АвтоВАЗ: Перемены на роторном фронте

Сегодня мы расскажем о нашем знакомстве с новым автомобилем, оснащенным роторнопоршневым двигателем Ванкеля. На московском автосалоне эта машина была представлена в полицейской форме. Впрочем, речь пойдет не только о ней, но и о новом поколении роторных двигателей, разработанных специальным конструкторским бюро АвтоВАЗа. Но сначала — самое главное: новое семейство «роторов», в отличие от предыдущего, предназначено теперь не только для «вооружения» автомобилей всевозможных спецслужб, но и для «обычных» автомобилистов.

НОВОЕ СЕМЕЙСТВО РОТОРНЫХ МОТОРОВ

Итак, новое семейство роторно-поршневых двигателей. Его основа — двигатель ВАЗ-415, который, в отличие от предшественников, можно назвать универсальным. То есть его установка возможна на любую вазовскую машину — переднеприводные Самары, заднеприводные Жигули и полноприводные Нивы. Кроме того, его можно будет применять на автомобилях АЗЛК, а в трехсекционном варианте — и на Волгах. А еще — на самолетах малой авиации...

Этот мотор соединил в себе достоинства двух моделей, выпускаемых ранее. Напомним, что это были за двигатели. Во-первых, ВАЗ413 (для Волги), в основе конструкции которого лежала концепция надежности. Он «вырос» в свою очередь из первого, еще односекционного, «ротора» BA3-311, которым в свое время комплектовались машины ВАЗ-21018. Во-вторых, ВАЗ-414 (для переднеприводных ВАЗов), где главными задачами были вопросы компоновки. Новичок должен был унаследовать от BA3-413 достаточный ресурс (его пробег на Волгах достигал 300—320 тыс. км без разборки), а от мотора ВАЗ-414 — возможность установки на разных моделях автомобилей.

А принципиальные отличия новой конструкции таковы:

— компоновочные решения, позволяющие собирать двух-трехсекционные двигатели, причем и автомобильные, и авиационные, на одной технологической базе;

— оптимизация конструкции по тепловому состоянию;

— совместимость с системами впрыска топлива, что позволит в перспективе уложиться в международные требования по расходам и токсичности.

Заметим, что изготовление деталей для «роторов» не связано напрямую с достижениями военно-промышленного комплекса, а возможно на уровне общего машиностроения. При этом стоимость роторно-поршневого двигателя (РПД) предполагается удержать в районе 2500 долларов США — на уровне известного мотора Volkswagen мощностью 150 л. с.

Новые моторы рассчитаны на российские горючесмазочные материалы, в частности, на «жигулевское» моторное масло и бензин Аи-93 или А-92. Есть вариант, рассчитанный на бензин А-76, и даже двигатель, где октановое число бензина будет выбираться положением специального переключателя в салоне машины.

Двигатели могут быть оснащены распределенным впрыском топлива. Система впрыска представляет собой гибрид из комплектующих фирмы Bosch и отечественного блока управления. Возможно оборудование системой дожита и нейтрализации отработавших газов с учетом европейских и американских норм.

Расход масла «на угар» (0,4—0,5% от расхода топлива) находится на уровне поршневых двигателей, а расход топлива составляет 190—195 грамм на одну лошадиную силу в час, что в пересчете на привычные значения означает увеличение эксплуатационных расходов в пределах одного литра на 100 км по сравнению с обычным мотором такой же мощности.

Итак, базовый двухсекционный двигатель ВАЗ-415. Максимальная мощность — до 150 л. с. при 6000 об/мин, а максимальный крутящий момент — 19— 19,5 кгм при 4000 об/мин. При этом есть возможность закладывать различные характеристики кривой момента с помощью настройки системы впуска. Все зависит от места расположения впускного канала. Так, «радиальный» впуск позволяет получить спортивные и авиационные моторы с хорошим «верхом», а «торцевой» впрыск обеспечивает хорошую тяговитость «на низах».

ВАЗ-416 — это тоже двухсекционный двигатель, но уже повышенной мощности (свыше 150 л. е.), причем имеет форсированную модификацию, способную выдавать до 240—250 л. с.

И, наконец, ВАЗ-426 — это трехсекционный двигатель для авиации мощностью до 250 л. с.

Переоборудование автомобилей под «роторы» нового поколения максимально упрощено. Дело в том, что точки крепления этих моторов готовятся в нескольких вариантах, так, чтобы их можно было легко установить на стандартные посадочные места и ВАЗ2108, и ВАЗ-2110. и Жигулей, и Нивы.

Правда, поскольку такой лихой мотор позволит автомобилю разгоняться до 210—215 км/ч (время разгона до 100 км/ч составит 8— 8,5 секунды), то после его установки потребуется значительная доработка подвески и тормозов, чтобы обеспечить надежность управления на высоких скоростях и максимальный ресурс агрегатов ходовой части.

Сначала пройдут работы с переднеприводными автомобилями, но вскоре это будет сделано и с «классикой», если, конечно, заднеприводные Жигули продержатся на производстве еще несколько лет.

Например, на Самары планируется устанавливать 14-дюймовые колеса и вентилируемые 14-дюймовые передние тормозные диски (от ВАЗ-2112), газонаполненные амортизаторы и т. д.

Первый этап работ будет посвящен автомобилям специального назначения (в народе — «кагэбэшным машинам»). В 1997 году планируется выпустить первые 500 автомобилей. Пока такая техника будет оснащаться серийными узлами трансмиссии.

А вот второй этап — это уже автомобили общего назначения, их начнут выпускать в 1998 году по несколько тысяч в год.

ПОСМОТРИМ

На нашем тесте побывал тот самый «полицейский» ВАЗ-2109-90, который и был представлен на автосалоне. Боевая раскраска, мигалки. Все, как положено. И ничто не намекает на то, что на этой машине установлен РПД.

Открываем капот. Вот оно! Двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-415. Мощность — 135 л. е., момент — 18 кгм.

На вид сам двигатель чуть побольше «восьмой» коробки передач. Он укомплектован карбюратором Solex, система зажигания сдвоенная: два коммутатора, две катушки, по две свечи на каждой секции (основная и дожигающая).

Все навесное оборудование — генератор, бензонасос, масляный и водяной насосы — сгруппировано в зоне правого брызговика и легкодоступно для замены.

Машина пока имеет серийную (от «восьмерки») систему выпуска и ходовая часть — тоже серийная. Так что оценивать нам придется не специально подготовленный «роторный» автомобиль, а практически стандартную «девятку» с установленным на нее РПД.

В «гнезде» запаски автомобиля появился дополнительный топливный бак емкостью 60 литров.

ЗАВЕДЕМ

Запускаем двигатель. И сразу отмечаем два момента. Необычный дребезжаще-звенящий «голос» системы выпуска. Это разговаривают перегородки серийных глушителей. Дело в том, что РПД имеет высокое давление выхлопных газов, а «восьмая» система выпуска оказывает им приличное сопротивление, «съедая» часть мощности. Специальный глушитель, который позволит «снять» с ротора ВАЗ-415 максимальную мощность.

уже разрабатывают, а сейчас приходится слушать этот комарино-шмелиный «зуммер». Кстати, он прослушивается, пока двигатель не наберет тысячи три—четыре оборотов, а далее это подзванивание превращается в шум обычного выхлопа.

Второй момент — отсутствие вибраций. Руль и рычаг КПП совершенно «чистые», совсем не зудят.

И, держа в голове невесть откуда взявшееся мнение, что, дескать, у «ротора» совсем нет «низов», трогаемся.

ПОЕДЕМ

Сначала — в спокойной манере. Трогание с места довольно легкое, хотя и жестковатое, примерно как с серийным «восемьдесят третьим» мотором. Вторая, третья передачи. Добираемся до четвертой, где-то на шестидесяти включаем пятую. По впечатлениям, под капотом совершенно обычный мотор. Хотя нет, отличие все-таки нашлось. Торможение двигателем заметно менее эффективно, чем на серийном моторе.

Теперь попробуем динамичный стиль. Больше газу, резко бросаем сцепление. Машина не двигается с места, с визгом проворачивая колеса на сухом асфальте. Для того, чтобы она пошла, газ приходится чуть отпустить. Теперь нужна ювелирная работа акселератором, чтобы колеса если и проскальзывали, то незначительно.

На первой легко набираем 60 км/ч и переключаемся на вторую. Переключаемся скорее по привычке, стереотипно, так как по ощущениям двигатель этого еще не «просит». Спокойный, ровный «подхват» на второй и легкая, без надрыва, раскрутка до 120, 130, 135... Хватит, включаем третью. На ней машина без проблем «рисует» на спидометре 180 и продолжает ускорение. Но ведь у нас еще не использованы четвертая и пятая!

Обращает на себя внимание ровный разгон во всем диапазоне оборотов. Впечатление такое, что характеристика момента расположена почти горизонтально — никаких явных пиков. Машина по ощущениям очень напоминает электромобиль.

Здесь необычно «длинный» газ — вроде бы и нажал уже прилично, и раскрутил моторчик здорово, ан нет, можно еще дожать педаль и мотор будет раскручиваться еще и еще. При этом, как объяснили специалисты, двигатель легко крутится до 8000 оборотов. Правда, злоупотреблять этим не стоит.

Теперь попробуем «потянуть» моторчик. На четвертой сбрасываем скрость до сорока. Едет! До тридцати. Едет!

А теперь утопим акселератор в пол. Никакой детонации, никаких провалов. Только звук, издаваемый двигателем, становится похож на глухое ворчание. Разгон не впечатляет. Но как только стрелка спидометра заходит за цифру 40, ворчание стихает. К 50 км/ч звук двигателя уже становится обычным, ускорение более интенсивным. И дальше, если газ так и держать, можно загнать стрелку спидометра на «второй круг». Поражает при этом легкость и какая-то обыденность в работе мотора, отсутствие даже намека на напряжение или надрыв.

А если попробовать тронуться со второй? При попытке плавно отпустить сцепление на холостых оборотах, ротор явно намеревается заглохнуть. Больше газа! Колеса с визгом проворачиваются, и машина буквально прыгает вперед. А если после второй включить сразу пятую? И это проглотила, едет без всяких проблем.

Да, теперь и мы на собственном опыте убедились, что ряд передаточных чисел в коробке для такого движка должен быть новым. И тормоза должны быть более эффективными, и с подвеской автомобиля нужно поработать.

А теперь нам остается только ждать весны следущего года, когда для АРтеста будет предоставлен настоящий роторный автомобиль, который будет отличаться от серийного не только двигателем. Тогдато мы и займемся этой машиной более серьезно, в первую очередь — исследованиями динамических характеристик и управляемости.

Как работает двигатель Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ411 состоит из двух секций, каждая из которых работает следующим образом (см. схему).

Во внутренней полости двигателя расположен трехгранный ротор-поршень 2, совершающий при рабочем цикле сложное вращательное движение одновременно вокруг двух осей: собственной продольной и оси вала отбора мощности — на ней ротор установлен с эксцентриситетом, а возможность взаимного вращения обеспечивают шарикоподшипники (на рисунках эксцентриковый вал не показан, поскольку расположен с другой стороны ротора).

Зависимость вращений такова. За один оборот вокруг своей оси ротор совершает три оборота на эксцентриковом валу, причем кинематическая зависимость этих вращений задается зубчатой планетарной парой: шестерня (3) с внешним зацеплением закреплена на корпусе двигателя 1 неподвижно, а роль сопрягаемой с ней детали выполняет внутренний зубчатый венец 4 самого ротора.

Площади граней ротора воспринимают силы давления газов и передают их на эксцентриковый вал, вызывая его вращение.

Когда ротор находится в положении, показанном на позиции I, в объеме 1, ограниченном гранью ВС ротора, происходит сгорание смеси и расширение газов, то есть совершается рабочий ход.

При дальнейшем вращении ротора его грань СА перекрывает выпускной и впускной каналы, и в объеме 2 заканчивается выпуск. При этом начинается процесс впуска в объеме 3 , а в объеме 4, ограниченном гранью АВ, происходит сжатие смеси.

На позиции II показано положение ротора, при котором в объеме [5] заканчивается расширение продуктов сгорания и начинается выпуск. Когда ротор проходит положение, показанное на позиции III, его вершина С находится между выпускным и впускным каналами, и электрическая искра, проскакивающая между электродами свечей, воспламеняет смесь, сжатую в объеме [6], ограниченном гранью ВА.

На позиции IV показано положение ротора, соответствующее началу рабочего хода в объеме [7].

Таким образом, в роторно-поршневом двигателе с треугольным ротором в каждой из трех его рабочих камер последовательно происходит впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Все эти процессы совершаются за один оборот ротора.

Газораспределение в двигателе осуществляется путем перекрытия ротором выпускного и впускного каналов каждой секции двигателя.