Что такое роторно-поршневой двигатель (сокращенно - РПД)? Это бензиновый мотор с искровым зажиганием, работающий по четырехтактному циклу. В блоке цилиндров - статоре, внутренняя поверхность которого представляет сложную кривую - эпитрохоиду, вращается ро-тор. Его функция аналогична той, что выполняют поршень с шатуном в обычном моторе. Крутящий момент передается на эксцентриковый вал. Газообмен происходит через впускные и выпускные окна, а смесь в вытянутой камере сгорания последовательно поджигают две свечи. Две свечи необходимы, чтобы «прожечь» длинную камеру сгорания, и срабатывают последовательно. Полный четырехтактный цикл происходит за 120° поворота ротора, и за это время эксцентриковый вал делает один оборот, а не два, как на обычных поршневых «четырехтакт-никах». Поэтому двухсекционный РПД объемом 2х654 куб. см эквивалентен поршневой «шестерке» объемом 2,6 л. РПД меньше и легче поршневого двигателя, равного по мощности, в полтора-два раза. Да и по конструкции "ротор" проще и надежнее, к тому же не требует частого обслуживания. Но коль есть плюсы, найдутся и минусы. Например, повышенный расход масла и бензина. Считается, что РПД трудно загнать в жесткие экологические рамки. Мощностные характеристики таковы, что требуется изменять трансмиссию автомобиля (например, максимум момента достигается на очень высоких оборотах - до 8000 об/мин!). В какой-то степени это болезни роста, ведь РПД моложе традиционных моторов на полвека... ОНИ БЫЛИ ПЕРВЫМИ Еще до войны молодой инженер Феликс Ванкель получил в Германии патент на двигатель, который был абсолютно не похож на поршневые агрегаты. Тогда же появился первый опытный образец, превратившийся в начале 50-х в модернизированный мотор ДКМ-54. В доводке дви-гателя участвовала немецкая фирма НСУ. Однако, к сожалению или к счастью, эта конструкция прижилась под крышей музея, а не под капотами машин. Первый автомобильный РПД родился в 1958-м, и звали его KKM-125 (от немецкого Kreiskolbenmotor - роторно-поршневой двигатель). Вслед за 125-кубовым появились более мощные версии - "250", "400", "500", которые устанавливали на автомобили НСУ. В 1961 году японская фирма Mazda купила у Ванкеля лицензию на конструкцию и производство РПД. Через шесть лет появилась первая машина - "Космо Спорт". Двигатели совершенствовались, и один из них - карбюраторный 12А - послужил прообразом первого отечественного мотора. СДЕЛАНО В СССР В 1974 году на ВАЗе организовали специальное конструкторское бюро для разработки оте-чественного РПД. Уже в 1978-м родился первый серийный "ротор" ВАЗ-311. Односекционный мотор объемом 1,3 л мощностью 51,5 кВт был в полтора раза компактнее и легче поршневого собрата. Кстати, обычно для РПД указывают приведенный рабочий объем, который вдвое больше "геометрического". Система зажигания - бесконтактная: датчики положения коленвала, коммутаторы на транзисторах, "жигулевские" катушки, оригинальные двухэлектродные свечи; за работой всех элементов следил блок управления. Первые "роторы" были довольно прожорливыми - в охотку шел не только бензин, но и масло. Поэтому уровень смазки в картере регулировал оригинальный клапан с поплавком, перепускающий необходимое количество масла из резервного бачка в двигатель. Позже масляный аппетит двигателей умерили модификацией уплотнений. На первых РПД существовала система холодного пуска. Наледь на свечах смывал антифриз: водитель накачивал его в карбюратор резиновой грушей. ОДИН ПЛЮС ОДИН Время шло, поршневые моторы матерели, угрожая в любой момент превзойти по силам РПД. Кроме того, на производителей давили основные заказчики - спецслужбы, которым был нужен мощный и в то же время компактный двигатель. Прелесть РПД в том, что его легко "умножить на два" - добавить еще один статор и ротор. Первым двухсекционным мотором, сделанным у нас, стал 120-сильный ВАЗ-411. Мотор получился удачным - 15 лет его устанавливали под капот "жигулей". Первые две машины пере-дали спецслужбам летом 80-го, а всего выпустили более 200 автомобилей. Позже родился преемник с широкими секциями и увеличенной мощностью (99,3 кВт/135 л. с.). С появлением переднеприводных моделей вазовское КБ начало активно работать над новым мотором. Опытный двухлитровый ВАЗ-414 немного отличался от предшественника. Статор - самый ответственный и дорогой элемент - был уже не открытого, а коробчатого типа. Подобная конструкция надежнее - деталь меньше страдает от перегрева и имеет большую жесткость. Правда, отливать заготовку и обрабатывать внутренние каналы такого корпуса сложнее. Окончательным вариантом для переднеприводных моделей стал карбюраторный ВАЗ-415 приведенным объемом 2,6 л. Электронный впрыск, как обязательный атрибут всех будущих моторов, уже разработан, но применяется только на авиационных "ванкелях". Когда он спус-тится с небес на землю - одному Богу известно. К сожалению, развитие автомобильных РПД на ВАЗе приостановилось. Все же эти моторы требуют... собственных автомобилей. А в условиях массового производства держать на кон-вейере специальную модель "под РПД" не всегда удобно. Впрочем, японская Mazda последовательно доказывает обратное. НАЗАД В ЯПОНИЮ Кроме ВАЗа, во всем мире остался лишь один производитель серийных машин с РПД. Спортивные модели Mazda с индексом RX делают не один десяток лет, тогда как другие компании (а с РПД экспериментировал даже "Мерседес") отказались от подобных конструкций. За 35 лет фирма выпустила около 1,8 миллиона машин с двигателем Ванкеля. Новую роторную Mazda-RX8 представили в 2001 году, и она наверняка не будет последней! Ее 280-сильный двигатель Renesis вобрал в себя все лучшее, что наработали конструкторы, и доказал, что сдаваться перед поршневыми соперниками еще рано. На всех предыдущих РПД фирмы Mazda впуск происходил через боковые окна, а выпуск — через торцевое окно. Такая конструкция позволяла решить проблему образования нагара на выпускном окне, но обусловливала очень широкую фазу перекрытия окон — слишком много выхлопных газов попадало на впуск, что повышало токсичность и увеличивало расход топлива. На двигателе Renesis выпускное окно тоже перенесено на боковую поверхность статора, что свело перекрытие окон к минимуму. Правда, боковое выпускное окно открывается до максимума гораздо медленнее, нежели торцевое. Но Mazda попыталась компенсировать это, спрямив выпускной тракт. При одинаковом рабочем объеме разница в мощностях нашего ВАЗ-415 и восточного собрата составляет около 100 кВт. Впрочем, сравнивать моторы впрямую не совсем корректно - они относятся к разным поколениям. За питанием "японца" следит электронная система, впрыски-вающая необходимую дозу топлива и поджигающая его в нужный момент. Renesis без труда укладывается в строгие экологические нормы и экономно расходует бензин. Ресурс - на уровне поршневых двигателей. При этом силенок у новичка по сравнению с предшественником от Mazda-RX7 не убавилось. Факт примечательный, ведь тот мотор по праву носил титул "турбо", а Renesis - атмосферный! Специалисты изменили количество, расположение и размеры выпускных и впускных окон, кроме этого, открытием впускных каналов разной длины управляет специальная система. Нововведения позволили значительно обеднить рабочую смесь и обеспечить ее полное сгорание. В результате на холостом ходу Renesis по-требляет примерно на 40% меньше топлива. Свою лепту в экономию внес и полегчавший на 14% ротор. ЖИТЬ БУДЕТ? Роторные двигатели относительно молоды и у них все еще впереди. Однако, взрослея, дети Ванкеля постепенно доказывают, что ничуть не хуже, а порой даже лучше своих поршневых родственников. Юный японец Renesis служит тому подтверждением. Может, движение по эпитрохоиде и есть правильный путь - если не к полной победе над другими двигателями, то, по крайней мере, к завоеванию значительной ниши автомобильного рынка? НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ Не так давно в нашей стране всерьез рассматривали роторно-поршневой мотор как замену ныне господствующих в автомобильном мире двигателей Отто и Дизеля. Казалось бы - собирай секции в длиннющую "колбасу" и получишь ряд унифицированных (!) моторов мощностью до 1000 л.с.! Увы, стыковать больше двух секций очень сложно технологически. Впрочем, мо-дульный принцип мог быть реализован с помощью угловых редукторов: секции РПД распола-гались вертикально, как цилиндры обычного мотора, а редукторы передавали крутящий мо-мент на общий горизонтальный выходной вал! Относительно маломощные РПД предполагали устанавливать на легковые автомобили и небольшие самолеты, посильнее - на грузовики, пассажирский и железнодорожный транспорт. Красивая идея так и не воплотилась в жизнь... Пока?
