Роторный двигатель на «Ладах»

Роторный двигатель на «Ладах». От «Копейки» до «Десятки»

Внешне эти машины ничем не отличаются от обычных, производства ВАЗ, как классических моделей, так и «зубил». Лишь звук работы мотора несколько иной, отличался от звука обычных «жигулевских» движков. Но если нужно было, то роторная «Лада» с лёгкостью могла догнать любую машину, встречавшуюся на дорогах СССР.

Роторно-поршневой двигатель серийно на советские машины никогда не устанавливался и обычным покупателям был недоступен. Небольшие партии автомобилей, с установленным на них РПД предназначались для спецслужб, это так называемые «догонялки».

Бытует мнение, что разработкой роторно-поршневых двигателей в СССР впервые занялись на ВАЗе, изучив конструкцию мотора серийной японской Мазды. Эта японская компания уже в 1970-х серийно производила автомобили с двигателем Ванкеля.

В этой версии правда смешалась с мифом. Исследованиями на тему роторных двигателей в СССР занимались задолго до того, как был заложен первый камень в фундамент Волжского автогиганта. Разработки велись и в НАМИ, правда, основной сферой применения таких моторов видели всё же авиацию. Но и за «железный занавес» посматривали с интересом, ведь на Западе то и дело появлялись любопытные решения, наподобие германского NSU Ro-80.

Поэтому первопроходцем в теме разработки РПД в СССР Волжский автозавод не был, но он действительно первым установил такой двигатель на советскую легковую машину. Да, и правда насчет Мазды, но о прямом копировании там речи не идет. В ходе испытаний мотора выяснилась масса слабых мест, устраняя которые, наши конструкторы внесли столько корректировок, что по итогу получился совсем другой мотор.

Основоположником концепции РПД является талантливый немецкий изобретатель Генрих Ванкель. Работы над своим детищем он начал еще в 1920-х годах. Мотором заинтересовалась BMW, оказывала финансовую поддержку исследователю, но до коммерческого продукта дело тогда так и не дошло, а там и вовсе смутные времена в Европе наступили…

Принцип работы РПД.

Продолжил Ванкель свои исследования уже после войны, и при поддержке компании NSU, на автомобили которой предполагалась установка РПД.

На этот раз почти получилось. В 1963 году появилась роторная версия знаменитого NSU Prince, вскоре подобным мотором обзавелся и полноразмерный седан NSU Ro-80, завоевавший в 1968 году почетный титул Автомобиля года в Европе.

Двигатель NSU Ro-80. Машина, кстати, переднеприводная.

Несмотря на столь высокое достижение, автомобили разочаровали владельцев низким ресурсом капризного мотора и его высокой прожорливостью. Спрос на них был невысок, за 10 лет производства собрали всего 37 тыс. экземпляров.

Опыт западных коллег, в том числе и негативный, помог советским инженерам выработать саму концепцию применения будущего мотора – автоспорт, и различные «догонялки», где такие факторы как ресурс мотора и его экономичность были, по сути, не важны.

Большую роль в появлении «советского Ванкеля» сыграл В.Н.Поляков, фактически, под свою ответственность распорядившийся начать работы по разработке двигателя уже конкретно для применения его на автомобилях ВАЗ.

Опытные образцы односекционного РПД были готовы в 1976 году, но испытания показали, что на машины их ставить пока рано, слишком они были «сырыми». Процесс доводки занял несколько лет, на завод даже сам Ванкель приезжал, делился своим опытом.

Впервые РПД мощностью 70 л.с. под капотом «копейки» оказался в 1982 году. Машина получила индекс ВАЗ-21018 и одно из неофициальных названий «волк в овечьей шкуре». Учитывая специфику будущего применения, информации о машине в прессе было мало, а те скромные крупицы, что просачивались в советскую прессу, обрастали впоследствии массой мифов и догадок.

Скромные упоминания о машине в советской прессе. 1985 год.

В ходе испытаний двигатели ВАЗ-311 один за одним выходили из строя, менее чем за год они все вышли из строя. По результатам очередной масштабной работы над ошибками, уже через год появился двухсекционный двигатель ВАЗ-411 мощностью 120 л.с.

Этот двигатель, а так же его более мощная (140 л.с.) версия ВАЗ-413 нашел применение в машинах КГБ. В основной состав кортежей они не входили, статус ведь не тот, но, как говорят, всегда были где-то неподалёку, под видом обычных гражданских машин. Но большая часть машин шла на службу МВД, в особенности – ГАИ.

Внешне эти «заряженные» версии ничем не отличались от обычных патрульных машин. Ели очень уж хорошо присмотреться к передней части, то за радиаторной решеткой можно рассмотреть, помимо обычного, еще и масляный радиатор, которого на обычных «Жигулях» никогда не было. Роторный двигатель при работе сильно греется.

Чаще всего, советский «Ванкель» ассоциируется именно с «копейкой», иногда еще вспоминают «пятерку», имевшую индекс ВАЗ-21058.

Небольшие партии выпускались до 1991 года, в свободную продажу они не поступали, и даже после распада СССР, с выходом роторной ВАЗ-21079, всё было не так просто. Отсутствовали необходимые документы, разрешающие её реализацию населению, ведь необходимыми сертификатами для свободной, коммерческой реализации машин с таким двигателем завод не обзавелся, учитывая узкую специфику применения в СССР, сертификаты для розницы просто были не нужны.

Шли годы, и лишь в 1997 году любой желающий мог купить новый отечественный автомобиль с двигателем Ванкеля. Желающих, правда, было немного. О плюсах, и тем более минусах таких моторов автолюбители, в основной своей массе, уже знали.

Для любителей «светофорных гонок» и прочего стритрейсинга способность «восьмерки» набирать сотню за 8 секунд было большим плюсом, скорость под 200 км/час тоже являлась важным преимуществом (с нарушением ПДД, естественно), но масса проблем тоже имела вес.

РПД под капотом ВАЗ-2108

Низкий ресурс, постоянно текущие сальники, повышенный расход бензина и капризность не нового мотора не вызывали оптимизма у потенциальных покупателей из категории тех, кому автомобиль нужен просто что бы ездить.

В принципе, эти же проблемы преследовали и зарубежные машины с РПД, из-за чего те и не получили массового развития, так что в данном случае упрекать ВАЗ особо не в чем, сама конструкция мотора очень уж специфична.

Кстати, в 90-х и начале 2000-х появились роторные модификации ВАЗ 2110 и 2115, к которым добавлен индекс 91, но большого распространения они тоже не получили, и в 2004 году работы над совершенствованием РПД на ВАЗе были свернуты окончательно. Oldtimer

Что такое роторный двигатель автомобиля

В 1920 году г-н Дзудзиро Мацуда создает в Хиросиме (Япония) компанию под названием Toyo Cork Kogyo. Как понятно из названия (cork – пробковое дерево), сначала компания занималась производством пробки. Но вскоре Мацуда запускает производство автомобилей, и в 1931 году появляется название Mazda. Оно созвучно имени «Мацуда», а также имени западноазиатского бога мудрости, ума и гармонии Ахура Мазда.

ТРИ КОЛЕСА. ГОРОД ОТСТРАИВАЕТСЯ ЗАНОВО

Первым автомобилем Mazda стал трехколесный «Go», который поставлялся в Китай и Индию, где приобрел большую популярность благодаря своей маневренности.

Он стал одним из многих примеров нестандартного мышления Mazda и «решительного» подхода, который вдохновлен «духом Хиросимы», воплощением того, что невозможное возможно.

Но самым впечатляющим образом уникальный дух Mazda проявился в 1945 году. Сразу после атомной бомбардировки Mazda активно участвует в восстановлении Хиросимы – завод Mazda практически не был поврежден взрывом и использовался в качестве координационного центра по управлению процессами восстановления и оказания помощи гражданам.

ОТ COSMO К RX-8

Чем отличается по-настоящему революционный двигатель? Он вращается. Именно это лежало в основе идеи роторного двигателя, изобретенного Феликсом Ванкелем, в котором под действием сил внутреннего сгорания вместо вертикального перемещения поршней вращается плоский диск.

Mazda приобрела эту технологию в конце 50-х годов и стала единственным производителем, который и по сей день использует эту альтернативную концепцию двигателей. Роторный двигатель, идеальный для спортивных автомобилей благодаря высокой частоте оборотов в минуту и компактным размерам, использовался в нескольких удивительных моделях Mazda – от захватывающего дух Cosmo 110S до легендарных RX-7 и RX-8.

Роторный двигатель также использовался в гоночных автомобилях серии 787, один из которых в 1991 году выиграл гонку «24 часа Ле-Мана».

РОДСТЕР ВОЗВРАЩАЕТСЯ. ЧТОБЫ ОСТАТЬСЯ

В 1980 годах никто больше не создавал родстеры. Казалось, что пик их популярности в Британии, который пришелся на 50-60-е годы, закончился раз и навсегда. Но только до тех пор, пока на сцену не вышла Mazda – наша идея состояла в создании современного спортивного родстера, который бы отличался надежностью и удовольствием от вождения. В воплощении дерзкой идеи в жизнь и создании автомобиля, в котором бы идеально сочетались традиционные основы и удовольствие от вождения.

Первая модель MX-5 весила всего 955 килограммов и доказала, что спортивный автомобиль может быть легким. Он отличался переднемоторной заднеприводной компоновкой и невероятными динамическими характеристиками. Родстер родился заново. На самом деле людям настолько понравилось водить и обладать MX-5, что этот автомобиль стал самым продаваемым родстером всех времен.

РЕВОЛЮЦИЯ ЗА 24 ЧАСА

Японские команды никогда не выигрывали «Ле-Ман». Но все изменилось в 1991 году. Именно в этом году Mazda пошла наперекор всем правилам и заявила свои гоночные автомобили 787 серии с роторными двигателями на самой старой и престижной гонке на выживание. Несмотря на то что 787-е проигрывали конкурентам в мощности, они отличались надежностью, благодаря которой Mazda смогла выйти на лидирующую позицию и выиграть гонку. Это был первый и единственный в своем роде рекорд: до сих пор Mazda является единственной командой-победителем из Японии, автомобиль которой стал первым без использования поршневого двигателя. И все это благодаря нестандартному мышлению и дерзанию.

ОТ MAZDA6 К RX-8

Новый дизайн и новый слоган – в Zoom-Zoom воплощается детская радость от движения, когда мы чувствуем себя совсем юными. Если говорить об автомобилях — это высокие динамические характеристики и великолепный дизайн. Mazda6 стала первым воплощением этой философии и героем 2002 года, получившим восторженные отклики. В 2003 году был выпущен дерзкий и принципиально новый автомобиль RX-8. Настоящий автомобиль для водителя, он отличается универсальной «свободной» конструкцией распашных дверей и современной интерпретацией роторного двигателя — победитель в номинациях «Международный двигатель года» и «Лучший новый двигатель».

90 ЛЕТ ПРЕОДОЛЕНИЯ ТРУДНОСТЕЙ. БЛАГОДАРЯ 90 ГОДАМ НЕСТАНДАРТНОГО МЫШЛЕНИЯ

Если посмотреть на автомобили, которые Mazda создала в течение последних 90 лет, вы сразу же заметите, что нестандартное мышление помогло уникальной команде увлеченных своим делом людей создать впечатляющие инновационные автомобили, которые приятно водить. От самой популярной модели MX-5 до проворной CX-7 – Mazda продолжает использовать самые лучшие инновационные технические традиции и дерзкий дух и с радостью смотрит в следующие 90 лет.

БУДУЩЕЕ

От движения с душой до радикально новых двигателей — будущее Mazda впечатляет. На основе достижений практически вековой истории инноваций мы продолжим искать неповторимые решения стоящих перед нами сложных задач, делая вещи, о которых другие даже и не мечтают. Наша новая технология SKYACTIV сокращает потребление топлива, одновременно позволяя водителям получить максимальное удовольствие от вождения, а наш новый дизайн «KODO – душа движения» как никогда придает вождению дополнительную динамику.

Будущее — это изменение самой концепции создания автомобилей. Которая позволит сделать их более мощными и управляемыми при минимальном уровне потребления топлива. Которая позволит сделать их более комфортными и маневренными при минимальном весе и размерах.

Вот это действительно вызов. Который мы с радостью принимаем.

Автомобили с роторным двигателем – в чем их преимущество?

Обычно «сердце» машины представляет собой цилидро-поршневую систему, то есть основано на возвратно-поступательном движении, однако есть и другой вариант – автомобили с роторным двигателем.

Автомобили с роторным двигателем – главное отличие

Основная сложность в работе ДВС с классическими цилиндрами – преобразование возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент, без которого колеса не будут вращаться. Именно поэтому с того момента, как был создан первый двигатель внутреннего сгорания, ученые и механики-самоучки ломали головы над тем, как сделать мотор с исключительно вращающимися узлами. Удалось это германскому технику-самородку Ванкелю.

Первые эскизы были им разработаны в 1927 году, по окончании высшей школы. В дальнейшем механик купил небольшую мастерскую и вплотную занялся своей идеей. Итогом многолетней работы стала рабочая модель роторного ДВС, созданная совместно с инженером Вальтером Фройде. Механизм оказался похожим на электромотор, то есть основой его стал вал с трехгранным ротором, очень похожим на треугольник Рело, который был заключен в камеру овальной формы. Углы упираются в стенки, создавая с ними герметичный подвижный контакт.

Полость статора (корпуса) делится сердечником на соответствующее числу его сторон количество камер, причем за один оборот ротора отрабатываются три основных такта: впрыск топлива, воспламенение, выброс отработанных газов. На деле их, конечно, 5, но два промежуточных, сжатие топлива и расширение газов, можно не принимать во внимание. За один полный цикл происходит 3 оборота вала, а если учесть, что обычно устанавливаются два ротора в противофазе, автомобили с роторным двигателем имеют мощность в 3 раза больше, чем классические цилиндро-поршневые системы.

Насколько популярен роторный дизельный двигатель?

Первыми машинами, на которых был установлен ДВС Ванкеля, стали легковушки NSU Spider 1964 года выпуска, мощностью в 54 л.с., что позволяло разгонять транспортные средства до 150 км/ч. Далее, в 1967 году, был создан стендовый вариант седана NSU Ro-80, красивый и даже элегантный, с суженым капотом и несколько более высоким багажником. В серийное производство он так и не вышел. Впрочем, именно этот автомобиль подтолкнул многие компании покупать лицензии на роторный дизельный двигатель. В их число вошли Toyota, Citroen, GM, Mazda. Нигде новинка не прижилась. Почему? Тому причиной были серьезные ее недостатки.

Образуемая стенками статора и ротора камера значительно превышает объем классического цилиндра, топливно-воздушная смесь получается неравномерной. Из-за чего даже с применением синхронного разряда двух свечей не обеспечивается полное сгорание топлива. Как следствие – ДВС неэкономичен и неэкологичен. Именно поэтому, когда разразился топливный кризис, NSU, сделавшая ставку на роторные двигатели, была вынуждена слиться с Volkswagen, где от дискредитировавших себя «ванкелей» отказались.

Компанией Mercedes-Benz было выпущено лишь два автомобиля с ротором – С111 первого (280 л.с., 257.5 км/ч, 100 км/ч за 5 сек) и второго (350 л.с., 300 км/ч, 100 км/ч за 4.8 сек) поколения. Компанией Chevrolet также были выпущены две пробные машины Corvette, с двухсекционным двигателем на 266 л.с. и с четырехсекционным на 390 л.с., но все ограничилось их демонстрацией. За 2 года, начиная с 1974, компанией Citroen были выпущены с конвейера 874 автомобиля Citroen GS Birotor мощностью в 107 л.с., затем их отозвали для ликвидации, однако около 200 так и остались у автолюбителей. А значит, есть вероятность встретить их сегодня на дорогах Германии, Дании или Швейцарии, если, конечно, их владельцам дался капитальный ремонт роторного двигателя.

Наиболее стабильное производство смогла наладить компания Mazda, с 1967 по 1972 годы было выпущено 1519 автомобилей марки Cosmo, воплощенные в двух сериях по 343 и 1176 машин. За тот же период было выпущено в массовое производство купе Luce R130. «Ванкели» начали ставить на все без исключения модели Mazda с 1970 года, в том числе и на автобус Parkway Rotary 26, развивающий скорость до 120 км/ч при массе 2835 кг. Приблизительно в то же время началось производство роторных двигателей в СССР, правда, без лицензии, а, следовательно, до всего доходили своим умом на примере разобранного «ванкеля» с NSU Ro-80.

Разработка осуществлялась на заводе ВАЗ. В 1976 году был качественно изменен двигатель Ваз-311, а через шесть лет массово стала выпускаться марка Ваз-21018 с ротором мощностью 70 л.с. Правда, на всей серии вскоре был установлен поршневой ДВС, поскольку все «ванкели» сломались при обкатке, и потребовалась замена роторного двигателя. С 1983 года с конвейера стали съезжать модели Ваз-411 и Ваз-413 на 120 и 140 л.с. соответственно. Ими были оснащены отряды ГАИ, МВД и КГБ. В настоящее время роторами занимается исключительно компания Mazda.

Возможен ли ремонт роторного двигателя своими руками?

Самостоятельно что-либо сделать с ДВС Ванкеля довольно сложно. Наиболее доступное действие – замена свечей. На первых моделях они были вмонтированы непосредственно в неподвижный вал, вокруг которого вращался не только ротор, но и сам корпус. В дальнейшем, наоборот, статор сделали неподвижным, установив в его стенке 2 свечи напротив клапанов впрыска топлива и выпуска отработанных газов. Любые другие ремонтные работы, если вы привыкли к классическим поршневым ДВС, практически невозможны.

В двигателе Ванкеля деталей на 40 % меньше, чем в стандартном ДВС, работа которого основана на ЦПГ (цилиндро-поршневой группе).

Опорные вкладыши вала меняются в том случае, если начала проглядывать медь, для этого снимаем шестерни, осуществляем замену и снова напрессовываем зубчатые колеса. Затем осматриваем сальники и, если необходимо, меняем их тоже. Осуществляя ремонт роторного двигателя своими руками, будьте внимательны при снятии и установке пружин маслосъемных колец, передние и задние различаются по форме. Торцевые пластины тоже при необходимости подвергаются замене, причем устанавливать их нужно согласно буквенной маркировке.

Угловые уплотнения в первую очередь монтируются с передней стороны ротора, желательно их сажать на зеленую кастроловскую смазку, чтобы зафиксировать на время сборки механизма. После установки вала ставятся тыльные угловые уплотнения. Накладывая на статор прокладки, смажьте их герметиком. Апексы с пружинами в угловые уплотнители вставляются уже после того, как ротор помещен в корпус статора. В последнюю очередь смазываются герметиком прокладки передней и задней секций перед крепежом крышек.

Принцип работы роторного двигателя автомобиля

Принцип работы «обычного» ДВС знаком, наверное, почти всем. Именно такими моторами оснащается подавляющее число автомобилей, и мало кто знает о, так сказать, «параллельных» изысканиях конструкторов, ищущих другие пути создания двигателей.
В силу ряда причин, многие «новинки» в среде ДВС так и остались неизвестными широкой публике, хотя некоторые из таких «необычных» двигателей устанавливались на серийные автомобили.
Речь пойдёт о роторно-поршневых двигателях (РПД). Наибольшее внимание мы уделим описанию принципов работы роторного двигателя Ванкеля – ведь машины с именно его роторными двигателями выпускались на некоторых автозаводах (в частности, на ВАЗе).

Устройство обычного двигателя

В обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие на коленчатый вал.

Всем известно что, в обычном двигателе ударная волна расширяющихся в результате вспышки газов толкает поршень, который передаёт усилие через кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал, который под воздействием усилия, передаваемого шатунами, начинает вращаться. Для того, чтобы впуск топлива/выпуск отработанных газов и момент воспламенения топлива были согласованы, требуется достаточно сложный газораспределительный механизм.

Работа роторного двигателя

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя.

Сам ротор, напоминающий по форме треугольник, имеет внутри зубчатое колесо, которое сцеплено с валом двигателя, приводимым во вращение за счёт расширяющихся газов, воздействующих на ротор. Для обеспечения сжатия-расширения топливной смеси камера («цилиндр»), в которой вращается ротор, имеет сложную форму. Такую форму поверхности называют эпитрохоидальной, и для её точного изготовления требуется высокоточное оборудование. Более того, зубцы ротора и вала расположены таким образом, чтобы поршень (имеющий вид треугольника Рело), вращался по этой сожной траектории, «углами» прижимаясь к поверхности «цилиндра» – иначе не избежать прорыва газов в процессе работы двигателя.
Рисунок наглядно демонстрирует, как работает роторный двигатель. Взрывающаяся топливная смесь, впрыснутая через специальное «окно», толкает ротор, а впускное окно автоматически перекрывается стенкой поршня.
Точно также, в нужные моменты, закрывается и открывается «выпускной клапан».

Плюсы и минусы роторного двигателя

Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты.

Как видите, вся конструкция достаточно изящна. Как подсчитали эксперты, в РПД используется примерно на 1000 деталей меньше, чем в «привычных» ДВС (например, отпадает сложная конструкция газораспределительного механизма и его привода). К тому же РПД, имеющий две рабочих камеры (и, соответственно, два ротора), может за одно и то же время совершить такое же число циклов, как и V-образная «восьмёрка».
Хоть на схематическом рисунке предоставлена работа роторного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от искрового разряда, в РПД можно реализовать практически любой рабочий цикл – включая дизельный.
К несомненным достоинствам, такая конструкция двигателя, все вращающиеся детали работают соосно, придаёт непревзойдённую плавность работе роторного двигателя и отсутствие разрушительных вибраций.
Помимо прочих достоинств РПД достаточно динамичен и быстро развивает высокие обороты. Правда, «на холостых» он достаточно «прожорлив». Если мотор имеет два цилиндра, один из них при необходимости отключают.
КПД роторного двигателя является рекордным – 40%, но, к сожалению, он имеет также рекордно низкий ресурс некоторых деталей (зачастую вызванных «резвостью» двигателя), но частая замена моторного масла способна значительно продлить жизнь механизмов и ресурс роторного двигателя. Пока конструкторам удаётся справиться с чрезмерным износом «граней» «треугольника» путем применения высоколегированных сталей.

Другие виды роторных двигателей

Двигатель Ванкеля не явился единственной попыткой (притом, весьма удачной!) создания роторного двигателя – существуют и другие, менее известные, их варианты.

Двигатель Зуева

По сравнению с двигателем Ванкеля, двигатель Зуева достаточно громоздкая конструкция:

Роторно-лопастной двигатель

Господинн Прохоров именно роторно-лопастными двигателями планировал оснащать «Ё-мобили».

Конструкция оригинальная, но почему-то создатели данного мотора так и не явили миру её безупречно действующий образец. Кстати, г-н Прохоров именно такими моторами планировал оснащать «Ё-мобили».

Автомобили с роторным двигателем

Среди автопроизводителей, оснастивших машины РПД, наиболее известна Mazda RX-8. Но были и другие. В частности, советскими спецслужбами всячески поощрялось создание ВАЗ именно с роторными двигателями. Видимо, оперативные службы заинтересовались «резвостью» мотора.
Впрочем, кроме вышеперечисленных, роторно-поршневые двигатели уже давно «прошли обкатку» на многих авто.