МИР'НПоиски, идеи, разработкиНа пашейвкладкеРОТОР594 мм , высоту 537 мми весит 102 кг . Столь небольшие габариты (рис. 3) п оз волили установить еговмоторном отсеке автомобиля «Мацуда-Р100», где мог бы разместиться поршневой двигатель лишь вдвое меньшего литража и мощности. В сравнении споршневымироторные двигатели менее металлоемки и, следовательно, и меютменьший удельный вес. В ажным , но иерешающим , правда, п ре и муществом этих моторов является их хорошая уравновешенность. Д вухротор ный НСУ-Ро80 (рис. 6) с эксцентриками вала, р азмещеннымиподуглом 180 гра дусов, [равноценен четырехтактному че т ырехцилиндровомупоршневому двигателю. В последнее время появились и трехроторные конструкции, например, «Мерседес-Бенц-К111» («За рулем», 1970, № 1), и меющие еще более совер ш енную уравновешенность. На женев с кой выставке этого года демонстриро вался экспериментальный спортивный автомобиль «Мерседес-Бенц» с четырехр оторныммотором (4800 см3 , 350 л. с. при 7000 об ' м ин ) , в есящим 180 кг .Редкий год обходится в автомобильн оммире без сенсаций. То вдругодинкомпоновочныйпринцип получает статистическое превосходство над другим , то появляется диковинной формы- к узов , то наносит удар конкурентам «сверхкомфортабельный» автомобиль, то, нао борот , теснит соперников на рынке «сверхдешевый»... Но есть одна пробле ма, к оторая все время владеет умамиконструкторов заводов ифирм — это «вделавший много шума тринадцать лет «азад роторный двигатель. М еждутем он почти так же стар, как иегопорш невой собрат. Еще в 1799 году, спустя лишь тридцать лет после появления пар овойпоршневоймашины , англичанин Д . М ардок построил первый паровой роторный двигатель шестеренчатого типа. В двадцатомвеке немало изобретателей пыталось создать роторный двигатель внутреннего сгорания . Было зарегистрировано свыше 30 тысяч патентов на изобретенияв этой области. О днако из-за несовершенства уплотнений междуроторамиикорпусом все попытки оказались безуспешными . Создателем работоспособного двигателя такого типа стал Феликс Ванкель. Он в течение многих лет в исследоват ельском институте занимался изучение мразного типа уплотнений, р аботаю щих в условиях высоких давлений итем ператуо. Н емецкому изобретателю удалось найти верноерешение идеи ротор н ого двигателя. Первые патенты Ванкель получил в 1929 году. Через пять лет, совместно сфирмой БМВ, он пот строил экспериментальный мотор , о ка завшийся, о днако , д алеким от совершен ства. Свои исследования Ванкель про д олжил после войны, к огда стал со трудничать сзаводом НСУ. М ноговре м ениушло на теоретические разработ к и , изучение ивыбор наивыгоднейших параметров. Первый работоспособныймотор был построенв феврале 1957 года. И лишь семь лет спустя завод начал мелкосерийноепроизводство автомобилей «НСУ-Спайдео» с роторным двигателем («За рулем » , 1965, № 12). П озже был развернут серийный выпуск других моделей с «ванкелями»: НСУ-Ро80 («За рулем», 1968, № 4), «Мацуда-110С космо спорт» («За рулем » , 1970, № 2), «Мацуда-РЮО» и совсемне давно «Ситроен-М35» («За рулем», 1970, № 6). Их характеристики приведеныа таблице на вкладке. Как работает роторный двигатель) Его основная деталь, т рехгранныйро т ор1 (рис. 2 на вкладке), вращается на игольчатом или скользящемподшипни к е , установленном междуроторомиэксцентриком 2, к оторый составляет од но целое с валом мотора . К ротору прикреплена шестерня, а к боковой крышке4 картера двигателя — н епод вижная шестерня, отношение зубьев ко торых равно 3 : 2. Таким образом , п ри вращении вала ротор не только дви ж ется вместе с ним, но и поворачивается относительно оси эксцентрика (как сателлит относительно оси водила в планетарном механизме). Благодаря этому при вращении обеспечивается по стоянный контакт ребер ротора состенками рабочей полости корпуса 3. Ее конфигурация выбрана и выполнена такимобразом , чтобы объем , о граничен ный стенками рабочей полости, стенк ойидвумяребрамиротора , п ри вращении вала циклически изменялся. Рабочая смесь, всасываемая (1-2-3-4 на рис. 7) в эту постоянно меняющуюся по объемукамеру через впускной клапан, последовательно сжимается (5-6), воспламеняется одной или двумя свечами (7), расширяется (8-9), поворачивает ро тор, совершая работу, и выходит в атм осферу (10-11-12-13) через выпускной канал. Д лягерметизациикамер грани роторовснабжены уплотнителями. Ротор вращается втрое медленнее вала. За полный оборот ротора совер шается три рабочих такта — к аждая из трех камер успевает пройти мимо свечи, к оторая воспламеняет сжатуюв кам ере смесь. Следовательно, у «ванкеля» три рабочих такта совершаются за триоборотаего вала, и по равномерности работы этот двигатель подобенодноци л индровомудвухтактному или двухци л индровому четырехтактному.Автомобиль «Мацуда-РЮО» с роторным двигателем имеет классическую компоновку (в то время как НСУ-Ро80 и «Ситроен-М35» выполнены с передними ведущими колесами).Рабочий объемоднойкамерыпред ставляет собой разность между ее мак с имальным4иминимальным7 объемами ( с м . рис. 7), а степень сжатия выражается их отношением. У мотора «НСУ-Спайдер», н апример , эти величи3 ны составляют 497,5 сми 8,5. П оршневой четырехтактный одноцил индровый двигатель за два оборотако ленчатого вала сжигает количество го р ючей смеси, равное рабочемуобъему цилиндра. Роторный же за два оборота сжигает вдвое больше смеси. Поэтому условились считать егорабочийобъем равнозначным двойному объему камеры. Таким образом , «НСУ-Спайдер» м ожно сравнивать поэтомупараметрус 995-кубовым поршневым двигателем. Достоинства роторного двигателя. П режде всего, он очень компактен . Так, мотор японского автомобиля «Мацуда-110С космо спорт» п ри мощности 110 л. с. имеет длину 508 мм , ш иринуО днакорано говорить отом , что при ход «ванкелей» д олжен поставить крест на поршневыхконструкциях . Минусы роторных моторов еще до вольно существенны, и это препятствует их широкому распространению . Пос кольку распределение в них осуществляется кромкойротора , н еизбежен частичный выброс свежей смеси в выпускное окно . Велика утечка смеси из од ной камерывдругуюиприпрохож дении кромкиротора над углублениемврабочей полости для свечи (рис. 4). Наконец, вызываемая силами инерции вибрация уплотнительных пластин ипри ж имающих их пружинтакже способствует нежелательному прорыву сжатой смеси всоседнююкамеру . Все это неи збежно для нынешней конструктивнойсхемыивсуммеприводитктому , что автомобиль сроторным двигателем расходует горючего на 20—30 процентов больше, чем равная по мощности , р або -12 АККЛИМАТИЗИРУЕТСЯчему объему и весу машина споршне вым. Д ругим , у жеорганическим недостатк ом «ванкеля» является то, что отноше ние поверхности камеры сгорания к ее объему очень велико. Температура стенок камеры поэтому ниже, чем упоршневого двигателя. М ногие углевод ороды , входящие в состав топлива, не успевают полностью сгорать, и отрабо тавшие газы содержат больше вредных примесей, чем «выхлоп» п оршневого мотора. Еще один «минус» — р оторныйдви гатель плохо приспосабливается киз м енениямнагрузки , у него мал рабочий диапазон чисел оборотов . Правда, п ро тив этого недостатка найдена контрме ра — к арбюраторсдвумя последовательно работающими смесительными камерами (диаметр их составляет 18 и 32 мму НСУ и 21 и 28 мм у«Мацуды»). Характеристики «ванкелей» все еще оставляют желать лучшего . По сравнен июспоршневыми двигателями ротор ные недостаточно гибкив работе. К ом пенсировать это нежелательное свойство можноусложнением трансмиссии авт омобиля . Так, у НСУ-Ро80 и «МерседесБенц-К111» у зкий диапазон оборотов (всего лишь около 1000—2000 в минуту) потребовал применения пятиступенчатой идаже автоматической (НСУ-Ро80) к оробкипередач . М ожно улучшить наполнение двигателя смесью на малых оборотах итакимобразом расширить диапазон работыценой уменьшения максимальноймощности . Д ля этого, так показал опыт, н еобходимо разместить впускные окна не в стенке корпуса (как у НСУ-Ро80 или « М ерседес - Б енц - К Ш » ) , а вбоковыхкрышках («Мацуда», «Кертисс-Райт»), Утечка смеси на малых обо ротах уменьшается, но одновременно ухудшается наполнение на высоких обо ротах. НСУ-Ро80 и «Мацуда-110С», и меющие степень сжатия 9,2—9,4, работают на бензинесоктановым числом соответственно 88 и91 . Масло в двигателе сме няется через 20 000 (НСУ-Ро80) и 10 000 км («Мацуда-1 ЮС»), а замена свечей (склонных к замасливанию) нео бходима через 10 000 км . Картеры изношенных двигателей не подлежат ремонтной расточке как цил индрыпоршневыхмоторов — их восстанавливают электролитическимспосо б ом , нанося слой новогопокрытияв специальных мастерских. Уплотнения, эффективные и надежные, д олгоевремя были проблемой для изобретателей роторных моторов. И сегодня еще этот узел, р аботающийв очень тяжелых условиях ( в ысокиетем п ератураи давление, значительные инер ц ионныенагрузки ) , доставляет немало хлопот конструкторам . Д лясмазкиде талей уплотнений пришлось впрыскивать масло вкарбюратор (рис. 5). О тложения нагара препятствовали пе р емещению уплотнительных пластин ро т орав пазах. М ного трудностей создавал значительный и вдобавок неравномерныйиз нос самих пластин. П одбором материалов его удалось заметно снизить. Так, завод НСУ, сначала делавший пластины угольными , сейчас склонился в пользу хромистого чугуна, б лизкогопо составу ктому , что идет на поршневые кольца. П одобный материал избрал изавод «Кертисс-Райт» ( С ША ) . А «Мацуда» все жедержится угольных пластин. Внутреннюю полость алюминиевого картера для уменьшения износа по к рывают либо твердымхромом («Мацуда»), либо слоемкарбида вольфрама толщиной 0,23 мм («Кертисс-Райт»). Более редкоепокрытие применяет НСУ — слой никеля спылевидными частицами карбида кремния . Такие дорогие технологические ухищрения все жеоправды вают себя — за 100 часов работы износ рабочей полости не превышает 0,0070,01 мм . С егодняроторные двигатели способ ны переносить достаточно продолжи тельно высокие нагрузки . Так, м ашины «Мацуда-РЮО» в 1969 году заняли пя тое и шестое места на гонках в бельг ийскомгороде Спа. За 24 часа онипрошли соответственно 4046 и 3975 км , показав средниескорости 168,6 и 165,5 км/час. Ротор является наиболее сложной частью двигателя. Чаще всего его делаю т из чугуна. В неммонтируются сам ые ответственные детали — уплотнительные пластины 4 (рис. 1), п рижимае мые к рабочей поверхности полости ленточными пружинами 5. Ротор охлаж дается изнутри маслом (см. рис. 5). Д лятого чтобы уплотнительные пластины изнашивались равномерно , их делают разрезными , а цилиндрические сухарик и2 ( с м . рис. 1) обеспечивают правильн ую установку пластины относительно ротора. Во времяработы двигателя ротор непосредственно не соприкасается с внутренней полостью — контакт осуществляется припомощи радиальных итор цовых пластин. Это означает, что двига тель может работать сразу жеспол ной нагрузкой независимо от прира б отки деталей. Исследования в области роторных двигателей ведутся сегодня почти двум ядесятками заводов во всем мире . М ногие из них купилилицензиюу НСУ («Toe Когё», «Даймлер-Бенц», «Кертисс«Райт», «Альфа-Ромео», «Роллс-ройс», М АН , «Янмар», «Сакс», «Перкинс»). Нек оторыепредприятия , в том числе «Рено» во Франции , научно-исследовательс киеорганизациив СССР, Чехословак ии , П ольшезанимаются самостоятельными разработками. Каковы же перспективы роторных двигателей? М ногие специалисты считают, что они вряд ли смогут найти ши р окоеприменение на мотоциклах, но оп тимистически смотрят на использование их в качестве лодочныхмоторов , п ере носных силовых агрегатов, двигателей для вертолетов. Что касается установки «ванкелей» на автомобилях, то пока лишь три завода («Toe Когё » , НСУ и «Ситроен») отважились на такой шаг, а «Даймлер-Бенц», «Кертисс-Райт» и дру гие ограничиваютсяпокаопытнымиоб разцами. О бъем производства этих машинпо ка невысок — п римерно 15—20 тысяч в год. О днаковнынешнемгоду японская фирма «Toe Когё » обещала выпустить свыше 100 тысяч автомобилей «Мацуда» м оделей «110С» и «Р100». Естественно, что с масштабами производства связаны себестоимость и цена автомобиля. В 1969 году НСУ-Ро80 и «Мацуда-1 ЮС» стоили впродаже на 35—40 процентовдороже равных им по мощности , весу и вместимости легковых машин спорш невыми двигателями. «Мацуда-РЮО» в Японии (в Европу она пока не ввозится) в полтора — д ва раза дороже аналогичных машин споршневыммото р ом . О днако , п о расчетам экономистов , «ванкели» п ри равных объемах произ водства снынешнимипоршневымимо т орами обойдутся в полтора раза дешевле их. М ожно ли сегодня сделать решительный прогнозо дальнейшей судьбе ро т орного двигателя? Пока онпроходит «акклиматизацию» в миремоторов , п о степенно изживая «минусы» и наращи вая «плюсы». О чевидно , в ближайшиегодыо вытеснении поршневого двигателя роторным говорить не приходится. Л. ШУГУРОВ, инженерЧетырехроторный двигатель «Мерседес-Бенц>.
