Роторный двигатель Ванкеля
19.01.2017
Немногие автомобильные узлы и агрегаты носят имена своих создателей. Нам хорошо известны стойки Мак-Ферсона, тяга Панара, двигатель Дизеля... Кстати, когда речь заходит о бензиновых двигателях, только немцы упоминают об изобретателе четырехтактного рабочего цикла Николаусе Отто - а раньше в технических характеристиках фамилия Отто встречалась не реже, чем Дизель. Среди многочисленных изобретателей двигателей популярность Дизеля сегодня может разделить, пожалуй, только один человек - немецкий инженер Феликс Ванкель - создатель роторно-поршневого двигателя.
Учредитель роторного клуба Феликс Ванкель родился 13 августа 1902 года в Ларе (земля Баден). Он учился в гимназии в Гейдельберге, однако не закончил ее, уйдя слесарем в автомобильную мастерскую. Таким образом, Ванкеля можно назвать самым необычным автомобильным инженером Германии: свои идеи он воплотил в жизнь, не имея свидетельства о среднем образовании! 22 июля 1970 года Высшая техническая школа в Мюнхене присвоила ему звание доктора наук honoris causa, "за заслуги". В тридцатые годы Ванкель заинтересовался всевозможными конструкциями нагнетателей. Ему удалось получить опеку со стороны министерства авиации и основать научно-исследовательскую лабораторию в Линдау, на берегу красивейшего озера Бодензее, столь же известного в Германии, как Байкал в России. Ванкель начал разрабатывать нагнетатели для самолетов, благодаря которым поршневые моторы могли работать на большой высоте, в разреженном воздухе. Однако эра поршневых авиамоторов быстро закончилась.
Постепенно в голове Ванкеля сформировалась мысль, как применить принцип нагнетателя, так сказать, в обратном направлении: не накачивать воздух, вращая лопасти ротора при помощи механического привода, а наоборот, заставить газы вращать ротор и передавать крутящий момент колесам автомобиля. Справедливости ради скажем, что Ванкель не был первым. В 1908 году роторный двигатель запатентовал изобретатель Амплеби. Однако до работоспособных образцов, пригодных для серийного производства и установки на автомобили, идею удалось довести именно Феликсу Ванкелю. В 1953 года он начал сотрудничать одновременно с фирмами NSU и "Goetze". Если первая хорошо знакома автомобилистам и мотоциклистам, то вторая - изготовитель поршневых колец - известна только узкому кругу. Просто роторный двигатель немыслим без качественных уплотняющих пластин, принцип действия которых такой же, как у уплотнительных и маслосъемных колец традиционных двигателей. В 1954 году появились первые образцы оригинального мотора, а спустя три года - вполне работоспособные прототипы. В 1960 году компания NSU начинает эксперименты с заднемоторными автомобилями "NSU-Prinz". При объеме камеры в 250 куб. см их двигатели выдают 40 л.с.! Новый мотор преследовали многочисленные "детские болезни". Стирались и крошились уплотнительные пластинки, забрасывалась маслом и выходила из строя единственная свеча зажигания, на долю которой выпадала, по сути, тройная работа. Масло двигатель "жрал" в огромных количествах, и первые автомобили-прототипы оставляли за собой сизый шлейф выхлопа. Ко всему прочему, мотор, прекрасно работавший на высоких оборотах, "сникал" при снижении частоты вращения. Однако "NSU-Spider" стал сенсацией. Машинка массой 685 кг с двигателем объемом 498 куб. см развивала мощность 50 л.с. и бегала со скоростью 150 км/ч! За три года компания выпустила 2375 таких автомобилей. Для тех времен это было не очень мало, но на массовую модель роторные автомобили "не тянули".
Потерпев техническое фиаско, Феликс Ванкель неплохо заработал на продаже лицензий - их приобрели 16 компаний, в том числе "Citroёn", "General Motors", "Daimler-Benz", "Toyo Kogyo" (нынешняя "Mazda Motor"). В 70-е годы появилось немало экспериментальных роторно-поршневых моделей. Даже в Советском Союзе их освоили - для нужд соответствующих органов. И сегодня при желании на ВАЗе можно заказать машину с "Ванкелем". Серийное же производство сохраняется только компанией "Mazda". Феликс Ванкель умер 9 октября 1988 года в Гейдельберге, оставив нам необычную конструкцию, в которой мы сейчас попробуем разобраться.
Принцип действия "Ванкеля"
Роторно-поршневой двигатель весьма компактен. Мотор для крошечного "NSU Spider" имел длину картера 240 мм, а ширину С 170 мм. В "Ванкеле" значительно меньше вращающихся деталей - нет шатунов, коленчатого и распределительного валов. Нет также клапанов и пальцев, которые, если двигатель в плохом состоянии или если заправлено некачественное топливо, стучат. Впрочем, так или иначе, все подвижные части обычного мотора создают шум и вибрацию. Всего этого в роторно-поршневом двигателе гораздо меньше.
Сердце "Ванкеля" - ротор треугольной формы, насаженный на эксцентриковую ось. Каждая из трех сторон выполняет роль поршня. Расположенные в вершинах "треугольника" уплотнительные пластинки не дают прорваться в соседнюю полость газам или топливовоздушной смеси. Ротор вращается в камере овальной формы и за счет эксцентрического движения плотно прижимается к стенкам камеры. Сначала одна сторона треугольного ротора и стенка камеры образуют полость, в которую попадает топливовоздушная смесь. Затем по мере вращения смесь сжимается и перемещается в ту часть камеры, где расположена свеча зажигания. Происходит зажигание, и образованные газы начинают давить на ротор, проворачивая его дальше. Когда напротив оказывается отверстие выпускного коллектора, газы выходят наружу. В это время следующая сторона "треугольника" уже испытывает давление газов, а еще одна засасывает очередную порцию смеси. Общий объем камеры "Ванкеля" весьма невелик, однако его принцип работы дал в свое время повод налоговому министерству ФРГ определить мотор как "трехцилиндровый с общей головкой цилиндров". Когда "Ванкель" был в 1964 году установлен на "NSU Spider", первый в мире автомобиль с таким силовым агрегатом, определение министерства звучало приговором. Это автоматически сдвигало машинку, созданную на базе 0,5-литровой модели, в 1,5-литровый класс с соответствующим повышением налогов и страховых ставок. Таким образом, нельзя было рассчитывать на коммерческий успех. И все же благодаря настойчивости разработчиков оригинальная схема мотора не умерла. Более того, автомобиль с "Ванкелем" заслужил весьма почетный титул.
"Автомобиль 1967 года" - роторный
Премьера "NSU Ro 80" состоялась в сентябре 1967 года на автосалоне во Франкфурте. Посетители были покорены панорамным остеклением салона, огромными, похожими на экраны телевизоров, блок-фарами. Дизайнер машины - Клаус Люте. "NSU Ro 80" можно также считать законодателем моды на применяемую сегодня всеми решетку радиатора с "отрицательным наклоном". Автомобиль оснащался двухроторным двигателем мощностью 115 л.с. в сочетании с трехступенчатой полуавтоматической коробкой передач. Рабочий объем составлял 497,5 куб. см, однако налоговые органы и тут оказались начеку и мигом причислили новинку к двухлитровому классу. Интересная деталь: передние дисковые тормоза располагались не на колесах, а прямо на главной передаче. Машина развивала 181 км/ч и разгонялась до "сотни" за 14 с. Жюри, представлявшее двенадцать ведущих автомобильных изданий Европы, присудило "NSU Ro 80" звание лучшего автомобиля года - тогда, в самом начале конкурса, победитель определялся "задним числом": жюри заседало уже в 1968 году. Впервые этот титул присудили немецкому автомобилю. В том же году, в феврале, машину запустили в серийное производство. На ее внедрение было затрачено 23 миллиона марок! Это и подорвало положение компании, и в 1969 году она вступила в новообразованный "Auto Union GmbH", которым распоряжался концерн "Volkswagen". Парадокс бизнеса: поглощение состоялось, несмотря на то, что дела компании NSU после внедрения "Ro 80" пошли превосходно. Был достигнут рекордный оборот - более полумиллиона марок. В первой половине 1969 года с конвейеров трех заводов компании, в Неккарсульме, Хейльбронне и Нойенштайне, сходило по 590 автомобилей в день, на сто с лишним больше, чем годом раньше.
И тем не менее с 1969 года во всех каталогах можно было увидеть запись: "Audi NSU Auto Union". "Ro 80" принято считать машиной-неудачницей, хотя выпускалась она без малого десять лет - весьма почтенный срок для большого седана, конкурирующего с BMW и "Mercedes-Benz". Однако за это время (производство прекратили в марте 1977 года) было изготовлено 38,052 автомобиля - слабый результат по меркам группы "Volkswagen". Как и не увидел свет универсал на базе этого необычного седана - его построили в единственном экземпляре. Причины неудач, в общем-то, очевидны. Это приличный расход топлива (15-16 л/100 км), низкая надежность роторно-поршневого двигателя и отсутствие развитой сети технического обслуживания. Первый из этих недостатков так и не удалось побороть - двигатель оправдывает себя только на спортивных моделях. Что касается второго и третьего, то клиенты "Mazda" вполне довольны - более миллиона человек уже приобрели ее роторно-поршневые модели.
Комментарии
Пока нет комментариев