Чем роторный двигатель лучше поршневого

Чем роторный двигатель лучше поршневого

Роторно-поршневой двигатель
внутреннего сгорания
(РПД, двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель (РПД) часто называют по имени его создателя — доктора Феликса Ванкеля, в 1957 г. разработавшего прототип роторного двигателя для мотоцикла немецкой фирмы NSU. В полости корпуса экспериментального двигателя на эксцентрическом валу вращался ротор — тело, очерченное тремя дугами, что-то вроде треугольника с выпуклыми сторонами. Сам корпус двигателя называют по-разному: статором, картером или просто секцией — внутри нее и происходит весь рабочий цикл, те же такты (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов), что и в поршневом двигателе. Но цилиндров здесь нет: все такты происходят в камере постоянно меняющегося объема, замкнутого стенками секции и ротором, каждая вершина «треугольника» постоянно находится в контакте с внутренней поверхностью корпуса, обеспечивая герметичность. Собственно, это и есть первая «врожденная» проблема РПД: создать надежное уплотнение в те времена было практически невозможно. Как следствие — большой расход масла и бензина, а также высокая токсичность выбросов из-за большой доли несгоревших углеводородов. Очевидна и другая проблема: малый ресурс двигателя.

Что же заставило инженеров развивать роторную концепцию при очевидных сложностях ее реализации? Преимущества, которые дает РПД, сложно переоценить. Если в обычном поршневом двигателе вращательное движение коленчатого вала обеспечивается возвратно-поступательным движением поршней, то роторная концепция предлагает только вращательное движение и поршня-ротора и эксцентрического вала, что многократно уменьшает число движущихся деталей. В результате сокращается число трущихся пар, источников шума и вибрации. Кроме того, в РПД отсутствует традиционный механизм газораспределения. Впускные и выпускные отверстия («окна») открываются и закрываются самим вращающимся ротором. Таким образом, отпадает необходимость в клапанном механизме, включающем приводной ремень, распределительный вал, коромысла, клапаны, пружины клапанов и другие детали. В поршневом двигателе деталей больше на несколько сотен, а то и тысяч. Роторная концепция также предлагает высокую удельную мощность и компактность: современный РПД в полтора-два раза меньше поршневого мотора аналогичной мощности.

Вопреки всему

Преимущества конструкции оказались весьма заманчивы, и продолжить разработку роторных двигателей решилась Mazda. В 1961 г. японская компания купила у NSU патент и начала собственные разработки. Кстати, Mazda была далеко не единственной компанией, экспериментировавшей с РПД, но сегодня роторы ассоциируются именно с ней. Сейчас Mazda — единственная автомобильная компания, производящая роторные двигатели.

Первый серийный РПД из Страны восходящего солнца был двухсекционным однолитровым и развивал мощность 110 л.с. Двухроторная схема и сейчас представляется оптимальной для серийных легковых машин — она не намного сложнее односекционной, но обеспечивает наиболее равномерный крутящий момент, а также позволяет уменьшить объем камеры сгорания и, как следствие, долю несгоревшего топлива. Двигатель дебютировал на изящном купе Cosmo Sport в 1967 г., а в 1978 г. появилась знаменитая Mazda RX-7. Сейчас спортивное амплуа роторных двигателей кажется нам привычным, но в 70-х годах Mazda выпускала пикапы и даже легкие автобусы с РПД. Что касается спорта, то в 1991 г. прототип Mazda 787B вошел в историю как единственный японский автомобиль, одержавший победу в 24-часовой гонке серии American Le Mans. Его трехроторный двигатель раскручивался до максимальных 9600 об/мин за секунду!

Второе поколение купе RX-7 (1985 г.) оснастили турбонаддувом, отчасти для улучшения экологических показателей, а третье поколение (1991 г.) щеголяло уже двумя турбокомпрессорами и мощностью 255 л.с. Купе выпускали до 2002 г., но инженеры уже несколько лет работали над следующим поколением РПД. Легкие полые роторы будущего экспериментального мотора показали еще в 1995 г. на концепт-каре Mazda RX-01, а с 1999 г. двигатель Renesis 13B уже готовили к серийному производству. Турбонаддув остался в прошлом, суммарный геометрический объем двух секций составил 1,3 л. Официально для автомобилей оснащенных РПД, указывается «приведенный», удвоенный объем, в данном случае — 2,6 л. Даже с этой поправкой характеристики мотора впечатляют: 231 л.с. при 8500 об/мин!

Шаг за шагом

Дебютировавшая в 2003 г. Mazda RX-8 покорила всех дизайном и ходовыми качествами. Но первая ассоциация со стильным купе с распашными дверями — ротор! Renesis 13B настолько же далек от двигателя RX-7, насколько сам RX-7 от Cosmo Sport. Новый мотор с увеличенным ресурсом вписали в европейские нормы Euro 4 и американские ULEV. Как это удалось? Боковое расположение керамических впускных окон (четырех на 192-сильной версии и шести на 231-сильной) оптимизирует процесс сгорания смеси и снижает тепловые потери. В каждой секции установлены две разновеликих свечи зажигания. Уплотнителем служит пирографит повышенной износостойкости. На новом двигателе также присутствует полимерный слой с микропорами для удержания масла. В ходе постепенной приработки этот слой стирается, примерно за 1000 км. Также в списке нововведений значится система впуска с изменяемой геометрией, коллектор выполнен из пластика. Облегчению подверглись роторы (они полые) и маховик. Тросовый привод дроссельной заслонки заменен электронным. Система динамической балансировки, снижающая низкочастотные колебания при ускорении, учитывает даже объем масла, поступающего в роторы. По весу Renesis 13B сравним с алюминиевой рядной «четверкой», а его скромный размер позволил сместить двигатель на 60 мм назад и на 40 мм вниз по сравнению с мотором RX-7. Инженеры «научили» Renesis 13В работать на водородном топливе, в том числе в составе гибридной установки на Mazda 5 (Premacy) Hydrogen RE Hybrid. Теперь же на подходе следующее поколение РПД Mazda. Двигатель Renesis 16X, впитавший все усовершенствования, накопленные за годы выпуска RX-8, так же компактен и легок, но его объем увеличен до 1,6 л. Одна из его главных инноваций — система непосредственного впрыска.

В глобальной программе Mazda значится полное обновление гаммы силовых установок к 2011 г. Опасений, что роторному двигателю в этой системе не найдется места, пока нет. Во многом совершенствование конструкции РПД упирается в создание новых материалов с требуемыми физико-механическими свойствами. Но и наука не стоит на месте. Ее подталкивают грезы инженеров-мечтателей, настоящих энтузиастов своего дела. А это, знаете ли, лучше любого двигателя, даже вечного.

Автор: Андрей Моторов
`АВТОПАНОРАМА` 4`09

«Запорожец» обгоняет «Мерседес»

Можно ли обогнать на «Запорожце» или «Жигулях» — «Мерседес»? Оказывается, можно, только для этого в малолитражном автомобиле должен стоять не обычный поршневой, а инновационный роторный двигатель, предложенный Феликсом Ванкелем (Felix Wankel). Такие двигатели одно время устанавливались на советские и российские модели. И некоторые «Жигули» с двигателем Ванкеля обгоняли и сейчас обгоняют «Мерседесы».

Все изучали в школе, что автомобиль едет благодаря двигателю внутреннего сгорания. В двигателе есть цилиндры, внутрь цилиндров подается топливо, оно сгорает и толкает поршень. Поршень движется вверх и вниз. Движение каждого из поршней неравномерно и, чтобы автомобиль двигался плавно, цилиндров должно быть не менее четырех. Цилиндры соединяются с коленчатым валом, топливо в них подается попеременно. Поршневой двигатель внутреннего сгорания прекрасно зарекомендовал себя, он наиболее разработанный и надежный. Но у него есть существенные недостатки: он громоздкий, часть энергии тратится зря, так как поршни, двигаясь вверх-вниз, останавливаются, теряя энергию. Кроме того, чтобы динамично набирать скорость, поршневой двигатель должен иметь большой объем, поэтому быстрые машины дороги.

Есть ли альтернатива? Да, есть. Уже несколько десятилетий разрабатывается принципиально другой двигатель внутреннего сгорания. Его придумал немецкий инженер Феликс Ванкель (Felix Wankel). Двигатель Ванкеля называют также роторным двигателем. Вместо поршней и цилиндров двигатель Ванкеля имеет два ротора в форме треугольников с выпуклыми сторонами. Роторы непрерывно вращаются, сохраняя энергию вращения. При этом они засасывают топливную смесь, сжимают ее, смесь воспламеняется и выбрасывается наружу.

Более простая конструкция

Конструкция роторного двигателя проще поршневого, она очень изящна. Ему не нужна сложная система клапанов поршневого двигателя для впуска топливной смеси и выпуска выхлопных газов. Двигатель Ванкеля гораздо компактнее и легче, обычно у него два ротора, которые в серийных двигателях разгоняются даже до десяти тысяч оборотов в минуту. Для поршневых двигателей обычно предельная скорость вращения — шесть тысяч оборотов в минуту. Ход роторного двигателя очень плавный. И самое главное: динамичность двигателя Ванкеля. Установленный, например, на 8 или 9 модели «Жигулей», он позволяет обгонять со светофора иномарки бизнес-класса, которые дороже «Жигулей» в десять раз, а форсированный роторный двигатель оставляет позади и ведущие спортивные модели.

Устраняемые недостатки

Почему же двигатель Ванкеля не распространился повсеместно? Дело в том, что первые роторные двигатели были неэкономичными, неэкологичными и не очень надежными. И дело тут не в каких-то принципиальных изъянах конструкции, просто над совершенствованием двигателя Ванкеля ученые и инженеры работали гораздо меньше: такими же ненадежными и неэкономичными были в свое время первые поршневые двигатели. Забегая вперед, скажем, что японские инженеры из компании «Мазда» уже сейчас создали надежный серийный двигатель Ванкеля «Ренезис» для спортивных автомобилей «Мазда RX8», который удовлетворяет самым высоким экологическим требованиям стандарта «Евро-4», при этом расход топлива у них не больше, чем у спортивных моделей.

Судьба роторных двигателей в России

Интересна и поучительна судьба роторных двигателей у нас. Об этом рассказывает один из конструкторов двигателя Сергей Мясищев: «В 1974 году приказом генерального директора автомобильного завода «ВАЗ» Полякова Виктора Николаевича, светлая ему память, было создано специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей. Задача, весьма амбициозная, состояла в создании двигателя для автомобилей «ВАЗ», с последующей заменой на конвейере поршневого двигателя на роторный. Проходили командировки в Германию для изучения производства роторного двигателя, были изготовлены опытные, работоспособные образцы. Но для производства, конечно, этот двигатель был не готов. Была выпущена небольшая партия для эксплуатационных испытаний. Вы помните, что в то время автомобили были в большом дефиците. Хотя машины с роторным двигателем и раскупили, но было много рекламаций. Затем ситуация была проанализирована, найдено применение этому двигателю — место, где он мог лучше всего использоваться. Тогда эксплуатация позволила без проблем провести доводочные работы. В то время был спроектирован двигатель более мощный, чем наш — мощностью 120 лошадиных сил, использовавшийся для спецавтомобилей силовых структур, с высокими динамическими качествами».

Мощный и компактный

Главное преимущество роторного двигателя в том, что он быстро разгоняется и занимает меньший объем моторного отсека при той же мощности. «Без изменений конструкции моторного отсека в стандартную 5, 7, или 11 модель устанавливался двигатель мощностью до 140 л.с. В то же время изучался спектр применения этого двигателя, потому что первые неудачи заставили задуматься, а правильно ли мы применяем двигатель. И вот тогда была проделана большая работа, чтобы определить области применения. Были сделаны двигатели для авиации, подвесные лодочные двигатели, двигатели для амфибийных судов на динамической подушке, для экранопланов, для мотоцикла. В Ижевске был изготовлен мотоцикл, он прошел определенные испытания. Первоначально этот мотоцикл был заказан как эскортный мотоцикл для Кремля», — говорит Сергей Мясищев.

Так родилась и умерла еще одна утопия — перевести все модели «Жигулей» на двигатель Ванкеля. Однако разработчиками были достигнуты оригинальные результаты в создании роторных двигателей, а советские спецслужбы получили несколько сотен крайне быстрых специальных «Жигулей». С распадом Советского Союза разработка двигателей Ванкеля в России затормозилась. Хотя в конце 90 годов «АвтоВАЗ» выпустил небольшую партию обычных «Жигулей» с роторным двигателем.

Приятные особенности эксплуатации

Обладателем подобного редкого образца стал директор торгового дома «Три на три» Дмитрий Мнушкин: «Нужно сказать, что мы явились счастливыми обладателями автомобиля из той партии переднеприводных машин, о которых говорил Сергей Филиппович. Эксплуатация его идет с 99 года. Что можно отметить? Этот автомобиль дает уникальные ощущения при его эксплуатации. Возможности роторного двигателя позволяют иметь преимущество перед многими иностранными автомобилями, что приводит на дорогах довольно часто к курьезам. Динамика автомобиля, оснащенного таким мотором, в корне отличается от динамики серийной машины и такой прыти от нее никто не ожидает, в этом и конек. Мощность двигателя моей машины 170 л.с., при этом она разгоняется до ста километров в час порядка шести с небольшим секунд. При том что спортивная версия разгоняется до ста за 4,1 секунды. Надо отметить, что этот двигатель благодарно относится к тюнингу, дает широкие возможности в области настроек: можно получать хорошие результаты доступными средствами».

О спортивных возможностях двигателя Ванкеля рассказывает Владимир Каблуков, учредитель фирмы «Три на три»: «Существует такой вид спорта — под названием «дрэг-рейсинг»: это парные заезды на 402 метра. В разных странах, где проводятся подобные гонки, имеются разные регламенты: где-то применяется олимпийская система «на вылет», где-то — квалификация по времени. Кубок России 2005 года имел гибридную форму. До четвертьфинала была система отбора по времени, а после — олимпийская система. Наша машина легко дошла до финала. Мы взяли в трех этапах первые места, кубки, медали».

Достижения «Мазды»

На гонках в Лимане компания «Мазда», которая продвигает двигатель Ванкеля, добилась большого преимущества. Это были круглосуточные кольцевые гонки. «После этого спортивные комиссары приняли регламент, который запрещает применять автомобили с невозвратно-поступательно двигающимися поршнями. «Мазда», можно сказать, спасла роторный двигатель от забвения, она его довела до того состояния, когда сегодня нужно переписывать часть учебников по автомобильным двигателям, где написано, что этот двигатель — бесперспективный по выполнению норм токсичности, в частности. RX8 выполняет нормы «Евро-4». Это самые высшие нормы, которые сегодня существуют. Сегодня это реальный двигатель массового производства. Инженеры «Мазды» проявили настойчивость, невзирая на общую тенденцию в мировой экономике. Эта фирма нашла в себе силы, чтобы сохранить и усовершенствовать эту тему. Они прошли большой путь и сегодня могут гордиться тем продуктом, который они выставили на рынок. Сегодня, когда рынок насыщен всевозможными автомобилями, эта фирма предлагает совершенно оригинальный двигатель, который, кроме нее, никто предложить не может. Я надеюсь, что мы тоже в ближайшее время сможем предложить нашим потребителям роторный двигатель, но в нашем исполнении, естественно, с учетом наших возможностей и технологических нюансов», — утверждает Сергей Мясищев.

История российских роторных двигателей продолжается. В настоящее время работы по созданию серийной модели двигателя Ванкеля совместно с «АвтоВАЗом» ведет компания «Интер-Волга». Роторные двигатели нового поколения российской разработки, возможно, скоро появятся на некоторых моделях ВАЗ-2110. Модернизированные двигатели планируется применять в легкомоторной авиации, а также ставить на катера и моторные лодки.

Роторно — поршневой двигатель (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Детали Роторно-поршневого двигателя

Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:
— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;
— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;
— 130 кг масса двигателя;
— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.
Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.
Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.
При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.
В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.
Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.
Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.
Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.
Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.
При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.
Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.
Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

Надежны ли роторные двигатели

Вот что произошло с роторным двигателем после девяти лет эксплуатации

Вскрытие роторного двигателя – это всегда познавательно. Посмотришь на него изнутри, и понимаешь – вот она истинная магия моторостроения! Как все эти треугольники и овалы, на поверку представляющие из себя поршни, камеры сгорания и одновременно корпус двигателя, взаимодействуют между собой? Как такой простой с виду агрегат способен не только создавать движущую силу, но и делать это продуктивнее непрерывно развивавшегося на протяжении более 100 лет поршневого двигателя?

Как-то мы публиковали раритетное видео, в котором японский старик – высококлассный инженер, вручную собирал блестящий новеньким полированным металлом двигатель Ванкеля 13B-REW на заводе Mazda. Весь процесс выглядел очень простым. Словно это не промышленная сборка одного из самых высококлассных и высокоточных моторов в мире, а игра «Lego» для детей возрастом до 6 лет без крупных деталей, которые эти дети могут проглотить.

Еще интереснее увидеть в разобранном виде роторный мотор прошедший более 100 тыс. километров. Что происходит с его внутренностями? Как они реагируют на нагрузки и какие следы остаются на них при работе двигателя? Собственно говоря, вы прямо сейчас можете увидеть все эти царапины, вмятины и микротрещины, которые рассказывают историю одного необычного роторного двигателя. Но смотреть нужно внимательно и как обычно мы советуем, включить перевод субтитров, если английский язык для вас остается загадкой:

Ютубер Rob Dahm недавно вытащил строенный роторный мотор из своей гоночной Mazda RX-7. Двигатель, судя по тому, что рассказал владелец, прошел через все круги ада. Его нещадно эксплуатировали целых девять лет, с него «снимали» при разных настройках от 750 до 950 лошадиных сил, он участвовал в гонках, при этом, как признается владелец, он особо не утруждался заботой о состоянии роторного стального «сердца». В итоге, когда силовой агрегат был снят и разобран, оказалось, что довольно много частей были сильно повреждены.

Несчетное количество царапин с внутренней стороны камеры сгорания, развалившийся угловой уплотнитель (из-за чего мотор не показывал нужной компрессии, не держал холостой ход и мог заглохнуть в любой момент), трещина в проушине корпуса одной из частей мотора, а на самом корпусе поршня красуется огромная вмятина в верхней половине треугольника Рёло! Вы ее могли увидеть на 2 минуте 13 секунде видео. Как такое произошло?!

Силовому агрегату Ванкеля предстоит пройти восстановительный ремонт и похоже, что он вновь будет готов к новым свершениям.

В общем, мы очень удивлены, насколько живучим оказался этот тип мотора. Получить такие повреждения и такую «обслугу», как он вообще выжил? Неужели рассказы о капризности роторных двигателей – это миф? Похоже, что роторные двигатели – самые надежные в мире!