ВАЗ-1187 АВИАЦИОННЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
Роторно-поршневой двигатель с редуктором разработан в качестве силовой установки для сверхлегких летательных аппаратов.
В классе мощностей от 40 до 60 л. с., как правило, применяются двухтактные поршневые двигатели.
Применение роторно-поршневого двигателя в данном классе позволяет почти в три раза снизить расход масла и более чем на 25% расход топлива по сравнению с расходами двухтактных поршневых двигателей, к тому же низкий уровень вибрации и шума делают данный двигатель перспективным.
Низкий уровень вибрации
Жидкостная система охлаждения
Низкая трудоемкость обслуживания
Электронная двухканальная система зажигания
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Габаритные размеры, мм:
Высота 425
ширина 430
длина 548
Сухая масса двигателя (с агрегатами систем,
установленными на двигателе), кг 47
Число секций 1
Рабочий объем камеры, дм1 0,386
Степень сжатия 10,5
Мощность взлетная, кВт (л, с.) 30 (41 )/6000
Миним. удельный расход топлива, г/кВт ч (г/л.с. ч) 300 (220)
Направление вращения вала винта
со стороны отбора мощности — правое
Редуктор шестеренчатый, одноступенчатый
Передаточное число 0,42
Расход масла в % от расхода топлива 0,7
Марка масла моторное масло 15W-40
Марки применяемого топлива:
а) основное бензин АИ-93, АИ-91
6) резервное бензин Б-91/115
Марка охлаждающей жидкости — ТОСОЛ-А4ОМ, ТОСОЛ-А65М
Условия работы:
Температура окружающего воздуха, С -45...+45
Высота над уровнем моря, м 0...+2500
Тип двигателя
роторно-поршневой, односекционный карбюраторный, четырехтактный, с искровым зажиганием и жидкостным охлаждением.
Система охлаждения — жидкостная, закрытого типа с принудительной циркуляцией.
Система смазки -
комбинированная, с "мокрым" картером.
Система топливная — карбюраторная с принудительной подачей топлива.
Система зажигания -
электронная бесконтактная двухканальная.
Система запуска — ручной стартер.
РОССИЯ, 445633, ТОЛЬЯТТИ, УЛ. ЗАСТАВНАЯ, 9. Дирекция по техническому развитию АО "АВТОВАЗ"
ТЕЛ.: 007 (8482) 37-87-82, 007 (8482) 37-64-66, ФАКС: 007 (8482) 37-24-74, 007 (8482) 33-64-66
РОССИЯ, 445633, ТОЛЬЯТТИ, УЛ. ЗАСТАВНАЯ, 2. Департамент развития ОАО «АВТОВАЗ», СКБ РПД
ТЕЛ.: 007 (8482) 37-64-66, 007 (8482) 37-87-82. ФАКС: 007 (8482) 37-24-74
E-mail
pal@c3624.dd.vaz.tlt.ru,
http://www.vaz.ru/skbrpd Испытания самарской Л-6 с РПД ВАЗ-416
Впервые Л-6 самарской фирмы "АэроВолга" был показан на авиасалоне в Геленджике год назад. Эту шестиместную машину удалось спроектировать и построить менее чем за год, провести летные испытания и уже через два месяца после первого взлета перегнать своим ходом в Геленджик. Тогда это был гидросамолет с двумя роторно-поршневыми двигателями РПД-413. Сегодня — амфибия с более совершенными РПД-416. О самолете рассказал один из конструкторов и летчик-испытатель Л-6 Алексей Георгиевич Аненков.
Наше небольшое предприятие — научно-производственное объединение "АэроВолга". Мы сотрудничаем с КБ роторнр-поршневых двигателей (СКБ РПД ВАЗ), очень хорошо поработали вместе с Таганрогским АНТК им. Бериева, они нам помогали в области гидродинамики. Работаем и с научными организациями, с вузами, такими как СибНИА и Самарский государственный аэрокосмический университет, и многими другими предприятиями.
В прошлом году мы построили первую нашу тяжелую летающую лодку Л-6 с роторно-поршневыми двигателями. Она очень хорошо себя проявила в воздухе и на воде. С гидродинамикой были некоторые проблемы в первое время, но мы с ними справились. На втором самолете, который мы продемонстрировали на МАКС-2001, полностью устранены недостатки, выявленные во время испытаний первенца. Нам удалось создать удачную машину с позиций гидродинамики, и в летном смысле она тоже очень хороша. Кроме того, сегодня Л-6 стала амфибией.
На самолете появились колеса. Сейчас мы работаем над тем, чтобы улучшить систему уборки шасси, привести ее в состояние достаточной надежности. Но самолет в целом получился хороший. На нем мы сделали несколько посадок на грунт, а на МАКСе садились на бетонку.
Любой летчик, более-менее владеющий профессией, без труда освоит .эту машину. По грузоподъемности она тоже превосходна. Емкость топливного бака позволяет гарантированно лететь 1000 км и иметь еще аварийный остаток топлива. Крейсерская скорость составляет 150-170 км/час. Взлетные характеристики такие: отрыв на скорости 80~90 км/час, такая же примерно посадочная скорость, длина разбега в варианте лодки от 300 м до 400 м с максимальным взлетным весом.
Очень хочется надеяться, что роторно-поршневой двигатель себя зарекомендует на нашем российском рынке, потому что это, пожалуй, единственный мотор, который вселяет надежду на будущее. Раньше страна не занималась легкими самолетами и двигателями для них, поэтому сейчас и авиалюбителям, и разработчикам приходится тяжело. Но вот специалисты по моторам сделали в этом году в Тольятти авиационную версию РПД ВАЗ-416. Двигатель работает очень хорошо. Мы налетали на нем 60 часов. Мощность двигателя — 165 л.с., обороты на взлетном режиме около 5200-5400 об/мин. Редуктор разработки СКВ РПД. На выходе число оборотов уменьшается в два раза, бензин автомобильный А-92, смазка — любое отечественное моторное масло.
На этих двигателях проблема с перегревом отсутствует совсем. Раздельная система охлаждения. На старых двигателях ВАЗ-413 было так: масляный радиатор находился в системе жидкостного охлаждения. Поэтому перепад температур был маленький, и они имели склонность к перегреву уже при температуре 35° С. На ВАЗ-416 максимум что может быть — температура 90° С.
С полной нагрузкой мы взлетали в начале августа в районе Нижнего Новгорода в штиль и жару — никаких перегревов. Потому что системы охлаждения раздельные: масляная и жидкостная. Снизу стоит маслорадиатор, а внутри под капотом — водяной радиатор. Для улучшения охлаждения специально спроектирован воздухозаборник для продувки пространства маслобака. Поток пока не регулируется. Предвидеть все проблемы в будущем сложно, мы еще только-только начинаем эксплуатировать мотор. Но такое ощущение, что все нормально.
Винты фиксированного шага своей разработки, диаметр -2м, шаг — 145. Стеклопластиковое армирование. Передняя кромка окована. Те винты, что делает Харьков, Казань, немного легковаты для этого мотора. Поскольку мы не смогли сразу найти винты, подходящие под характеристики РПД-416, пришлось самим заниматься их разработкой и изготовлением. Первоначально сделали винты немного легче, чем требовалось, с шагом 1 35. Даже эти вытягивали хорошо, но в крейсере тяги не хватало. Насчет вибрации нет никакого беспокойства — роторно-поршневой мотор по вибрации и шуму подобен реактивному двигателю. Ровный, спокойный шум.
На самолетах пробовали РПД применять и раньше, на "Лешем" в частности. Но не получилось вот почему. Тольяттинцы сделали небольшую ошибку. Отдали чертежи, технологию на серийный завод, рассовали по другим предприятиям, и двигатель получился с плохим техническим исполнением. Плохое качество сборки, плохое качество исполнения деталей. Это привело к тому, что первый серийный РПД в эксплуатации показал неудовлетворительные качества.
Вопрос: Но вообще, среди авиационных специалистов бытует представление о том, что схема Ванкеля, несмотря на то, что все в ней вроде бы просто, плохая по ресурсу.
Алексей Аненков: Я с этим не соглашусь. Мы второй год работаем со специалистами по РПД. Они нам все рассказали, показали. Характеристики этих двигателей во многом зависят от культуры исполнения. То есть предъявляются высокие требования к производственному процессу
ООО НПО «АэроВолга»
Россия, г.Самара,
Ул. Кутякова, 6,
Тел.: (8462)42-73-84, 72-40-98
Тел./факс: (8462) 70-20-75
E-mail:
air@smrtlc.ru http://www.radiant.ru/~airvolga ROCK'N ROLL внутри мотора.
Александр Воронцов, по материалам ОАО «Мотопром»
"We gonna rock, wo gonna poll"... Говорят, этой фразе из песенки 50-х ("мы будем крутиться и вертеться") обязан рождением знаменитый термин "pock'n roll". А знаете ли вы, что построенный по этому веселому принципу мотор, состоящий всего из трех главных деталей, едва не стал заменой нашим родным "оппозитам"?
Если непредвзято посмотреть на конструкцию современного поршневого двигателя внутреннего сгорания, то покажется, что он спроектирован в соответствии с принципом "круглое тащить, плоское катить". Действительно, схема преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала выглядит весьма громоздкой, а количество участвующих в этом процессе деталей исчисляется сотнями.
Поэтому еще в начале XX века появились конструкции роторно-поршневых двигателей, в которых роль поршня исполняет вращающийся ротор. Но на пути практического воплощения этих схем лежали, казалось бы, неодолимые препятствия — и прежде всего проблема уплотнения зазоров между отдельными камерами.
Дело сдвинулось с мертвой точки лишь в середине 50-х годов благодаря работам немецкого инженера Феликса Ванкеля, запатентовавшего в 1954 году конструкцию роторно-поршневого двигателя с треугольным ротором (в честь изобретателя этот вариант часто называют двигателем Ванкеля). Практически все последующие разработки основывались на предложенной немецким изобретателем схеме.
В ту пору казалось, что технические проблемы легко преодолимы, а достоинства роторно-поршневого двигателя (РПД) несомненны. Поэтому научные и проектные центры во всех промышленно развитых странах мира взялись за работу над РПД. К этой "гонке умов" в 1960 году присоединился и серпуховский ВНИИмотопром. Первый рабочий образец двигателя — РД-250 — создан в 1961 году. Он имел чугунный корпус и воздушное охлаждение. Удалось добиться устойчивой работы РПД на частотах до 6000 об/мин (при этом двигатель развивал мощность 8,5 л.с.). Но при форсировке мотора до 17 л.с. при 9000 об/мин появились проблемы, связанные с малой эффективностью уплотнений и большими механическими потерями. Их удалось разрешить за счет применения более эффективных уплотнений, изменения формы окон и камеры сгорания и перехода к подшипникам качения. Накопленный опыт позволил в 1964 году приступить к разработке РПД, предназначенного непосредственно для установки на мотоцикл. Техническое задание предусматривало создание мотора мощностью 30...35 л.с. для киевских и ирбитских мотоциклов с коляской. В 1970 году начались дорожные испытания этого двигателя РД-350В) в шасси мотоцикла К-650. Динамика машины оказалась удовлетворительной (двигатель развивал мощность 30,5 л.с.), но долговечность мотора (100 моточасов) оказалась явно недостаточной, несмотря на применение принудительного воздушного охлаждения.
Поэтому в 1972 году создается новый вариант РПД — РД-500В. Его корпус выполнен из алюминиевого сплава, с хромовым покрытием рабочей поверхности. Двигатель развивал мощность 40 л.с. при 6000 об/мин. Дорожные испытания мотора проводились в шасси мотоцикла МТ-9. На нем впервые опробовали систему впрыска топлива, но впоследствии отказались от нее из-за затрудненного запуска холодного двигателя (системы впрыска топлива тех времен были далеки от совершенства). Развитием РД-500В стал созданный в 1973 году РД-501, в котором применили никасилевое покрытие корпуса, ротор из спеченного алюминиевого сплава и электронную бесконтактную систему зажигания.
Решительным шагом стал переход на систему жидкостного охлаждения в 1976 году. Такой двигатель, получивший обозначение РД-510, развивал уже 48 л.с. при 6000 об/мин. Дальнейшие работы были направлены на повышение "живучести" двигателя, снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов.
В начале 80-х годов специалисты института разработали 40-сильный двигатель РД-515, унифицированный по размерам и конструкции уплотнений с двигателем ВАЗ-111. Этот мотор испытывался в значительно модернизированном шасси экспериментального мотоцикла М-73. Динамические параметры машины оказались лучше, чем у мотоцикла с обычным двигателем, но проблема "живучести" осталась ахиллесовой пятой РПД.
В 1986 году вышел на испытания специально созданный мотоцикл ВНИИ-7.151. Он был "испытательной базой" для работы над РПД с целью доведения моторесурса до 50000 км.
"Лебединой песней" стал разработанный в 1988 году эскортный мотоцикл с двигателем РД-601, рабочим объемом 613 куб.см и мощностью 52 л.с. при 6000 об/мин. К началу 90-х годов институт располагал несколькими отработанными конструкциями РПД. Увы, на этом история "русского РПД" прервалась... Надолго ли? Ведь так соблазнительно — всего три детали!
КАК УСТРОЕН РПД
Две главные детали РПД — корпус (статор), внутренняя поверхность которого выполнена по кривой сложной формы (двойной эпитрохоиде), и треугольный поршень (ротор), который вращается внутри корпуса. Ротор связан с эксцентриковым валом, передающим крутящий момент на трансмиссию, через пару планетарных шестерен. Во время вращения ротор движется по сложной траекто-. рии, так что три его вершины постоянно соприкасаются со статором. Впуск и выпуск газов происходит через окна в статоре, как у двухтактных поршневых двигателей.
ХРОНИКА РАЗВИТИЯ РПД
1954 год. Немецкий инженер Феликс Ванкель запатентовал конструкцию РПД.
1957 год. Первые образцы РПД заработали на испытательных стендах.
1964 год. Немецкая фирма NSU начала производство первого в мире серийного автомобиля с РПД.
1970 год. Немецкая компания "Геркулес" продемонстрировала экспериментальный мотоцикл с РПД.
1973 год. На мотосалоне в Токио экспериментальные мотоциклы с РПД продемонстрировали компании "Ямаха" и "Сузуки". Начаты работы над РПД английским концерном "Нортон-Вильерс-Триумф".
1974 год. Началось серийное производство мотоциклов "Геркулес W2000". За четыре года выпущено около 1800 машин.
1975 год. Японская компания "Сузуки" начала производство серийного мотоцикла "Сузуки RE-5". Moтоцикл выпускался в течение трех лет.
1983 год. Британская полиция получила первые 130 мотоциклов с РПД "Нортон".
1990 год. На мотоциклах "Нортон" выиграна гонка "Турист Трофи" и установлен британский рекорд скорости — 308,75 км/ч.
КАК РАБОТАЕТ РПД
В пространстве между статором и ротором образуются три камеры, аналогичные надпоршневому пространству обычного ДВС. Процесс впуска начинается, когда вершина ротора пересекает кромку впускного окна. Затем объем камеры стремительно расширяется, и в нее поступает воздушно-топливная смесь. Когда следующая вершина ротора перекрывает впускное окно, смесь начинает сжиматься. В момент наибольшего сжатия (точнее, с некоторым опережением, как в обычных ДВС) смесь поджигается искрой, и начинается рабочий ход. Затем открывается выпускное окно, и отработавшие газы покидают пространство камеры. Таким образом, за один оборот ротора в двигателе происходят три рабочих процесса.
РПД: ЗА И ПРОТИВ
ЗА... — меньшее количество деталей в сравнении с обычным ДВС;
— меньшие габариты и масса;
— плавность работы (минимальная вибрация) благодаря отсутствию воз вратно-поступательного движения.
ПРОТИВ... — неэффективная форма камеры сгорания, вызывающая повышенный расход топлива и токсичность отработавших газов;
— переход на производство РПД вызовет замену всего оборудования
Двигатель Ванкеля — пока экзотика. Но не надолго
Андрей Ломанов
В конце 50-х годов страницы популярных журналов запестрели заголовками: «Двигатель Ван-каля — революция в моторостроении». Однако и сейчас, полвека спустя, этот роторно-поршневой двигатель (РПД) все еще не нашел массового применения. Почему затянулась революция?
На зтот и другие вопросы, касающиеся истории, особенностей конструкции и зксплуатации роторного мотора, отвечает Олег Скабонюк, заместитель директора столичной СТОА по обслуживанию ВАЗовских автомобилей, оснащенных РПД Ванкеля.
Сразу же подчеркну: двигатель Ванкеля — это действительно революционное конструктивное решение. Вспомним историю развития двигателей внутреннего сгорания, на скрижалях которой навечно начертаны три немецких фамилии — Отто, Дизель и Ванкель.
О Николаусе Отто автомобилисты почти забыли, хотя именно Он был первопроходцем: свой четырехтактный мотор Отто создал еще в 1876 году. Именно он стал прообразом миллионов бензиновых движков, которые на Западе до сих пор называют его именем, а в довоенные годы и у нас его нередко называли «двигателем Отто». Но постепенно фамилия изобретателя стала лишней добавкой и её опустили.
Рудольфу Дизелю, зарегистрировавшему свое изобретение в 1887 году, повезло больше — его фамилия осталась, более того, стала именем нарицательным, как, к примеру, «наган», «максим», «макинтош», «галифе».
Фамилия Ванкеля ещё на слуху, хотя его ро-торно-поршневой двигатель у нас все чаще называют не по имени, а просто аббревиатурой — РПД. Создан он был в 1957 году. Сопоставим даты. Дизель разработал свою схему через 11 лет после Отто. А потом в конструкцию двигателей внутреннего сгорания 70 лет никто ничего принципиально нового не внес. Это удалось лишь Ван-келю — честь ему и хвала!
Впервые РПД был установлен на малолитражку NSU Prince в 1960 году, спустя три года после своего рождения. Еще через три года появилась первая серийная машина с двигателем Ванкеля— NSU Prince Spicier. Далее эстафету продолжили японцы — фирма Mazda серийно выпускает автомобили с РПД уже более 20 лет. Но роторный мотор no-прежнему остается, в сущности, экзотикой. Почему?
Дело в том, что он оказался достаточно сложным в изготовлении и капризным при эксплуатации. А чтобы понять почему, надо хотя бы в общих чертах рассказать о конктруктивной схеме двигателя Ванкеля — многие читатели, уверен, имеют о ней смутное представления.
У РПД отсутствуют цилиндры в привычном понимании. Их роль выполняет корпус (статор), внутренняя поверхность которого выполнена по особой кривой — эпитрохоиде. Для интересующихся геометрией поясним: эпитрохоида —это траектория точки, жестко связанной с окружностью, катящейся без скольжения по другой окружности. Не следует пугаться этого определения, просто нужно посмотреть на схему, и тогда все станет понятно. Роль поршня играет трехгранный ротор. Когда он вращается в цилиндре, его грани отсекают переменные объемы — это «бегущая» по периметру эпитрохоиды камера сгорания, и процессы в ней происходят знакомые: всасывание, сжатие, воспламенение, выпуск. Главные недостатки роторного двигателя — низкая долговечность газовых и масляных уплотнений. Лишь появление принципиально новых конструкционных материалов и технологий позволили в какой-то мере решить эти проблемы в массовом производстве.
А когда у нас появился первый РПД?
В 1976 году был создан опытный образец, на доводку которого ушло более пяти лет. В1982 году на одной из выставок Волжский автозавод продемонстрировал модель ВАЗ-21018 с роторно-поршневым двигателем ВАЗ-311. Завод выпустил пробную серию — около пятидесяти таких машин, но мотор оказался очень ненадежным, всего за полгода на 49-ти автомобилях двигатели Ванкеля заменили обычными поршневыми моторами. Основные неисправности были те же, о которых уже говорилось: выходили из строя уплотнители и подшипниковые узлы, к тому же выявилась недостаточная сбалансированность роторно-эксцентрикового механизма. Экономические показатели были просто ужасными.
После этого работа над односекционным вариантом РПД была закончена, и конструкторы направили все усилия на разработку двухсекционного. Ждать его пришлось недолго — уже через год появились двигатели ВАЗ-411 мощностью 11D-120 л.с. и ВАЗ-413 мощностью 140 л.с. Пускать оснащенные ими машины в розничную продажу руководство завода не решилось — ведь в этом случае надо было наладить производство запасных частей, открыть СТОА и т.п. Роторные автомобили нашли свое пристанище в гаражах МВД и КГБ. Примерно в это же время тольяттинские конструкторы получили заказ на разработку РПД для легкой авиации и вертолетов, поэтому автомобильные роторные двигатели отошли на второй план.
Вернулось к ним СКБ ВАЗа спустя десять лет. Был разработан РПД ВАЗ-414. На доводку ушло три года, и его модификация РПД ВАЗ-415 получила сертификат на право установки на машины общего назначения. В 1995 году этими моторами стали оснащать «классические» и переднеприводные ВАЗовские модели, не предназначенные для спецслужб. Кроме того, РПД устанавливались на автомобили АЗЛК, а трехсекционная модификация ВАЗ-425 — на ГАЗ-3102. Но вскоре выяснилось: эти двигатели, как и предыдущие, оказались малонадежными, а кроме того, технологически сложными в производстве, и РПД снова оказались не в фаворе.
Однако не так давно один из столичных автосалонов объявил, что у них можно приобрести автомобили Волжского завода с РПД. Поскольку одна из основных тем нашего журнала — ремонт и обслуживание автомобилей, читателям интересно было бы узнать о том, как эксплуатировать и обслуживать столь необычный автомобиль?
Сертифицированных техцентров по обслуживанию ВАЗовских машин с РПД всего два: один — в Москве, другой — в Тольятти.
Не маловато ли на всю страну?
Достаточно. Во-первых, большинство автомобилей с двигателем Ванкеля сосредоточены именно в этих двух городах. Во-вторых, таких машин совсем немного, так что очередей на техобслуживание или ремонт не бывает. Например, наша СТОА обслуживает всего 150 роторных автомобилей, подавляющее большинство из которых московские. А поскольку ВАЗ выпускает в год около сотни таких машин, маловероятно, что очереди появятся.
Кто покупает машины с двигателем Ванкеля?
От человека, которому довелось прокатиться на машине с РПД, вы услышите только восторженные отзывы. Приёмистость фантастическая, причем, на прямой передаче машина разгоняется почти так же легко, как и на второй. Роторный двигатель работает гораздо тише, чем поршневой. А то, что РПД может без потери мощности работать на низкооктановых бензинах, например, АИ-80 — просто чудо. Это обыденность, обусловленная его конструкцией, но если спросить такого автолюбителя, купит ли он себе машину с РПД, ответ скорее всего будет отрицательным. Ведь любой здравомыслящий человек прекрасно понимает, что эксплуатация эксклюзивного автомобиля всегда связана с определенными неудобствами. Например, если в роторном двигателе «полетела» какая-то деталь, то ее придется заказывать на ВАЗе, а машину на какое-то время ставить в гараж. Кроме того, такая машина неудобна для зимней езды.
На мой взгляд, роторный автомобиль хорош как вторая машина. На обычной владелец ездит ежедневно, а роторную использует для отдыха, получения острых ощущений. Ведь по сути, авто с РПД — это квазиспортивный автомобиль. Впрочем, надо отметить, что немало владельцев ВАЗовских машин с РПД используют их и для повседневной езды. Говорят, двигатель Ванкеля очень «прожорлив»? Это не совсем так, вернее, совсем не так. Роторная схема в этом не виновата. Повышенный по сравнению с обычным «жигулевским» мотором расход топлива —около 12 литров на сто километров — следствие недостаточной проработки. Карбюратор, установленный на роторный мотор для серийных машин, был позаимствован у обычного поршневого ВАЗовского двигателя, А двигатели Ванкеля для первых собранных в СКБ автомобилей были оснащены японским четырехкамерным карбюратором, который позволял делать мотор одновременно экономичным и динамичным. Устанавливать импортные карбюраторы на автомобили малой серии посчитали делом невыгодным, поэтому решили адаптировать штатный.
Сейчас в тольяттинском СКБ «РПД» конструкторы разрабатывают систему впрыска для РПД. По предварительным расчетам, это позволит увеличить его мощность на 20%, доведя ее примерно до 160 л.с. Скорее всего, впрыск будет выполнен на базе управляющих блоков «Январь-4» и «Январь-5».
Если верить заводской статистике, «ходимость» роторно-поршневых двигателей около 120 тысяч километров, по другим данным, не более 60 тысяч. Где истина?
Цифра автозавода ближе к реальной. Средний пробег мотора 100-120 тысяч километров. Хотя у одного из наших клиентов мотор прошел без ремонта почти 300 тысяч.
Дороже ли обходится обслуживание двигателя Ванкеля?
Естественно, дороже. Ведь ремонт РПД более трудоемок и сложен из-за конструктивных особенностей, на некоторые работы уходит очень много времени. Необходимо специализированное оборудование и инструмент. Кроме того, нужны определенные знания и навыки. Например, механики нашей СТО прошли обучение на ВАЗе.
Отдельной строкой...
«Мазда» — единственная компания в мире, серийно выпускающая автомобили с роторными двигателями. Основная трудность, с которой встретились японские конструкторы серийного РПД, — повышенная токсичность выхлопных газов. Дело в самой конструктивной схеме — камера сгорания РПД получается узкой и длинной, и у краев камеры топливо горит плохо. Эта же причина дает немалый вклад в повышенную «прожорливость» РПД: несгоревшие углеводороды, очевидно, — это и расход топлива.
Но японцы на то и японцы — в конечном счете конструкцию двигателя не только довели до совершенства с точки зрения надежности, токсичности и экономичности. РПД фирмы Mazda по-своему уникален — это единственный в мире серийный мотор, а динамика модели RX-7 мощностью 255 л.с. при 6500 об/мин сравнима разве что с лучшими образцами родстеров класса «спорт-кар».
Модель RX-7 у нас известна мало, поскольку большую часть машин выпускали для японского рынка. Однако на прошедшем в Токио автосалоне компания объявила о намерении в 2002 году начать полномасштабное серийное производство купе RX-8 с двигателем Ванкеля.
Автомобиль будут оснащать мотором Renesis с двумя роторами объемом 1,3 литра, мощностью 250 л.с. при 8500 об/мин и крутящим моментом в 220 Н-м при 7500 об/мин. Мотор работает в паре с КПП секвен-тального типа. Такой тандем позволяет разогнать автомобиль до 280 км/ч.
Двигатель Renesis соответствует жестким экологическим нормам Euro 4. Его ресурс будет превышать 300 тысяч километров пробега. Предполагается, что «Мазда» RX-8 будет стоить около 45 000 долларов.
ТЕКСТ .STINGER
ШАТУНЫ — В ОТСТАВКУ! / РПД
Двигатели Ванкеля, также известные миру как роторно-поршневые (РПД),
когда-то считались моторами будущего, способными полностью вытеснить
традиционные, с поршнями-шатунами. Но прошло три десятка лет, "будущее"
наступило, а моторы эти как были экзотикой, так и остались уделом немногих
оригиналов. Но то на Западе, а в России сложилась уникальная ситуация:
"роторник" представляет собой более чем привлекательную альтернативу
форсированным моторам для "девяток". Так что же это за зверь такой — РПД, и
в чем его плюсы и минусы?
Говорят, диковинный мотор приснился Феликсу Ванкелю во сне: треугольный
ротор в овальном корпусе вращал вал безо всяких шатунов-кривошипов. Во
многом благодаря поддержке Гитлера (а в 1924-м, через пять лет после
"прозрения", герр Ванкель стал одним из активных членов НСДАП) стало
возможным проведение теоретических изысканий по новому мотору, и к концу
Второй мировой, когда фюрер и Рейх ушли в небытие, а Ванкеля по политическим
соображениям вышвырнули на улицу, идея была уже отработана. Внутренняя
поверхность корпуса получила форму эпитрохоиды, скругленная треугольная
призма ротора совершает орбитальные движения, попеременно закрывая впускные
и выпускные окна на корпусе, — словом, ставь и поезжай. Причем с ветерком:
новый мотор обещал вдвое большую мощность при тех же габаритах, что и
традиционный ДВС. Увы, разоренной войной Европе было не до таких диковин.
Черед РПД пришел лишь в середине 50-х, когда весь мир начал искать
альтернативу традиционному двигателю Отто, и публикации о всевозможных
чудо-моторах (от орбитальных до крейцкопфных) свалились на головы аналитиков
автоконцернов, как Б-52 на кубанский хутор.
"Роторник" покорял своей простотой: корпус, вал, сам ротор — и все, никаких
тебе шатунов-клапанов и прочих мелких (а значит, капризных) деталей.
(Правда, оставались казавшиеся легко решаемыми проблемы с уплотнениями
роторов. На их решение ушли десятилетия, и в конце концов срок службы
уплотнений удалось довести до ресурса поршневых колец в ДВС.) Уцепившаяся за
идею фирма "NSU" тут же начала экспериментировать с новым силовым агрегатом,
а позже — ставить его на серийные модели. Чуть позже к ней присоединились
французский "Citroen", Японская "Toyo Kogyo", даже "Daimler-Benz" опробовал
"роторник" на знаменитом прототипе "С-111". К середине 70-х выпуском
автомобилей и мотоциклов с РПД занималось полтора десятка фирм. И вдруг- как
отрезало: все модели "роторных" машин терпели крах на рынке, что стоило
некоторым компаниям потери самостоятельности и даже банкротства. Как
результат, техника с РПД быстро сошла со сцены. В 1975 году такие моторы
выпускала только "Toyo Kogyo" для своих "двухместок" серии "Mazda
RX"/,,Cosmo". И еще инженеры "Norton" корпели над проектом мотоцикла
"Commando" (впоследствии с треском провалившегося на рынке)... А в СССР, на
ВАЗе и во ВНИИ-мотопроме, начались изыскания по РПД, подогреваемые
ассигнованиями ВПК. Ведь новые моторы как нельзя лучше подходили для привода
малоразмерных летательных аппаратов. Да и спецслужбам не мешало бы иметь в
наличии автомобили и мотоциклы с более мощными моторами. Через полтора
десятка лет одно из двух КБ — то, что на ВАЗе — более-менее отработало идею
РПД до состояния промышленного производства. Мелкосерийного, измеряющегося
сотнями моторов в год, в основном для оснащения автомобилей для спецслужб
(многие из них несут свою вахту, в частности, в питерской ГИБДД, славящейся
своей любовью к неординарным образцам отечественной техники). А в руках
"гражданских лиц" подобные машины и вовсе стали музейной редкостью — не
помогает даже демпинговая цена роторных "восьмерок" и "девяток" (всего на
$1500 дороже собратьев с традиционным 75-сильным мотором — и это за зверя в
135 л. с.!). Тому есть и объективные, и субъективные причины.
К субъективным следует отнести непривычность РПД как для эксплуатационников
(на всю Москву — два сервиса, специализирующихся на "роторах"), так и для
самих владельцев. Ведь мотор требует ломать многие привычки. Так, тормозить
РПД бесполезно, штурмовать подъемы "вна-тяг" — тем более (компактный ротор
имеет малую инерцию, в отличие от массивных деталей традиционного ДВС), а
частые запуски-выключения "забрасывают" свечи. Непривычен и звук мотора, что
имеет определенное значение не только для байкеров, но и для многих
автомобилистов. С другой стороны, многие это считают преимуществом — такого
"саунда" нет ни у кого!
Куда серьезнее органические недостатки, присущие РПД. Во-первых, это низкая
эластичность характеристики и повышенный удельный расход топлива. Последнее
объясняется высокими потерями тепла через стенки камеры сгорания и формой
самой камеры, далекой от оптимальной. Во-вторых, особенно велик расход
масла. Дело в том, что смазка рабочих поверхностей — "на прогар", с помощью
лубрикатора, как у двухтактных моторов скутеров и снегоходов. Ресурс такого
мотора также ниже, чем у традиционного, из-за быстрого износа уплотнений
ротора (правда, замена уплотнений вместе с самим ротором намного проще, чем
капремонт обычного движка). Кто-то возразит, мол, "мазды" выхаживают сотни
тысяч. Да, выхаживают, но какой ценой — в прямом смысле! Именно на "роторах"
находят первоочередное применение износостойкие покрытия корпуса и
уплотнений. Знаете, как "Suzuki" добилась резкого увеличения ресурса своих
моторов (обычных, четырехцилиндровых) для мотоциклов, участвующих в
многочасовых гонках? Вытащила "с полки" технологии, использованные ею при
производстве роторного мотоцикла "RE-5" в 1976 году. Заметьте, господа, — в
1976-м, причем для мотора, паже по тем временам не блиставшего
долговечностью. Если же современные технологические наработки в области РПД
внедрить в производство традиционных ДВС, будьте уверены: поршневые кольца
будут служить дольше, чем кузов машины. Немаловажную роль играет и жесткость
внешней характеристики РПД, требующей более частых манипуляций рычагом КПП -
на практике это выражается в более "коротком" передаточном ряде, а значит,
увеличенным числом передач. Идеальной была бы установка вариатора, но на
спортивных машинах "автоматы" не прижились, а на семейной легковушке увидеть
РПД было бы странно — хотя бы по причине недостаточной экономичности.
Кто-то, наверное, обратил внимание: недостатки РПД практически те же, что и
у двухтактных поршневых моторов. Самое забавное, что и "лечатся" многие из
этих болезней аналогично. Повышенный "аппетит" — непосредственным впрыском
топлива, недостаточная эластичность — изменяемыми фазами и конфигурацией
трубопроводов (только у "двухтактников" на выпуске, а у "роторов" на
впуске). Что и было сделано на двигателе "Renesis" компании "Mazda",
предназначенного для купе "RX-8". По три трубопровода разной длины на
секцию, впрыск масла непосредственно в камеру, впускные-выпускные каналы
сбоку (а не в торце, как обычно), рециклизация отработанных газов... Но то
"у них".
Наши только готовятся к отказу от карбюраторов, об остальном пока приходится
лишь мечтать, в том числе и о турбонаддуве — он также смог бы значительно
повысить КПД мотора. Ничего удивительного, — хоть тольяттинские РПД и ведут
свою родословную от "маздовского" начала 70-х, темпы прогресса в российском
и японском двигателестроении, мягко говоря, сильно отличаются. Тем не менее
ВАЗовские РПД есть и будут, и отказывать им в праве на существование я бы не
стал. Тем более, что с ними связаны надежды не только автомобилистов, но и
авиаторов, чьи заказы начинают мало-помалу преобладать в программе
тольяттинского СКБ. Более того, по некоторым сведениям благодать для
поклонников роторных ВАЗов закончится: подразделения завода, занятые
проектированием и выпуском РПД, переориентируются "с земли на небеса", и не
исключено, что полностью. Авиационные "роторники" будут мощнее, экономичнее
(в первую очередь — за счет впрыска топлива) и... в несколько раз дороже
автомобильных. Так что желающим обзавестись необычным авто по почти бросовой
цене стоит поторопиться.
Что ТАМ крутится
Функцию поршня в РПД выполняет трехгранный ротор, преобразующий силу
давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение
ротора относительно статора (наружного корпуса) обеспечивается парой
шестерен, одна из которых закреплена на роторе, а. вторая — на боковой
крышке статора. Конфигурация рабочих поверхностей ротора и статора -
эпитрохоидальная (двойная эпитрохоида у статора и образующие у ротора).
Рабочая поверхность статора имеет износостойкое покрытие (на ВАЗах-
привычный мотоциклистам никасиль, некоторые другие компании используют более
сложные металлокерамические соединения). В вершинах ротора установлены
специальные уплотнения, на рабочих поверхностях — выемки, выполняющие роль
камер сгорания. Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет
цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор. Шестерня неподвижно
закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня
ротора. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает орбитальное движение
ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три
разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2:3,
поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120
градусов. За полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный
четырехтактный цикл. Газообмен регулируется вершиной ротора при прохождении
ее через впускное и выпускное окна или дисковым золотником в торце вала.
Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на
эксцентрик вала.
Как ОНО работает
Между статором и ротором образуются три камеры, аналогичные надпоршневому
пространству традиционного четырехтактного ДВС. Процесс впуска начинается,
когда вершина ротора пересекает кромку впускного окна, после чего объем
камеры возрастает и туда поступает горючая смесь. Когда следующая вершина
ротора перекрывает впускное окно, смесь начинает сжиматься, и в момент
наибольшего сжатия (точнее, с некоторым опережением) подается искра -
начинается рабочий ход. Затем открывается выпускное окно и отработавшие газы
покидают пространство камеры. Таким образом за один оборот ротора в
двигателе происходят три цикла, что делает ненужным использование
уравновешивающих устройств, особенно в двухсекционных конструкциях,
получивших подавляющее распространение.
Как видим, в рабочем процессе имеется два слабых звена: высокая нагрузка на
уплотнения и избыточная величина динамического перекрытия фаз. Кроме того,
конфигурация камеры сгорания далека от оптимальной. В то же время есть и
большой плюс (помимо главного — минимальных габаритов двигателя). Дело в
том, что при повышении оборотов скорость распространения фронта пламени
растет быстрее скорости перетекания смеси. В результате требования РПД к
октановому числу топлива намного ниже, чем у поршневых моторов.
РПД — плюсы и минусы
Плюсы:
· меньшие габариты и масса;
· меньшее количество деталей (даже в сравнении с двухтактным поршневым ДВС);
· плавность работы в результате отсутствия возвратно-поступательно
движущихся частей;
· возможность потребления низкооктанового бензина.
Минусы:
· неэффективный процесс сгорания, а значит — повышение расхода топлива и
токсичности отработанных газов;
· смазка "на прогар", что влечет за собой высокий расход масла;
· невозможность производства на площадях, предназначенных для выпуска
традиционнных ДВС;
· переход на выпуск РПД требует замены подавляющего
большинства оборудования.
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
