазовские машины легко догоняли даже мощные иномарки, которых в СССР того времени были единицы.

Только в конце 80-х конструкторы смогли вернуться к проекту автомобиля общего назначения. Сначала был создан двигатель ВАЗ-413 для вазовской "классики", а в 1994 году начат выпуск мотора ВАЗ-415, предназначенного для установки на автомобили "восьмого" семейства.

Все эти годы машины с роторным двигателем выпускались только очень малыми партиями, в основном на заказ. При этом их цена вполне привлекательна - до недавнего времени ВАЗ-21099 с РПД в Москве можно было купить за $7200, в Тольятти - долларов на 500 дешевле. Две такие машины мы и решили протестировать на Дмитровском полигоне...
Трудности быта

По конструкции отечественный мотор, конечно, уступает японским роторам. О стальной хромированной ленте, образующей рабочую поверхность статора, нам остается только мечтать. Вазовский статор отлит из алюминия и имеет никасилевое покрытие, используемое в мотоциклетных моторах. Уплотнения ротора - стальные или чугуные. Как следствие - заявленный ресурс составляет всего 120 тыс.км, из которых 30 тыс. покрывает заводская гарантия. При этом случаи полной выработки ресурса практически неизвестны. Как правило, мотора хватает на 60-70 тыс. км, после чего требуется его переборка, которая производится только в Тольятти или в Москве - парой специализированных сервисов, имеющих тесные связи с СКБ РПД. С другой стороны, капитальный ремонт роторного двигателя проще и дешевле, чем поршневого, и многие владельцы делают его самостоятельно. Комплект необходимых для восставновления мотора деталей стоит около $300.

Эксплуатация роторного ВАЗа имеет свои особенности. Во-первых, 500 граммов масла на 1000 км пробега - норма для этого двигателя, ведь часть масла специальным насосом впрыскивается прямо во впускной коллектор для дополнительной смазки трущихся поверхностей. С другой стороны, из-за постоянных доливов масло требуется менять не чаще, чем в 10-12 тыс. км, и обязательно после зимней эксплуатации. Строго рекомендуется применять только минеральное масло, так как "синтетика", сгорая в двигателе, закоксовывает уплотнения ротора.

Еще одна беда отечественных двигателей Ванкеля - свечи, по две на каждую секцию. Они работают в жестких температурных условиях и стоят поэтому дороже обыкновенных. Отечественные А26ДВ1, устанавливаемые на заводе, редко ходят больше 5 тыс.км, хотя, по информации СКБ РПД, сейчас на заводе в городе Энгельс налажено производство более надежных свечей. В качестве альтернативы владельцы используют свечи фирмы NGK, которые выдерживают 15 и более тысяч километров, но стоят они при этом до $30 за комплект. Помимо свечей от более высокой температуры страдает выпускная система. Глушитель и резонатор от обыкновенной "восьмерки" не только "душат" мощный мотор, но и прогорают порой за полгода эксплуатации, после чего их обычно без жалости меняют на тюнинговые.

Наконец, от большого крутящего момента двигателя страдает стандартная трансмиссия - сцепление, КПП и особенно ШРУСы. Дешевле будет не скупиться и вышедшие из строя детали сразу заменять на более надежные импортные аналоги.

Быть или не быть?

Так стоит ли роторно-поршневой двигатель внимания поклонников быстрой езды? С одной стороны, для автомобиля со 135-сильным мотором роторная "восьмерка" или "девяносто девятая" стоит совсем недорого. Но, как показал наш тест, это плата только за мощный двигатель. Все остальное - подвеска, трансмиссия, тормоза - требует соответствующих доработок, после которых роторная машина по стоимости приблизится к поршневой с аналогичным уровнем тюнинга. С другой стороны, дальнейшее увеличение мощности поршневого мотора, к примеру до 160 л.с., потребует уже очень крупных вложений. А от двигателя Ванкеля такой отдачи можно добиться сравнительно просто и дешево. Правда, вопрос ресурса остается открытым...

А стандартный роторный двигатель мог бы подойти тем, кто, покупая мощный автомобиль, не стремиться кого-то поразить или победить во всех светофорных гонках. Ротор - прекрасный вариант для тех, кто хочет ездить быстро и комфортно - как говорилось в классическом фильме, "без шуму и пыли". Вот только перспективы выпуска вазовских машин с двигателями Ванкеля, к сожалению, не ясны. СКБ РПД все больше склоняется к выпуску моторов для легкой авиации и фактически сворачивает производство автомобильных двигателей. Последняя товарная машина была выпущена и продана в апреле этого года. Будут ли производится роторные автомобили в будущем - неизвестно.
http://vankel.narod.ru/asport.html