поиска, ивеи, раэравоткиПОРШЕНЬ ИЛИ РОТОР?Более ста лет неутомимо трудятся поршни двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на то, что мотор с возвратно-поступательным движением является своего рода инженерным противоречием, он продолжает верно служить ив настоящее время достиг большой степени совершенства. И все-таки поиски новых принципов ив прекращаются. В последние годы появились уже реальные «конкуренты». Об одном из них — газовой турбине — рассказывалось в № 10 нашего журнала за 1963 год. У других — роторных, настойчивая разработка которых также не прекращалась, —уже определились жизнеспособные конструкции. Таким образом, вопрос о будущем поршневого двигателя не только не снимается с повестки дня, но становится еще более актуальным, тем более что он также непрерывно совершенствовался и за последние годы наметились новые направления в его развитии. Предлагаемая статья знакомит с развитием конструкции роторио-поршневых двигателей, но, естественно, не дает окончательного ответа, так как все конкурирующие типы двигателей, очевидно, не сказали на практике своего последнего слова. К рассмотрению развития конструкций поршневых двигателей и сравнению всех трех типов мы вернемся в будущем году., феврале 1957 года был испытан первый опытный образец роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, предложенный немецким инженером Феликсом Ванкелем. После восьми лет обнадеживающих прогнозов и пессимистических заключений интерес к нему возрос необычайно. Стали рождаться многочисленные разновидности роторного двигателя. Среди них были конструкции А. Пельтцера (СССР), Г. Ружицкого (Польша), Г. Пашке (ФРГ)| Раджкаруны (Цейлон) и многих других изобретателей — итальянских, американских, французских. Чего только не было: двигатели «с зубчатым зацеплением поршней друг с другом», «с попеременно вращающимися застопориваемыми поршнями», наконец, «с жидкостным кольцом». Но почти все они существовали лишь на бумаге. Двигатель Ружицкого (см. «За рулем» № 12, 1961 г.), имел невыгодную форму камеры сгорания, а создание надежных уплотнений рабочего пространства являлось крайне трудным делом. Хитроумный двигатель Раджкаруны (см. «За рулем» № 6, 1963 г.) был интересен, но, увы, непрактичен. Способ преобразования пульсирующих движений его мембран во вращательное движение сложен, а создание работоспособных уплотнений также трудно выполнимо. Из всего множества идей лишь принцип двигателя Ванкеля (см. «За рулем» № 2, 1960 г.), казалось, заслуживал доверия. Ванкель провел обширные теоретические исследования форм рабочей полости и ротора и нашел, что контур рабочей полости должен быть выполнен по кривой — эпитрохоиде, разработал специальную машинку для вычерчивания этой кривой. Многие фирмы приобрели право на использование идей немецкого инженера, и среди них были такие «киты» авто- и моторостроения, как «Даймлер-Бенц», «Ситроен», «Альфа-Ромео», «Перкинс», «Роллс-Ройс». Поначалу новый двигатель, несмотря на множество заманчивых преимуществ, казался ненадежным. Особенно частыми Р-Л ШШбыли поломки и вибрация уплотнительных пластин, расположенных на вершинах трехгранного ротора-поршня (рис. 1). Значительным был износ самих пластин, часто отказывала единственная свеча. Кроме того, этот двигатель развивал максимальную мощность при фантастическом числе оборотов — 17 000 в минуту. Поэтому между ним и колесами автомобиля был неизбежен понижающий редуктор, усложняющий (а значит, и удорожающий) всю конструкцию. Вдобавок мотор Ванкеля расходовал много топлива, плохо приспосабливался к изменениям внешней нагрузки, на малых и средних оборотах развивал невысокую мощность. Завод НСУ, где работал Ванкель, провел солидные работы по доводке, а также исследованию возможностей нового двигателя. В середине 1960 года такой двигатель был смонтирован на малолитражке НСУ-«Принц» и затем подвергся первым дорожным испытаниям. После этого было построено множество образцов нового мотора. К 1963 году завод создал надежную конструкцию уплотнений, ввел внутреннее охлаждение ротора маслом, разработал специальные масла, создал станки для обработки эпитрохоидной рабочей полости двигателя (см. рис. 1). Долгое время головоломным вопросом оставалась стойкость свечей. В роторнопоршневом двигателе свеча в силу особенностей его конструкции не охлаждается свежей смесью. При пуске она легко «забрасывается» маслом, а вероятность выхода ее из строя велика, так как весь двигатель обслуживает всего одна свеча. Совместные работы с заводом Бош привели к созданию специальной свечи, которая, по заявлению фирмы, безотказно служит в течение пробега автомобиля в 50 тысяч километров. Для повышения гибкости работы двигателя, улучшения его экономичности, для получения высоких мощностей при более выгодных числах оборотов заводы НСУ и «Солекс» совместно разработали конструкцию специального карбюратора 16-32Д, позволившего резко улучшить характеристики двигателя. Теперь двигатель НСУ-«Ванкель» освободился почти от всех своих былых недостатков и стал пригоден для установки на серийный автомобиль. Такая машина — НСУ-«Спайдер-Ванкель» — и была показана осенью 1963 года на франкфуртской автомобильной выставке, и сейчас ее выпускают серийно. На этом открытом легком .(685 кг) автомобиле двигатель. ККМ-502 (рис. 2 и 3) расположен сзади в блоке с четырехступенчатой коробкой. Как иу прежних моделей, у него эпитрохоидная рабочая полость и трехгранный ротор. При рабочем объеме камеры сгорания 498 см 3 ККМ-502 развивает 50 л. с. при 6000 об/мин, а максимальный крутящий момент его — 7,2 кгм при 2500 об/мин. По экономичности НСУ-«Ванкель» теперь не уступает поршневым двигателям и, несмотря на высокую' (8,5) степень сжатия, работает без детонации на бензинах невысокого качества. Испытания продажного образца машины НСУ показали, что расход топлива составляет 8—10 литров на 100 км. По звуку выхлопа мотор «Ванкель» Р ис . 1. Схема работы двигателя типа «Ванкель». Треугольный ротор скользит на энсцентрике вала двигателя, ось которого совпадает с осью малой шестерни. К ротору прикреплена большая шестерня с внутренними зубьями. При вращении она обкатывается вокруг малой шестерни, жестко укрепленной на передней стенке двигателя. Благодаря такой схеме при вращении ротора изменяется объем трех рабочих отсеков (образованных стенками ротора и картера) и последовательно осуществляется впуск (I), сжатие (II), воспламенение смеси (III), рабочий ход (IV) и выпуск (V). Цифры 1—12 показывают последовательные положения ротора. Р ис . 2. Разрез двигателя ККМ-502: 1 — ротор; 2 — рабочая полость; 3 — уплотнение; 4 — водяная рубашка; 5 — водяной насос; 6 — свеча; 7 — генератор; 8 — масляный поддон; 9 — выпускной канал; 10 — масляный фильтр; 11 — впускной канал; 12 — карбюратор. Р ис . 3. Роторный двигатель KKM-S02 автомобиля НСУ-«Спайдер-Ваниель»: 1 — маслопроводы; 2 — масляный резервуар; 3 — прерыватель системы зажигания; 4 — водяной насос; 5 — выпускная труба; 6 — масляный насос; 7 — патрубки системы охлаждения; 8 — маховик с зубчатым венцом; 9 — стартер; 10 — трансмиссия; 11 — ротор; 12 — свеча; 13 — генератор.напоминает двухцилиндровые оппозитные двигатели. Он легко заводится и на холостом ходу работает с числом оборотов 750 в минуту. Но на малых оборотах он все же не развивает достаточной мощности. Наилучшие результаты этот мотор дает при высоких числах оборотов. Однако длительная работа на таких режимах приводит к ускоренному износу уплотнительных пластин. Несмотря на это, завод НСУ заявляет, что комплект деталей уплотнений требует замены только после 100 тысяч километров. Сам двигатель, установленный на НСУ-«Спайдер-Ванкель», очень компактен. Вместе с карбюратором, стартером,- водяным насосом и генератором он весит 125 кг. На испытаниях машина НСУ с таким мотором показала скорость 153 км/час и разгонялась с места до скорости 80 км/час за 10,6 секунды (современные легковые машины класса 1500 см» затрачивают на это 12—13 секунд). Интересно, что сам завод определяет литраж двигателя своей новой машины по объему лишь одной камеры, то есть в 500 смЗ. Налоговые же чиновники рассматривают его как трехцилиндровый мотор с общей головкой цилиндров и втрое большим объемом — 1500 смЗ. В ФРГ, где налоги на автомобили высоки и пропорциональны литражу мотора, это обстоятельство может повлиять на судьбу нового двигателя. Сейчас НСУ-«Спайдер-Ванкель» хотя и стоит дороже спортивных малолитражек с 50-сильными моторами, идет почти наравне (в смысле цены) с легковыми машинами класса 1500 смЗ. Итак, роторно-поршневые двигатели получили право на существование. Пока трудно сказать, вытеснят ли они поршневые двигатели в ближайшем будущем или нет. Но у роторно-поршневых есть определенные преимуществаэто их большая компактность и меньший удельный вес при равной мощности. По-видимому, новые двигатели получат распространение прежде всего на малолитражных машинах. Любопытно, что газовая турбина, которой прочили большое будущее, пока не нашла в качестве автомобильного 2. «За рулем» J* 12.двигателя практического применения. Работы в этом направлении ведутся около 15 лет. Но низкая экономичность газотурбинных двигателей, высокая цена материалов лопаток их рабочих колес остаются серьезными недостатками. А что ожидает роторно-поршневой двигатель в будущем? Ныне ведется работа над двухроторным двигателем, то есть мотором с двумя рабочими отсеками, так как фирма считает, что объем одной камеры в 500 смЗ является предельным в смысле эффективности отдачи. Полагают, что увеличение числа рабочих отсеков повысит надежность (работа двигателя не будет зависеть от одной свечи). Завод НСУ уже разработал для легкового автомобиля «Ситроен» 100-сильный мотор такого типа. В этом же направлении работает японская фирма «Тойо Когио». В последнее время французская автомобильная компания «Рено» тоже занялась исследованиями в области роторно-поршневых двигателей. Она предложила оригинальную конструкцию двигателя с четырехконечным ротором и пятью камерами сгорания (рис. 4). Поверхность внутренней полости картера двигателя — эпициклоидного типа. Роторно-поршневой двигатель «Рено» имеет клапанное распределение с одной свечой на каждую камеру сгорания. Этим обеспечивается хорошее охлаждение свечей свежим зарядом, то есть устраняется основной недостаток мотора типа «Ванкель». В то же время конструкция «Рено» сложнее и не так компактна, как двигатель НСУ-«Ванкель». Недавно в печати появились сообщения о «ррторно-радиальном» двигателе О. Меркера (рис. 5), обладающем якобы феноменальными показателями. Однако речь шла об испытаниях первых образцов, где, по-видимому, нужно преодолеть еще «детские болезни». А пока... Пока роторно-поршневой двигатель типа «Ванкель» — единственно принципиально новая конструкция, которая может бросить вызов поршневому мотору. Л. ШУГУРОВ, инженерР ис . 4. Роторный двигатель «Рено»: 1 — ротор; 2 — одна из пяти головок со впускным и выпускным клапанами обычного типа; 3 — рабочая полость. Свечи (по одной на каждую головку) и штанговый привод клапанов (кан у звездообразных авиамоторов) на рисунке не показаны.Р ис . 5. Двигатель Маркера. Крестообразный блок цилиндров, в котором ходят поршни, оканчивающиеся роликами, вращается внутри корпуса со своеобразной поверхностью вокруг впускной трубы с прорезями, служащей цилиндрическим золотником. Для выпуска служат окна (двигатель работает по двухтактному циклу).9