Впервые мысль о подобном механизме зародилась еще в 16 столетии., но лишь в 1957 г. идея роторного
мотора была полностью реализована в двигателе внутреннего сгорания, получившего название по имени
гениального немецкого инженера Феликса Ванкеля, все труды и изобретения кoтoрого так или иначе
связаны с моторами. Судьба человека, изобретавшего новое, всегда тесно сплетается с судьбой его
творений, именно они и расставляли основные вехи в жизни Феликса Ванкеля.
К 1924г у него же имелась,
маленькая мастерская на задворках большого города, а в 1934г. заработал опытный образец роторного
мотора DKM 32. На этот раз попытка получить патент оказалась для Ванкеля успешной, правда, его
заявка пролежала "под сукном" более двух лет. В последующие годы Ванкель в основном занимался
лепестковыми клапанами и уплотнителем элементов двигателей для BMW, DVL, Junker, Daimler-Benz.
За это время он успел сделать несколько прототипов DKM, а также роторных насосов и компрессоров.
В1936 г. он учредил свою исследовательскую лабораторию в Линдау. В годы Второй мировой войны особый
интерес к талантам Ванкеля проявился у DVL - авиационного опытно-конструкторского производства,
расположенного в Берлине.
Сотрудничая с DVL, Ванкель продолжил свою
работу над лепестковыми клапанами, разрабатывая авиационные моторы и двигатели для быстроходных
военных катеров. Не удивительно, что после окончания войны в 1945 г. исследовательская лаборатория
Ванкеля была полностью демонтирована французами, а сам Ванкель в течение 6 лет оставался не у
дел. В 1951 г. он вновь оборудовал и зарегистрировал конструкторское бюро в г.Линдау. Тогда же
началось и его сотрудничество с известнейшим немецким производителем мотоциклов - фирмой NSU.
С этого момента к роторным двигателям и пришел успех. Инициатором контакта с Ванкелем выступил
Вальтер Фройде, руководивший разработкой и созданием гоночных мотоциклов NSU. Первоначально Ванкель
занимался все теми же лепестковыми клапанами о которых он к этому времени казалось знал все, и
роторными нагнетателями. Одна из его разработок была весьма успешно внедрена на гоночном мотоцикле.
Изобретателю удалось сущ ественно повысить давление во впускном коллекторе двигателя, в результате
чего. прибавилось мощности. Этот мотоцикл тут же прославился, установив в своем классе мировой
рекорд скорости - 193 км/ч. Ради интереса стоит пояснить, что Ванкель сумел “выжать” 13,5 из моторчика
с рабочим объемом всего 50 куб. см.
Что же касается любимого детища Ванкеля –
роторного двигателя, - нельзя сказать, что идея его разработки и внедрения сразу же всем в NSU
пришлась по душе. Напротив, главный инженер изо всех сил сопротивлялся началу работ над новым
мотором. Лишь через год Ванкель и Фройде совместными усилиями убедили совет директоров дать разрешение
на натурные эксперименты. Решение было подписано на весьма строгих условиях: авторские права на
все изобретения полностью разделяются между NSU и Ванкелем, а жалование последнего не подлежит
увеличению ни в какой форме. Ванкеля такой расклад не смутил - он жаждал продолжения работ над
своим двигателем на новом уровне и, кроме того, он был вполне в состоянии оплачивать труды своего
давнишнего помощника Эрнста Хеппнера.
После отказа от конструкции с четырехгранным
ротором, пришла мысль об использовании трехгранного ротора в двухполостной камере. Воплощением
этой идеи стал двигатель DKM 54. Испытания мотора начались в январе 1957г. К сожалению у Ванкеля
были нелады с руководством NSU, поэтому никто из официальных лиц не присутствовал на испытаниях,
которые состоялись 1 февраля 1957г. Именно тогда и раздался первый "чих" принципиально нового
мотора. Двигатель, работающий на метаноле, запустился с третьей попытки. К июню мотор, "перешедший
на бензин, окончательно развеял все сомнения в своей работоспособности, пережив 100 часов испытаний.
1.
2.
3.
4.
В построенном моторе DKM ротор совершал круговые движения вокруг
неподвижного центрального вала, так же вращалась внутренняя часть поверхности корпуса. Двигатель
работал очень рobho, что особенно нравилось Ванкелю. Фройде же настаивал на том, чтобы инвертировать
кинематику мотора: оставить его стенку неподвижной при том, что вращающийся внутренний ротор приводил
бы в движение эксцентрический вал. Двигатель такого типа (ККМ) имел ряд преимуществ перед DKM:
он был легче в производстве и обслуживании, система впуска-выпуска работала в нем лучше и, кроме
того, он получался более компактным. Самое главное, в чем проигрывал двигатель с вращающимся корпусом,-
это то, что для замены свечей зажигания его надо было разобрать полностью!
Верх взял, конечно, двигатель ККМ, так как
во главу угла , были поставлены его возможность его массового производства и простота ремонта
и обслуживания. Днем рождения двигателя ККМ считается 7июля 1958г., когда начал работать первый
экспериментальный образец. Справедливости ради следует сказать, что на первом ККМ свечи все-таки
стояли в роторе, а сам же принцип двойственности вращения для 4-тактного роторного двигателя внутреннего
сгорания был запатентован Ванкелем еще в 1954 г.
Фирма NSU, как и оговаривалось в контракте, имела авторские права на изобретение наравне с Ванкелем. Для нее это было очень кстати. Росли доходы населения, а автомобили становились все более доступными, что неблагоприятно сказывалось на состоянии мотоциклетной промышленности. Фирма попыталась приспособиться к сложившейся ситуации, начав в 1958 г. выпускать небольшие автомобили с 2- цилиндровыми двигателями. И все же не последнюю роль в том, что компания продержалась на плаву, сыграла торговля лицензиями на роторный двигатель Ванкеля. Работы над мотором не держались в тайне, и их результаты становились достоянием всех обладателей лицензий - это было основное условие, на котором можно было купить у NSU права на использование изобретения . Единственной компанией, которой было сделано исключение, стала General Motors. Со стороны NSU условие обмена опытом между фирмами было весьма дальновидным, ведь всем взявшимся за новое дело приходилось конкурировать с традиционным Двиг.Внутр.Сгор. Именно благодаря этому от первой вспышки свечей зажигания в двигателе Ванкеля до первого серийного автомобиля с таким мотором прошло всего 7 лет.
ЭСКИЗ 4-роторного Corvette
который затем производился с двигателем V8
Работы в NSU пошли еще быстрее после того, как выяснилось, что того
и гляди вперед вырвется японская компания Тоуо Kogyo (будущая Mazda). Дорожные испытания моторов
Ванкеля в NSU начались в 1960 г. В том же году на конференции немецких конструкторов, проходившей
в Мюнхене, была показана предварительная версия автомобиля NSU Spider, который должен был заменить
модель Sport Prinz. Речь Феликса Ванкеля на конференции была яркой и убедительной, после нее многие
скептики в аудитории превратились в горячих поклонников роторного двигателя. В 1964 г. началось
производство NSU Spider, на котором стоял двигатель Ванкеля, мощностью 54 л.с., обеспечивавший
максимальную скорость 153 км/ч.
Автомобилем же, который принес Ванкелю мировое
признание, стал NSU Ro80, официальная презентация которого состоялась на Франкфуртском автосалоне
1967 г. К 1969 г. фирма подготовила целых три преемника Ro80, однако у них не было будущего: NSU
в это время была вынуждена перейти "под крыло" Volkswagen, и все работы на "роторном фронте" приостановились.
2-роторный Corvette
Феликс Ванкель не ограничивал свою деятельность
рамками NSU, и его моторы нашли достойное применение, например, на лодках. В 1968 г. в Фридрихшафен
состоялась презентация мотобота Tigerhai. В несчастливом для NSU 1969 г. Ванкель получил признание
ученого мира и степень доктора в Мюнхенском техническом институте. Следующий год принес еще одно
признание - награждение государственной премией. В течение 60-70- х годов Ванкель не оставляет
попыток усовершенствовать свое изобретение, подняв его производительность. До середины 70-х годов
основной интерес Ванкеля был сосредоточен на двигателях для катеров и яхт, но за два года до смерти
он вновь обратился к автомобильной промышленности, подписав контракт с Daimler-Benz. В 1987 г.
Феликс Ванкель стал профессором, получив это почетное звание от правительства земли Баден-Вюртенберг.
Моторы были не единственной страстью Ванкеля, оставшейся после его увлечения политикой в ранние
годы. Он по-настоящему любил животных и сострадал им, желая сделать все возможное для защиты "братьев
наших меньших". И на этом поприще доктор Ванкель оставил после себя след: в 1995 и 1996 гг. в
Германии присуждались премии Феликса Ванкеля за научные исследования в области защиты животных.
Благодарные соотечественники увековечили имя изобретателя в названиях улиц: Феликс Ванкель штрассе
есть по крайней мере в двух городах Германии. К сожалению, гениальное творение Ванкеля может уйти
из автомобильной промышле нности навсегда вместе с последним и самым удачным серийным роторным
автомобилем Mazda RX-7. Однако, какая бы судьба не ждала двигатель Ванкеля в будущем, совершенно
очевидно, что Феликс Ванкель - творец не просто мотора, а целой интереснейшей эпохи в истории
развития техники.
RX-7 1996г.
RХ-7 - вершина технического
прогресса в области автомобилестроения, чудо на четырех колесах. Чудо хотя бы потому, что это
- единственное в мире спортивное купе с роторно-поршневым двигателем (типа Wankel). Мотор имеет
две рабочие камеры объемом 654 смЗ. В сочетании с двойным ротором кинематические параметры мотора
таковы, что RХ-7, весом 1,3 тонны, достигает скорости 100км/ч за рекордное время - 5,1 сек. Недаром,
созданный на базе RХ-7 гоночный автомобиль 787В стал единственным японским представителем, выигравшим
престижнейшие 24-х часовые гонки в Ле Мане. В то же время, в отличие от других "чистокровных"
спортивных купе, RХ-7 не страдает аскетизмом. Удобные кожаные сидения и руль, хромированная отделка
щитка приборов и рукояток, алюминиевые педали, специально разработанная для этой модели стереосистема
с интегрированными в кузов низкочастотными звуковыми каналами, придают купе RХ-7 особую респектабельность.
Благодаря легкому двигателю и тщательно рассчитанному кузову, конструкторы добились идеального
для спортивной машины распределения массы по осям: 50% на 50%. Это позволило снизить проблемы
управления автомобилем до минимума и добиться максимальной стабильности движения. Жесткая подвеска
придает автомобилю дополнительную устойчивость, что вкупе со сбалансированным по осям кузовом
позволяет совершать немыслимые маневры.
Вопpос: Слышал, что в некотоpые модели автомобилей Mazda ставился какой-то стpанный
двигатель. Что это за агpегат? Ответ: По матеpиалам жуpнала "5 Колесо"
Со второй половины 1996 года Mazda прекратила
производство автомобиля RX-7 (единственной зарубежной машины с роторным двигателем). Затратив
массу сил и средств, спустя 32 года в фирме пришли к печальному финалу. Судьба RX-7 - споpтивного
купе, специально созданного под двигатель констpукции Ванкеля, очень показательна. Окpыленные
успехом выпуска пеpвого поколения машин (471000 за 7 лет), в компании не заметили, что это было
достигнуто только за счет экзотичности автомобиля, котоpая со вpеменем улетучилась. Судьба втоpого
поколения (пpодано 272000 экз.) заpонила сомнения в пеpспективности данного напpавления, усиленные
неспособностью конкуpиpовать с Nissan ZX, Toyota Supra, а также с амеpиканскими и английскими
одноклассниками. И, наконец, ухудшающийся с каждым днем сбыт тpетьего поколения RX-7 утвеpдил
фиpму Mazda в пpинятии непpостого pешения - пpекpащении сеpийного пpоизводства машин.
По мнению заpубежных экспеpтов, это закономеpный
итог, к котоpому должна была пpийти японская компания. Поскольку каждая последующая модель RX-7
- "недоpогого споpтивного купе" все больше, толще и, соответственно, доpоже. Как следствие, падали
пpодажи. Экспеpты, пpавда, затpудняются утвеpждать, что участь RX-7 pаспpостpаняется на "pотоpное"
напpавление в целом. До недавнего времени только спецподразделения МВД и ФСК имели н а "вооружении"
эту удивительную технику.
В бывшем СССР народ тоже не был "лыком шит". В 1974
году тогдашний генеральный директор ВАЗа В. Н. Поляков поставил задачу создать собственный РПД.
Решение было поручено специальному конструкторскому бюро (СКБ РПД), которое возглавил Б. С. Поспелов.
При всех достоинствах РПД - компактности, приемистости, отсутствии кривошипно-шатунного и газораспределительного
механизмов, а также значительно меньших габаритах и массе при одинаковой с поршневым двигателем
внутреннего сгорания мощности, он имел и ряд серьезных недостатков. Основными на тот период были
часто выходящие из строя уплотнительные элементы, плохая приспосабливаемость к изменениям внешней
нагрузки, повышенный расход топлива и неудовлетворительные показатели по выбросам в отработавших
газах. С таким набором плюсов и минусов и предстояло работать коллективу СКБ РПД из Тольятти.
Заметим, что отечественным разработчикам, в отличие от зарубежных, не пришлось воспользоваться
наработками господина Ванкеля: денег на покупку лицензии или патента не было.
Пошли проверенным "советским" путем - достали
серийный РПД фирмы NSU, которая выпускала малыми сериями автомобили с такими двигателями с 1963
года, разобрали, скопировали, где было неясно - докумекали и сделали свой односекционный роторно-поршневой
двигатель. Его появление датировано 1976 годом. Тогда первенец СКБ - ВАЗ-311 мощностью 70 л. с.
- худо-бедно завращался, принеся надежду на будущее. Последующие пять лет ушли на доработку конструкции
и борьбу с недостатками. 1982 году на выставке НТТМ-82 вазовцы впервые продемонстрировали ВАЗ-21018
- автомобиль с роторно-поршневым двигателем. Машина представляла собой ВАЗ-21011 с силовым агрегатом
ВАЗ-311. (Было выпущено 50 автомобилей для опробования в реальных условиях эксплуатации). Но первый
блин оказался комом. Не поддержав машины необходимым сервисом и не подготовив соответствующим
образом рядового покупателя, разработчики чуть было не загубили начатое дело. За полгода на 49
автомобилях заменили РПД на поршневые двигатели внутреннего сгорания. Основными неисправностями
были выход из строя уплотнителей и подшипниковых узлов, проявились также недостаточная сбалансированность
роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ) и плохая топливная экономичность. Взвесив все "за" и "против",
решили отказаться от варианта РПД и бросить силы на разработку двухсекционного. При этом конструкторская
мысль сосредоточилась на искоренении дефектов, выявленных в результате опытной эксплуатации.
В итоге в 1982-83 гг. появились новые двигатели
ВАЗ-411 (мощность 110-120 л. с., (ширина ротора 70 мм) и ВАЗ-413 (140 л. с., ширина ротора 80
мм). Одновременно подыскивается сфера приложения "ротора". Конструкторы получают добро на применение
разработок на практике от руководства МВД, ГАИ и КГБ - благо динамические и мощностные показатели
моторы выдавали довольно неплохие, располагая при этом необходимым для этих ведомств ресурсом,
а топливная экономичность была тогда не столь важна. Так появились обычные на вид, но очень резвые
ГАЗ-21, -24 и 3102, оснащенные моторами ВАЗ-314. В этот же период тольяттинские специалисты получают
выгодный заказ на разработку роторных двигателей для легкой авиации и вертолетов. Автомобили временно
ушли на второй план. Даже на появившиеся в 1984 году первые переднеприводные машины не обратили
особого внимания. Тем не менее наработки, полученные в ходе сотрудничества с авиаторами, пошли
на пользу.
Лишь в 1992 году автомобильная тематика приобретает
второе дыхание: появляется первый РПД для переднеприводных моделей (ВАЗ-414). С опозданием на
целых 8 лет! Но, как говорится, лучше поздно, чем никогда. Три года ушло на доводку, и вот в конце
нынешнего года новый базовый двигатель автомобильного направления - ВАЗ-415 - должен получить
сертификат на право установки его на автомобили общего назначения. До этого РПД устанавливался
только на спецтехнику. ВАЗ-415 отличается от своих предшественников универсальностью. Его установка
возможна на любую ВАЗовскую машину - "классику", передне- и полноприводные. Кроме того, РПД можно
ставить на "Москвич", а в трехсекционном варианте (ВАЗ-425) - и на "Волгу". Предусмотрены соответствующие
модификации (ВАЗ-416 и ВАЗ-426) и для малой авиации. Объединив в себе достоинства выпускаемых
ранее силовых агрегатов, двигатель приобрел и новые положительные качества. Так, компоновочные
решения позволяют на одной производственной базе собирать 2- и З-секционные моторы как автомобильного,
так и авиационного назначения. ВАЗ-415 обладает оптимизированным тепловым режимом, совместим с
системами впрыска топлива, отвечающими международным требованиям по расходу топлива и токсичности
отработавших газов. РПД рассчитан на работу с российскими ГСМ, а в ближайшее время появится модификация,
потребляющая различные сорта бензина.
Максимальная мощность ВАЗ-415 -140 л. с.
при 6000 обоpотов в минуту, максимальный крутящий момент - 190 Н-м при 4500 обоpотов в мин. Посетив
опытное производство, мы убедились в солидности базы. В техпроцессе задействованы такие методы
создания поверхностей с заранее заданными свойствами, как, например, лазерная и электроэрозионная
обработка, плазменное напыление. Точность изготовления и жесткий выходной контроль с обкаткой
готового РПД на тормозном стенде позволили добиться ресурса роторно-поршневого двигателя в 100
000 км. Для сравнения: ресурс поршневого мотора для легковых автомобилей - в пределах 125-150
тысяч км. Для сборки одного двигателя сейчас необходимо около 8 часов, хотя полный производственный
цикл пока довольно длителен. Отсюда и высокая цена конечного продукта. Сейчас стоимость силового
агрегата составляет 40 млн руб., цена же укомплектованного роторно-поршневым двигателем автомобиля
колеблется от 70 до 100 млн руб. Впрочем, даже при столь высокой цене желающих предостаточно.
На сегодня опытным производством выпущено
около двух тысяч роторно-поршневых двигателей. Мощности таковы, что позволяют собирать в среднем
до 50 РПД в месяц. На 1997 год запланирован выпуск 150 двигателей - при условии, что большая часть
будет делаться своими силами. Если же подключить кооперацию, то можно будет собирать до 200 единиц
в месяц. Одновременно встает проблема с организацией сервиса проданных автомобилей. Пока их количество
было небольшим, вопросы "закрывали" выездные бригады. Сейчас таких усилий недостаточно. Поэтому
ведутся переговоры с сервисной сетью АВТОВАЗа об организации в ее рамках соответствующих структур
по ремонту и обслуживанию автомобилей с РПД. Следующим этапом станет обучение персонала, поставка
запасных частей, различных приспособлений и инструмента. Прошло 20 лет с момента появления первого
отечественного роторно-поршневого двигателя. Всякое было на пути его становления. Тем не менее
фанатичная преданность небольшого, по нынешним меркам, коллектива выбранному пути позволила практически
из ничего создать пригодный для промышленного использования мотор и стать наследниками идеи немецкого
изобретателя Феликса Ванкеля.
От себя ещё могу добавить, что в течении трех с лишним лет, я был владелцем Mazda Savanna RX-7. Это была модель 1986г. с мощностью двигателя 245 л.с. Я был доволен этой машиной на все 100%, а особенно двигателем, который за все время эксплуатации ни разу не cломался. Все такое надежное и толстое ;)
