Как это было
Однажды 17-летнему немецкому пареньку приснился сон - он ехал на какой-то концерт в автомобиле собственной конструкции, с необычным двигателем, в котором не было поршней. Случилось это в 1919 году, а звали паренька Феликс Ванкель.
Никакими специальными знаниями в области механики Ванкель не обладал, но к приснившемуся отнесся серьезно. В 1924 году у него уже была небольшая собственная мастерская в Гейдельберге, где он возился со всякими железками. Там и родилась конструкция роторного двигателя (сама идея такого мотора намного старше - самые ранние описания относятся аж к 1673 году, а в 1759-м Джеймс Уатт создал паровую "версию").
Начинал Ванкель с роторных компрессоров - свой первый патент он получил в 1929 году. За ним последовал патент на роторный мотор DKM (
В
Со всех сторон посыпались просьбы-предложения о "техническом сотрудничестве". Интерес к новому мотору проявили около 100 фирм, из них 34 - японских. Компания NSU, до этого выпускавшая мотоциклы, начала производство автомобилей - население богатело и уже могло позволить себе пересесть с двух колес на четыре. Но значительную часть денежных поступлений компании составляли доходы от продажи лицензий на двигатель Ванкеля (при этом NSU поступила очень мудро - покупатели лицензий были обязаны делиться с ней результатами своих работ по совершенствованию двигателя).
Список автопроизводителей, которые приобрели лицензии, достаточно внушителен. Среди них - General Motors, Ford, Citroen, Mercedes, Nissan. И, конечно же, Mazda.
Первым автомобилем с роторным двигателем считается NSU Spyder 1963 года с односекционным мотором объемом
По-настоящему серийной моделью стал седан NSU Ro80 1967 года, получивший на Франкфуртском автосалоне
Главной проблемой роторных моторов (помимо их большого аппетита) была невысокая надежность - в частности, подшипников и уплотнений роторов. На обслуживании и ремонте Ro80 компания NSU чуть ли не разорилась, и была поглощена группой Volkswagen, в которой к роторным двигателям отнеслись плохо. Но в других компаниях работы над двигателем Ванкеля продолжались, правда, с небольшим успехом.
На Франкфуртском автосалоне
В 1972 году компания Nissan создала прототип небольшой спортивной машины, и даже собиралась выпускать ее серийно и в приличных количествах (120.000 экземпляров в год). Помешал разразившийся в 1973 году нефтяной кризис.
Отметилась и компания Citroen - выпустила два автомобиля, Ami 6 (
Больше энтузиазма проявила General Motors Corp. По настоянию ее президента Эда Коула, инженера по образованию, в
Из планов General Motors мало что вышло. В
Единственной компанией, продолжавшей - и успешно - работать над двигателем Ванкеля, была Mazda, которая приобрела соответствующую лицензию еще в 1961 году. От конструкции NSU с одним ротором отказались почти сразу - из-за неустойчивой работы на малых оборотах. В первой половине 60-х "довели до ума" двухсекционный мотор (с двумя роторами), а в
В
Будущее казалось настолько безоблачным, что компания собиралась к 1975 году полностью перейти на производство машин с роторными моторами. Но помешал все тот же нефтяной кризис 1973 года. Продажи на американском - важном для Mazda - рынке уже в
На "домашнем" рынке позиции автомобилей, оснащенных двигателем Ванкеля, также заметно пошатнулись. В 1975-1977 гг. выпускался лимузин Roadpacer AP (800 экземпляров за три года), в 1975-1981 гг. - спортивный Cosmo AP (Mazda RX-5), еще пара-тройка моделей. Производство Eunos Cosmo с трехсекционным турбированным мотором (
Единственное исключение - модель Savanna RX-7 (Mazda RX-7), которая появилась в
Второе поколение RX-7 было запущено в серию в
И, наконец, третье поколение, появившееся в 1991 году. Турбированный мотор 13B-REW (2х654 см. куб.) развивал мощность
Более 30 лет разные автопроизводители пытались совладать с многообещающим, но капризным творением Феликса Ванкеля. Опустили руки все - кроме Mazda и... ВАЗ, где роторные двигатели мелкими сериями еще делают. Сказать по правде, задача была не из легких - "догнать и перегнать" традиционные конструкции моторов, которые "доводили" более 100 лет. Создавалось впечатление, что вот-вот сдастся и Mazda, преуспевшая больше остальных. Не утешал даже концепт RX-7, который компания показала на Токийском автосалоне в
Неверующие посрамлены! В этом году в Токио представили новый автомобиль - концепт RX-Evolv c роторным двигателем Renesis следующего поколения! Крестовый поход продолжается...
Россия - одна из немногих стран, где еще не отказались от "автомобильного" использования двигателя Ванкеля (в лодочных моторах, мотоциклах, газонокосилках и проч. он достаточно широко применяется во всем мире). Рассказывают, что первый действующий образец в начале 60-х построил некий кустарь-одиночка. Построил без всяких чертежей, по одной только примитивной картинке. И собрав на его основе ранцевый вертолет, даже летал!
Дело пошло после того, как проблемой роторного мотора занялись НАМИ, НАТИ, ВНИИмотопром и др. Один из созданных двигателей, односекционный РД-515, в середине 70-х предполагалось ставить на тяжелые мотоциклы. При весе
В начале 80-х изготовили односекционный двигатель ВАЗ-311 с рабочим объемом
Существование отечественных машин с двигателями Ванкеля долгое время не афишировалось, ими пользовались наши спецслужбы, как утверждали посвященные... Чрезвычайная прожорливость моторов заставляла ставить на автомобили дополнительный бензобак.
В последнее время, с пересмотром взглядов на секретность, введением "рыночных отношений" и возникновением спроса на неординарные автомобили, стали предлагаться "восьмерки" и "десятки" с двухсекционными моторами ВАЗ-415. Каждая секция имеет объем
Как это работает
Идея роторно-поршневого двигателя Ванкеля проста - и тем гениальна. Ротор треугольного сечения вращается в неподвижном корпусе, одновременно выполняя внутри него сложную "циркуляцию" - в силу того, что вращается на эксцентрике рабочего вала, заменяющего здесь привычный коленчатый. В крышке корпуса неподвижно закреплена маленькая шестерня с наружным зацеплением, а в отверстии ротора - другая (побольше), с внутренним. Взаимодействие этих шестерен и обуславливает сложную траекторию перемещения ротора.
Сечение внутренней полости корпуса повторяет формой и размерами фигуру, "рисуемую" кромками ротора. В кромках находятся уплотнительные вставки (аналог поршневых колец). Между кромками и корпусом образуются три отдельные рабочие камеры, которые при вращении ротора перемещаются, при этом изменяется их объем. Если в соответствующих местах корпуса расположить впускные и выпускные отверстия и ввернуть свечи зажигания (две на секцию), получится роторный аналог четырехтактного поршневого двигателя. Крутящий момент от ротора на вал передается через плечо эксцентрика. Передаточное отношение шестерен выбрано 2:3, поэтому частота вращения вала в три раза больше, чем у ротора.
Обычный мотор за два оборота коленвала сжигает количество топливо-воздушной смеси, равное своему объему, роторный - в два раза большее. Поэтому рабочий объем последнего принято считать равным двойному объему камеры сгорания, хотя в литературе указывается реальный литраж.
Очевидные преимущества роторного двигателя - конструктивная простота, малые габариты, вес и количество деталей (всякие там распредвалы-рокеры-толкатели-клапаны не требуются вовсе), высокая удельная мощность. Если на том же рабочем валу разместить второй ротор, получится двухсекционный мотор, по своей уравновешенности не уступающий рядной шестерке, считающейся в этом отношении эталоном. Малые размеры двигателя облегчают задачу конструкторам автомобиля.
"Узкое место" мотора Ванкеля - уплотнение пары "ротор-корпус", требующее высокой точности изготовления сопрягаемых криволинейных поверхностей и грамотного подбора материалов. Ну и еще, пожалуй, не слишком хорошая топливная экономичность и повышенный расход масла, которое подается на уплотнения ротора и неизбежно попадает в камеру сгорания.
Как это ездит
Итак, на сегодняшний день единственный в мире серийно выпускаемый автомобиль с роторным двигателем - спортивное купе Mazda RX-7, оно же - Savanna. За двадцать с лишним лет производства - жизнь целого поколения людей - сменились мода, привычки... но спрос на эту модель сохраняется. Значит, что-то в ней есть. Что?
Mazda RX-7 в России официально не продается - новую не найти. Подержанная - тоже редкость. Главные рынки сбыта RX-7 - США, Япония и Австралия, поэтому на тест (и то не без труда) удалось добыть только автомобиль с "правым рулем" и почтенного, 13-летнего возраста (второе поколение модели). На одометре -
Никаких претензий к машине у хозяина пока нет - кузов в хорошем состоянии, ходовая часть в порядке, все крутится-вертится-функционирует нормально. И, главное, нет замечаний к двигателю. В общем, так и должно быть: гарантированный пробег мотора составляет
Конечно, не все идеально. От здешнего бензина сдох катализатор - для этого достаточно одной "неправильной" заправки. Прогорел глушитель, что неудивительно, учитывая возраст машины. Обслуживание самое обычное - замена эксплуатационных жидкостей, тормозных колодок (комплект стоит около $40).
Правда, одну крупную неприятность машина хозяину таки доставила (или хозяин машине?). "Вреден север для меня", - наверное, подумалось автомобилю, когда его накормили местной масляной отравой (этикетка на банке не всегда соответствует содержимому последней). Загрустив по родной синтетике, высокооборотистая (до 150 тыс. об./мин.) турбина компрессора скоропостижно скончалась - задрало вал. Новая стоила около $1000...
Погода нам явно не благоволит. Ночью шел дождь, и асфальт покрыт лужами, машина же обута в летнюю резину. Но делать нечего...
Сначала - взгляд под капот. Открывшийся вид довольно необычен, сразу и не поймешь, где что. Силовой агрегат чрезвычайно компактен - если снять с него всю обвеску, то обнажится нечто чуть более крупное, чем кастрюля средних размеров.
Мотор оснащен двумя нагнетателями. Механический, низкого давления, работает на малых оборотах двигателя, его задача - проталкивать топливную смесь через кривой впускной коллектор и интеркулер. турбокомпрессор включается по достижении 3500 об./мин., обеспечивая мотору взрывной темперамент. Наличествует и масляный радиатор.
Завелся двигатель мгновенно, несмотря на долгую стоянку и холодную, сырую погоду. Звучание его громче и отличается от привычного, кроме того, не слышно характерного шума холодного газораспределительного механизма - по причине отсутствия такового. По мере прогрева дымок из выхлопной трубы становится все прозрачней и, наконец, исчезает...
Посадка в водительское кресло требует некоторой привычки - тело занимает в нем полулежачее положение. Ноги почти параллельны земле, руль - в районе колен. Необычно, но удобно. Деревянную баранку можно немного поднять-опустить. Сквозь нее хорошо видна приборная панель, главное место на которой занимает большой тахометр.
До 3500 об./мин. японский зверь довольно добродушен, но добродушие - не всегда признак слабости. Беда в том, что автоматическая коробка в городском режиме движения не дает перешагнуть упомянутый рубеж оборотов. Езда по асфальтовой площадке, в ограниченном пространстве - примерно то же самое. Переключение коробки в спортивный режим почти ничего не меняет.
Энергичному водителю Mazda RX-7 необходима механическая Коробка передач. Только с ней можно как следует раскрутить мотор и создать избыток мощности на ведущих задних колесах, необходимый для выполнения фигур высшего пилотажа. Честно говоря, очень хотелось забросить машине корму, что долго не удавалось сделать. Все дуги автомобиль выписывал с лекальной точностью, лишь чуть сдвигаясь наружу - в основном из-за не соответствующей погоде резины. Впрочем, нас интересовала не столько сама машина, сколько ее двигатель...
Стихия этого автомобиля - скорость. Огромный мощностной потенциал мотора можно реализовать лишь на хорошем шоссе, только здесь удается по-настоящему разбудить стрелку тахометра. Мотор великолепным образом отзывается на нажатие педали газа, чем выше обороты, тем увереннее и ровнее он крутится. С увеличением скорости возрастает и динамичность разгона (непривычно, но не удивительно - пик крутящего момента в роторных двигателях приходится на более высокие, чем обычно, обороты). Кстати, по словам хозяина машины, на трассе расход бензина падает с "неприличных" двадцати литров до приемлемых шести-семи - когда включена высшая передача, на спидометре полторы сотни, а на тахометре чуть более трех тысяч...
Получается, что распространенное мнение о недолговечности и ненадежности роторного двигателя не соответствует действительности. Кроме того, ремонтируется он даже легче, чем обычный - деталей-то в несколько раз меньше. Запас мощности - за глаза. А повышенный расход топлива владельца спортивной машины расстраивать не должен.
Если роторный мотор так хорош, почему же он выпускается (в "автомобильном" варианте) лишь единственной компанией? Как уже было сказано, его в зародыше погубил энергетический кризис. (Mazda не сдалась по субъективным причинам - в то время правительство страны рассматривало вопрос о создании единой автомобильной промышленности, а компании хотелось чем-нибудь отличаться от остальных, чтобы сохранить самостоятельность.) Кризис давно закончился, но сейчас уже никто, конечно, не будет тратить бешеные деньги на то, чтобы догонять японцев, создавая производственные мощности по выпуску роторных моторов. Кроме того, радикально новый двигатель в автомобиль традиционной конструкции просто так не вставишь...
Последняя надежда на возвращение роторного мотора связана с недавно появившимися автомобилями с гибридными силовыми установками, в которых небольшой двигатель внутреннего сгорания используется в качестве резервного источника мощности. Для этих машин роторный мотор - как раз то, что надо: маленький, легкий, отлично сбалансированный. В Калифорнии уже экспериментируют с роторным двигателем, работающим на пропане...
Феликс Ванкель трудился до последних своих дней. Умер он 9 октября 1988 года, а год спустя на его имя был выдан очередной патент. Водительского удостоверения у Ванкеля никогда в жизни не было.
Михаил Васильев, Алексей Стрелков
Источник:
