Роторный двигатель на ВАЗ - интернет-журнал Спорт-Обзор

Роторный двигатель на ВАЗ – интернет-журнал Спорт-Обзор

DreD-01 › Блог › Роторный двигатель на Ваз

Роторно-Поршневой Двигатель Ванкеля

До недавнего времени только спецподразделения МВД и ФСК имели на “вооружении” эту удивительную технику. После того, как АвтоВАЗ в начале 1997-го получил соответствующие сертификаты, “Лады” с роторными двигателями появились в свободной продаже.

Первый образец роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (РПД), конструкцию которого разработал немецкий инженер Феликс Ванкель, был испытан еще в феврале 1957-го. Ванкель провел обширные теоретические исследования форм рабочей полости и ротора, которые по его выкладкам, должны быть выполнены в виде эпитрохоиды. В компании NSU, где служил немецкий инженер, серьезно работали в этом направлении. В середине 60-го РПД был смонтирован на малолитражку NSU Prince. После доводки конструкции, осенью 1963 года, свет увидела первая серийная машина с двигателем Ванкеля — NSU Prince Spyder. Но выпускалась она не долго. Сначала фирму NSU поглотила более крупная компания, а затем и сам РПД не выдержал жесткой конкуренции с “поршневиками”.

В бывшем СССР народ тоже не был “лыком cшит”. В 1974 году тогдашний генеральный директор ВАЗа В.Н. Поляков поставил задачу создать собственный РПД. Решение было поручено специальному конструкторскому бюро (СКБ РПД), которое возглавил Б.С. Поспелов. При всех достоинствах РПД — компактности, приемистости, отсутствии кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а так же значительно меньших габаритов и массе при одинаковой с поршневыми двигателями внутреннего сгорания мощности, он имел и ряд серьезных недостатков. Основными на тот период были часто выходящие из строя уплотнительные элементы, плохая приспосабливаемость к изменениям внешней нагрузки, повышенный расход топлива и неудовлетворительные показатели по выбросам в отработавших газах. С таким набором плюсов и минусов и предстояло работать коллективу СКБ РПД Тольятти. Заметим, что отечественным разработчикам, в отличие от зарубежных, не пришлось воспользоваться наработками господина Ванкеля: денег на покупку лицензии или патента не было. Пошли проверенным “расейским” путем — достали серийный РПД фирмы NSU, разобрали, скопировали, где было не ясно — докумекали и сделали свой односекционный роторно-поршневой двигатель.
Его появление датировано 1976 годом. Тогда первенец СКБ — ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. — худо-бедно завращался, принеся надежду на будущее. Последующие пять лет ушли на доработку конструкции и борьбу с недостатками.

В 1982 году на выставке НТТМ-82 вазовцы впервые продемонстрировали ВАЗ-21018 — автомобиль с роторно-поршневым двигателем. Машина представляла собой ВАЗ-21011 с силовым агрегатом ВАЗ-311. (Было выпущено 50 автомобилей для опробования в реальных условиях эксплуатации). Но первый блин оказался комом. Не поддержав машины необходимым сервисом и не подготовив соответствующим образом рядового покупателя, разработчики чуть было не загубили начатое дело. За пол года на 49 автомобилях заменили РПД на поршневые двигатели внутреннего сгорания. Основными неисправностями были выход из строя уплотнителей и подшипниковых узлов, появились также недостаточная сбалансированность роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ) и плохая топливная экономичность. Взвесив все “за” и “против”, решили отказаться от односекционного варианта РПД и бросить силы на разработку двухсекционного. При этом конструкторская мысль сосредоточилась на искоренении дефектов, выявленных в результате опытной эксплуатации. В итоге в 1982-83 гг. появились новые двигатели ВАЗ-411 (мощность 110-120 л.с., ширина ротора 70 мм) и ВАЗ 413 (140 л.с., ширина ротора 80 мм). Одновременно подыскивается сфера приложения “ротора”. Конструкторы получают добро на применение разработок на практике от руководства МВД, ГАИ и КГБ — благо динамические и мощностные показатели моторы выдавали довольно неплохие, располагая при этом необходимым ресурсом, а топливная экономичность была тогда не столь важна. Так появились обычные на вид, но очень резвые ГАЗ-21, -24 и -3102, оснащенные моторами ВАЗ-314. В этот же период тольяттинские специалисты получают выгодный заказ на разработку роторных двигателей для легкой авиации и вертолетов. Автомобили временно отошли на второй план. Даже на появившиеся в 1984 году первые переднеприводные машины не обратили особого внимания. Тем не менее наработки, полученные в ходе сотрудничества с авиаторами, пошли на пользу. Лишь в 1992 году автомобильная тематика приобретает второе дыхание: появляется РПД для переднеприводных моделей (ВАЗ-414). С опозданием на целых 8 лет! Но, как говориться, лучше поздно чем никогда. Три года на доводку, и вот в конце 97 года базовый двигатель автомобильного направления — ВАЗ-415 — получил сертификат на право установки его на автомобиль общего назначения. До этого РПД устанавливался только на спец технику. ВАЗ-415 отличается от своих предшественников универсальностью. Его установка возможна на любую ВАЗовскую машину — “классику”, передне- и полноприводные. Кроме того, РПД можно ставить на “Москвич”, а в трехсекционном варианте (ВАЗ-425) — и на “Волгу”.

АвтоВАЗ: Перемены на роторном фронте

Сегодня мы расскажем о нашем знакомстве с новым автомобилем, оснащенным роторнопоршневым двигателем Ванкеля. На московском автосалоне эта машина была представлена в полицейской форме. Впрочем, речь пойдет не только о ней, но и о новом поколении роторных двигателей, разработанных специальным конструкторским бюро АвтоВАЗа. Но сначала — самое главное: новое семейство «роторов», в отличие от предыдущего, предназначено теперь не только для «вооружения» автомобилей всевозможных спецслужб, но и для «обычных» автомобилистов.

НОВОЕ СЕМЕЙСТВО РОТОРНЫХ МОТОРОВ

Итак, новое семейство роторно-поршневых двигателей. Его основа — двигатель ВАЗ-415, который, в отличие от предшественников, можно назвать универсальным. То есть его установка возможна на любую вазовскую машину — переднеприводные Самары, заднеприводные Жигули и полноприводные Нивы. Кроме того, его можно будет применять на автомобилях АЗЛК, а в трехсекционном варианте — и на Волгах. А еще — на самолетах малой авиации.

Этот мотор соединил в себе достоинства двух моделей, выпускаемых ранее. Напомним, что это были за двигатели. Во-первых, ВАЗ413 (для Волги), в основе конструкции которого лежала концепция надежности. Он «вырос» в свою очередь из первого, еще односекционного, «ротора» BA3-311, которым в свое время комплектовались машины ВАЗ-21018. Во-вторых, ВАЗ-414 (для переднеприводных ВАЗов), где главными задачами были вопросы компоновки. Новичок должен был унаследовать от BA3-413 достаточный ресурс (его пробег на Волгах достигал 300—320 тыс. км без разборки), а от мотора ВАЗ-414 — возможность установки на разных моделях автомобилей.

А принципиальные отличия новой конструкции таковы:

— компоновочные решения, позволяющие собирать двух-трехсекционные двигатели, причем и автомобильные, и авиационные, на одной технологической базе;

— оптимизация конструкции по тепловому состоянию;

— совместимость с системами впрыска топлива, что позволит в перспективе уложиться в международные требования по расходам и токсичности.

Заметим, что изготовление деталей для «роторов» не связано напрямую с достижениями военно-промышленного комплекса, а возможно на уровне общего машиностроения. При этом стоимость роторно-поршневого двигателя (РПД) предполагается удержать в районе 2500 долларов США — на уровне известного мотора Volkswagen мощностью 150 л. с.

Новые моторы рассчитаны на российские горючесмазочные материалы, в частности, на «жигулевское» моторное масло и бензин Аи-93 или А-92. Есть вариант, рассчитанный на бензин А-76, и даже двигатель, где октановое число бензина будет выбираться положением специального переключателя в салоне машины.

Двигатели могут быть оснащены распределенным впрыском топлива. Система впрыска представляет собой гибрид из комплектующих фирмы Bosch и отечественного блока управления. Возможно оборудование системой дожита и нейтрализации отработавших газов с учетом европейских и американских норм.

Расход масла «на угар» (0,4—0,5% от расхода топлива) находится на уровне поршневых двигателей, а расход топлива составляет 190—195 грамм на одну лошадиную силу в час, что в пересчете на привычные значения означает увеличение эксплуатационных расходов в пределах одного литра на 100 км по сравнению с обычным мотором такой же мощности.

Итак, базовый двухсекционный двигатель ВАЗ-415. Максимальная мощность — до 150 л. с. при 6000 об/мин, а максимальный крутящий момент — 19— 19,5 кгм при 4000 об/мин. При этом есть возможность закладывать различные характеристики кривой момента с помощью настройки системы впуска. Все зависит от места расположения впускного канала. Так, «радиальный» впуск позволяет получить спортивные и авиационные моторы с хорошим «верхом», а «торцевой» впрыск обеспечивает хорошую тяговитость «на низах».

ВАЗ-416 — это тоже двухсекционный двигатель, но уже повышенной мощности (свыше 150 л. е.), причем имеет форсированную модификацию, способную выдавать до 240—250 л. с.

Читать еще:  Как выбрать насосную станцию - знакомимся с нюансами оборудования

И, наконец, ВАЗ-426 — это трехсекционный двигатель для авиации мощностью до 250 л. с.

Переоборудование автомобилей под «роторы» нового поколения максимально упрощено. Дело в том, что точки крепления этих моторов готовятся в нескольких вариантах, так, чтобы их можно было легко установить на стандартные посадочные места и ВАЗ2108, и ВАЗ-2110. и Жигулей, и Нивы.

Роторный двигатель по размерам близок к «восьмой» коробке передач, и его едва видно за воздушным фильтром

Правда, поскольку такой лихой мотор позволит автомобилю разгоняться до 210—215 км/ч (время разгона до 100 км/ч составит 8— 8,5 секунды), то после его установки потребуется значительная доработка подвески и тормозов, чтобы обеспечить надежность управления на высоких скоростях и максимальный ресурс агрегатов ходовой части.

Сначала пройдут работы с переднеприводными автомобилями, но вскоре это будет сделано и с «классикой», если, конечно, заднеприводные Жигули продержатся на производстве еще несколько лет.

Например, на Самары планируется устанавливать 14-дюймовые колеса и вентилируемые 14-дюймовые передние тормозные диски (от ВАЗ-2112), газонаполненные амортизаторы и т. д.

Первый этап работ будет посвящен автомобилям специального назначения (в народе — «кагэбэшным машинам»). В 1997 году планируется выпустить первые 500 автомобилей. Пока такая техника будет оснащаться серийными узлами трансмиссии.

А вот второй этап — это уже автомобили общего назначения, их начнут выпускать в 1998 году по несколько тысяч в год.

На нашем тесте побывал тот самый «полицейский» ВАЗ-2109-90, который и был представлен на автосалоне. Боевая раскраска, мигалки. Все, как положено. И ничто не намекает на то, что на этой машине установлен РПД.

Открываем капот. Вот оно! Двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-415. Мощность — 135 л. е., момент — 18 кгм.

На вид сам двигатель чуть побольше «восьмой» коробки передач. Он укомплектован карбюратором Solex, система зажигания сдвоенная: два коммутатора, две катушки, по две свечи на каждой секции (основная и дожигающая).

Все навесное оборудование — генератор, бензонасос, масляный и водяной насосы — сгруппировано в зоне правого брызговика и легкодоступно для замены.

Машина пока имеет серийную (от «восьмерки») систему выпуска и ходовая часть — тоже серийная. Так что оценивать нам придется не специально подготовленный «роторный» автомобиль, а практически стандартную «девятку» с установленным на нее РПД.

В «гнезде» запаски автомобиля появился дополнительный топливный бак емкостью 60 литров.

Запускаем двигатель. И сразу отмечаем два момента. Необычный дребезжаще-звенящий «голос» системы выпуска. Это разговаривают перегородки серийных глушителей. Дело в том, что РПД имеет высокое давление выхлопных газов, а «восьмая» система выпуска оказывает им приличное сопротивление, «съедая» часть мощности. Специальный глушитель, который позволит «снять» с ротора ВАЗ-415 максимальную мощность.

уже разрабатывают, а сейчас приходится слушать этот комарино-шмелиный «зуммер». Кстати, он прослушивается, пока двигатель не наберет тысячи три—четыре оборотов, а далее это подзванивание превращается в шум обычного выхлопа.

Второй момент — отсутствие вибраций. Руль и рычаг КПП совершенно «чистые», совсем не зудят.

И, держа в голове невесть откуда взявшееся мнение, что, дескать, у «ротора» совсем нет «низов», трогаемся.

Сначала — в спокойной манере. Трогание с места довольно легкое, хотя и жестковатое, примерно как с серийным «восемьдесят третьим» мотором. Вторая, третья передачи. Добираемся до четвертой, где-то на шестидесяти включаем пятую. По впечатлениям, под капотом совершенно обычный мотор. Хотя нет, отличие все-таки нашлось. Торможение двигателем заметно менее эффективно, чем на серийном моторе.

Теперь попробуем динамичный стиль. Больше газу, резко бросаем сцепление. Машина не двигается с места, с визгом проворачивая колеса на сухом асфальте. Для того, чтобы она пошла, газ приходится чуть отпустить. Теперь нужна ювелирная работа акселератором, чтобы колеса если и проскальзывали, то незначительно.

На первой легко набираем 60 км/ч и переключаемся на вторую. Переключаемся скорее по привычке, стереотипно, так как по ощущениям двигатель этого еще не «просит». Спокойный, ровный «подхват» на второй и легкая, без надрыва, раскрутка до 120, 130, 135. Хватит, включаем третью. На ней машина без проблем «рисует» на спидометре 180 и продолжает ускорение. Но ведь у нас еще не использованы четвертая и пятая!

Обращает на себя внимание ровный разгон во всем диапазоне оборотов. Впечатление такое, что характеристика момента расположена почти горизонтально — никаких явных пиков. Машина по ощущениям очень напоминает электромобиль.

Здесь необычно «длинный» газ — вроде бы и нажал уже прилично, и раскрутил моторчик здорово, ан нет, можно еще дожать педаль и мотор будет раскручиваться еще и еще. При этом, как объяснили специалисты, двигатель легко крутится до 8000 оборотов. Правда, злоупотреблять этим не стоит.

Теперь попробуем «потянуть» моторчик. На четвертой сбрасываем скрость до сорока. Едет! До тридцати. Едет!

А теперь утопим акселератор в пол. Никакой детонации, никаких провалов. Только звук, издаваемый двигателем, становится похож на глухое ворчание. Разгон не впечатляет. Но как только стрелка спидометра заходит за цифру 40, ворчание стихает. К 50 км/ч звук двигателя уже становится обычным, ускорение более интенсивным. И дальше, если газ так и держать, можно загнать стрелку спидометра на «второй круг». Поражает при этом легкость и какая-то обыденность в работе мотора, отсутствие даже намека на напряжение или надрыв.

А если попробовать тронуться со второй? При попытке плавно отпустить сцепление на холостых оборотах, ротор явно намеревается заглохнуть. Больше газа! Колеса с визгом проворачиваются, и машина буквально прыгает вперед. А если после второй включить сразу пятую? И это проглотила, едет без всяких проблем.

Да, теперь и мы на собственном опыте убедились, что ряд передаточных чисел в коробке для такого движка должен быть новым. И тормоза должны быть более эффективными, и с подвеской автомобиля нужно поработать.

А теперь нам остается только ждать весны следущего года, когда для АРтеста будет предоставлен настоящий роторный автомобиль, который будет отличаться от серийного не только двигателем. Тогдато мы и займемся этой машиной более серьезно, в первую очередь — исследованиями динамических характеристик и управляемости.

Там, где «по штату» положено было быть «запаске», теперь установлен дополнительный бензобак. В итоге, с учетом милицейского специнструмента и перекочевавшей со своего места «запаски», емкость багажника практически свелась к нулю

Как работает двигатель Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ411 состоит из двух секций, каждая из которых работает следующим образом (см. схему).

Во внутренней полости двигателя расположен трехгранный ротор-поршень 2, совершающий при рабочем цикле сложное вращательное движение одновременно вокруг двух осей: собственной продольной и оси вала отбора мощности — на ней ротор установлен с эксцентриситетом, а возможность взаимного вращения обеспечивают шарикоподшипники (на рисунках эксцентриковый вал не показан, поскольку расположен с другой стороны ротора).

Зависимость вращений такова. За один оборот вокруг своей оси ротор совершает три оборота на эксцентриковом валу, причем кинематическая зависимость этих вращений задается зубчатой планетарной парой: шестерня (3) с внешним зацеплением закреплена на корпусе двигателя 1 неподвижно, а роль сопрягаемой с ней детали выполняет внутренний зубчатый венец 4 самого ротора.

Площади граней ротора воспринимают силы давления газов и передают их на эксцентриковый вал, вызывая его вращение.

Когда ротор находится в положении, показанном на позиции I, в объеме 1, ограниченном гранью ВС ротора, происходит сгорание смеси и расширение газов, то есть совершается рабочий ход.

При дальнейшем вращении ротора его грань СА перекрывает выпускной и впускной каналы, и в объеме 2 заканчивается выпуск. При этом начинается процесс впуска в объеме 3 , а в объеме 4, ограниченном гранью АВ, происходит сжатие смеси.

На позиции II показано положение ротора, при котором в объеме [5] заканчивается расширение продуктов сгорания и начинается выпуск. Когда ротор проходит положение, показанное на позиции III, его вершина С находится между выпускным и впускным каналами, и электрическая искра, проскакивающая между электродами свечей, воспламеняет смесь, сжатую в объеме [6], ограниченном гранью ВА.

На позиции IV показано положение ротора, соответствующее началу рабочего хода в объеме [7].

Читать еще:  Канализация на даче своими руками - инструкция!

Таким образом, в роторно-поршневом двигателе с треугольным ротором в каждой из трех его рабочих камер последовательно происходит впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Все эти процессы совершаются за один оборот ротора.

Газораспределение в двигателе осуществляется путем перекрытия ротором выпускного и впускного каналов каждой секции двигателя.

Роторный двигатель: между прошлым и будущим

Прошлое роторных двигателей, в том числе советское, очень интересно. А есть ли у этого оборотистого малого будущее?

Родная кровь

Всё началось еще в шестидесятые годы прошлого века. История не сохранила сведений о попытке купить лицензию на роторный двигатель у NSU, но работы над такими моторами без особой шумихи вели — в том числе в Серпухове, во ВНИИмотопроме. Главный вклад в советское роторное моторостроение сделал ВАЗ. В Тольятти КБ роторных двигателей ­появилось в 1973 году, и вскоре был готов односекционный мотор ВАЗ‑311 мощностью 70 л.с. Этот мотор поставили на «копейку», присвоив ей имя ВАЗ‑21018. Собрали даже небольшую партию таких машин для силовых структур. Внешне они абсолютно ничем не отличались от серийных — таково было одно из требований заказчика. Следом появился ВАЗ‑21019 с двухсекционным двигателем ВАЗ‑411 мощностью 120 л.с. В модернизированном виде под именем ВАЗ‑411М этот мотор ставили на «пятерку» ВАЗ‑21059. Машины с «одиннадцатым» и «пятым» кузовами делали мелкосерийно с конца 1970‑х по 1980‑е годы. Дальнейшим развитием двухсекционного двигателя стал вариант со впрыском топлива вместо карбюратора — ­ВАЗ‑411–01. Такой мотор мощностью 130–140 л.с. ставили на партии «семерок» ВАЗ‑21079 уже в начале 1990‑х.

Активную деятельность по созданию и испытанию роторных моторов Волжский автозавод вел и по программе Минавтопрома. Привлекала возможность соединять секции практически в любых количествах, получая агрегаты разной мощности. Поэтому и рассматривали целую линейку роторных автомобилей — от Оки до Чайки и РАФа. На опытных образцах Волги ГАЗ‑31028 (1989-1990-й) стоял 140‑сильный мотор, а самые мощные агрегаты — трехсекционный ВАЗ‑431 и четырехсекционный ВАЗ‑441, предназначенные для Волги и Чайки, – развивали 210 и 280 л.с. соответственно.

На базе двухсекционного двигателя ВАЗ‑411 сделали ВАЗ‑415 — универсальный мотор для задне- и переднеприводных машин. С конца 1997 года такие 135‑сильные двигатели ставили на Самары — ВАЗ‑2109–91, —21099-91 и —2115-91. Выпускали небольшие партии таких автомобилей, и они поступали в свободную продажу. Покупали их лишь большие оригиналы. И вскоре роторные Самары исчезли из продажи — навсегда.

В 2012 году, изготовив около 200 тысяч машин, японцы прекратили производство купе Mazda RX‑8. Выходит, история самого молодого двигателя внутреннего сгорания закончилась? Не будем торопиться. Есть, конечно, те, кто считает путь по эпитрохоиде тупиковым. Но немало инженеров видят в роторном направлении большие перспективы.

После дебюта в Токио в 2015 году концепт-кара RX-Vision фирму Mazda забросали вопросами. Серьезно ли? Когда? Я тоже спрашивал. Официальных ответов японцы не давали. Но вид у них при этом был довольно хитрый.

ОТ ПЕРВОГО ЛИЦА

— Первые Жигули с односекционным 70‑сильным роторным мотором появились у нас в Риге в начале восьмидесятых. Тогда все заводы передавали друг другу опытные образцы для эксплуатационных испытаний. Вот и нам достались необычные «копейки». На машине с кузовом ВАЗ‑21011 ездил мой предшественник — начальник КБ испытаний Валдис Либерт.

Вскоре мы сдали эту машину на ВАЗ и получили ВАЗ‑2103 уже с двухсекционным 120‑сильным роторным двигателем. На нем я ездил несколько лет. Мотору требовалось масло М‑12ГИ с импортными присадками и четырехэлектродные свечи А23ДВ. На машине стояла штатная четырехступенчатая коробка передач, сцепление Sachs и два длинных карданных вала. Двигатель-то был короткий — всего около 500 мм. Поэтому и рычаг коробки передач сместился вперед примерно на 70 мм.

Мотор раскручивался до 8500 об/мин! Стрелки спидометра и тахометра упирались в положение «дальше некуда». Среди серийных советских машин ни одна не могла составить конкуренцию по динамике таким Жигулям.

Поскольку двигатель был очень горячий, пробку расширительного бачка рассчитали на большее давление, а температура кипения охлаждающей жидкости поднялась до 120–130 ºС. Выпускная система стояла штатная, но звук выхлопа на разгоне оказался более высоким.

Поначалу был непривычен стремительный и ровный, «троллейбусный» разгон. На первой передаче, быстро раскрутив мотор, удавалось развить скорость 90 км/ч! Еще одна характерная черта «ротора» — невозможность тормозить двигателем, переключая передачи вниз. Из-за этого при энергичной езде (а как еще ездить на такой машине?) страдали синхронизаторы коробки. Помню забавный случай. Устроил в Москве светофорные гонки с обычной на вид «трешкой» и никак не мог ее «сделать». А потом на очередном светофоре услышал характерный звук выхлопа и понял: на ней такой же мотор, роторный!

Поскольку для смазки торцевых уплотнителей ротора масло капало в карбюратор, его расход составлял не менее 200 г/1000 км. Поэтому масло не меняли, только фильтры — замена масла обес­печивалась периодическим доливом. Расход топлива составлял в среднем около 12 л/100 км, поэтому для дальних поездок поставил в багажник второй бак.

Первый признак умирания мотора — плохой пуск из-за износа уплотнений ротора и, как следствие, снижения компрессии. На моей «трешке» двигатель отходил 91 000 км. В Тольятти на нее поставили такой же, но новый мотор. На нем я проехал всего 63 000 км… В это время СССР уже лихорадило, и машину просто сдали на ВАЗ.

В 1985 году, в соответствии с министерской программой внедрения роторных двигателей на автомобили разных заводов, мы привезли из Тольятти два двухсекционных 140‑сильных агрегата для РАФов. Поставили их на стандартный микроавтобус и на санитарку. Первый предполагали выпускать для девятого управления КГБ, занимавшегося охраной первых лиц государства, а вторую — для четвертого управления Минздрава, обслуживающего этих самых лиц. Собирали машины в Риге: сделали новые кронштейны крепления мотора, установили радиатор от ГАЗ‑53. В салоне исчез высокий капот между сиденьями, и министерские начальники предложили поставить там еще одно сиденье. Бред, конечно, ведь передняя ось РАФа и так была перегружена.

Первые же испытания показали, что стандартная коробка ГАЗ‑24 для такого двигателя абсолютно не годится, поэтому мы изменили передаточные числа на те, что были у вазовской коробки. Помнится, испытатель Юрис Сникерис после первой поездки прорычал: «На третьей — 140, быстрее просто страшно!». Немудрено, ведь РАФ остался РАФом — и по управляемости, и по тормозам. При замерах динамики на Дмитровском автополигоне приходилось стягивать веревкой передние двери — на скорости 160 км/ч они начинали оттопыриваться, как уши! Потом двери усилили. Масла машина поедала около 800 г на 1000–1200 км, бензина — от 12 л/100 км до… какого угодно количества, в зависимости от скорости. Зато обгоны — одно удовольствие!

Тему роторного мотора на РАФ‑22038 вскоре закрыли, но одна из машин еще некоторое время бегала на заводе, а потом и в руках того самого испытателя — Сникериса. Окончательно двигатель износился к 120 тысячам километров.

Роторный двигатель на ВАЗ

Существует легенда о том, что роторный двигатель приснился его изобретателю Феликсу Ванкелю в семнадцать лет. Это не первый случай, когда великие открытия приходили их авторам во сне, например, Дмитрию Менделееву приснилась Периодическая система химических элементов. Однако в данном случае в это трудно поверить, ведь у Ванкеля не было ни математического, ни физико-технического образования, все технические дисциплины он изучал самостоятельно. Весьма сомнительно, чтобы юноше без специального образования могло присниться серьезное техническое изобретение. С другой стороны, принцип работы роторно-поршневого двигателя прост как все гениальное, и не исключено, что этот необыкновенный случай, действительно, имел место.

Первые опыты и путь к совершенству

Разумеется, талантливый самоучка Ванкель вряд ли смог бы реализовать замысел без участия настоящего профессионала, обладающего, кроме живого ума и пространственного воображения, знанием законов физики и последних изобретений механики. Таким профессионалом для Феликса Ванкеля стал его сослуживец по компании NSU Motorenwerke AG, инженер Вальтер Фройде. До встречи с ним Ванкель пытался собрать эффективный роторный двигатель в собственной небольшой мастерской и даже заинтересовал своей идеей компанию BMW. Однако успеху помешало не только отсутствие знаний, но и политические катаклизмы: приход к власти Гитлера, война и разгром гитлеровской Германии.

Читать еще:  Постоянная тошнота: причины и что это значит, лечение

Первой машиной с революционным двигателем Ванкеля-Фройде стал в 1957 году автомобиль NSU Prin. Этот образец был ненадежным, неэкономичным и громоздким, поэтому до серийного производства ему было еще далеко. Однако работа над изобретением продолжалась. Крупные автомобильные компании заинтересовались и стали приобретать лицензии на новый двигатель. В числе первых оказалась корпорация Curtiss-Wright, за ней Daimler-Benz, а потом Friedrich Krupp, MAN, Friedrich Krupp и Mazda. Именно инженерам компании Mazda удалось осуществить наиболее серьезные усовершенствования мотора и начать серийный выпуск спортивных автомобилей с роторным движком.

Принцип работы роторного двигателя

Изобретение роторного двигателя стало важным событием для автомобильной промышленности, поскольку решило одну из проблем, присущих работе двигателя внутреннего сгорания. При всех безусловных достоинствах ДВС, его конструкция требует непрерывного преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращательные движения колес. На эти преобразования уходит значительная часть энергии и поэтому КПД двигателя снижается, а детали изнашиваются быстрее. В цилиндре происходят попеременно четыре вида (такта) работы: сначала впуск воздуха, затем его сжатие, сгорание горючей смеси и, наконец, выпуск.

Хотя роторный двигатель, по сути своей, тоже ДВС, но работает он иначе. Каждый такт осуществляется в отдельной части этой камеры. Ротор по форме напоминает треугольник с закругленными вершинами, внутри которого есть круглое отверстие с зубчиками, как у шестерни. В него вставляется вращающийся вал с меньшим диаметром, тоже оснащенный зубцами, посредством которых он сцепляется с ротором. Вершины треугольника перемещаются по замкнутой траектории (эпитрохоиде). Создается три отдельных объема газа. Ротор вращается, попеременно заставляя эти объемы то сжиматься, то расширяться. Смесь делает полезную работу, затем отработавшие газы выталкиваются, всасывается новая порция воздуха и процесс продолжается.

Крах и возрождение на Волге

Вспышка интереса к роторным двигателям в западном мире была своего рода массовой эйфорией. На какие только виды транспорта не пытались устанавливать этот мотор. Механики экспериментировали не только с автомобилями, мотоциклами, катерами и снегоходами, но даже с легкими самолетами. Однако в 1973 году грянул нефтяной кризис и все автопроизводители, кроме Mazda заморозили роторные программы.

И тут, неожиданно для всего мира, в 1974 году советское правительство создало для работы над двигателями собственное опытное производство на базе ВАЗа. Были предприняты попытки переговоров о приобретении лицензии с Феликсом Ванкелем, однако контракт так и не был подписан. Наконец, в 1976 году путем копирования двигателя Mazda и собственных разработок был создан первый отечественный односекционный двигатель ВАЗ-311.

Разработками роторного двигателя заинтересовались спецслужбы и разработки начали осуществляться с поддержкой силовых структур. Благодаря этому появился легендарный «Аркан» – ВАЗ-21019 с двухсекционным РПД и мощностью 120 лошадиных сил. Роторные «Арканы» разгонялись до «сотни» за 8 секунд и имели максимальную скорость 210 километров в час.

Успехи в модернизации и совершенствовании роторного двигателя на ВАЗ связываются с именем человека, долгие годы руководившего СКБ РПД – Бориса Поспелова. После его смерти руководителем стал авиационный инженер Владимир Шнякин, фактически, свернувший работу над моторами для наземного транспорта. С его приходом основным направлением работы конструкторского бюро стала разработка авиационных двигателей, а оставшиеся лаборатории были переориентированы на маломощные автомобили.

Сегодня выпускается всего несколько моделей отечественных машин с роторным двигателем, например, ВАЗ 2109 или 21099 от «Лада Фаворит». Впрочем, и во всем мире роторный двигатель остался самым недооцененным из перспективных изобретений. Даже Mazda ставит роторные моторы только на свои спортивные модели.

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

На массовых советских легковушках не было особых технических инноваций — ни дизеля, ни автоматической трансмиссии, ни гидропневматической подвески, ни турбонаддува. В огромной стране были востребованы любые автомобили — и, по разным причинам, серийно выпускались достаточно простые и ремонтопригодные конструкции.

Т ем удивительнее, что “у советских была собственная гордость”, да еще какая – спроектированный для легковых машин роторно-поршневой двигатель! Причем “роторная тема” обросла слухами домыслами и легендами еще в начале восьмидесятых годов, и даже появление автомобилей ВАЗ с РПД в свободной продаже в шальные девяностые не расставило все точки над i.

Предтечи: Феликс Генрих Ванкель

Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель занялся разработкой роторно-поршневого двигателя еще в двадцатые годы, но в предвоенный период ему так и не удалось довести до ума опытные образцы авиадвигателей, несмотря на поддержку компании BMW и министерства авиации. После Второй мировой войны оборудование Ванкеля было демонтировано и вывезено во Францию. Несмотря на это, инженер-конструктор не прекращал работу над собственным РПД — теперь уже при поддержке компании NSU. К середине пятидесятых Ванкель закончил теоретическую часть и в 1957 году изготовил опытный образец, по итогам испытаний которого в конструкцию были внесены необходимые изменения.

Отец ротора – Феликс Ванкель

Работа Ванкеля отнюдь не носила “академический” характер: в 1963 году началось производство первой серийной модели NSU — Prince Spyder, а впоследствии инновационным мотором оснащался и седан бизнес-класса NSU Ro 80.

Когда компании Audi «по наследству» досталась марка NSU и её наработки, она даже выпустила прототип Audi KKM на базе «сотки» второго поколения. В дальнейшем тему моторов Ванкеля в Audi не продолжали.

Однако достаточно быстро особенности РПД помешали ему одержать рыночную победу над традиционными поршневыми ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Тем не менее, в годы серийного производства моторов Ванкеля патент на право производства таких агрегатов приобрели многие крупные автопроизводители, некоторые из которых занялись разработкой “роторной темы” всерьез и надолго. Пожалуй, наиболее известным производителем РПД является японская компания Mazda, создавшая двигатель Renesis.

Сделано в СССР

Как же идея заняться выпуском роторно-поршневых двигателей могла возникнуть на ВАЗе? Над различными альтернативными конструкциями поршневых двигателей в СССР работали еще в середине ХХ века — разумеется, не для автомобилестроения, а для авиации. Потенциально такие моторы могли обеспечить более высокую отдачу, что было особенно ценно в самолётостроении. Непосредственно к теме РПД в Советском Союзе приступили еще в «довазовский» период – по указанию Минавтопрома и Минсельхозмаша три научно-исследовательские институты (НАМИ, НАТИ и ВНИИмотопрома) занялись исследовательскими работами по созданию РПД.

Поэтому разработка Ванкеля и её практическое воплощение на серийных автомобилях в Советском Союзе не осталось незамеченным. Более того, лёгкий и мощный мотор мог стать востребованным для некоторых автомобилей специального назначения — например, так называемых “догонялок” или спортивных автомобилей.

Традиционно для автопрома СССР волевое решение могло быть принято лишь “на самом вверху” — то есть, на уровне министерства.

Однако ротором на ВАЗе занялись по распоряжению Генерального директора Волжского автозавода в 1973 году – казалось бы, по собственному усмотрению. Но не все так просто: до того, как перейти на новый проект – строительство Волжского автогиганта, еще в 1965-м Виктор Николаевич Поляков занимал пост заместителя министра автомобильной промышленности СССР, а в 1975-м он и вовсе вернулся в министерское кресло, возглавив Минавтопром СССР. Таким образом, можно утверждать, что работы по ротору были утверждены “без двух минут” министром автопрома и его же бывшим заместителем в одном лице.

Итак, после выхода соответствующего приказа Генерального директора было создано специальное конструкторское бюро, в задачу которого входила не только разработка моторов собственной конструкции, но и устранение “родовых недостатков” мотора Ванкеля, о которых советские конструкторы уже были осведомлены.

В отличие от западных коллег, под “собственной конструкцией” в СССР подразумевалась действительно разработка своего варианта, а не покупка патента или готовой лицензии. Как и в случае с автоматической трансмиссией для ГАЗ-13 Чайка, советские инженеры за неимением вариантов были вынуждены изготовить свой вариант односекционного мотора Ванкеля, разобрав для этого один японский РПД. Однако предварительно для «натурных испытаний» двигатель, снятый со специально приобретённой для работы над ротором Mazda RX-2, был установлен на Жигули третьей модели.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector