Роторный двигатель ваз принцип работы

Обновлено: 16.05.2024

Моторы для машин-догонялок КГБ: их делали на ВАЗе!

Один из создателей роторных двигателей ВАЗ Леонид Новиков вспоминал, как в феврале 1971 года начальник КБ двигателей ВАЗ Михаил Коржов принял его (тогда молодого техника) на работу с одним условием: забыть о «роторах»!

Как оказалось, незадолго до этого главного моториста попросили внимательно изучить чертежи явно неработоспособного мотора одного изобретателя-любителя. Вот Коржов и проникся антипатией к ротору. Но через два года на ВАЗе началась-таки разработка собственного роторно-поршневого мотора!

ВАЗДА-Т34

В сентябре 1973-го в Тольятти попала специально закупленная японская Mazda RX-2 с двухсекционным ротором. С машины сняли мотор и установили его под капот ВАЗ-2103. Для начала хотели просто понять: как ротор встанет в Жигули.

«Трешку» с японским 120-сильным двигателем и стандартной жигулевской коробкой передач на заводе прозвали Вазда-Т34. А вскоре на ВАЗе появилось специальное конструкторское бюро по роторно-поршневым двигателям под руководством Бориса Поспелова. Его сотрудникам поставили задачу: создать семейство моторов с воздушным и жидкостным охлаждением, а первым делом — односекционный двигатель мощностью 80 л.с.

Сюрприз для Ванкеля

За прототип советского агрегата взяли двигатель Мазды. Скомпоновали свой односекционный мотор под капотом Жигулей, выдвинув его вперед и улучшив тем самым развесовку, а заодно и упростив замену свечей.

Жигули с ротором показывали даже самому Феликсу Ванкелю — отцу роторного двигателя, конструктору-новатору, долго проработавшему на западногерманской фирме NSU, которая первой и решилась на производство таких моторов. Ванкель похвалил советских инженеров за грамотную компоновку мотора в Жигулях.

В Тольятти провели три фазы испытаний и доводки машины. И передали документацию на производство. Так появился ВАЗ-21018 с внешностью обычного ВАЗ-21011, по сути — первый советский товарный автомобиль с роторным двигателем. Такие машины делали очень маленькими партиями, зато они заинтересовали спецслужбы.

Товарищи в штатском

Вскоре конструкторское бюро ВАЗа довело до ума и более мощный двухсекционный двигатель. Машины «специального назначения» с мощными роторными моторами не собирались запускать в свободную продажу, а делали для милиции и КГБ. Кстати, именно по их требованию внешне Жигули с роторами совершенно не отличались от обычных.

Надежность первых двигателей была невысокой. Не столько из-за конструкции, сколько из-за огрехов производства. Постепенно моторы улучшали, но все проблемы до самого конца производства окончательно так и не решили.

Вслед за ВАЗ-21018 появился и ВАЗ-21019 в том же кузове, но уже с двухсекционным двигателем ВАЗ-411 мощностью аж 120 л.с.! В модернизированном виде под именем ВАЗ-411М этот мотор ставили потом и на «пятерку» — ВАЗ-21059. Машины в «одиннадцатом» и в «пятом» кузове делали мелкосерийно в конце 1970-х — начале 1980-х гг.

Дальнейшим развитием двухсекционного двигателя стал вариант с впрыском топлива вместо карбюратора — ВАЗ-411-01. Такой мотор мощностью 130–140 л.с. монтировали на небольшие партии «семерок» — ВАЗ-21079 уже в начале 1990-х.

А ну-ка, догони!

Поездившие еще на первых роторных Жигулях испытатели рассказывали, сколь непривычен был в те годы стремительный и ровный (без провалов) разгон автомобиля. Уже на первой передаче, быстро раскрутив двухсекционный мотор, можно было развить 90 км/ч! А вскоре стрелка спидометра просто упиралась в «стенку».

Еще одна необычная особенность роторной машины, к которой водителям пришлось привыкнуть, — невозможность тормозить двигателем, переключая передачи вниз. Кроме того, при энергичной езде (а как на такой машине еще ездить?) страдали синхронизаторы коробки.

Характерная черта роторного двигателя — большой расход масла, минимум 200 мл на 1000 км. А топлива «бешеные» Жигули в среднем потребляли 12 л/100 км. Частникам это вряд ли бы понравилось, а водителей машин спецслужб, разумеется, не волновало.

Роторные двигатели исправно работали примерно до 90 тысяч км. Первым признаком «умирания» мотора становился плохой пуск из-за износа уплотнений ротора и, соответственно, снижения компрессии.

С оттопыренными «ушами»

Роторные двигатели стали устанавливать не только на Жигули. Появилась отдельная программа Минавтопрома СССР, предписывающая создать соответствующие модификации почти всех легковых советских автомобилей: от Оки до правительственной Чайки и микроавтобусов РАФ. Ведь секции ротора можно было соединять практически в любых количествах, и, таким образом, создавать агрегаты разной мощности.

На Оку в Тольятти поставили 40-сильный вариант односекционного двигателя, которого малолитражке хватало, естественно «за глаза». Но сделали лишь один экземпляр, который, кстати, жив до сих пор.

На опытных образцах Волги ГАЗ-31028, собранных в 1989–1990 гг., стоял 140-сильный мотор. Самые мощные агрегаты — трехсекционный ВАЗ-431 и даже четырехсекционный ВАЗ-441, предназначенные для Волги и Чайки, развивали, соответственно, 210 и даже 280 л.с.! Очень впечатляющие для СССР показатели!

На два РАФа — микроавтобус и санитарку в Риге в 1985-м поставили двухсекционные 140-сильные моторы. Первый вариант делали для 9-го управления КГБ, занимающегося охраной первых лиц государства, второй — для 4-го управления Минздрава, лечащего этих самых лиц.

Уже на третьей передаче РАФ с ротором легко набирал 140 км/ч. На испытаниях на полигоне он достиг почти 160 км/ч. При этом верхняя часть дверей начинала оттопыриваться, словно уши несущегося зверя. И тормоза РАФа не способны были остановить микроавтобус с таких скоростей.

В начале перестройки тему ротора в Риге закрыли. Но одна санитарная машина уже в частных руках работала в Латвии еще несколько лет. Окончательно ее двигатель износился к 120 тысячам км, а ремонту ротор фактически не подлежал.

Ротор в массы

На базе двухсекционного ВАЗ-411 сделали ВАЗ-415 — универсальный мотор как для заднеприводных, так и для переднеприводных моделей. Такие двигатели в 135-сильной версии с конца 1997-го ставили на Самары — ВАЗ-2109-91, ВАЗ-21099-91, а потом и Самару-2 — ВАЗ-2115-91.

Эти машины с паспортной максималкой 190 км/ч не только выпускали небольшими партиями, но уже и продавали любому желающему. Покупали их, правда, лишь большие оригиналы. Лада Самара с ротором легко «делала» на дороге не только вазовские серийные машины, но и многие иномарки.

Роторные Лады уже лет десять как сняты с производства, но поклонники у них есть и сегодня. Но нынче купить автомобиль с таким двигателем сложно. Предложений на вторичке мало. Те, кто сейчас владеют такими раритетами, очень редко продают любимцев. А вот двигатели на вторичном рынке попадаются, как ни странно, куда чаще. Разброс цен — значительный. За карбюраторные ВАЗ-415 (якобы в хорошем состоянии) просят 60–80 тысяч руб. За сделанные на заказ (!) агрегаты — от 100 тысяч. А цена двухсекционного варианта — уже не карбюраторного, а с системой впрыска — доходит аж до 300 тысяч!

Так что самому сделать роторную Ладу вполне возможно. Только получится она недешевой, а легализовать подобный тюнинг сегодня — большая проблема.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

На массовых советских легковушках не было особых технических инноваций — ни дизеля, ни автоматической трансмиссии, ни гидропневматической подвески, ни турбонаддува. В огромной стране были востребованы любые автомобили — и, по разным причинам, серийно выпускались достаточно простые и ремонтопригодные конструкции.

Т ем удивительнее, что "у советских была собственная гордость", да еще какая – спроектированный для легковых машин роторно-поршневой двигатель! Причем "роторная тема" обросла слухами домыслами и легендами еще в начале восьмидесятых годов, и даже появление автомобилей ВАЗ с РПД в свободной продаже в шальные девяностые не расставило все точки над i.

Предтечи: Феликс Генрих Ванкель

Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель занялся разработкой роторно-поршневого двигателя еще в двадцатые годы, но в предвоенный период ему так и не удалось довести до ума опытные образцы авиадвигателей, несмотря на поддержку компании BMW и министерства авиации. После Второй мировой войны оборудование Ванкеля было демонтировано и вывезено во Францию. Несмотря на это, инженер-конструктор не прекращал работу над собственным РПД — теперь уже при поддержке компании NSU. К середине пятидесятых Ванкель закончил теоретическую часть и в 1957 году изготовил опытный образец, по итогам испытаний которого в конструкцию были внесены необходимые изменения.

Отец ротора – Феликс Ванкель

Работа Ванкеля отнюдь не носила "академический" характер: в 1963 году началось производство первой серийной модели NSU — Prince Spyder, а впоследствии инновационным мотором оснащался и седан бизнес-класса NSU Ro 80.

Когда компании Audi «по наследству» досталась марка NSU и её наработки, она даже выпустила прототип Audi KKM на базе «сотки» второго поколения. В дальнейшем тему моторов Ванкеля в Audi не продолжали.

Однако достаточно быстро особенности РПД помешали ему одержать рыночную победу над традиционными поршневыми ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Тем не менее, в годы серийного производства моторов Ванкеля патент на право производства таких агрегатов приобрели многие крупные автопроизводители, некоторые из которых занялись разработкой "роторной темы" всерьез и надолго. Пожалуй, наиболее известным производителем РПД является японская компания Mazda, создавшая двигатель Renesis.

Сделано в СССР

Как же идея заняться выпуском роторно-поршневых двигателей могла возникнуть на ВАЗе? Над различными альтернативными конструкциями поршневых двигателей в СССР работали еще в середине ХХ века — разумеется, не для автомобилестроения, а для авиации. Потенциально такие моторы могли обеспечить более высокую отдачу, что было особенно ценно в самолётостроении. Непосредственно к теме РПД в Советском Союзе приступили еще в «довазовский» период – по указанию Минавтопрома и Минсельхозмаша три научно-исследовательские институты (НАМИ, НАТИ и ВНИИмотопрома) занялись исследовательскими работами по созданию РПД.

Поэтому разработка Ванкеля и её практическое воплощение на серийных автомобилях в Советском Союзе не осталось незамеченным. Более того, лёгкий и мощный мотор мог стать востребованным для некоторых автомобилей специального назначения — например, так называемых "догонялок" или спортивных автомобилей.

Традиционно для автопрома СССР волевое решение могло быть принято лишь "на самом вверху" — то есть, на уровне министерства.

Однако ротором на ВАЗе занялись по распоряжению Генерального директора Волжского автозавода в 1973 году – казалось бы, по собственному усмотрению. Но не все так просто: до того, как перейти на новый проект – строительство Волжского автогиганта, еще в 1965-м Виктор Николаевич Поляков занимал пост заместителя министра автомобильной промышленности СССР, а в 1975-м он и вовсе вернулся в министерское кресло, возглавив Минавтопром СССР. Таким образом, можно утверждать, что работы по ротору были утверждены "без двух минут" министром автопрома и его же бывшим заместителем в одном лице.

Итак, после выхода соответствующего приказа Генерального директора было создано специальное конструкторское бюро, в задачу которого входила не только разработка моторов собственной конструкции, но и устранение "родовых недостатков" мотора Ванкеля, о которых советские конструкторы уже были осведомлены.

В отличие от западных коллег, под "собственной конструкцией" в СССР подразумевалась действительно разработка своего варианта, а не покупка патента или готовой лицензии. Как и в случае с автоматической трансмиссией для ГАЗ-13 Чайка, советские инженеры за неимением вариантов были вынуждены изготовить свой вариант односекционного мотора Ванкеля, разобрав для этого один японский РПД. Однако предварительно для «натурных испытаний» двигатель, снятый со специально приобретённой для работы над ротором Mazda RX-2, был установлен на Жигули третьей модели.

Принцип работы роторного двигателя, плюсы и минусы системы

Как известно, принцип работы роторного двигателя основан на высоких оборотах и отсутствии движений, которыми отличается ДВС. Это и отличает агрегат от обычного поршневого двигателя. РПД называют ещё двигателем Ванкеля, и сегодня мы рассмотрим его работу и явные достоинства.

Ротор такого двигателя находится в цилиндре. Сам корпус не круглого типа, а овального, чтобы ротор треугольной геометрии нормально в нём помещался. У РПД не бывает коленчатого вала и шатунов, а также отсутствуют в нём другие детали, что делает его конструкцию намного проще. Если говорить другими словами, то примерно около тысячи деталей обычного двигателя внутреннего сгорания в РПД нет.

Работа классического РПД основана на простом движении ротора внутри овального корпуса. В процессе движения ротора по окружности статора создаются свободные полости, в которых и происходят процессы запуска агрегата.

Удивительно, но роторный агрегат представляет собой некий парадокс. В чём он заключается? А в том, что он имеет гениально простую конструкцию, которая почему-то не прижилась. А вот более сложный поршневой вариант стал популярным и повсюду используется.

Строение и принцип работы роторного двигателя

Схема работы роторного двигателя представляет собой нечто совершенно иное, чем обычный ДВС. Во-первых, следует оставить в прошлом конструкцию двигателя внутреннего сгорания, известную нам. А во-вторых, попытаться впитать в себя новые знания и понятия.

Как и поршневой, роторный двигатель использует давление которое создается при сжигании смеси воздуха и топлива. В поршневых двигателях, это давление создается в цилиндрах, и двигает поршни вперед и назад. Шатуны и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение, которое может быть использовано для вращения колес автомобиля.

РПД назван так из-за ротора, то есть такой части мотора, которая движется. Благодаря этому движению мощность передаётся на сцепление и КПП. По сути, ротор выталкивает энергию топлива, которая затем передаётся колёсам через трансмиссию. Сам ротор выполнен обязательно из легированной стали и имеет, как и говорилось выше, форму треугольника.

Капсула, где находится ротор, — это своеобразная матрица, центр вселенной, где все процессы и происходят. Другими словами, именно в этом овальном корпусе происходит:

сжатие смеси;
топливный впрыск;
поступление кислорода;
зажигание смеси;
отдача сгоревших элементов в выпуск.

Одним словом, шесть в одном, если хотите.

Сам ротор крепится на специальном механизме и не вращается вокруг одной оси, а как бы бегает. Таким образом, создаются изолированные друг от друга полости внутри овального корпуса, в каждой из которых и происходит какой-либо из процессов. Так как ротор треугольный, то полостей получается всего три.

Всё начинается следующим образом: в первой образующейся полости происходит всасывание, то есть камера наполняется воздушно-топливной смесью, которая здесь же перемешивается. После этого ротор вращается и толкает эту перемешанную смесь в другую камеру. Здесь смесь сжимается и воспламеняется при помощи двух свечей.

Смесь после этого идёт в третью полость, где и происходит вытеснение частей использованного топлива в систему выхлопа.

Это и есть полный цикл работы РПД. Но не всё так просто. Это мы рассмотрели схему РПД только с одной стороны. А действия эти проходят постоянно. Если говорить иначе, процессы возникают сразу с трёх сторон ротора. В итоге всего за единственный оборот агрегата повторяется три такта.

Как самому полировать фары автомобиля?

Опять же, производительность — это не одно достоинство РПД. Их у него много. Как и было сказано выше, роторный двигатель очень компактный и в нём используется на целых тысячу деталей меньше, чем в том же ДВС. В РПД всего две основные детали — ротор и статор, а проще этого ничего не придумаешь.

Принцип работы роторного двигателя

Принцип работы роторно-поршневого двигателя заставил в своё время многих талантливых инженеров удивлённо вскинуть бровями. И сегодня талантливые инженеры компании Мазда заслуживают всяческих похвал и одобрения. Шутка ли, поверить в производительность, казалось бы, похороненного двигателя и дать ему вторую жизнь, да ещё какую!

Роторный двигатель в разрезе

Ротор роторного двигателя

Камера роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых стороны, каждая из которых действует как поршень. Каждая сторона ротора имеет углубление в ней, что повышает скорость вращения ротора в целом, предоставляя больше пространства для топливо-воздушной смеси. На вершине каждой грани находится по металлической пластине, которые и формируют камеры, в которых происходят такты двигателя. Два металлических кольца на каждой стороне ротора формируют стенки этих камер. В середине ротора находится круг, в котором имеется множество зубьев. Они соединены с приводом, который крепится к выходному валу. Это соединение определяет путь и направление, по которому ротор движется внутри камеры.

Впуск
Сжатие
Сгорание
Выпуск

Отверстия для впуска и выпуска находятся в стенках камеры, и на них отсутствуют клапаны. Выхлопное отверстие соединено непосредственно с выхлопной трубой, а впускное напрямую подключено к газу.

Выходной вал роторного двигателя

Выходной вал имеет полукруглые выступы-кулачки, размещенные несимметрично относительно центра, что означает, что они смещены от осевой линии вала. Каждый ротор надевается на один из этих выступов. Выходной вал является аналогом коленчатого вала в поршневых двигателях. Каждый ротор движется внутри камеры и толкает свой кулачок.

Строение роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из слоев. Двухроторный двигателя состоят из пяти основных слоев, которые удерживаются вместе благодаря длинным болтам, расположенным по кругу. Охлаждающая жидкость протекает через все части конструкции.

Как самостоятельно полировать автомобиль?

Центр состоит из двух камер подачи топлива, по одной для каждого ротора. Он также разделяет эти два ротора, поэтому его внешняя поверхность очень гладкая.

В центре каждого ротора крепится две большие шестерни, которые вращаются вокруг более маленьких шестерней и крепятся к корпусу двигателя. Это и является орбитой для вращения ротора.

Конечно же, если бы у роторного мотора не было недостатков, то он обязательно бы применялся на современных автомобилях. Возможно даже, что, если бы роторный двигатель был безгрешен, мы и не узнали бы про двигатель поршневой, ведь роторный создали раньше. Затем человеческий гений, пытаясь усовершенствовать агрегат, и создал современный поршневой вариант мотора.

Но к сожалению, минусы у роторного двигателя имеются. К таким вот явным ляпам этого агрегата можно отнести герметизацию камеры сгорания. А в частности, это объясняется недостаточно хорошим контактом самого ротора со стенками цилиндра. При трении со стенками цилиндра металл ротора нагревается и в результате этого расширяется. И сам овальный цилиндр тоже нагревается, и того хуже — нагревание происходит неравномерно.

Если в камере сгорания температура бывает выше, чем в системе впуска/выпуска, цилиндр должен быть выполнен из высокотехнологичного материала, устанавливаемого в разных местах корпуса.

Для того чтобы такой двигатель запустился, используются всего две свечи зажигания. Больше не рекомендуется ввиду особенностей камеры сгорания. РПД наделён бывает совершенно иной камерой сгорания и выдаёт мощность три четверти рабочего времени ДВС, а коэффициент полезного действия составляет целых сорок процентов. По сравнению: у поршневого мотора этот же показатель составляет 20%.

Преимущества роторного двигателя

Меньше движущихся частей

Роторный двигатель имеет намного меньше частей, чем скажем 4-х цилиндровый поршневой движок. Двух роторный двигатель имеет три главные движущиеся части: два ротора и выходной вал. Даже самый простой 4-х цилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, стержень, клапаны, рокеры, клапанные пружины, зубчатые ремни и коленчатый вал. Минимизация движущихся частей позволяет получить роторным двигателям более высокую надежность. Именно поэтому некоторые производители самолетов (к примеру Skycar) используют роторные двигатели вместо поршневых.

Мягкость

Все части в роторном двигателе непрерывно вращаются в одном направлении, в отличие от постоянно изменяющих направление поршней в обычном двигателе. Роторный движок использует сбалансированные крутящиеся противовесы, служащие для подавления любых вибраций. Подача мощности в роторном двигателе также более мягкая. Каждый цикл сгорания происходит за одни оборот ротора в 90 градусов, выходной вал прокручивается три раза на каждое прокручивание ротора, каждый цикл сгорания проходит за 270 градусов за которые проворачивается выходной вал. Это значит, что одно роторный двигатель вырабатывает мощность в три четверти . Если сравнивать с одно-цилиндровым поршневым двигателем, в котором сгорание происходит каждые 180 градусов каждого оборота, или только четверти оборота коленчатого вала.

Неспешность

В связи с тем, что роторы вращаются на одну треть вращения выходного вала, основные части двигателя вращаются медленней, чем части в обычном поршневом двигателе. Это также помогает и в надежности.

Малые габариты + высокая мощность

Компактность системы вместе с высоким КПД (сравнительно с обычным ДВС) позволяет из миниатюрного 1,3-литрового мотора выдавать порядка 200-250 л.с. Правда, вместе с главным недостатком конструкции в виде высокого расхода топлива.

Недостатки роторных моторов

Самые главные проблемы при производстве роторных двигателей:

Такая ситуация просто вынуждает причислять роторные двигатели к спортивным моделям автомобилей. Да и не только. Приверженцы роторного двигателя сегодня нашлись. Это известный автопроизводитель Мазда, вставший на путь самурая и продолживший исследования мастера Ванкеля. Если вспомнить ту же ситуацию с Субару, то становится понятен успех японских производителей, цепляющихся, казалось бы, за всё старое и отброшенное западниками как ненужное. А на деле японцам удаётся создавать новое из старого. То же тогда произошло с оппозитными двигателями, являющимися на сегодняшний день «фишкой» Субару. В те же времена использование подобных двигателей считалось чуть ли не преступлением.

Работа роторного двигателя также заинтересовала японских инженеров, которые на этот раз взялись за усовершенствование Мазды. Они создали роторный двигатель 13b-REW и наделили его системой твин-турбо. Теперь Мазда могла спокойно поспорить с немецкими моделями, так как открывала целых 350 лошадок, но грешила опять же большим расходом топлива.

Антикоррозийная обработка кузова своими руками

Удивительно, но РПД пытались ввести в работу и у нас в стране. Такой двигатель был разработан для установки его на ВАЗ 21079, предназначенный как транспортное средство для спецслужб, однако проект, к сожалению, не прижился. Как всегда, не хватило бюджетных денег государства, которые чудесным образом из казны выкачиваются.

Зато это удалось сделать японцам. И они на достигнутом результате останавливаться не желают. По последним данным, производитель Мазда усовершенствует двигатель и в скором времени выйдет новая Мазда, уже с совершенно другим агрегатом.

Разные конструкции и разработки роторных двигателей

Двигатель Ванкеля

Двигатель Желтышева

Двигатель Зуева

Роторный двигатель: принцип работы, устройство, недостатки и преимущества, видео

Концепция роторного двигателя весьма интересна. Такие крупнейшие концерны, как Mazda, Citroen, Mersedes-Benz и General Motors, выпускали автомобили с роторными двигателями, однако позднее от них отказались. В этой статье мы рассмотрим принцип работы роторного ДВС, а также преимущества и недостатки этой конструкции.

Что такое роторный двигатель Немного истории возникновения агрегатаКонструкция роторного двигателя Принцип работы Плюсы и минусы$('.index-post .contents').toggleClass('hide-text', localStorage.getItem('hide-contents') === '1')

Что такое роторный двигатель

Роторно-поршневой двигатель (РПД) — это класс тепловых двигателей, объединённых типом движения рабочего элемента, или ротора. В частном случае такого устройства можно выделить роторные двигатели внутреннего сгорания (роторные ДВС).

Такой тип двигателя не нуждается в элементах, которые преобразуют поступательные движения во вращательные. Соответственно, при работе роторного ДВС значительно меньше потерь, нежели поршневого, весь отсутствует промежуточное звено, такое как коленчатый вал.

На первый взгляд, этот агрегат отлично решает поставленную перед ним задачу и имеет более высокий КПД. Однако такая конструкция не получила большого распространения, и даже автомобильному концерну Mazda, который долго выпускал автомобили с таким типом двигателя, в частности модель RX-8, пришлось в конце концов отказаться от роторных систем.

Это обусловлено некоторыми недостатками в работе системы, о которых пойдёт речь далее в статье.

Немного истории возникновения агрегата

Авторами роторно-поршневого ДВС являются Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, создавшие его в 50-е годы ХХ века.

Знаете ли вы? В первой версии конструкции Ванкеля имелась подвижная камера и зафиксированный ротор, однако в итоге схему поменяли местами.

В этом тандеме Ванкель провёл исследования уплотнений вращающихся клапанов, а базовую схему и инженерную концепцию сформулировал Фройде. Сейчас роторный ДВС часто называют двигателем Ванкеля.

Впервые данная модель «сердца автомобиля» была испытана на NSU Spider, мощность мотора которого составила 57 лошадиных сил. При этом он легко разгонялся до скорости 150 км/ч.

Первым массовым авто с роторной системой стал NSU Ro-80 — второй по счёту автомобиль во всей линейке компании. В отечественном автопроме данная модель двигателя использовалась на ВАЗ 21079, которая была служебной машиной, часто милицейской.

А самой массовой серией машин с роторным ДВС по праву считается Mazda RX (Rotor-eXperiment), которая производилась вплоть до середины 2012 года, хотя и сейчас ещё не до конца распроданы выпущенные автомобили.

Читайте подробнее о том, как проверить двигатель перед покупкой авто.

Конструкция роторного двигателя

Подвижный элемент этой конструкции устанавливается на валу и соединяется с шестерёнкой, которая соединена со статором и образует так называемую «неподвижную шестерню». Диаметр статора по размерам значительно меньше диаметра ротора, вращающегося вокруг шестерни вместе с зубчатым колесом.

Ротор имеет трёхгранную форму и движется по поверхности цилиндра. В процессе движения он поочерёдно закрывает объёмы камер при помощи уплотнений, находящихся в вершинах ротора. Во время работы конструкции не требуется специального газораспределения.

1 и 2 - части впускной системы двигателя; 3 - задняя часть корпуса двигателя; 4 и 6 - цилиндры (корпус ротора); 5 - средняя часть корпуса двигателя; 7 - передняя часть корпуса двигателя; 8 - корпус дроссельной заслонки; 9 и 11 - стационарные (неподвижные) шестерни на фланцах; 10 - ротор с внутренним зубчатым венцом в сборе; 12 - эксцентриковый вал роторов; 13 - приёмный выпускной коллектор.

Благодаря действию давления газа и центробежных сил пластины, которые выполняют роль уплотнителя, прижимаются к внутренней поверхности устройства, и в результате происходит герметизация камеры.

Схема в итоге оказалась куда проще и компактнее, чем поршневые устройства, в том числе за счёт отсутствия картерного пространства, шатунов и коленвала. Чаще всего при изготовлении конструкции применяется соотношение радиуса шестерни к зубчатому колесу 2:3.

Рекомендуем почитать о том, почему стучит двигатель на холостых оборотах.

Роторный двигатель не производит возвратно-поступательные движения, как обычный поршневой ДВС. Принцип работы основан на вращении поршня. В работе нет точек замирания, как у поршневого устройства, то есть он работает более плавно, без импульсов.

РПД использует избыточное давление, которое возникает в процессе сгорания смеси топлива и воздуха. С помощью шатуна и коленчатого вала приводится в движение поршень. Давление возникает в камерах, которые формируются самой конструкцией цилиндра и корпусом ротора, играющего роль поршня.

Траектория работы ротора похожа на линию спирографа. Когда происходит соприкосновение вершин движущего элемента и стенок самого ДВС, создаются непроницаемые камеры сгорания.

Вращающийся ротор позволяет осуществлять следующие процессы:

поступление воздушно-топливной смеси;её сжатие;воспламенение;выпуск выхлопа.

Узнайте как устроены водородный, атмосферный и гибридный двигатели.

При поступлении воздуха в камеру одновременно впрыскивается топливо. При вращении ротора в этой камере смесь сжимается. Вращаясь, ротор перемещает камеру со смесью к свечам зажигания, после чего происходит воспламенение топлива и расширение.

На следующем повороте смесь выходит в выхлопную трубу, и процесс повторяется. Такой процесс работы ничем не отличается от работы четырёхтактного поршневого ДВС.

Видео: как работает роторный двигатель

К преимуществам роторного двигателя можно отнести:

отсутствие пульсирующих импульсных нагрузок;КПД такого двигателя составляет 40 %, в отличие от 20 % поршневого ДВС;его мощность значительно выше, к тому же работает он намного тише, что позволяет использовать топливо с низким октановым числом;он сделан из гораздо меньшего количества металла, а значит, более лёгкий;конструкция содержит меньшее число агрегатов и узлов.

Герметизация камеры сгорания и впуска-выпуска.Для разработки нужны точные расчёты, ведь в при трении металл в результате нагрева расширяется. Точные расчёты позволяют сохранить компрессию и КПД.В процессе работы такой двигатель имеет склонность к перегревам, чем и уступает поршневым ДВС.Из-за конструкции самого устройства зоны нагрева распределены неравномерно, поскольку в камере сгорания температура выше, чем в камере впуска-выпуска. Следовательно, и цилиндр нагревается неравномерно. Для устранения такого дефекта конструкции необходимо в процессе производства цилиндра использовать различные материалы.Износостойкость у данного типа значительно ниже, чем у поршневых ДВС, так как роторный работает на больших оборотах.Из-за больших оборотов значительно увеличивается расход топлива и масла.Поскольку в процессе работы роторного ДВС топливо не успевает полностью сгореть, выхлопные газы являются более токсичными, нежели у поршневого.При использовании роторного двигателя нужно регулярно производить замену масла и чётко следить за выполнением этой процедуры.

Роторный двигатель хоть и не получил такого же распространения, как поршневой ДВС, однако тоже нашёл свою нишу в автомобильной промышленности.

Важно! В автомобилях с таким двигателем необходимо масло заменять каждые 5000 км. Если своевременно не выполнять замену, то вероятность поломок значительно увеличивается, что влечёт за собой дорогостоящий ремонт.

Например, его часто устанавливают в машины, которые участвуют в гонках. Несмотря на существенные недостатки, этот двигатель обладает и несомненными достоинствами, поэтому по-прежнему считается серьёзной альтернативой поршневым ДВС.

Roma-Urraco › Блог › Новый роторный двигатель ВАЗ-413 для милицейских догонялок: 140 л.с. с 1,3 литров объема

В 60-70-е годы многие ведущие мировые автопроизводители экспериментировали с роторно-поршневыми ДВС конструкции Феликса Ванкеля. Лицензию на производство таких моторов тогда приобрели NSU, Ford, Citroen, Mercedes-Benz, Mazda, Nissan и еще ряд других крупных компаний.

Не оставался в стороне и Советский Союз: так, в 1974-м году на Волжском автомобильном заводе было создано специальное конструкторское бюро по роторно-поршневым двигателям (СКБ РПД), которое возглавил Б.С.Поспелов. Задачи стояли амбициозные: создать и внедрить в производство отечественный "роторник", который бы не уступал лучшим зарубежным образцам.

Первый прототип РПД был создан на ВАЗе в 1976 году, а уж в 1978 году в Тольятти освоили выпуск (небольшой серией) односекционного РПД ВАЗ-311 мощностью 80 л.с при 6000 об/мин. Автомобиль с этим двигателем получил обозначение ВАЗ-21018 (на базе серийной 21011) и хоть и был построен в 1978 году, но широкой публике его впервые показали в 1982 году на выставке НТТМ-82. Максимальная скорость авто составляла 145 км/ч.

Была выпущена серия из пятидесяти таких автомобилей для опробования их в реальных условиях эксплуатации. Вскоре, в течение полугода, завод был вынужден заменить РПД на обычные ДВС на 49 автомобилях из 50, что было связано с колоссальным количеством нареканий на качество как самой конструкции, так и на ее исполнение. Основными неисправностями были выход из строя уплотнителей и подшипниковых узлов, проявилась недостаточная сбалансированность роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ), низкая топливная экономичность.

Однако, несмотря на неудачу с ВАЗ-21018, работы по созданию РПД получили дальнейшее развитие – отечественные силовые структуры нуждались в мощном двигателе, при этом требования по ресурсу и расходу топлива были ниже, чем для автомобиля общего назначения. В результате были созданы «Жигули» ВАЗ-21019 (также на базе кузова ВАЗ-21011) с двухсекционным РПД ВАЗ-411 мощностью 120 л.с. при 6000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля, который именовался «Аркан», составляла 160км/ч. 20 октября 1982 года под руководством министра автомобильной промышленности СССР В.Н.Полякова прошло совещание по вопросу работы конструкторского бюро АвтоВАЗа по роторно-поршневым двигателям, автомобильных перспектив применения РПД ВАЗа и возможности организации их серийного производства. По итогам совещания было принято решение с 1983 года приступить к организации серийного выпуска автомобильных РПД для специальных оперативных машин, определить на 1983 год программу производства РПД на ВАЗе в количестве 200 штук в год.

В июне 1986 года была изготовлена первая опытно-промышленная партия ВАЗ-21059. Этот автомобиль являлся дальнейшим развитием идеи скоростного и мощного автомобиля для милиции и спецслужб, опробованной еще на моделях ВАЗ-21018 и ВАЗ-21019. Данная модификация, так же как и ВАЗ-21019, оснащалась двухсекционным роторно-поршневым двигателем ВАЗ-411 мощностью 120 л.с. при 6000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля достигала 160 км/ч.

Со второй половины 1991 года мелкими партиями для нужд милиции и спецслужб выпускался автомобиль ВАЗ-21079 на базе "семерки". На модель устанавливался двухсекционный РПД ВАЗ-4132 рабочим объемом 1,3 литра и мощностью 140 л.с.

Именно такой силовой агрегат удалось обнаружить в одном из гаражных кооперативов Киева. Мне написал подписчик и сообщил, что у него уже давно лежит без дела ВАЗовский "роторник" с индексом ВАЗ-4132.

По легенде, этот двигатель в свое время каким-то чудом заполучил директор одного из деревообрабатывающих комбинатов в Житомирской области. Правда, на машину его так и не поставили: все эти годы РПД так и пролежал среди различного хлама.

ВАЗ-21079 или 21059 с подобным 2-секционным РПД развивают максимальную скорость 180 км/ч, а на разгон от 0 до 100 км/ч уходит всего 9 секунд.

К сожалению, найденный мотор не полностью комплектный по части навесного оборудования, но многие детали унифицированы с обычными ДВС ВАЗ, например — карбюратор, поэтому вернуть его к жизни не будет сверхсложной задачей.

По сравнению с классическим четырехтактным ДВС двигатель Ванкеля обладает рядом существенных преимуществ:
— низкий уровень вибраций ввиду того, что РПД полностью механически уравновешен — нет необходимости преобразовывать возвратно поступательное движение во вращательное, крутящий момент с оси ротора может передаваться напрямую.
— отличные динамические характеристики.
— Высокая удельная мощность РПД (л.с./кг).
— меньшие в 1,5-2 раза по сравнению с обычным ДВС габаритные размеры и вес, что связано с отсутствием поршней и коленчатых валов с шатунами.
— простота ремонта ввиду меньшего на 35—40% по сравнению с обычным ДВС числа деталей — двухроторный двигатель имеет три основные движущиеся части: два ротора и выходной вал, в то время как самый простой четырехцилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, пружины клапанов, качалки, ремень ГРМ, распределительные шестерни и коленвал.
Однако при всех перечисленных достоинствах РПД есть и существенные недостатки. К ним можно отнести следующие:
— состояние уплотнителей (площадь пятна контакта поршня и камеры очень невелика — следствием этого противоречия являются утечки между отдельными камерами и, как следствие, падение КПД и увеличение токсичности выхлопа
— повышенный расход масла и бензина. В среднем, автомобили с РПД потребляют до 20 литров топлива на 100 км, и от 0,4л до 1л масла на 1000 км.
— склонность к перегреву.
— высокие требования к точности исполнения деталей делают его сложным и дорогим в производстве.

Кроме того, эти уплотнения работают в условиях ограниченной смазки и плохого теплоотвода — для их смазывания приходится дополнительно впрыскивать масло прямо во впускной коллектор. Нетрудно догадаться, что экологических показателей мотора это тоже не улучшает.

ВАЗовские РПД также не отличались особой надежностью и долговечностью и хотя сам завод обещал для мотора ВАЗ-413 ресурс на уровне 100-125 тысяч км, в реальной жизни они редко когда наезжали 30-40 тысяч без капитального ремонта.

Роторную тему окончательно свернули в Тольятти в начале 2000-х и только японская Mazda до последнего держалась за РПД и пыталась развивать данную конструкцию. Их последняя роторная модель RX-8 оставалась на конвейере до июня 2012 года.

Более подробную информация о найденном моторе ВАЗ-413 можно узнать из моего нового видео: