Наследство Феликса Ванкеля

[колесо]

Долго думал вылаживать статью :) .. может, кому будет и интересно :idea: !

 

Говорят, что идея роторного двигателя родилась у Феликса Ванкеля в 1919 году, во сне. Так ли было на самом деле, или это всего лишь очередной исторический анекдот, сказать трудно. Ведь Феликсу, талантливому пареньку из германского города Лар, было тогда всего 17 лет...

 

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.

Изменено 30 мая 2007 пользователем колесо

[Philips]

И тем не менее Мазда 787 победитель Ле ман 1991 года! победа роторного двигателя и команды Мазда!

Mazda 787

[Dawid]

И тем не менее Мазда 787 победитель Ле ман 1991 года! победа роторного двигателя и команды Мазда!

Mazda 787

 

Вроде бы после этой победы Мазды запретили в Ле-Мане машины с роторными двигателями :)

[Stanislaus]

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.

И кто же пишет такие фантазии? Про сон Ванкеля ничего не скажу, нигде в солиднй прессе этот факт не отмечен.

А НСУ Ро80 был не только победителем конкурса 1967 года, но вошел о дизайну в число самых красивых автомобилей в мире, опередив время лет на 20 и став эталоном авто-дизайна для всего мира. А причем тут Audi? Фирму NSU купил концерн Volkswagenwerk, который владел к тому времени маркой Audi :)

Неудача Ро 80 прежде всего связана с энергетическим кризисом начала 70-х годов, когда цены на бензин в Европе подскочили на 100% (роторный движок прожорлив!). Прекрасная машина вышла в неудачное время, только и всего. Кстати сейчас сохранившиеся Ро 80 стоят на рынке олдтаймеров бешенные денъги.

Эту машину надо видеть живьем, чтобы понять, какая она красавица - полное совершенство!

Крах фирмы НСУ был уже предвидим, даже, если она и не делала бы роторные машины, тем более их доля от общего производства "Некарсульма" была от силы 10%. Просто настало уже тогда время глобализации, когда акулы стали пожирать мелкую рыбешку. В 60-70-е годы исчезло много автомобильных марок.

[arkan]

наверное из за того что VW купив NSU назвал компанию Audi NSU Auto Union и по -моему только в 80-х стала называться Audi AG.

[Philips]

вот интересная статья про Мазды с роторами...

Долой Порши!!!!

[Knyaz]

Тут был большой спич Славы

А фотку найти этого чуда реально? Может кто запостит, а то прям интересно позыркать.

[BattlePorQ]

А фотку найти этого чуда реально? Может кто запостит, а то прям интересно позыркать.

 

Дык, Гугль в помощь. По мне, так страшненькое оно...

[Knyaz]

Дык, Гугль в помощь. По мне, так страшненькое оно...

Я думал это что-то подревнее... Согласен с предыдущим оратором - не айс :) . Сенкс за фотку :)

[Stanislaus]

Я думал это что-то подревнее... Согласен с предыдущим оратором - не айс :) . Сенкс за фотку :D

Я же говорил, что ее живьем треба бачить, чтобы красоту понять, да и не в темных тоах. Не забывайте, что это 1967 год, сравните дизайн с современниками - Москвич 408, ФИАТ 124/ВАЗ 2101 и тогда будет все понятно :) :D :D

[Knyaz]

Я же говорил, что ее живьем треба бачить, чтобы красоту понять, да и не в темных тоах. Не забывайте, что это 1967 год, сравните дизайн с современниками - Москвич 408, ФИАТ 124/ВАЗ 2101 и тогда будет все понятно :) :) :D

В этом контексте согласен 100%. Среди вышеуказанных ТС вне конкуренции.

[Stanislaus]

Во какой благородный профль, поставьте рядом Жигуль, все поймете :)

[ГригорийМ]

О да ! :)

 

В профиль с деффкой особенно хороша :)

[Stanislaus]

В этом контексте согласен 100%. Среди вышеуказанных ТС вне конкуренции.

Кстати, именно Ро 80 определил дизайн всех последющих автомобилей Ауди и ему марка Ауди обязана своим успехом. Ро 80 опередил моду лет на 15-20, только потом его идеи нашли массовое применение, такие как: аэродинамичецкий наклон лобового стекла, клиновидная форма с задранным задом (по-этому я его и показал в профиль), отрицательный наклон решетки радиатора (тогда вмоде был положительный, как у БМВ-"Акула", а отрицательный только в 80-е в моду вошел), низкий капот и.т.д., и.т.п.

Не знаю, но среди СЕРИЙНЫХ автомобилей 60-х годов, вряд ли найдется машина красивее. Хотя о вкусах не спорят, кому-то и Москвич может нравится :)

[Knyaz]

О да ! :) В профиль с деффкой особенно хороша :)

Гриша! Ты ж женатик... :D а фсё деффки на уме :D :D

 

Для Славы: в светлых тонах смотрится совсем иначе, благороднее, а темные её "окрокодиливают". Согласен с тобой, очень даже достойный автомобиль, особливо в контрастном ряду её современников.

[ГригорийМ]

Гриша! Ты ж женатик... :) а фсё деффки на уме :) :D

 

 

:D Не только деффки...............еще иногда на модельки отвлекаюсь.

[Stanislaus]

Гриша! Ты ж женатик... :) а фсё деффки на уме :) :D

Главное, что не мальчики :D B) :D

А женат - не женат, это уже детали :D

[BattlePorQ]

отрицательный наклон решетки радиатора (тогда вмоде был положительный, как у БМВ-"Акула", а отрицательный только в 80-е в моду вошел),

 

Эээ...Это, скорее, у БМВ отрицательный, а у НСУ положительный...что, хоть и модно до сих пор, но категорически антиэстетично :)

 

Не знаю, но среди СЕРИЙНЫХ автомобилей 60-х годов, вряд ли найдется машина красивее. Хотя о вкусах не спорят, кому-то и Москвич может нравится :)

 

Именно, на вкус и цвет...по мне, так та же Гранада Мк.1 на порядок красивее...Да, и 408-й Москвич мне тоже крайне симпатичен безотносительно патриотизма и т.д. Просто красивая машина, ага.

[Knyaz]

Да, и 408-й Москвич мне тоже крайне симпатичен безотносительно патриотизма и т.д. Просто красивая машина, ага.

Поскольку страдаю некоторой формой склероза относительно Москвичей и 408-го в частности, какой именно симпатичен? Минутное юзание Гугла выдало вот эти драндулеты:

При беспристрастной сравнительной оценке, без патриотических настроений, мне кажется, что показанная Славой иномарочка посимпатишней будет, чем любой из Москвичей, имхо. Так думаю потому, что в её чертах есть определенный прогресс, т.е. это не клепание одной и той же хрени с разными фарами, а именно прогресс в сторону того, что сейчас стоит в пробках у меня за окном.

П.С. Просто мысли в слух.

П.П.С. В любом случае... гляньте на эти фотки и... ну какие тут, нахрен, Москвичи :) А это 55-57й год.. Да видел я такие прогрессы в гробу :)

[ГригорийМ]

Просто мысли в слух

 

В итоге умерли все :)

 

NSU не выдержал конкурентной борьбы, АЗЛЫК аналогично.

 

А то, что сейчас делает Кадиллак и тот красавеец, который на твоих фото это даже нельзя рядом ставить.

В 50-ее быть эталоном для всего автопрома, а в наши дни стать жалким подобием япсов для американского рынка.

Абидна :)