Жигули роторный двигатель


История отечественного РПД / Заводские модели и прототипы

1.Конструкция:

Итак, что же такое РПД? Поиск в интернете выдаст 3 основных варианта, это ручной пулемет Дегтярева, российский профсоюз докеров и… Роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Конструкция разработана в 1957 году Вальтером Фройде( инженер компании NSU) в соавторстве с Феликсом Ванкелем, который разрабатывал роторно-поршневой двигатель немного иной конструкции. Но сложилось именно так, что разработка в основе которой лежали идеи Фройде общеизвестна как роторно-поршневой двигатель Ванкеля т… к. главные принципы рпд и первые прототипы двигателя такой конструкции были наработаны Феликсом Ванкелем еще в 30-е годы 20 века. Итак, в основе двигателя лежит трехгранный ротор вращающийся в эпитрохоиде и совершающий во время вращения полный четырехтактный цикл. Грузить особенностями конструкции я вас не буду. Более подробная информация по рпд здесь: ru.wikipedia.org/wiki/Роторно-поршневой_двигатель

Отмечу 3 основных преимущества такого типа двигателя: — с одного литра рабочего объема снимается примерно в 2 раза больше лошадиных сил чем у обычного поршневика — двигатель очень хорошо крутится до весьма высоких оборотов — теоретически может работать на бензине/солярке/газе/мазуте/на чем-нибудь еще что горит )

Недостатки: — из-за особенностей конструкции кушает от 0.4 до 1 литра масла на 1000 км — при относительно простой конструкции намного сложнее в изготовлении из-за необычного профиля деталей, а также обычно очень маленький ресурс (в особенности касается двигателей ВАЗ РПД).

Полный цикл роторно-поршневого двигателя

Серийный выпуск Первым серийным автомобилем с РПД стал NSU Wankelspider. Затем был выпущен инновационный седан бизнес-класса NSU Ro 80 намного опережающий свое время. Автомобиль практически неизвестен т.к. заслужил плохую репутацию из-за свеого ненадежного двигателя. Его РПД хватало примерно на 50 тысяч км. Таже с РПД эксперементировала компания Citro?n выпустив на свет модель M35. В итоге обе компании свернули эксперименты с РПД и на сегодня в мире есть только две компании занимающиеся серийным и мелкосерийным выпуском автомобильных РПД (в авиации роторно-поршневые двигатели очень распространены). Это японская Mazda и… отечественный АвтоВАЗ =)

Про мазду конечно тоже можно написать, но раз уж тема сегодняшнего поста отечественные РПД, то будем писать про роторные тазы.

2.Отечественные разработки

В 1961 году Минавтопром и Минсельхозмаш СССр поставили задачу разработки РПД трем научно-исследовательским институтам — НАМИ, НАТИ и ВНИИмотопрому. В период с 1961 по 1978 год были созданы опытные образцы двигателей, а также был приобретен опыт постройки роторно-поршневым двигателей, но дальше разработки не пошли

СКБ РПД В 1974 году на Волжском автомобильном заводе было организовано конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей во главе с Борисом Сидоровичем Поспеловым. Разработка вазовского рпд шла параллельно с изучением зарубежных образцов. Предыдущие наработок научно-исследовательских институтов страны не были задействованы В скором времени был разработан односекционный двигатель ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. во многом копировавший двигатель mazda 13b. Затем этот двигатель установили на ВАЗ 21018 и первая опытно-промышленная партия машин (50 единиц) пошла в серию. В итоге на завод посыпалось большое количество рекламаций. Двигатели очень быстро выходили из строя. В итоге заводу пришлось заменить двигатели на 49 машинах из этой партии обычными поршневыми. В итоге организационных мероприятий численность сотрудников в СКБ урезали вдвое, а строительство новых цехов было приостановлено. В это трудное время для конструкторского бюро нужна была какая-то спасительная возможность продолжить разработки. В итоге было найдено решение. Спецслужбы были заинтересованы в нетребовательных к качеству топлива двигателях мощностью от 120 л.с. пригодных для установки в серийные авто. Такие автомобили нужны были в качестве «догонялок» т.к. в советском союзе практически отсутствовали быстрые зарубежные автомобили, а серийные советские автомобили такими мощными двигателями не обладали.(был также вариант волг с двигателями от чайки unique-autos.ru/blog/prototypes/17.html) В итоге появился ВАЗ 21019 с двухсекционным роторно-поршневым двигателем ВАЗ-411 (ширина ротора 70мм) мощностью в 120 л.с., а позже и ВА3 413 мощностью в 140 лошадей (ширина ротора 80 мм.). Работа пошла. НА СКБ постоянно модернизировали и улучшали технологический процесс. В это же время появились ГАЗ-21, -24 и -3102 для спецслужб с двигателями ВАЗ 413.

ваз 413

Заметка про роторную «копейку» в журнале «Техника и наука» за 1983 год. (нажмите для увеличения)

Ближе к концу 80-х начались разработки двигателя для переднеприводного семейства ВАЗ, но 16 января 1987 года умер Борис Сидорович Поспелов и во главе СКБ стал Владимир Андреевич Шнякин. Примерно в то же время специалисты конструкторского бюро получают выгодный заказ на разработку роторно-поршневого двигателя для авиации. С его приходом на должность начальника СКБ приоритетным направлением стала разработка двигателей для малой авиации. В это время продолжали выпускать ВАЗ 21079 со стареньким ВАЗ 4132 несмотря на то что в 1984 году вышла перспективная переднеприводная модель ваз 2108. В 1990 году была предпринята попытка разработать двигатель для вертолета МИ-34ВАЗ — роторного ВАЗ-430. Но в итоге ничего толкового не получилось. В дальнейшем был изготовлен легкий двигатель для дельтапланов на базе мотора от Оки — ВАЗ 1187 мощностью в 40 л.с., впоследствие модернизированный в ВАЗ 1188 (60 л.с.) для дельтапланов.

ваз 430

ваз 1187

В 1992 году в СКБ снова вернулись к автомобильной тематике и выпустили обновленный вариант двигателя — ВАЗ 414. В 1994 году был разработан универсальный двигатель ВАЗ 415 унаследовавший от 413-ого свою надежность, а от 414 модели универсальность. ВАЗ 415 стали устанавливать на передне- и заднеприводные автомобили ВАЗ. Также двигатель возможно было установить на Москвич. Трехсекционный вариант движка (ВАЗ 425) был разработан специально для Волги. Разработку делали поспешно, двигатель получился с множеством дефектов. Некоторые из них были исправлены, а многие так и остались. По сути это был тот же карбюраторный РПД родом из 80-х. Через 3 года ВАЗ 415 получил сертификат на право его установки на автомобили общего назначения.

Надежность Теоретически РПД в силу меньшего количества деталей должен служить дольше обычного поршневого, но вот здесь данные разнятся. По отзывам владельцев эти двигатели редко доживают до 60 тысяч км. А до заявленного первого капремонта в 125 тысяч дожили лишь единицы. В основном эти моторы ловят клин. Скорее всего любители погонять их просто перекручивают так как по словам разработчиков: Цитата из этого интересного текста — www.rx8club.ru/dvig/vaz.htmУже выстроился целый модельный ряд наших роторников: ВАЗ-413, ВАЗ-414, ВАЗ-415. Последний сумел унаследовать от 413-го двухсекционника его надежность (именно на нем была отработана специальная система смазки «угловых» уплотнений ротора, позволяющая обеспечить его надежную и длительную работу — «Волги» с таким мотором ходили по 300 тысяч километров), а от 414-го — компоновочные решения, позволяющие сделать его универсальным по применяемости для любых вазовских моделей, от «классики» и «Нивы» до «восьмерки» и «десятки».

Пакет

Даже у спортсменов с tuning-lada.ru, любителей РПД сменивших не один пакет (пакет ~ двигатель) нашелся долгожитель прошедший 170 тысяч км. и в живом виде снятый с машины ( www.tuning-lada.ru/articles/15/ ). Просто на нем ездили аккуратно.

И все же эти двигатели не до конца изучены и отработаны. Людей которые занимаются их доводкой и ремонтов единицы. Но все же они есть, и я знаю почему. Согласитесь, ведь интересно иметь с виду обыкновенный девятос, который при этом без напряга ускоряется до сотни за 9 секунд, а максимальная скорость его около 190 км/час. И все это в стандарте. Одним словом — экзотика. Лично я хотел бы хоть разок прохватить на таком вот тазике с рпд…

Подкапотное пространство

Закрытие СКБ Последнаяя модель ВАЗ с РПД это 2110-91. В настоящее время автомобили ВАЗ с РПД не производятся.Пруфлинк: www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID=450828 На всякий случай написал e-mail в скб, вдруг ответят.UPD: Вот здесь сообщается о том что в конечном итоге СКБ РПД было перерегистрировано на другое юридическое лицо — КБ РПД, но впоследствие проработало недолго и в 2007 году все самое ценное оборудование было вывезено отуда в Москву, а остальное пущено на метеллолом. Грустно это все…

3.Интересные ссылки:

— Список моделей с РПД и их ТТХ: ladaonline.ru/catalog/index.php?SECTION_ID=355 — Сайт о РПД, выглядит страшновато, но информация полезная и интересная: vankel.narod.ru/ — Сайт гонщиков из татарстана, любителей РПД. Здесь можно много полезного почитать о тюнинге РПД — tuning-lada.ru — Ваз о своих роторно-поршневых двигателях. Интересное повествование от самих констукторов. Если хотите знать все в подробностях, вам сюда — www.rx8club.ru/dvig/vaz.htm — FAQ по РПД — faqs.org.ru/cars/parts/rpd.htm — Статья из журнала «За рулем» где сравниваются ваз 21106 и ваз 21099 РПД — www.zr.ru/a/8496/ — Статья Костина К.А. об РПД zhurnal.lib.ru/k/kostin_k_a/porshenxilirotor.shtml — Сайт DTT Motorsport. Здесь есть высококвалифицированные специалисты по РПД — dtt-motorsport.ru/forum/index.php (здесь мне помогли с некоторыми фотографиями и информацией по двигателям)

— Сайт собравший в себя наиболее полную информацию о применений роторно-поршневых двигателей. Наследие Феликса Ванкеля — www.volnovoidvigatel.spb.ru/index.htm (страничка СКб РПД со списком всех моделей двигателей и краткой информацией — www.volnovoidvigatel.spb.ru/p23.htm)

Видео: Ссылка на фотоленту сборки этого мотора: photofile.ru/users/caesar/2394215/

P.S. Извиняйте что статья не изобилирует большим количеством картинок т.к. внешне автомобили ничем не выделяются, да и инфы по ним практически нет. Кстати буду признателен, если найтеде что-то на эту тему либо если у вас будут исправления и дополнения к статье. В качестве дополнения:

Lada 2110 RPD

Спортивная версия десяточки инфа по которой (вместе с ттх): www.clafre.com/vaz/110/2110-rpd.php Выдержка из газетной статьи про эту машину и пара интересных фотографий: dtt-motorsport.ru/forum/viewtopic.php?f=13&t=35UPD: Статья в ЗР за 1999 год про Lada 2110 RPD рассказывающая о причинах выбора двухсекионного рпд взамен поршневому двигателю и раскрывающая некоторые подробности. Особенно порадовала фотография моторного отсека с установленным РПД: www.zr.ru/archive/zr/1999/04/na-nashiei-oblozhkie#50 Надеюсь что найдется что-то еще…

UPD 8.12.12: Роторно-поршневые двигатели разработанные в СКБ РПД ОАО «Автоваз» в период с 1975-2001 гг.

unique-autos.ru

Роторно — поршневой двигатель (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Детали Роторно-поршневого двигателя

   Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;— 130 кг масса двигателя;— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

  1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
  2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

  1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

  1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

  1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

zewerok.ru

Роторный двигатель на ВАЗ - интернет-журнал Спорт-Обзор

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.

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.

www.sportobzor.ru

ВАЗы с роторно-поршневым двигателем | Ретро автомобили. Описание и фотографии ретро и раритетных автомобилей

Изображение: 

В 2001 году на женевском автосалоне был представлен автомобиль Mazda RX-8. Всем известно, чем примечателен этот автомобиль. Тем кто не в курсе, сообщу – он оснащается «не классическим» поршневым двигателем, а роторно-поршневым. Но Mazda – не единственная марка, которая занималась работой над такими двигателями…

В 1974 году на Волжском автомобильном заводе, спустя два года после начала выпуска легендарного автомобиля ВАЗ 2101, было организованно конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей. Планы бюро были «стандартными»: создать РПД для легкового автомобиля, который бы по своим характеристикам превосходил классический двигатель.

Коллектив бюро был сформирован из в первую очередь молодых и амбициозных людей, в основном с самарских авиационных предприятий. Кончено же, работа над РПД не велась с чистого листа: в качестве образцов использовались импортные образцы РПД, в том числе и Mazda, которые занимались роторными двигателями особенно активно. На тот момент ВАЗ имел довольно скудную научную и экспериментальную базу, так что первые отечественные образцы РПД содержали в себе многие детали от импортных аналогов.

Первые двигатели и опытные образцы удавались не сразу, они были нескладными, некомпактными, имели посредственные характеристики. К 1976 году был подготовлен первый предсерийный вариант двигателя ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. По сути он представлял собой переделанный вариант японского двигателя Mazda 13B.

Двигатель был совершенно сырым, его доводка проводилась параллельно с организацией серийного выпуска. К 1978 году была подготовлена к выпуску ограниченная серия автомобилей ВАЗ-21018 с РПД ВАЗ-311. Сразу после продажи опытной партии последовала волна жалоб на новые двигатели, большую часть из них пришлось заменить на классические двигатели.

В это же время снизилось финансирование проекта, штат специалистов, работающих над РПД был сокращен в два раза, строительство своего здания для бюро было приостановлено. Стало ясно, что отечественный роторный двигатель нуждается в крайне серьезной доработке и спешка неуместна. Было понятно, что для производства РПД с подходящими характеристиками требуются новые технологии, сплавы и технические решения.

В первый «жигулевский» РПД был заложен потенциал в 120-140 л.с., чем заинтересовались специальные службы. Экономичность двигателя была для них не самой важной характеристикой, замена двигателя на новый в процессе использования автомобиля была ими одобрена, в свою очередь специальные службы гарантировали квалифицированное использование двигателей профессиональными водителями и предоставление подробной информации об эксплуатации РПД в реальных условиях. Для ВАЗа это были идеальные условия. На этой волне была выпущена еще одна специальная модель с двухсекционным РПД ВАЗ 21019, мощностью 120 л.с. Работа, проведенная над двигателем стала приносить первые результаты, появились положительные отзывы о двигателе, ой великолепных качествах оперативных автомобилей с РПД. Стали появляться заявки от других предприятий для разработки роторно-поршневых двигателей для разных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

К концу 80-х успехи в строительстве специальных автомобилей позволили вернуть РПД в гражданские автомобили. В это же время велась разработка перспективного автомобиля «Таврия» и для этой машины было поручено разработать РПД с высокими характеристиками, который затем без проблем мог быть установлен на автомобиль ВАЗ-2108. Получился роторный двигатель, мощностью около 105 л.с., который разгонял «Таврию» до скорости более 200 км/ч (это даже представить тяжело). Но этот двигатель считался недостаточно мощным для автомобилей ВАЗ и было принято решение для «восьмерки» разработать более мощный роторный двигатель.

В 1987 году умер руководитель КБ Б.С. Поспелов. Работы над РПД для переднеприводных моделей ВАЗ были приостановлены, конструкторское бюро большую часть средств и сил стало тратить на разработку двигателей для авиации общего назначения. Дело в том, что к концу 80-х производство легких самолетов было признано перспективной отраслью, разработка двигателей была поручена лидеру легкого двигателестроения, ВАЗу. Но количество работ, в которых нуждались авиационные двигатели почти полностью остановили работу над РПД для легковых автомобилей.

В начале 90-х дела у всего ВАЗа стали ухудшаться, как и у многих предприятий. Попытка поиска новых рынков привела к появлению модели ВАЗ-2108, оснащенной двигателем ВАЗ-415, который имел немалое количество дефектов, большую часть из которых можно было устранить только полной заменой двигателя. Да, этот двигатель придавал «восьмерке» просто фантастическую динамику, разгон до 100 км/ч менее 9 секунд и максимальную скорость больше 200 км/ч, но расход топлива в почти 30 литров онулировал эти характеристики.

С началом 2000-х работы над отечественными роторными двигателями были остановлены. Большее внимание было уделено развитию классических поршневых двигателей с электронным управлением.

www.retrocar.by


Смотрите также