| |
Что такое
роторно-поршневой двигатель (сокращенно – РПД)? Это бензиновый мотор с
искровым зажиганием, работающий по четырехтактному циклу (рис. 1). В
блоке цилиндров – статоре, внутренняя поверхность которого представляет
сложную кривую – эпитрохоиду, вращается ротор (рис. 2). Его функция
аналогична той, что выполняют поршень с шатуном в обычном моторе.
Крутящий момент передается на эксцентриковый вал. Газообмен происходит
через впускные и выпускные окна, а смесь в вытянутой камере сгорания
последовательно поджигают две свечи.
РПД меньше и легче поршневого двигателя, равного по мощности, в
полтора-два раза. Да и по конструкции "ротор" проще и надежнее, к тому
же не требует частого обслуживания. Но коль есть плюсы, найдутся и
минусы. Например, повышенный расход масла и бензина. Считается, что РПД
трудно загнать в жесткие экологические рамки. Мощностные характеристики
таковы, что требуется изменять трансмиссию автомобиля (например,
максимум момента достигается на очень высоких оборотах – до 8000
об/мин!). В какой-то степени это болезни роста, ведь РПД моложе
традиционных моторов на полвека…
ОНИ БЫЛИ ПЕРВЫМИ
Еще до войны молодой инженер Феликс Ванкель получил в Германии патент на
двигатель, который был абсолютно не похож на поршневые агрегаты. Тогда
же появился первый опытный образец, превратившийся в начале 50-х в
модернизированный мотор ДКМ-54. В доводке двигателя участвовала немецкая
фирма НСУ. Однако, к сожалению или к счастью, эта конструкция прижилась
под крышей музея, а не под капотами машин.
Первый автомобильный РПД родился в 1958-м, и звали его KKM-125 (от
немецкого Kreiskolbenmotor – роторно-поршневой двигатель). Вслед за
125-кубовым появились более мощные версии – "250", "400", "500", которые
устанавливали на автомобили НСУ.
В 1961 году японская фирма "Мазда" купила у Ванкеля лицензию на
конструкцию и производство РПД. Через шесть лет появилась первая машина
– "Космо Спорт". Двигатели совершенствовались, и один из них –
карбюраторный 12А – послужил прообразом первого отечественного мотора.
СДЕЛАНО В СССР
В 1974 году на ВАЗе организовали специальное конструкторское бюро для
разработки отечественного РПД. Уже в 1978-м родился первый серийный
"ротор" ВАЗ-311. Односекционный мотор объемом 1,3 л мощностью 51,5 кВт
был в полтора раза компактнее и легче поршневого собрата. Кстати, обычно
для РПД указывают приведенный рабочий объем, который вдвое больше
"геометрического". Система зажигания – бесконтактная: датчики положения
коленвала, коммутаторы на транзисторах, "жигулевские" катушки,
оригинальные двухэлектродные свечи; за работой всех элементов следил
блок управления.
Первые "роторы" были довольно прожорливыми – в охотку шел не только
бензин, но и масло. Поэтому уровень смазки в картере регулировал
оригинальный клапан с поплавком, перепускающий необходимое количество
масла из резервного бачка в двигатель. Позже масляный аппетит двигателей
умерили модификацией уплотнений. На первых РПД существовала система
холодного пуска. Наледь на свечах смывал антифриз: водитель накачивал
его в карбюратор резиновой грушей.
ОДИН ПЛЮС ОДИН
Время шло, поршневые моторы матерели, угрожая в любой момент превзойти
по силам РПД. Кроме того, на производителей давили основные заказчики –
спецслужбы, которым был нужен мощный и в то же время компактный
двигатель. Прелесть РПД в том, что его легко "умножить на два" –
добавить еще один статор и ротор.
Первым двухсекционным мотором, сделанным у нас, стал 120-сильный
ВАЗ-411. Мотор получился удачным – 15 лет его устанавливали под капот "жигулей".
Первые две машины передали спецслужбам летом 80-го, а всего выпустили
более 200 автомобилей. Позже родился преемник с широкими секциями и
увеличенной мощностью (99,3 кВт/135 л. с.).
С появлением переднеприводных моделей вазовское КБ начало активно
работать над новым мотором. Опытный двухлитровый ВАЗ-414 немного
отличался от предшественника. Статор – самый ответственный и дорогой
элемент – был уже не открытого, а коробчатого типа. Подобная конструкция
надежнее – деталь меньше страдает от перегрева и имеет большую
жесткость. Правда, отливать заготовку и обрабатывать внутренние каналы
такого корпуса сложнее. Окончательным вариантом для переднеприводных
моделей стал карбюраторный ВАЗ-415 приведенным объемом 2,6 л.
Электронный впрыск, как обязательный атрибут всех будущих моторов, уже
разработан, но применяется только на авиационных "ванкелях". Когда он
спустится с небес на землю – одному Богу известно.
К сожалению, развитие автомобильных РПД на ВАЗе приостановилось. Все же
эти моторы требуют… собственных автомобилей. А в условиях массового
производства держать на конвейере специальную модель "под РПД" не всегда
удобно. Впрочем, японская "Мазда" последовательно доказывает обратное.
НАЗАД В ЯПОНИЮ
Кроме ВАЗа, во всем мире остался лишь один производитель серийных машин
с РПД. Спортивные модели "Мазда" с индексом RX делают не один десяток
лет, тогда как другие компании (а с РПД экспериментировал даже
"Мерседес") отказались от подобных конструкций. За 35 лет фирма
выпустила около 1,8 миллиона машин с двигателем Ванкеля. Новую роторную
"Мазду-RX8" представили в этом году, и она наверняка не будет последней!
Ее 280-сильный двигатель "Ренезис" вобрал в себя все лучшее, что
наработали конструкторы, и доказал, что сдаваться перед поршневыми
соперниками еще рано.
При одинаковом рабочем объеме разница в мощностях нашего ВАЗ-415 и
восточного собрата составляет около 100 кВт. Впрочем, сравнивать моторы
впрямую не совсем корректно – они относятся к разным поколениям. За
питанием "японца" следит электронная система, впрыскивающая необходимую
дозу топлива и поджигающая его в нужный момент.
"Ренезис" без труда укладывается в строгие экологические нормы и
экономно расходует бензин. Ресурс – на уровне поршневых двигателей. При
этом силенок у новичка по сравнению с предшественником от "Мазды-RX7" не
убавилось. Факт примечательный, ведь тот мотор по праву носил титул
"турбо", а "Ренезис" – атмосферный! Специалисты изменили количество,
расположение и размеры выпускных и впускных окон, кроме этого, открытием
впускных каналов разной длины управляет специальная система.
Нововведения позволили значительно обеднить рабочую смесь и обеспечить
ее полное сгорание. В результате на холостом ходу "Ренезис" потребляет
примерно на 40% меньше топлива. Свою лепту в экономию внес и полегчавший
на 14% ротор.
ЖИТЬ БУДЕТ?
Роторные двигатели относительно молоды и у них все еще впереди. Однако,
взрослея, дети Ванкеля постепенно доказывают, что ничуть не хуже, а
порой даже лучше своих поршневых родственников. Юный японец "Ренезис"
служит тому подтверждением. Может, движение по эпитрохоиде и есть
правильный путь – если не к полной победе над другими двигателями, то,
по крайней мере, к завоеванию значительной ниши автомобильного рынка?
НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ
Не так давно в нашей стране всерьез рассматривали роторно-поршневой
мотор как замену ныне господствующих в автомобильном мире двигателей
Отто и Дизеля. Казалось бы – собирай секции в длиннющую "колбасу" и
получишь ряд унифицированных (!) моторов мощностью до 1000 л. с.! Увы,
стыковать больше двух секций очень сложно технологически. Впрочем,
модульный принцип мог быть реализован с помощью угловых редукторов:
секции РПД располагались вертикально, как цилиндры обычного мотора, а
редукторы передавали крутящий момент на общий горизонтальный выходной
вал! Относительно маломощные РПД предполагали устанавливать на легковые
автомобили и небольшие самолеты, посильнее – на грузовики, пассажирский
и железнодорожный транспорт. Красивая идея так и не воплотилась в жизнь…
Пока?
Максим САЧКОВ
|
|
