Двигатель ВАЗ-415: описание, характеристики, надежность, ремонтопригодность
Продолжением развития создания и производства роторных двигателей стала очередная разработка вазовских моторостроителей. Ими сконструирован и запущен в производство новый подобный силовой агрегат.
Содержание
- Описание
- Технические характеристики
- Надежность, слабые места, ремонтопригодность
- Надежность
- Слабые места
- Ремонтопригодность
Описание
По большому счету роторный двигатель ВАЗ-415 явился доработкой ранее выпускавшегося ВАЗ-4132. В сравнении с ним созданный ДВС стал универсальным – его можно устанавливать на заднеприводные Жигули, на переднеприводные Самары и полноприводные Нивы.
Основное отличие от широко известных поршневых моторов заключалось в отсутствии кривошипно-шатунного механизма, ГРМ, поршней, а также приводов всех этих сборочных единиц.
Такая конструкция давала массу преимуществ, но в то же время наделяла автовладельцев неожиданными неприятностями.
ВАЗ-415 представляет собой роторный бензиновый атмосферник с объемом 1,3 литра, мощностью 140 л. с и крутящим моментом 186 Нм.
Двигатель ВАЗ-415 под капотом Лады ВАЗ 2108
Выпускался мотор мелкими партиями и устанавливался на автомобили ВАЗ 2109-91, 2115-91, 21099-91 и 2110. Единичные установки осуществлялись на ВАЗ 2108 и РАФ.
Положительным моментом ВАЗ-415 является его безразличие к топливу – одинаково ровно работает на любой марке бензина от А-76 до АИ-95. Надо заметить, что расход топлива при этом желал лучшего – от 12 литров на 100 км.
Еще больше поражает «любовь» к маслу. Расчетный расход масла на 1000 км составляет 700 мл. На реальных новых двигателях он достигает 1 л/1000 км, а на приближающихся к ремонту 6 л/1000 км.
Ресурс пробега заявленный производителем 125 тыс. км практически никогда не выдерживался. В 1999 году рекордсменом считался двигатель, прошедший почти 70 тыс. км.
Но при этом нужно принять во внимание, что этот мотор в основном предназначался для автомобилей КГБ и МВД.
В частные руки попали считанные единицы этих агрегатов.
Таким образом, понятие «экономичность» не для ВАЗ-415. Не каждому простому автолюбителю понравится такой расход ГСМ, относительно короткий срок эксплуатации, не дешевые запчасти для ремонта.
На вид сам двигатель чуть побольше коробки передач ВАЗ 2108. Он укомплектован карбюратором Solex, система зажигания сдвоенная: два коммутатора, две катушки, по две свечи на каждой секции (основная и дожигающая).
Навесное оборудование компактно сгруппировано и имеет легкий доступ для обслуживания.
Компоновка навесного оборудования на ВАЗ-415
Устройство двигателя довольно простое. В нем нет привычного всем КШМ, ГРМ и их приводов. Роль поршней выполняет ротор, а цилиндров – сложная внутренняя поверхность статора. В работе мотора реализован четырехтактный цикл. На представленной ниже схеме показана работа ДВС.
Схема чередования тактов
Ротор (на схеме черный выпуклый треугольник) за один оборот трижды совершает такт рабочего хода.
Отсюда берутся мощность, практически постоянный крутящий момент и высокие обороты двигателя.
И, соответственно, повышенный расход топлива и масла. Нетрудно представить, какую силу трения приходится преодолевать вершинам треугольника ротора. Для ее снижения масло подается напрямую в камеру сгорания (сходство с топливной смесью мотоциклов, где масло заливается в бензин).
Понятно, что в этом случае соблюдение экологических стандартов очистки выхлопа почти не выполнимо.
Более подробно с конструкцией мотора и принципом его работы можно ознакомиться, просмотрев видео:
Технические характеристики
| Производитель | Концерн «АвтоВАЗ» |
| Тип двигателя | роторный, 2-х секционный |
| Год начала выпуска | 1994 |
| Число секций | 2 |
| Объем, см³ | 1308 |
Мощность, л. с | 140 |
| Крутящий момент, Нм | 186 |
| Степень сжатия | 9.4 |
| Минимальные обороты холостого хода | 900 |
| Применяемое масло | 5W-30 – 15W-40 |
| Расход масла (расчетный), % от расхода топлива | 0.6 |
| Система питания топливом | карбюратор |
| Топливо | бензин АИ-95 |
| Экологические нормы | Euro 0 |
| Ресурс, тыс. км | 125 |
| Вес, кг | 113 |
| Расположение | поперечное |
| Тюнинг (без потери ресурса), л. с | 217* |
*305 л. с для ВАЗ-415 с инжектором
Надежность, слабые места, ремонтопригодность
Надежность
Несмотря на множество недоработанных моментов, ВАЗ-415 считается надежным двигателем. Об этом доходчиво выразился на одном из форумов cut из Новосибирска. Он пишет: «… двигатель простой, относительно надежный, но вот с запчастями и ценами беда…».
Показателем надежность является ресурс пробега до капитального ремонта. Заявленный производителем ресурс выдерживался редко, но в истории мотора были интересные факты.
Так, журнал «За рулем» описывает ситуацию с роторным двигателем, установленным на РАФ. Подчеркивается, «… окончательно двигатель износился к 120 тысячам км, а ремонту ротор фактически не подлежал…».
Автовладельцы-частники также имеют опыт длительной эксплуатации ДВС. Имеются сведения, что агрегат обеспечивал пробег свыше 300 тыс. км без капремонта.
Вторым основным фактором, говорящим о надежности, является запас прочности. У ВАЗ-415 он внушительный. Только одна установка инжектора повышает мощность мотора более, чем в 2,5 раза. Интересно то, что двигатель легко выдерживает большие обороты. Так, раскручивание до 10 тыс. оборотов для него не является пределом (эксплуатационные – 6 тысяч).
Конструкторское бюро АвтоВАЗа постоянно работает по вопросам повышения надежности агрегата. Так, была решена проблема повышения эффективности работы подшипниковых узлов, газовых и маслосъемных уплотнений, коробления металла узлов корпуса из-за разного их нагрева.
ВАЗ-415 характеризуется как надежный двигатель, но только в случае своевременного и тщательного за ним ухода.
Слабые места
ВАЗ-415 присущи слабые места его предшественников. В первую очередь автовладельцев не удовлетворяют большой расход масла и топлива. Это особенность роторного двигателя, и с ней приходится смириться.
По этому поводу автолюбитель wooden_goblin из Махачкалы пишет: «… правда расход почти литр масла на 1000, да еще и заменять масло надо каждые 5000, а свечи — каждые 10000… Ну и запчасти изготавливаются только двумя заводами…».
В тон ему высказывается Phillip J: «…самая неприятная – не экономность. Роторная «восьмерка» ест 15 литров бензина на 100 км. С другой стороны, двигателю, как утверждают его разработчики, совершенно все равно, чем питаться: хоть 98-м, хоть 76-м…».
Особая конструкция камеры сгорания не позволяет иметь одинаковую температуру всех поверхностей ДВС. Поэтому невнимательная и агрессивная езда зачастую приводит к перегреву агрегата.
Немаловажное значение имеет высокий уровень токсичности отработанных газов. По ряду причин двигатель не соответствует экологическим нормам, принятым в Европе. Здесь надо отдать должное производителю – работы в этом направлении ведутся.
Большое неудобство вызывает процесс обслуживания мотора. Большая часть СТО не берет такие ДВС. Причина – нет специалистов, работающих по роторным двигателям.
Практически, имеется всего лишь два автосервиса, где можно качественно обслужить или отремонтировать агрегат. Один находится в Москве, второй в Тольятти.
Ремонтопригодность
ВАЗ-415 простой по конструкции, но не из тех, которые можно отремонтировать в любом гараже. Во-первых, существует определенная проблема с поиском запчастей. Во-вторых, агрегат очень болезненно реагирует на качество деталей. Малейшее несоответствие приводит к его выходу из строя.
Одним из доступных вариантов является приобретение контрактного двигателя. В интернете легко найти продавцов роторных ДВС.
При этом нужно быть готовым к тому, что стоимость этих ДВС довольно высокая.
При этом нужно быть готовым к тому, что стоимость этих ДВС довольно высокая.Несмотря на перспективность роторных двигателей выпуск ВАЗ-415 был прекращен. Одной (и, пожалуй, самой главной) из причин явилась высокая затратная часть на его производство.
Новый роторный двигатель ВАЗ-413 для милицейских догонялок (25 фото) » Невседома
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.
Скан советского журнала с информацией о ВАЗ-21018
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.
Архивное фото заводских испытаний ВАЗ-21018
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.
Милицейская копейка: на такие также ставились РПД
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.
А это уже милицейская машина ВАЗ-21079 со 140-сильным роторным мотором ВАЗ-413
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.
Еще один архивный снимок ВАЗ-21079 для милиции
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.
Хорошо видны 2 секции РПД: синие затычки — места для свечей зажигания
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.
Первый раз вижу подобный масляный фильтр
Номер двигателя начинается с 4132
Двигатель нужно хорошенько отмыть, но по косвенным признакам видно что он практически новый и вряд ли ставился на машину
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.
Карбюратор, увы, кто-то спер, но известно что там стоял Солекс от стандартных моделей ВАЗ
РПД компактее обычных ДВС. Снаряженная масса ВАЗ-413 составляет 107 кг
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.
Крайне любопытный артефакт
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.
Уже в 90-х АвтоВАЗ также освоил выпуск РПД и для переднеприводных моделей
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.
Какие-то детали унифицированы еще с самыми первыми роторниками ВАЗ-311
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.
В России когда-то был роторный хот-хэтч, соперничавший с VW Golf Mk2 GTI
01 июня 2021
Lance Branquinho
Поделитесь своим подписчиком Статья
У вас есть 5 статей , которыми вы можете поделиться каждый месяц. Отправьте эту историю другу!
Введите адрес электронной почты получателя
Этот сайт защищен reCAPTCHA и Google Политика конфиденциальности и Применяются Условия использования.
Идет загрузка, подождите…
Подписчики могут прослушать эту статью
Lada Samara
• Выглядит как странная Lada начала 1990-х, но на самом деле это нечто большее.
• Это была российская попытка создать горячий хэтчбек.
• Незаметный дизайн и роторный двигатель сделали его удивительно редким и необычайно привлекательным.
• Чтобы узнать больше об автомобилях, перейдите на Wheels24.
Когда Советский Союз распался, самые влиятельные автомобильные компании Европы были перегружены вопросом объединения Германии в начале 19 века.90-е. Это дало Японии возможность доминировать во многих сегментах рынка, как это было с компактными спортивными автомобилями и хэтчбеками.
Несмотря на то, что это немецкая технология, планировщики продукции в Европе, в отличие от Японии, никогда не любили роторный двигатель. Mazda — это бренд, который чаще всего ассоциируется с роторными двигателями, поскольку они использовались во множестве автомобилей, включая бакки.
Прочтите это бесплатно
Получите 14 дней бесплатного чтения всех наших журналистских расследований. После этого вам будет выставляться счет 75 руб. в месяц. Вы можете отменить в любое время, и если вы отмените в течение 14 дней, вам не будет выставлен счет.
Попробуйте БЕСПЛАТНО в течение 14 дней
Уже подписчик? Войти
Далее в жизни
Старый автомобиль SA, который пинает классические задницы: встречайте самый быстрый в мире Volvo Amazon
27 января
Самые читаемые для подписчиков
- DJ Zinhle поделился фотографиями AKA и дочери Кайро в честь рэпера
- Семья Тебелло «Тибза» Мотсоане благодарит фанатов за «любовь и поддержку» после его смерти
- От звезды-подростка до музыкальной иконы Южной Африки: жизнь AKA в картинках
- Шарлиз Терон осудила насилие с применением огнестрельного оружия после смерти рэпера из ЮАР.
- Загляните в роскошный горный домик, который Том Круз назвал домом в Южной Африке.
- Раскол АНК из-за коалиции EFF
- «Он собирался скоро отправиться в турне»: звукозаписывающий лейбл говорит, что Кирнан «AKA» Forbes «поднял планку» для многих
- Самолет президента поврежден
- Шериф конфисковал роскошные активы диктатора Cape
- Мондли Маханя | Мы будем сожалеть о нашем бездействии
Вам письмо!
Жизнь — Ежедневно
Сделайте передышку в напряженный день с этой тщательно подобранной коллекцией расслабляющих чтений, историй из реальной жизни, интервью, повседневных советов и мнений экспертов.
Войти Сейчас!
Игра началась!
Новости24 Игры
Разгадывайте ежедневные кроссворды, судоку, головоломки и многое другое
Играть сейчас
Редакционные отзывы и жалобы
Обратитесь к публичному редактору с отзывами для наших журналистов, жалобами, вопросами или предложениями по поводу статей на News24.
УЗНАТЬ БОЛЬШЕ
Принц обнажается в «Гарри: Интервью»
10 фев
Сейчас идет трансляция последнего эпизода Last of Us S1»
10 Feb
Showmax дарит! Запуск новой акции 2 в 1»
10 фев
Это другая сторона Нонку в «Настоящих домохозяйках Дурбана, часть 3»
07 фев
Увидеть больше от Showmax
ЧАСЫ | Рост электронной коммерции и как использовать ее в своем бизнесе
10 фев
Руководство по регистрации плательщика НДС: когда и как зарегистрироваться плательщиком НДС
09 Feb
Что означает налог на выбросы углерода для предприятий ЮАР?
07 февраля
СМОТРЕТЬ: Коммерческая ценность объединения усилий во времена перемен и преобразований
06 февраля
Найди больше
Что такое роторный двигатель?
Двигатель Ванкеля
Двигатель Ванкеля представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, использующий эксцентриковую вращающуюся конструкцию для преобразования давления во вращательное движение вместо поршневых возвратно-поступательных движений.
Его четырехтактный цикл происходит в пространстве между внутренней частью овального эпитрохоидного корпуса и ротором, который по форме похож на треугольник Рело, но с несколько более плоскими сторонами. Очень компактный двигатель Ванкеля обеспечивает плавную работу на высоких оборотах. Его обычно называют роторный двигатель , хотя это название относится и к другим совершенно другим конструкциям.
Двигатель изобрел немецкий инженер Феликс Ванкель. Он получил свой первый патент на двигатель в 1929 году, начал разработку в начале 1950-х годов в NSU, завершив рабочий прототип в 1957 году. Затем NSU передал лицензию на концепцию компаниям по всему миру, которые продолжали совершенствовать конструкцию. Это единственный двигатель внутреннего сгорания, изобретенный в двадцатом веке и запущенный в производство.
Благодаря своей компактной конструкции роторные двигатели Ванкеля были установлены в различных транспортных средствах и устройствах, включая автомобили, мотоциклы, гоночные автомобили, самолеты, картинги, водные мотоциклы, снегоходы, цепные пилы и вспомогательные силовые установки.
История
В 1951 году немецкий инженер Феликс Ванкель начал разработку двигателя в NSU Motorenwerke AG, где в 1954 году он впервые задумал свой роторный двигатель (DKM 54, Drehkolbenmotor ). ККМ 57 (роторный двигатель Ванкеля, Kreiskolbenmotor ) был построен инженером NSU Ханнсом Дитером Пашке в 1957 году без ведома Феликса Ванкеля, который заметил: « вы превратили мою скаковую лошадь в пахотную кобылу ». Первый рабочий прототип DKM 54 был запущен 1 февраля 1957 года в научно-исследовательском отделе НГУ Versuchsabteilung TX . Он производил 21 лошадиную силу; в отличие от современных двигателей Ванкеля вращались и ротор, и корпус. В 1960 году NSU (фирма, на которую работал изобретатель) и американская фирма Curtiss-Wright подписали соглашение, по которому NSU сосредоточится на разработке двигателей Ванкеля малой и средней мощности, а Curtiss-Wright будет разрабатывать мощные двигатели Ванкеля, включая авиационные двигатели в разработке и производстве которых компания Curtiss-Wright имела многолетний опыт.
Значительные усилия были потрачены на разработку роторных двигателей в 1950-х и 1960-х годах. Они представляли особый интерес, потому что они работали плавно и тихо, а также из-за надежности, вытекающей из их простоты. Ранняя проблема образования трещин на поверхности эпитрохоида была решена путем установки свечей зажигания в отдельную металлическую деталь вместо того, чтобы вкручивать их непосредственно в блок. Более позднее альтернативное решение для охлаждения бобышки свечи зажигания было предоставлено схемой с переменной скоростью охлаждающей жидкости для роторных двигателей с водяным охлаждением, которая получила широкое распространение и была запатентована Curtiss-Wright, с последним в списке для лучшего охлаждения бобышки свечи зажигания двигателя с воздушным охлаждением. Эти подходы не требовали медной вставки с высокой проводимостью, но не исключали ее использования.
Среди производителей, подписавших лицензионные соглашения на разработку двигателей Ванкеля, были Alfa Romeo, American Motors, Citroen, Ford, General Motors, Mercedes-Benz, Nissan, Porsche, Rolls-Royce, Suzuki и Toyota.
В Соединенных Штатах в 1959 году по лицензии NSU компания Curtiss-Wright впервые усовершенствовала базовую конструкцию двигателя. В Великобритании в 1960-х годах подразделение Rolls Royce Motor Car Division впервые разработало двухступенчатую дизельную версию двигателя Ванкеля.
Также в Великобритании компания Norton Motorcycles разработала роторный двигатель Ванкеля для мотоциклов на основе двигателя Ванкеля с воздушным охлаждением Sachs, который приводил в движение мотоцикл DKW / Hercules W-2000, который был включен в их Commander и F1; Suzuki также произвела серийный мотоцикл с двигателем Ванкеля, RE-5, где они использовали верхние уплотнения из ферротикового сплава и ротор NSU в успешной попытке продлить срок службы двигателя. В 1971 и 1972 Arctic Cat производила снегоходы с роторными двигателями Ванкеля объемом 303 куб.см, произведенными Sachs в Германии. Компания Deere & Company разработала версию, способную работать на различных видах топлива. Эта конструкция была предложена в качестве источника питания для боевых машин и другой техники Корпуса морской пехоты США в конце 1980-х годов.
Mazda и NSU подписали контракт на исследование по разработке двигателя Ванкеля в 1961 году и соревновались, чтобы вывести на рынок первый автомобиль с двигателем Ванкеля. Хотя в том же году Mazda выпустила экспериментальный автомобиль Ванкеля, NSU первым продал автомобиль Ванкеля, спортивный NSU Spider в 1919 году.64; Mazda ответила демонстрацией двух- и четырехроторных двигателей Ванкеля на Токийском автосалоне в том же году. В 1967 году NSU начала производство роскошного автомобиля Ro 80 с двигателем Ванкеля. Однако проблемы с износом верхнего уплотнения приводили к частым отказам двигателя, что приводило к большим гарантийным расходам для NSU и ограничивало дальнейшую разработку двигателей Ванкеля.
Mazda, однако, заявила, что решила проблему с верхним уплотнением и смогла проработать испытательные двигатели на высокой скорости в течение 300 часов без сбоев. После многих лет разработки первым автомобилем Mazda с двигателем Ванкеля стал 19-й.67 Космо 110С. Затем компания выпустила несколько автомобилей Ванкеля («роторные» в терминологии компании), включая автобус и пикап.
Клиенты часто отмечали плавность хода автомобилей. Тем не менее, Mazda выбрала метод соблюдения стандартов выбросов углеводородов, который, хотя и был менее затратным в производстве, увеличивал расход топлива непосредственно перед резким ростом цен на топливо. Позже Mazda отказалась от Wankel в большинстве своих автомобильных разработок, но продолжала использовать его в своем спортивном автомобиле RX-7 до августа 2002 года (импорт RX-7 в Канаду прекратился только с выпуском 19-й модели).93 год продается. США закончились модельным годом 1994, а оставшиеся непроданные запасы были перенесены как «1995» год.). Компания обычно использовала двухроторные конструкции, но в Eunos Cosmo 1991 года использовался трехроторный двигатель с двойным турбонаддувом. В 2003 году Mazda представила двигатель Renesis для RX-8. В двигателе Renesis выпускные и впускные отверстия были перемещены с периферии поворотного корпуса в стороны, что позволило увеличить габаритные отверстия, улучшить воздушный поток и дополнительно увеличить мощность.
Ранние двигатели Ванкеля также имели боковые впускные и выпускные каналы, но от этой концепции отказались из-за скопления углерода в портах и сбоку ротора. В двигателе Renesis проблема решена за счет использования бокового уплотнения трапециевидного скребка. Renesis способен развивать мощность 238 л.с. (177 кВт) с лучшей экономией топлива, надежностью и экологичностью, чем предыдущие роторные двигатели Mazda, и все это при номинальном рабочем объеме 1,3 л, однако этого было недостаточно, чтобы соответствовать еще более строгим стандартам выбросов. . Mazda прекратила производство своего двигателя Ванкеля в 2012 году после того, как двигатель не соответствовал стандарту выбросов Евро 5.
В 1961 году советские научно-исследовательские организации НАТИ, НАМИ и ВНИИмотопром приступили к опытно-конструкторским работам, создав опытные двигатели по разным технологиям.
Советский автопроизводитель АвтоВАЗ также экспериментировал с использованием двигателей Ванкеля в автомобилях, но без лицензии.
В 1974 году было создано специальное конструкторское бюро двигателей, которое в 1978 году разработало двигатель, получивший обозначение ВАЗ-311. В 1980 году компания начала поставлять ВАЗ-2106 с двигателем Ванкеля (двигатель ВАЗ-411 с двумя роторами) и Лады, в основном службам безопасности, которых было изготовлено около 200 штук. Следующими моделями стали ВАЗ-4132 и ВАЗ-415. Известно, что советское конструкторское бюро авиационных двигателей «Авиадвигатель» производило двигатели Ванкеля с электронным впрыском для самолетов и вертолетов, хотя конкретной информации не поступало.
Хотя многие производители лицензировали конструкцию, в том числе Citroën с их M35 и GS Birotor, используя двигатели, произведенные Comotor, General Motors, похоже, пришла к выводу, что двигатель Ванкеля был немного дороже в производстве, чем эквивалентный поршневой двигатель, хотя и утверждал решив проблему экономии топлива, но не сумев получить приемлемые выбросы выхлопных газов, и Mercedes-Benz, который использовал его для своего концептуального автомобиля C111, только Mazda произвела двигатели Ванкеля в больших количествах.
Компания American Motors (AMC) была настолько убеждена, «…что роторный двигатель будет играть важную роль в качестве силовой установки для легковых и грузовых автомобилей будущего…», по словам председателя Роя Д. Чапина-младшего, что самый маленький автопроизводитель США подписал соглашение в феврале 1973, после годичных переговоров, на производство Ванкелей как для легковых автомобилей, так и для джипов, а также право продавать любые производимые ею роторные двигатели другим компаниям. Президент автопроизводителя Уильям Люнебург не ожидал резкого развития до 1980 года, но Джеральд С. Мейерс, вице-президент AMC по продуктам (инжиниринг) Group, предположил, что AMC купит двигатели у Curtis-Wright, прежде чем разрабатывать собственный Wankel. двигателей и предсказал полный переход на роторную мощность к 1984 году. Планировалось, что двигатель будет использоваться в AMC Gremlin, но разработка была отложена. Компания American Motors разработала уникальный Pacer вокруг двигателя, хотя к 1974, AMC решила купить двигатели Ванкеля у GM вместо того, чтобы производить их самостоятельно.
Однако двигатели GM еще не были запущены в производство, когда Pacer должен был появиться в автосалонах. Частью отказа от этой функции стал нефтяной кризис 1973 года с ростом цен на топливо, а также опасения по поводу предложенного закона США о стандартах выбросов. General Motors не удалось получить двигатель Ванкеля, отвечающий как требованиям по выбросам, так и с хорошей топливной экономичностью, поэтому в 1974 году компания прекратила его разработку, хотя GM утверждала, что решила проблему экономии топлива и получила двигатели с ресурсом более 530 000 мили; к сожалению, они только что опубликовали несколько статей о результатах своих исследований. Это означало, что Pacer нужно было переконфигурировать, чтобы вместить почтенный двигатель AMC Straight-6 от AMC с задним приводом.
Конструкция
В двигателе Ванкеля четыре такта типичного цикла Отто происходят в пространстве между трехсторонним симметричным ротором и внутренней частью корпуса. Фаза расширения цикла Ванкеля намного длиннее, чем у цикла Отто.
В базовом однороторном двигателе Ванкеля овальный эпитрохоидальный корпус окружает треугольный ротор с дугообразными боковыми сторонами (часто путают с треугольником Рело, трехконечной кривой постоянной ширины, но с выпуклостью в середина каждой стороны немного более сглажена). Теоретическая форма ротора между фиксированными углами является результатом минимизации объема геометрической камеры сгорания и максимизации степени сжатия соответственно. Симметричная кривая, соединяющая две произвольные вершины ротора, максимизируется в направлении внутренней формы корпуса с условием, что она не касается корпуса ни при каком угле поворота (дуга не является решением этой оптимизационной задачи).
Центральный приводной вал, называемый эксцентриковым валом или Е-валом, проходит через центр ротора и поддерживается фиксированными подшипниками. Роторы вращаются на эксцентриках (аналогичных кривошипам), встроенных в эксцентриковый вал (аналог коленчатого вала). Роторы вращаются вокруг эксцентриков и совершают орбитальные обороты вокруг эксцентрикового вала.
Уплотнения по углам ротора прилегают к периферии корпуса, разделяя его на три подвижные камеры сгорания. Вращение каждого ротора вокруг собственной оси вызывается и контролируется парой синхронизирующих шестерен Фиксированная шестерня, установленная на одной стороне корпуса ротора, входит в зацепление с зубчатым венцом, прикрепленным к ротору, и обеспечивает перемещение ротора точно на 1/3 оборота за каждый поворот эксцентрикового вала. Выходная мощность двигателя не передается через синхронизирующие шестерни. Сила давления газа на ротор (в первом приближении) идет непосредственно на центр эксцентрика, входящего в состав выходного вала.
Лучший способ визуализировать работу двигателя на анимации слева — смотреть не на сам ротор, а на полость, образовавшуюся между ним и корпусом. Двигатель Ванкеля на самом деле представляет собой систему с прогрессирующей полостью переменного объема. Таким образом, в каждом корпусе имеется 3 полости, и все они повторяют один и тот же цикл. Заметим также, что точки А и В на роторе и е-валу вращаются с разной скоростью, точка В движется в 3 раза быстрее, чем точка А, так что один полный оборот ротора соответствует 3 оборотам е-вала.
По мере того как ротор вращается и вращается по орбите, каждая сторона ротора приближается к стенке корпуса, а затем удаляется от нее, сжимая и расширяя камеру сгорания подобно ударам поршня в поршневом двигателе. Вектор мощности ступени сгорания проходит через центр смещенного лепестка.
В то время как четырехтактный поршневой двигатель совершает один такт сгорания на цилиндр за каждые два оборота коленчатого вала (т. е. половина рабочего хода на один оборот коленчатого вала на цилиндр), каждая камера сгорания в двигателе Ванкеля производит один такт сгорания на приводной вал оборот, то есть один рабочий такт за оборот ротора по орбите и три рабочих такта за оборот ротора. Таким образом, выходная мощность двигателя Ванкеля обычно выше, чем у четырехтактного поршневого двигателя с аналогичным объемом двигателя в аналогичном состоянии; и выше, чем у четырехтактного поршневого двигателя аналогичных габаритов и массы.
Двигатели Ванкеля также обычно имеют гораздо более высокую красную черту, чем поршневые двигатели аналогичной выходной мощности.
Это происходит отчасти из-за плавности, присущей круговому движению, но особенно из-за того, что они не имеют сильно нагруженных деталей, таких как коленчатый вал или шатуны. Эксцентриковые валы не имеют внутренних углов, вызывающих напряжение, как коленчатые валы. Красная линия роторного двигателя ограничена износом синхронизирующих шестерен. Шестерни из закаленной стали используются для продолжительной работы со скоростью выше 7000 или 8000 об/мин. Двигатели Mazda Wankel в автогонках работают со скоростью выше 10 000 об/мин. В самолетах они используются консервативно, до 6500 или 7500 об/мин. Однако, поскольку давление газа влияет на эффективность уплотнения, работа двигателя Ванкеля на высоких оборотах без нагрузки может привести к выходу из строя двигателя.
Национальные агентства, которые облагают налогом автомобили в соответствии с рабочим объемом, и регулирующие органы в автомобильных гонках по-разному считают двигатель Ванкеля эквивалентным четырехтактному двигателю с рабочим объемом в 1,5–2 раза больше; некоторые гоночные серии вообще запрещают это.
Инжиниринг
Феликсу Ванкелю удалось решить большинство проблем, из-за которых предыдущие роторные двигатели выходили из строя, путем разработки конфигурации с лопастными уплотнениями, у которых радиус вершины был равен величине «негабарита» формы корпуса ротора по сравнению с к теоретической эпитрохоиде, чтобы свести к минимуму радиальное движение уплотнения вершины, а также введение цилиндрического нагруженного газом вершинного штифта, который упирался во все уплотнительные элементы для уплотнения вокруг 3 плоскостей на каждой вершине ротора.
Роторные двигатели имеют термодинамическую проблему, отсутствующую в поршневых четырехтактных двигателях, поскольку их «блок цилиндров» работает в установившемся режиме, при этом впуск, сжатие, сгорание и выпуск происходят в фиксированных местах корпуса для всех «цилиндров». Напротив, поршневые двигатели выполняют эти четыре такта в одной камере, так что крайности «замерзания» впуска и «пламенного» выпуска усредняются и экранируются пограничным слоем от перегрева рабочих частей.
Экраны пограничного слоя и масляная пленка действуют как теплоизоляция, что приводит к низкой температуре смазочной пленки (макс. ~200 °C/400 °F) в двигателе Ванкеля с водяным охлаждением. Это обеспечивает более постоянную температуру поверхности. Температура вокруг свечи зажигания примерно такая же, как температура в камере сгорания поршневого двигателя. При охлаждении по окружности или осевому потоку разница температур остается допустимой.
Четырехтактные поршневые двигатели менее пригодны для работы на водороде. Водород может дать осечку на горячих деталях, таких как выпускной клапан и свечи зажигания. Другая проблема связана с гидрогенизирующим воздействием на смазочную пленку в поршневых двигателях. В двигателе Ванкеля эта проблема решается за счет использования керамического верхнего уплотнения на керамической поверхности: масляная пленка не подвергается гидрогенизационной атаке. Корпус поршня необходимо смазывать и охлаждать маслом. Это существенно увеличивает расход смазочного масла в четырехтактном водородном двигателе.
Материалы
В отличие от поршневого двигателя, где цилиндр охлаждается поступающим зарядом после нагревания от сгорания, корпуса ротора Ванкеля постоянно нагреваются с одной стороны и охлаждаются с другой, что приводит к высоким локальным температурам и неравномерным термическим расширение. Хотя это предъявляет высокие требования к используемым материалам, простота Ванкеля упрощает использование альтернативных материалов, таких как экзотические сплавы и керамика. При водяном охлаждении в радиальном или осевом направлении потока, когда горячая вода из горячей дуги нагревает холодную дугу, тепловое расширение остается допустимым
Уплотнение
Ранние конструкции двигателей имели высокую степень потери уплотнения как между ротором и корпусом, так и между различными деталями, составляющими корпус. Кроме того, в более ранних моделях двигателей Ванкеля частицы углерода могли застревать между уплотнением и корпусом, заклинивая двигатель и требуя частичного ремонта.
Проблема зазора для горячих вершин ротора, проходящих между аксиально более близкими боковыми корпусами в зонах впускных кулачков охладителя, была решена путем использования осевого пилота ротора, радиально внутри сальников, плюс улучшенное инерционное масляное охлаждение внутренней части ротора ( C-W патенты 3,261,542, C.Jones, 08.05.63, 3,176,915, M.