По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Содержание

Миллионник из ГДР: история Wartburg 353 (Вартбург)

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Четырехдверный седан под названием Wartburg долгое время был неотъемлемой частью пейзажа восточноевропейских стран, СССР и России. Кое-где он встречается до сих пор – угловатый автомобиль из ГДР, отдаленно напоминающий то ли Москвич-2140, то ли вазовскую классику… Многие видели их, но мало кто знает о том, что самой марке Wartburg более сотни лет.

В 1899 году на заводе в Айзенахе, принадлежавшем крупному промышленнику Генриху Эрхарду, начали выпуск лицензионного французского автомобиля, который получил географическое название Wartburg – именно так называлась гора и замок неподалеку от Айзенаха.

Выпуск французских Вартбургов длился недолго – автомобили были переименованы в Dixi, а затем марку и завод приобрел концерн BMW.

Однако после того, как земли Тюрингии стали относиться к зоне советской оккупации, некоторое время здесь, на советско-германском акционерном обществе Автовело, по-прежнему производили автомобили BMW, которые по решению суда Дюссельдорфа впоследствии были переименованы в EMW.

Затем завод в Айзенахе объединили с бывшей фабрикой DKW в Хемнице, а автомобили получили очередное новое название Automobilwerk Eisenach (AWE).

И лишь в середине пятидесятых годов Wartburg обрел своё прежнее название. Первым Вартбургом социалистической эпохи Восточной Германии была изрядно модернизированная малолитражка IFA F9, получившая индекс 311.

Но не этому автомобилю было суждено стать всемирно известным Вартбургом: с 1966 года с конвейера в Айзенахе сходила та самая модель 353, которая для большинства и является символом-носителем этого названия. На некоторых рынках автомобиль обозначался как Wartburg 1000.

После округлого Вартбурга прежней модели 311, 353-й с внешностью от итальянского кузовного ателье Микелотти выглядел весьма современно и даже прогрессивно – конечно же, по меркам середины шестидесятых годов.

Линии стали были строгими, а фары были по последней моде прямоугольными.

Однако не внешностью примечателен Wartburg 353! Как и у его собрата по времени и исторической родине, Trabant 601, конструкция Вартбурга была совершенно нетрадиционной.

Ранний Wartburg 353

Во-первых, Вартбург – рамный, а срок службы самой рамы производитель определил в 25 лет. Причем это была мощная несущая конструкция, а многие навесные панели были легкосъемными. К раме крепились и все основные агрегаты – по традициям довоенного автомобилестроения.

У разных Вартбургов рамы грушевидного типа отличались по форме, но при этом были взаимозаменямыми. Кузов крепился к основе через десять резиновых подушек и был предназначен лишь для размещения водителя, пассажиров и груза, не являясь, по сути, силовой конструкцией. Благодаря тому, что детали кузова крепились на болтах, ремонт в случае ДТП не требовал сварочных работ.

В таком виде автомобиль модели 353 выпускался без особых изменений – внешность его практически не менялась вплоть до самого окончания выпуска.

В середине 70-х автомобиль претерпел незначительные технические доработки, и лишь в самом конце производства, в середине 80-х, внешность наконец-то осовременили – конечно, насколько это было возможно малой кровью.

В ходе фейслифтинга передняя часть получила новую панель с крупными блок-фарами и большим бампером, да и задняя часть автомобиля была решена в аналогичном стиле. Тем не менее к концу восьмидесятых Вартбург уже бесконечно устарел и выглядел примерно столь же архаично, как наш 40-й Москвич, который к тому времени уже сняли с производства.

Поздние 353W и 353W Tourist

Как и Трабант, Wartburg 353 приводился в движение двухтактным мотором, но не двух-, а трехцилиндровым, причем с водяным охлаждением. Благодаря двухктактной конструкции двигатель практически не имел газораспределительного механизма и был лишен отдельной системы смазки.

При этом трехцилиндровый жидкостник работал заметно тише, чем двухцилиндровый воздушник Трабанта. Двигатель Вартбурга развивал вполне приличные для своих 993 кубиков рабочего объема 50 л.с., а чуть позже мощность подняли до 55 и 57 л.с.

Таким образом, по литровой мощности двигатель превосходил многие четырехтактники того времени.

https://www.youtube.com/watch?v=FbCt4YJy5Qc

В силу относительно высоких мощностных характеристик мотор Вартбурга оказался чувствительным к качеству и, главное, типу моторного масла, которое добавлялось прямо в топливо. Была и другая проблема – такой двигатель в силу особенностей конструкции не любил езду в режиме торможения на включенной передаче, поскольку нагрузка на трущиеся части не соответствовала количеству подаваемой смазки.

Для того, чтобы избежать принудительное прокручивание коленчатого вала трансмиссией, конструкторы предусмотрели в четырехступенчатой коробке передач обгонную муфту, которая управлялась подрулевым рычажком. Она позволяла отключить двигатель от трансмиссии.

Такая особенность конструкции позволяла водителю Вартбурга также переключать передачи на ходу практически без выжима сцепления, которое использовалось лишь для старта автомобиля с места. Отключать обгонную муфту (то есть постоянно оставлять жесткую связь мотора с колесами через КП) рекомендовалось лишь при движении на скользкой дороге.

Существовала и версия с полуавтоматической трансмиссией Hycomat, которая требовала ручного переключения передач, но сцепление при этом не использовалось вообще.

Еще одна параллель с Трабантом – тип привода. Wartburg имел не характерный для шестидесятых годов привод на передние колеса, который на немецких машинах был массово внедрен одновременно с пионерами мирового автомобилестроения.

Подвеска Вартбурга 353 напоминала ходовую часть Траби – те же поперечные рессоры, но передняя была независимой, а задние колеса соединялись с помощью трубчатой балки и пары продольных реактивных штанг. Конструктивно такая платформа восходит к автомобилям начала века, но управляемость при этом была на приемлемом для той эпохи и мощностей уровне.

Wartburg 353 WR

С учетом наружных габаритов, у седанов 353 и универсалов 353 Tourist был на удивление просторный салон с плоским полом, не имевшим трансмиссионного тоннеля из-за рамной конструкции кузова. Выпускались и более необычные модификации – например, двухдверный пикап 353W Trans или раллийный гоночный 353 WR, а также военный открытый кюбельваген.

Wartburg 353 Trans

Несмотря на несколько возможных вариантов модернизаций (включая вариант под индексом 360 с несущим кузовом и двухдверный фастбек 355), вплоть до 1988 года автомобиль по прежнему оснащался шумным и неэкологичным двухтактником. Именно поэтому Wartburg 353 пользовался спросом разве что в странах Восточной Европы, где были готовы ездить почти на чем угодно.

Однако советские экспортные Жигули у венгров и чехов котировались заметно выше – особенно в восьмидесятые годы, когда появились пятерки и семерки. Ценообразование модели 353 соответствовало уровню конструкции и табели о рангах – на родном рынке ГДР Вартбург стоил хоть и в полтора раза дороже еще более примитивного Траби, но был заметно дешевле тольяттинских автомобилей.

По массовости Вартбург заметно отставал от более доступного Trabant: за 25 лет было выпущено около миллиона 353-х (для сравнения: количество Трабантов превысило 3 000 000 экземпляров).

Архаичный двухтактный двигатель столь долго продержался на конвейере вследствие того, что освоить его сколько-нибудь заметную модернизацию в Айзенахе по различным причинам (в основном, экономическим) не получалось, а заимствовать у западных немцев какой-то чужой мотор не решались из политических соображений.

Шанс на спасение Вартбурга мелькнул в 1988 году, когда Volkswagen предложил за свои деньги наладить в ГДР выпуск собственных моторов, благодаря чему подобный силовой агрегат мог появиться и у нашего сегодняшнего героя.

В итоге модель преклонных лет наконец-то получила вполне современный двигатель (аналог VW Polo/Golf) рабочим объемом 1,3 л, который развивал 64 л.с.

Такой мотор потребовал серьезной доработки платформы – в частности, его пришлось установить поперечно и состыковать с другой трансмиссией.

Впрочем, это не спасло давно устаревшую машину, которая не пользовалась спросом в Европе. К тому же модель была не слишком массовой, а поэтому себестоимость каждого автомобиля получалась достаточно высокой. Отдельные партии модели Wartburg 1,3 поставляли в СССР – в частности, в Минске в начале 90-х годов этих автомобилей было достаточно много.

Wartburg 1,3 в тюнинге от… Irmscher!

Однако судьба самой страны под названием ГДР определила и будущее Вартбурга – после того, как две Германии объединились в одну, архаичная машина оказалась просто ненужной гражданам нового государства. Именно поэтому в 1991-м производство прекратили, а завод в итоге отошел даже не Volkswagen, а General Motors.

Источник: https://xn--e1akmbiab6b.xn--p1ai/istoriya-avtomobilya/millionnik-iz-gdr-istoriya-wartburg-353-vartburg

Роторный двигатель

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Роторный двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя — ротор — совершает вращательное движение.

Роторный двигатель также известен под на­званием двигателя Ванкеля в честь его изо­бретателя доктора Феликса Ванкеля. Роторный двигатель в его современном виде описан в стандарте DIN 6261.

Вот о том, как устроен роторный двигатель, мы и поговорим в этой статье.

Первый прототип роторного двигателя был испытан 25 февраля 1958 года. В настоящее время единственным серийно выпускаемым автомобилем, оснащенным роторным двига­телем, является Мазда RX-8.

Конструкция и принцип действия роторного двигателя

Ротор двигателя имеет треугольную форму с выгнутыми наружу (выпуклыми) сторонами (рис. «Сравнение четырех тактов рабочего цикла роторного двигателя и двигателя с возвратно-поступательным движением поршней«).

Внутри охлаждаемого водой кожуха находится овальная или, точнее, эпитрохоидальной формы камера ротора.

При враще­нии ротора три его вершины обкатываются по стенке корпуса, образуя три взаимно гермети­зированные камеры с изменяемым рабочим объемом (А, В, С), располагаемые через 120° по дуге окружности.

Каждая из этих камер обеспе­чивает реализацию полного четырехтактного цикла сгорания при каждом полном обороте ротора; т.е. за один полный оборот треугольного ротора двигатель заканчивает четырехтактный процесс три раза, а эксцентриковый элемент осуществляет равное число оборотов.

Передаточное отношение зубчатого колеса с внутренними зубьями и ведущего зубчатого колеса составляет 3:2. Следовательно, ротор вращается со скоростью равной одной трети скорости вращения эксцентрикового вала.

Сравнение 4-тактных рабочих циклов роторного двигателя и двигателя с возвратно-поступательным движением поршней

По мере поворота эксцентрикового вала про­исходит увеличение объема (см. рис. а). Это соответствует движению поршня вниз в двигателе с возвратно-поступательным дви­жением поршней, т.е. такту впуска топливно­воздушной смеси.

По мере продолжения поворота ротора впуск­ной канал соответствующей камеры закрыва­ется (рис. Ь), и объем газа, находящегося в камере, сжимается.

Для двигателя с возвратно-поступательным движением поршней это соот­ветствует перемещению поршня из НМТ в ВМТ при закрытых клапанах.

Перетекание газа мимо трохоидального сужения облегчается за счет выемки в основании ротора (Ь, с).

Незадолго до того, как объем снова начи­нает увеличиваться, производится зажигание, и начинается процесс сгорания смеси (см. рис. с). Давление газов передается ротором на эксцентриковый вал, что вызывает вращение эксцентрикового вала и ротора.

При этом объем камеры снова начинает увеличиваться (с, d). Это соответствует рабочему ходу или такту расширения на двигателе с возвратно-­поступательным движением поршня.

Здесь эксцентриковый вал выполняет функцию шатунной шейки в двигателе с возвратно-­поступательным движением поршней.

Приблизительно в точке достижения мак­симального объема камеры ротор открывает выпускное отверстие, и начинается выпуск от­работавших газов (см. рис. d), что соответ­ствует такту выпуска в двигателе с возвратно­-поступательным движением поршней.

В двух других камерах, окружающих ротор, выполняется такая же последовательность со смещением на 120° относительно ротора. В результате этого процесса за один оборот ротора впуск смеси через впускной канал и выпуск отработавших газов через выпускной канал осуществляется три раза.

Эквивалентный рабочий объем роторного двигателя вычисляется в соответствии со следующим соотношением:

эквивалентный рабочий объем = количество роторов • объем камеры • 2

Направление движения ротора

Движение ротора по трохоидальной поверх­ности цилиндра направляется:

  • направляющей шестерней, жестко закре­пленной на торцевом щите;
  • внутренним зубчатым венцом ротора, ко­торый обкатывается вокруг направляющей шестерни;
  • эксцентриковым валом, который передает крутящий момент на трансмиссию и, таким образом, эквивалентен коленчатому валу двигателя с возвратно-поступательным движением поршней.

Эксцентриковый вал установлен в подшипниках скольжения в торцевых щитах двигателя и концентрично вращается в направляющей шестерне. Ротор позиционируется на эксцентрике эксцентрикового вала при помощи подшипников сколь­жения. В многороторных двигателях на одном эксцентрике установлено несколько роторов.

Во время вращения ротор опирается с одной стороны на вращающийся эксцентриковый вал, а с другой стороны опора создается в ре­зультате обкатки зубчатым венцом направляю­щей шестерни.

Благодаря такому двойному принудительному направлению ротор может вращаться только в пределах трохоидальной поверхности цилиндра таким образом, что его боковые края, скользя по внутренним стенкам цилиндра, образуют три рабочих камеры.

Ротор изготовлен из литой стали и имеет торцевые и радиальные уплотнительные пластины. Эти пластины изготовлены из литой стали и подвергнуты поверхностной электронно-лучевой обработке. Требуемое давление прижима уплотнительных пластин обеспечивается пластинчатыми пружинами.

В трохоидальной камере для смазки уплот­нений установлены маслоразбрызгивающие сопла, подача масла в которые осуществля­ется дозирующим масляным насосом. Это позволяет точно дозировать подачу масла и снизить расход масла приблизительно на 40 % по сравнению с ранними моделями ро­торных двигателей.

Газообмен в роторном двигателе

В отличие от двигателя с возвратно­-поступательным движением поршней, в кото­ром управление газообменом осуществляется клапанами, в роторном двигателе оно осу­ществляется отверстиями в роторе.

Впускные и выпускные каналы, на предыдущих версиях двигателя расположенные радиально в трохоидальном корпусе ротора (периферийный впуск и выпуск), в последующих разработках были заменены впускными каналами в торцевых щитах.

В последних разработках используются боковые впускные и выпускные каналы.(см. рис. «Роторный двигатель с боковыми впускными и выпускными каналами«

Единственным роторным двигателем, уста­навливаемым в настоящее время на серийно выпускаемых легковых автомобилях, явля­ется двухроторный двигатель. Он имеет три боковых впускных канала и два боковых вы­пускных канала для каждого ротора.

Боковое расположение каналов газообмена позволяет осуществлять газообмен без перекрытия, что предотвращает перетекание всасываемой све­жей смеси со стороны впуска на сторону вы­пуска.

Это дает значительное снижение содер­жания углеводородов в отработавших газах.

Система впуска роторного двигателя

Аналогично двигателю с возвратно­-поступательным движением поршней совре­менные роторные двигатели для легковых автомобилей имеют регулируемую систему впуска, позволяющую влиять на характери­стику крутящего момента двигателя.

Каждый впускной канал имеет собственный порт на впускном трубопроводе. Это позволяет под­ключать один, два или три впускных канала, в зависимости от потребностей двигателя.(см. рис.

«Впускные и выпускные каналы с различными настройками регулируемой системы впуска«

Зажигание в роторном двигателе

Поскольку камеры сгорания роторных дви­гателей имеют вытянутую форму, что небла­гоприятно для зажигания, на современных роторных двигателях устанавливаются две независимые свечи зажигания, со сдвигом момента зажигания во времени. При этом за­паздывающая свеча находится впереди опе­режающей свечи в направлении вращения.

Впрыск топлива в роторном двигателе

Топливо подается в двигатель через топлив­ные форсунки с несколькими отверстиями, установленными в системе впуска, что обе­спечивает достаточное распыление топлива. В двигателе Renesis (Mazda), каждый ротор имеет три топливные форсунки с различным количеством отверстий. Каждая форсунка «обслуживает» один из трех каналов впуска.

Система охлаждения роторного двигателя

Роторный двигатель обычно имеет жидкост­ную систему охлаждения. Расположение ка­налов охлаждения в корпусе ротора адапти­ровано к неравномерной тепловой нагрузке, испытываемой рабочей камерой трохоидальной формы.

На стороне впуска, испытываю­щей небольшую тепловую нагрузку, количе­ство каналов охлаждения меньше, чем на стороне выпуска, тепловая нагрузка которой значительно выше.

Такое расположение кана­лов охлаждения предотвращает повреждение и деформацию камеры и роторов.

Характеристики роторного двигателя

Преимущества: полная уравновешенность масс; благоприятная кривая изменения кру­тящего момента; компактная конструкция; меньшее количество компонентов (отсутствует клапанный механизм); легкость в управлении.

Недостатки роторного двигателя

  • неблагоприятная форма камеры сгорания с длинными путями распростране­ния пламени;
  • повышенный расход топлива и масла;
  • невозможность реализации дизельного цикла;
  • высокое расположение выходного вала.

Из-за отсутствия возвратно-поступательно движущихся масс и ограничений на проход газа, скорость перемещения газового потока и частоту вращения вала двигателя можно значительно повысить.

Роторные двигатели могут быть полностью уравновешены. Единственным нерешенным вопросом является неравномерный крутя­щий момент, что характерно для всех ДВС.

Улучшение постоянства потока мощности и других рабочих характеристик может быть достигнуто объединением нескольких рото­ров на одном валу.

Кривую момента можно приблизить к характеристике дросселирован­ного двигателя или двигателя гоночного ав­томобиля, изменяя момент впуска и сечение впускных каналов.

В следующей статье я расскажу о системе охлаждения двигателя.

Источник: http://press.ocenin.ru/rotornyj-dvigatel/

Ваз 2109 с роторным двигателем и его история

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Ваз 2109 с роторным двигателем

Ваз 2109 с роторным двигателем в одно время воспринимали, как шутку. Якобы на скорости 200 км/ч такая «девятка» обгоняла Мерседес,но в каждой шутке есть доля правды.

На Ваз 2109 роторный двигатель устанавливали и указывали, что по динамико-скоростным качествам автомобиль превосходит все известные модели отечественного автопрома.

Но почему выпуск таких «девяток» не был поставлен на поток? Попробуем выяснить все, что касается этого вопроса и представим преимущества роторного двигателя перед обычным ДВС.

Рпд в ссср и после

Роторный двигатель ваз 2109

Начнем с того, что в 1996 году на территории нашей страны стали выпускать Ваз 2109 с роторным мотором. Это была машина с повышенной мощностью.

Под капотом урчал 140-сильный двигатель ротор, разгонявший любимую «девятку» до 100 км/ч всего-то за каких-нибудь 8 секунд, а максимальная скорость составляла – 200 км/ч. Вот откуда слухи о гонках с Мерседесом.

Что касается топливного бака, то его объем составлял 39 л, так как аппетит такого Ваз 2109 был просто волчий. Благодаря огромному по размерам баку, можно было доехать от столицы до Смоленска и вернуться обратно.

Примечание. Огромный расход топлива, в некотором роде, объясняет непопулярность Ваз 2109 с роторным силовым агрегатом.

Время на месте не стоит. После выпуска первой «девятки» с таким мотором, производители выпустили еще две версии: мотор на 150 л.с. и форсированную модификацию, развивающую 250 л.с.
Такая огромная динамика ничего толкового не давала. Всего 40 тыс. км пробега и бешеный по мощностным характеристикам двигатель превращался в рухлядь.

Примечание. Еще одной причиной, из-за которой роторная «девятка» не прижилась в России, называют высокую стоимость автомобиля и огромные расходы на его содержание.

Немного истории

Интересные факты:

  • Роторный двигатель или РПД попал в ореол зрения советского правительства еще в провальном для страны 1974 году. Чтобы хоть как-то повысить обороты, социалистическая экономия идет ва-банк.Создается на ВАЗ специальное конструкторское бюро под названием РПД, целью и главной задачей которого становится серийное производство «ванкельных агрегатов»;
  • Поскольку ВАЗ планировался изначально, как копия западных технологий, в частности Фиат, новым конструкторским бюро было решено воспроизвести двигатель Мазда. На десятилетние наработки советских инженеров(см.ВАЗ 2109: ремонт инжектора — как производить?) правительству было, грубо говоря, «начхать» и их предали забвению, как оказалось зря;
  • Вначале советские чиновники вели долгие переговоры с самим Ванкелем на предмет покупки лицензии, которые оказались безуспешными в виду ограниченности бюджета (по слухам Ванкель запросил огромную сумму). Все же, некоторые передовые технологии были успешно переняты.На выпуск был поставлен первый 1-секционный мотор Ваз 311. Он имел мощность, правда, 65 л.с., но это было лишь начало;
  • Опытная партия была выпущена, как ни странно, только после 5 лет. Уже с конвейера сошло 50 образцов роторного мотора. Они мгновенно расходятся среди самих работников автопрома, так сказать, внутри кухни. Ну, может, и правительственным работникам высшего звена, кое-что перепало, не без этого.

Ваз 2109 с роторнопоршневым двигателем

Примечание. Правда, это не помогло двигателю прижиться, так как он перенял только внешнее сходство с японским, а нутро у него было не очень – сыпаться стал по-советски скоро.

  • Пришлось заменить все агрегаты на обычные поршневые. Идея не удалась;
  • Но неожиданно приходит спасение откуда не ждали. Конструкторское бюро по РПД, сотрудников которого уже отправили в черный список и в скором времени бы отчитывали на закрытом съезде работников автопрома, получает предложение от спецслужб. «Чекистов» расход топлива и ресурс мотора нисколько не интересовал, а вот мощностные показатели очень даже;
  • Получив предложение, комбинат сразу же запустил производство 2-секционного РПД. Мощность этого мотора – 120 л.с. Установили на Ваз 2101 Аркан (специального производства);
  • Оживший РПД, настолько понравился, что стали заказывать его для спорта и водного транспорта. Автомобили и лодки, оснащенные таким мотором, завоевывали только призовые места, оставив далеко позади транспорт с обычными поршневыми двигателями.Видимо, это и стало причиной запрета на выпуск РПД в дальнейшем. Только после развала СССР за новую попытку взялись, как и было описано выше, производители Ваз 2109.

Роторный двигатель на ваз 2109

Вот такая история у роторного ДВС в эпоху СССР.

Этот мотор постоянно привлекал и привлекает к себе максимальное внимание не только на просторах нашей Родины. И это неудивительно: конструкция подобного силового агрегата очень проста, а характеристики, словно под капотом не один, а два мотора,но, как и в нашем случае, этот агрегат не прижился нигде.

Создателем такого мотора называют Ванкеля, которому удалось придумать эту конструкцию еще в 1919 году. Ванкель был немцем и в 17 лет он сотворил чудо. Как ему такое удалось, остается загадкой.

DKM или «машина с вращающими поршнями» – именно так назвали первый автомобиль с роторным агрегатом, первый патент на выпуск которого Ванкель получил уже в 1929 году.

Принцип действия

Роторный двигатель в ваз 2109 и его принцип работы

Роторный мотор сегодня называют отличной альтернативой сильно форсированному двигателю.
Этот агрегат имеет следующие преимущества:

  • Неизменную мощность на всем диапазоне работы двигателя;
  • Гигантский потенциал для форсирования (чип-тюнинга);
  • Невероятно большой КПД (с 1 л рабочего объема удается выжать около 110 л.с. даже без проведения чип-тюнинга);
  • Хотя в случае с Ваз 2109 инженерам не удалось добиться экономичности, роторный двигатель, по сути, может съедать сравнительно мало (есть шанс повторить опыт с «девяткой»);
  • Автомобили с роторным агрегатом способны развивать большие обороты (до 10 000 в минуту).

Принцип работы этого чудо-агрегата таков:

  • Он разительно отличается от работы поршневого ДВС, так как связано это с конструктивными особенностями. Среди главных отличий выделяют именно сам ротор, который выполняет и роль поршня и роль шатуна;
  • В таких агрегатах весь КВШ механизм сводится только к ротору и валу. Энергия топлива вынуждает вал вращаться с большой скоростью.

Интересно. Примечательно, что подача топлива, вращение вала и остальное происходит в одном блоке, являющимся и камерой сгорания и ГРМ.

  • В единственном блоке происходят все важные процессы: впуск и выхлоп;
  • Сам блок изнутри имеет форму, напоминающую капсулу. В науке такая форма имеет свое название – эпитрохоида;
  • На валу установлен бывает ротор. Он прочно сцеплен с зубчатым колесом, которое соединено, в свою очередь, со статором.

Ванкель и его двигатель

Примечание. Следует знать, что ротор по размерам намного больше статора, но, несмотря на это, он легко вращается вместе с зубчатой шестерней.

  • Ротор имеет форму треугольника. Двигаясь по внутренней поверхности блока, треугольник (вернее, каждый из его концов) отсекает определенное количество пространства;
  • Что касается поршневых колец, то в роторном агрегате их функцию выполняют специальные пластины, прижимающиеся к стенкам блока ленточными пружинами, давлением газа и центробежными силами;
  • Конструкция двигателя Ванкеля лишена сложного ГРМ, что значительно ее упрощает;
  • За счет отсутствия потерь на трение (как помним, в этом моторе нет многих деталей КВМ – см. выше), удается выработать большую мощность;
  • В роторном агрегате за один полный оборот ротора налицо целых три рабочих цикла.

Примечание. Один из недостатков роторного двигателя – большой аппетит, объясняется, в частности тем, что камера сгорания в момент такта сжатия получается слишком длинной и горючее не успевает полностью догореть.

Именно в целях борьбы с этим, для повышения экономичности, на такие моторы ставятся по две свечи. Срабатывают они поочередно, воспламеняя горючее с двух сторон.

Благодаря таким мерам, придуманным совсем недавно, удалось значительно повысить показатели роторного агрегата в плане экономичности (инженерам Ваз 2109 на заметку).

Пока все это только на бумаге выглядит хорошо. На примере Ваз 2109 и других моделей авто с роторным двигателем, становится ясно, что до успеха в реальной жизни еще далеко.

По всему свету, в разных его концах, разбросано множество автомобилей с таким мотором. Единицы из них еще на ходу, большинство же (которым повезло) хранятся в музеях или частных коллекциях.

Немало моделей с моторами времен 60-80 х годов можно встретить на свалке.

История роторного двигателя

Недостатки такое редкого на сегодня мотора сразу же всплывут на поверхность и обескуражат ярого агитатора внедрения роторного ДВС в автопроизводство, как только представим себе следующую ситуацию.

Владелец «девятки» с ротором оказался в неприятной ситуации: его мотор перегрелся.Что он будет делать? Ответ однозначен: носится по всему городу и искать специалистов, редкие запчасти и детали.С другой стороны, у роторного двигателя есть право на будущее.

Его никто не отбирал. Двигателю Ванкеля зеленый свет и инженерам всего мира придется немало потрудиться, чтобы усовершенствовать конструкцию и устранить большинство его недостатков.

Вот тогда уже обычный поршневой ДВС перед мощным роторным агрегатом окажется слабым конкурентом, удел которого забвение. А сегодня пока что рано об этом думать.

Схема работы РПД

Технические характеристики мотора ВАЗ 415

Число секций2
Рабочий объем камеры агрегата, дм31,308
Мощность, кВт/л.с.103/140
Масса мотора, кг113
Размеры мотора – высота/ширина/длина, см57/53,5/66,5
Ресурс мотора до 1-го капремонта, км125 тысяч

обзор и тематические фото помогут узнать о роторном двигателе на Ваз 2109 гораздо больше.

Инструкция по эксплуатации и установке агрегата, схемы и чертежи также могут быть полезны при установке такого двигателя своими руками или по другой причине. Цена на роторный двигатель всегда была выше, чем на обычный по ряду особых причин.

Источник: http://MasteraVaza.ru/zubilo/remont-i-ekspluataciya-zubilo/vaz-2109-s-rotornym-dvigatelem-893

Роторный двигатель – история и перспективы – журнал За рулем

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

29 ноября 2016 года

Сегодня обычный двигатель внутреннего сгорания только немцы, да и то лишь иногда, величают мотором Отто. А Феликсу Ванкелю наряду с Рудольфом Дизелем повезло куда больше: в рассказах о роторно-поршневых моторах обязательно хоть раз упоминается его фамилия.

Феликс Ванкель, заваривший всю эту кашу, рядом с серийным купе Mazda RX‑7.Феликс Ванкель, заваривший всю эту кашу, рядом с серийным купе Mazda RX‑7.

Правда, злые языки говорили, что Ванкель так и не получил автомобильных прав. Но в историю-то автомобильную он вошел, да и история эта еще не кончилась.

Конструкция роторного двигателя описана множество раз, в том числе в журнале «За рулем» (см., например, ЗР, 2001, № 7). Вкратце: такой мотор — воплощенное торжество геометрии.

Блок цилиндров — это статор, который имеет хитрую внутреннюю поверхность, представляющую собой эпитрохоиду. Ротор со специальными уплотнениями движется внутри, выполняя функции поршня и шатуна. В одной камере две свечи — основная и дожигательная.

Газообмен происходит через впускные и выпускные окна. Такие секции можно компоновать практически в любых количествах.

Роторный двигатель примерно в полтора раза компактнее и легче аналогичного по характеристикам поршневого. Но есть у него и существенные недостатки. Для смазки уплотнений на роторе масло поступает в топливо.

А это означает дополнительный расход масла и сложности с экологией. Для роторного двигателя характерен повышенный расход бензина и относительно низкий ресурс из-за износа тех самых коварных уплотнений.

Над решением этих вопросов конструкторы работают много лет, и не без успеха.

Пьедестал почета

Первый патент Ванкель получил еще в 1930‑е годы. Изобретением заинтересовалась фирма BMW, но до дела не дошло. В 1950‑х инженер построил-таки несколько небольших моторов с прицелом на автомобили и легкие самолеты и, что не менее важно, сумел заразить своим энтузиазмом компанию NSU.

Осенью 1963 года на выставке во Франкфурте представили компактный родстер NSU Wankel Spider, снаряженный односекционным «ротором» с приведенным объемом 0,5 л (для роторного двигателя приведенный объем вдвое больше геометрического). Двигатель развивал 50 л.с. при 6000 об/мин (позже — даже 54 л.с.). Для сравнения: мотор 408‑го Москвича выдавал ту же мощность с 1,4 л рабочего объема.

Максималка 152 км/ч тоже была очень высокой для родстера такого класса. Но… У немцев еще много лет была в ходу шутка: мол, в объявлениях о продаже подержанных спайдеров пишут: «Продаю NSU Wankel Spider и четырнадцать запасных двигателей». Помимо низкого ресурса мотор славился расходом масла и топлива, шокирующим расчетливых немцев. До 1967 года покупателей нашли всего 2375 спайдеров.

NSU Ro 80 в 1968‑м стал автомобилем года, но родную фирму окончательно погубил.NSU Ro 80 в 1968‑м стал автомобилем года, но родную фирму окончательно погубил. Силовой агрегат NSU Ro 80.Силовой агрегат NSU Ro 80.

Но энтузиасты из NSU не угомонились и выпустили элегантный и даже авангардный по дизайну седан Ro 80 с двухсекционным двигателем мощностью 115 л.с. Машина развивала скорость 180 км/ч! Седанов с такой максималкой в мире тогда было немного.

В 1968‑м в Европе NSU Ro 80 признали даже автомобилем года. Его производили десять лет, постоянно модернизируя, но продали лишь 37 204 экземпляра.

Компания NSU потеряла самостоятельность, влилась в Audi, и о роторном двигателе немцы больше не вспоминали.

В 1990‑м Mazda с роторной моделью 787В выиграла 24‑часовые гонки в Ле-Мане.В 1990‑м Mazda с роторной моделью 787В выиграла 24‑часовые гонки в Ле-Мане.

Тем временем упорные и усидчивые японцы купили лицензию Ванкеля еще в 1961 году. И в 1963‑м на Токийском автосалоне показали прототип купе Mazda Cosmo Sport с двухсекционным двигателем, выдававшим 110 л.с.

при 7000 об/мин. Годом позже начали серийное производство. До 1972‑го продали всего-то 1176 автомобилей. Но компания с завидным терпением продолжала совершенствовать роторные автомобили — вплоть до модели RX‑8 2004 года с 280‑сильным двигателем, обес­печивающим разгон до 100 км/ч за 8,4 с.

Эту машину продавали и в России, она была у нас на тесте (ЗР, 2005, № 8). Ездить на ней очень интересно, но, чтобы получить от двигателя всё, на что он способен, приходилось держать обороты не ниже 4000. Компания Mazda вошла в историю еще и благодаря тому, что в 1990‑м выиграла гонку в Ле-Мане с прототипом Mazda 787B. Ее роторный мотор (700 л.с.

при 5000 об/мин) выдержал 24‑часовой марафон, «привезя» два круга грозному Ягуару.
Леонид Новиков, конструктор-двигателист, в 1970‑е годы — сотрудник вазовского КБ роторно-поршневых двигателей.Леонид Новиков, конструктор-двигателист, в 1970‑е годы — сотрудник вазовского КБ роторно-поршневых двигателей.— В 1968 году в книжном магазине в родном Иркутске я купил книгу В. Бениовича, Г. Апазиди и А. Бойко «Роторно-поршневые двигатели». С помощью создателя первого в Иркутске самодельного автомобиля, моего друга Бориса Демьянóвича, разобрался в кинематике и загорелся идеей постройки односекционного мотора для гоночного мотоцикла.В феврале 1971 года начальник вазовского КБ двигателей Михаил Коржов принял меня на работу с условием получить высшее образование, забыть о мотоспорте… и о роторных двигателях. Оказалось, Коржова незадолго до этого заставили изучить чертежи явно неработоспособного роторного мотора какого-то изобретателя-любителя. Кому хочется заниматься мартышкиным трудом? А тут еще я со своими роторными мечтами.Третьего сентября 1973 года я впервые наблюдал за бесшумной работой двухсекционного роторного двигателя Мазды RX‑2, купленной для ВАЗа. Через неделю получил задание снять этот мотор и установить его под капотом ВАЗ‑2103. Так через две недели появился первый вазовский автомобиль с 120‑сильным роторным мотором и стандартной коробкой передач от Жигулей. Синюю машину с обозначением «00–34 Проба» на номерах я прозвал Вазда-Т‑34. Тогда же, в 1973‑м, было создано СКБ роторно-поршневых двигателей, руководителем назначили Бориса Поспелова. Задачу нам поставили серьезную: создать обширное семейство моторов с воздушным и жидкостным охлаждением, а первым делом — односекционный двигатель мощностью 80 л.с.За прототип, понятное дело, взяли двигатель Mazda. Скомпоновали свой односекционник в моторном отсеке, выдвинув вперед на 170 мм. Такое решение улучшило развесовку, упростило замену свечей. Мы очень гордились тем, что сам Феликс Ванкель, приехав на один день на ВАЗ, похвалил нашу архитектуру — компоновку двигателя. Провели три фазы испытаний и доводки и передали документацию на производство. Так появился ВАЗ‑21018. А наше СКБ стало работать над установкой двухсекционных двигателей на ВАЗы специального назначения.

Надежность первых двигателей из-за низкого качества производства была не ахти. К 1978 году мы заметно улучшили газовые уплотнения, однако технологические проблемы остались нерешенными. Позднее удалось кое-что сделать, но с 1980 года я занимался уже дизелями. Интересно, что моим первым служебным автомобилем на ВАЗе был именно роторный. Наездил я на нем без проблем 40 000 км.

Роторными двигателями занимались многие компании, даже американские. Но до серии дело дошло не у всех. Помимо немцев и японцев в этом вопросе относительно преуспели французы. Они тоже отметились мелкосерийными роторными автомобилями. Сначала делали 50‑сильное купе М35 на базе модели Ami 8, потом — Citroen GS Birotor с 106‑сильным двигателем. Суммарный их выпуск едва перевалил за тысячу.

А четвертый завод, который мелкосерийно выпускал роторные автомобили, - ВАЗ! Кстати, российский след в этой истории весьма интересен.

Роторный двигатель: между прошлым и будущим

Страницы

← предыдущаяследующая →

12

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Источник: https://www.zr.ru/content/articles/904332-oborotistyj-malyj/

Роторные движки. Почему у твоей тачки не такой мотор?

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Роторные двигатели по сей день будоражат умы инженеров. Простая и одновременно высокомощная конструкция по своей эффективности уступает только электромоторам. В этом материале мы окунемся почти в вековую историю данного типа двигателей и постараемся ответь на вопрос: “Почему под капотами наших тачек нет таких моторов?”.

Начало

Создание роторного двигателя прочно ассоциируется с фамилией одного известного инженера – Феликса Ванкеля.

Сам Ванкель в интервью одному печатному изданию рассказал, что схему работы нового двигателя он увидел во сне, когда ему было всего 17 лет. К слову, часть современных последователей Ванкеля скептически относится к этому факту.

Они убеждены, что изобретенный двигатель невозможно создать, досконально не зная недостатки обыкновенных двигателей.

Как всем нам известно, обычный двигатель внутреннего сгорания имеет четыре цикла работы – впрыск, сжатие, сгорание и выхлоп. Опираясь на эти данные, Ванкель пришел к выводу, что все эти операции можно осуществить при вращении.

Первый эскиз будущего революционного двигателя Ванкель сделал в 1924 году, через пять лет после того, как ему приснился «вещий» сон. Спустя еще 3 года Феликс открывает собственную мастерскую в городе Гейдельберг, где, собственно, и появляются на свет чертежи уникального мотора с «вращающимися поршнями».

В 1929 году Ванкель получает патент на свое изобретение. Спустя еще 7 лет была получена патентная заявка на двигатель типа DKM (вращающиеся поршни).

Перспективного и молодого инженера сразу заприметили власти фашисткой Германии, в связи с чем работы по воплощению «двигателя мечты» в жизнь были приостановлены.

Во время войны Феликс успешно сотрудничал с такими компаниями, как BMW, Daimler и DVL, которые занимались постройкой авиадвигателей.

Кстати, после окончания Второй Мировой войны Феликсу даже пришлось сидеть в тюрьме (около 1 года). Его обвинили в пособничестве фашистскому режиму.

В 1951 году талантливый инженер устраивается на работу в мотоциклетную фирму NSU, где его наработками сразу интересуется Вальтер Фройде – известный конструктор мотоциклетных двигателей. Под его патронатом работа над роторным двигателем заметно ускоряется, и первый рабочий прототип был собран в 1957 году.

После обкатки первых образцов Фройде предложил изменить концепцию роторного двигателя, зафиксировав камеру сгорания. Изначально в двигателе Ванкеля ротор вращался вокруг неподвижного вала вместе с камерой сгорания, что обеспечивало практически полное отсутствие вибраций.

Обновленный двигатель получил обозначение ККМ.

Несмотря на то, что Ванкелю не понравилась новая концепция, он прекрасно понимал, что такой вариант намного легче в обслуживании и такая банальная процедура, как замена свечей, не потребует полного разбора двигателя. Первый образец обновленного двигателя появился в июле 1958 года, и, по сути, эта конструкция принципиально не менялась до наших дней.

Как это работает?

Изюминкой такого типа двигателей, как ни странно, является сам ротор, который, по сути, и является поршнем.

Цилиндром служит статор, имеющий форму эпитрохоиды, а когда ротор двигается по поверхности статора, образуются полости (по сути – традиционные камеры сгорания).

В итоге за один оборот ротора весь процесс повторяется трижды, а общая геометрическая форма позволяет добиться аналогичного количества тактов – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Ещё один плюс в копилку роторного двигателя – полное отсутствие системы газораспределения, эту роль на себя берет сам ротор.

Серийное будущее

В конце 1950-х годов послевоенная Германия начала потихоньку процветать, и продажи автомобилей с каждым годом обновляли рекорды. Компания NSU делает ставку именно на роторные моторы, разработанные Ванкелем.

Первым автомобилем, использующим новый двигатель, становится компактный родстер NSU Spider. Установленный под капотом небольшой мотор развивал всего 54 л.с.

, но тем не менее этого вполне хватало для разгона до 150 км/ч.

Чуть позже появляется еще одна модель – NSU Ro-80, именно этот автомобиль приносит инженеру всемирную известность. Роторная сущность автомобиля заложена уже названии модели. Ro – «ротор». Автомобиль получил мотор, развивающий 115 л.с., до 100 км/ч он мог разгонятся за 12,8 секунды. Не плохо как для конца 1960-х годов!

В разные годы автомобили с роторными моторами выпускали многие компании. Но нужно отметить, что большинство концептов так и не были воплощены в жизнь.

Например, компании Mercedes и Chevrolet в 1970-х годах планировали выпуск собственных суперкаров, оснащенных именно роторными движками.

Но настоящим оплотом роторного движения стала японская компания Mazda, которая выпускает автомобили с роторными двигателями до сих пор.

Недостатки

Несмотря на всю инновационность конструкции, данный двигатель имел ряд серьезных недостатков, которые проявились практически сразу. Чего только стоит тот факт, что первый рабочий прототип роторного мотора исчерпал заложенный ресурс всего за два часа работы!

Из-за сложной формы камеры сгорания и её сравнительно больших размеров роторные двигатели были склонны к перегреву, ведь в отличие от ДВС камера сгорания всего одна, и работает она постоянно. Это приводит к падению КПД работы двигателя, а также к низкой топливной экономичности. Последний фактор возникает из-за плохого смешивания воздушно-топливной смеси.

Чуть позже, с развитием технологий и появлением новых высокопрочных сплавов, инженерам удалось совладать с высокими температурами.

Еще одна проблема роторных двигателей – система уплотнений. В обычном поршневом двигателе компрессионные кольца двигаются в одном и том же направлении. В роторном моторе уплотнителям приходится постоянно работать под разными углами. Из-за этого возникает повышенный износ, который пытаются скомпенсировать, впрыскивая масло прямо в коллектор.

К еще одному недостатку роторных двигателей можно отнести сравнительно низкий крутящий момент.

Для того чтобы снять вращение с ротора (который сам непрерывно крутится), применяются эксцентрично расположенные на главном валу диски, или другими словами – кривошипно-шатунный механизм.

Именно из-за него классические двигатели имеют низкий КПД. Хотя, говоря по правде, в двигателе Ванкеля он имеет значительно упрощённую конструкцию.

Роторные моторы в СССР

Покорение диковинным двигателем Советского Союза началось в самом начале 1970-х годов. В 1974 году на базе завода в Тольятти создается специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей. Как это часто бывало, лицензию покупать не стали, а просто скопировали роторный мотор, используемый в серийной NSU Ro-80.

Первым отечественным роторным двигателем стал ВАЗ-311, выпущенный в 1976 году, причем усовершенствование конструкции длилось еще 6 лет. Первым серийным автомобилем, оснащенным новым двигателем, стала обыкновенная «копейка», получившая индекс ВАЗ-21018. Всего было выпущено 50 автомобилей, мощность двигателя достигала 70 л.с.

Развивая идею и усовершенствовав конструкцию, в 1983 году появляется два новых двигателя – ВАЗ-411 и ВАЗ-413, отличающихся мощностью. Так, 411 развивал 120 л.с., тогда как 413 – все 140 «лошадок»! Эти двигатели устанавливались на милицейские автомобили ГАИ, а также использовались в спецслужбах Союза.

Последней советской итерацией роторного двигателя стала модель ВАЗ-415, основным отличием от предшественников была возможность устанавливать мотор как на заднеприводные, так и на переднеприводные автомобили. Например, обычная «девяносто девятая» с роторным двигателем могла разгонятся до 100 км/ч за 9 секунд.

Перспектива

На сегодняшний момент только компания Mazda официально ведет разработку роторных двигателей. Именно у этой японской компании накопился просто гигантский опыт в этой сфере. Кроме того, именно Mazda смогла адаптировать роторный мотор к эксплуатации на водороде, что, как мы с вами понимаем, полностью исключает вредные выбросы.

Как сообщили недавно представители компании Mazda, наследник легендарной RX-8 также будет оснащен роторным двигателем. Надеемся, ждать осталось недолго!

Источник: https://veddro.com/2015/10/rotornyie-dvizhki-pochemu-u-tvoey-tachki-ne-takoy-motor/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.