«Жигули» Ванкеля. 40 лет назад ВАЗ показал машину с роторным мотором
Сорок лет назад на выставке Научно-Технического Творчества Молодежи 1982 года Волжский автомобилестроительный завод ВАЗ показал первый отечественный мотор Ванкеля. Эта необычная конструкция отличалась чрезвычайно высокой эффективностью и обещала переворот в автомобилестроении. Было выпущено несколько двигателей подобной конструкции, которые полюбились сотрудникам советской милиции и Комитета государственной безопасности КГБ за высокую мощность и яркие динамические характеристики. Однако в массовое производство этот тип силового агрегата не пошел. Почему же мотор, считавшийся перспективным, не нашел понимания у автомобилистов?
Что такое мотор Ванкеля?
Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель разработал принципиально иной двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором вместо обычных поршней работали трехгранные роторы с эксцентриковым механизмом. Все такты обычного ДВС протекали внутри одной камеры, благодаря чему роторно-поршневой мотор (РПД) развивал высокую мощность и крутящий момент при относительной простоте конструкции. Сначала Феликс Ванкель попытался предложить свои разработки в авиастроение, но совместные эксперименты с BMW в 30-е годы показали, что конструкция силового агрегата несовершенна и требует доработок. Несмотря на это, инженер не прекращал работу над собственным РПД и к середине 1950-х годов совместно с компанией NSU ему удалось представить серийный мотор для заднемоторного автомобиля Prince Spyder, который стал предтечей компактных Audi. Концерн Volkswagen приобрел фирму NSU и даже выпустил прототип Audi KKM с мотором Ванкеля. Однако в серию машина не пошла, так как немцы посчитали более перспективным рядный 5-цилиндровый двигатель.
Зато Audi KKM прогремела на многих автосалонах и сделала Ванкеля знаменитым.
Начало работ на ВАЗе
В начале 1970-х годов вслед за Audi многие автопроизводители начали экспериментировать с моторами Ванкеля. И хотя Audi отказалась от развития этой темы, мотор Ванкеля подкупал инженеров по всему миру выдающимися характеристиками. При малом весе и компактных размерах он мог поспорить по мощности с крупными V-образными агрегатами. Двухсекционный РПД по характеристикам был аналогичен 6-цилиндровому бензиновому двигателю. Наибольших успехов в доводке РПД достигли Mazda и Ford.
Инженеры Волжского автозавода тоже соблазнились перспективной разработкой и решили создать свой РПД. В 1976 году предприятии было сформировано конструкторское бюро СКБ РПД. Инженеры взяли за основу роторно-поршневой агрегат Mazda RX-2 и после его глубокого изучения сделали свой вариант под индексом ВАЗ-311. Мотор имел одну секцию Венкеля мощностью 70 л. с.
В 1978 был готов опытный образец мотора. Его растиражировали в количестве 50 штук и установили на серийные автомобили ВАЗ-2101. Пятьдесят экспериментальных машин отправилось на дороги общего пользования для всесторонних испытаний. «Сырой» мотор показал себя не с лучшей стороны. Испытатели фиксировали частые поломки уплотнителей и подшипниковых узлов. Появились проблемы с балансировкой роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ), что приводило к вибрациям. В итоге первый советский РПД отправили на доработку.
Машины — «догонялки»
В течение трех лет инженеры исправляли недостатки РПД и к началу 80-х добились существенного прогресса. Мотор уже мог сравнительно бесперебойно работать в течение нескольких лет эксплуатации, выдавая хорошие характеристики.
В 1982 году роторный ВАЗ 21018 был показан на выставке «Научно-Технического Творчества Молодежи» в Москве. Это был серийный автомобиль, который предполагалось запустить в производство.
Хотя автомобилисты при всей любви к инновациям отнеслись к новинке прохладно. Мотор имел склонность к высокому потреблению масла, да и запчасти на него было не достать.
Однако нашлись потребители, которые спасли проект. Это были МВД и КГБ, для которых требовались быстрые автомобили для преследования нарушителей и перехватов на автодорогах. Специально для спецслужб был разработан мотор с двумя секциями Венкеля РПД ВАЗ-411 суммарной мощностью 120 л. с. Благодаря ему «Жигули» разгонялись до 100 км/ч за 9 секунд, а максимальная скорость достигала 160 км/ч. В 1986 году была выпущена первая партия спецавтомобилей для милиции ВАЗ 21059, которые в народе тут же окрестили «догонялками».
«Волги», «Чайки» и «Самары»
Третья генерация роторно-поршневого мотора пошла в серию в начале 90-х годов под индексом РПД ВАЗ-413. Этот мотор после модификации получил систему впрыска, и его мощность поднялась до 140 л. с. В 1991 году был выпущен ВАЗ 21079 с таким усовершенствованным мотором. Максимальная скорость машины достигла уже 180 км/ч. Тем самым, роторные ВАЗы могли догонять и преследовать любые иномарки той поры.
В последние годы существования СССР роторные моторы проходили тесты на «Волгах» и «Чайках». Подкупала высокая мощность и компактные размеры двигателя. К примеру, на ГАЗ 31028 стоял уже усовершенствованный трехсекционный РПД ВАЗ 431, который развивал мощность 210 л. с. Для «Чайки» подготовили уже четырехсекционный ВАЗ 441 мощностью 280 л. с.
Правда, ресурс роторно-поршневых двигателей был невысок. Уже после пробега 40-50 тыс. км начинались проблемы с балансировкой роторно-эксцентрикового механизма.
Последняя модификация роторно-поршневого мотора была выпущена в 1997 году под индексом РПД ВАЗ 415. Силовой агрегат развивал 135 л. с. и шел на «Самары— ВАЗ 2109–91, ВАЗ 21099-91 и ВАЗ 2115-91. Но в те годы главный заказчик уже потерял интерес к устаревшим машинам. В качестве «догонялок» спецслужбы стали закупать мощные немецкие модели BMW.
Роторные «Самары» поступили в свободную продажу, но понимания у автомобилистов не нашли. По сравнению с обычными 4-цилиндровыми моторами, РПД имел существенные недостатки, а именно большой расход топлива, высокую токсичность выбросов, а главное, высокую стоимость запчастей и низкий ресурс. Хотя еще какое-то время завод продолжал развивать направление роторно-поршневых двигателей, пока в 2004 году окончательно не закрыл конструкторское бюро СКБ РПД. Эпоха отечественных роторно-поршневых моторов закончилась.
Новый роторный двигатель ВАЗ-413 для милицейских догонялок: 140 л.с. с 1,3 литров объема
В 60-70-е годы многие ведущие мировые автопроизводители экспериментировали с роторно-поршневыми ДВС конструкции Феликса Ванкеля. Лицензию на производство таких моторов тогда приобрели NSU, Ford, Citroen, Mercedes-Benz, Mazda, Nissan и еще ряд других крупных компаний.
Помню еще в школьные годы мне была интересна тема РПД
Не оставался в стороне и Советский Союз: так, в 1974-м году на Волжском автомобильном заводе было создано специальное конструкторское бюро по роторно-поршневым двигателям (СКБ РПД), которое возглавил Б.С.Поспелов. Задачи стояли амбициозные: создать и внедрить в производство отечественный "роторник", который бы не уступал лучшим зарубежным образцам.
Скан советского журнала с информацией о ВАЗ-21018
Первый прототип РПД был создан на ВАЗе в 1976 году, а уж в 1978 году в Тольятти освоили выпуск (небольшой серией) односекционного РПД ВАЗ-311 мощностью 80 л.с при 6000 об/мин. Автомобиль с этим двигателем получил обозначение ВАЗ-21018 (на базе серийной 21011) и хоть и был построен в 1978 году, но широкой публике его впервые показали в 1982 году на выставке НТТМ-82. Максимальная скорость авто составляла 145 км/ч.
Архивное фото заводских испытаний ВАЗ-21018
Была выпущена серия из пятидесяти таких автомобилей для опробования их в реальных условиях эксплуатации. Вскоре, в течение полугода, завод был вынужден заменить РПД на обычные ДВС на 49 автомобилях из 50, что было связано с колоссальным количеством нареканий на качество как самой конструкции, так и на ее исполнение. Основными неисправностями были выход из строя уплотнителей и подшипниковых узлов, проявилась недостаточная сбалансированность роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ), низкая топливная экономичность.
Милицейская копейка: на такие также ставились РПД
Однако, несмотря на неудачу с ВАЗ-21018, работы по созданию РПД получили дальнейшее развитие – отечественные силовые структуры нуждались в мощном двигателе, при этом требования по ресурсу и расходу топлива были ниже, чем для автомобиля общего назначения. В результате были созданы «Жигули» ВАЗ-21019 (также на базе кузова ВАЗ-21011) с двухсекционным РПД ВАЗ-411 мощностью 120 л.с. при 6000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля, который именовался «Аркан», составляла 160км/ч. 20 октября 1982 года под руководством министра автомобильной промышленности СССР В.Н.Полякова прошло совещание по вопросу работы конструкторского бюро АвтоВАЗа по роторно-поршневым двигателям, автомобильных перспектив применения РПД ВАЗа и возможности организации их серийного производства. По итогам совещания было принято решение с 1983 года приступить к организации серийного выпуска автомобильных РПД для специальных оперативных машин, определить на 1983 год программу производства РПД на ВАЗе в количестве 200 штук в год.
А это уже милицейская машина ВАЗ-21079 со 140-сильным роторным мотором ВАЗ-413
В июне 1986 года была изготовлена первая опытно-промышленная партия ВАЗ-21059. Этот автомобиль являлся дальнейшим развитием идеи скоростного и мощного автомобиля для милиции и спецслужб, опробованной еще на моделях ВАЗ-21018 и ВАЗ-21019. Данная модификация, так же как и ВАЗ-21019, оснащалась двухсекционным роторно-поршневым двигателем ВАЗ-411 мощностью 120 л.с. при 6000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля достигала 160 км/ч.
Еще один архивный снимок ВАЗ-21079 для милиции
Со второй половины 1991 года мелкими партиями для нужд милиции и спецслужб выпускался автомобиль ВАЗ-21079 на базе "семерки". На модель устанавливался двухсекционный РПД ВАЗ-4132 рабочим объемом 1,3 литра и мощностью 140 л.с.
Хорошо видны 2 секции РПД: синие затычки — места для свечей зажигания 
Первый раз вижу подобный масляный фильтр
Именно такой силовой агрегат удалось обнаружить в одном из гаражных кооперативов Киева. Мне написал подписчик и сообщил, что у него уже давно лежит без дела ВАЗовский "роторник" с индексом ВАЗ-4132.
Номер двигателя начинается с 4132 
Двигатель нужно хорошенько отмыть, но по косвенным признакам видно что он практически новый и вряд ли ставился на машину
По легенде, этот двигатель в свое время каким-то чудом заполучил директор одного из деревообрабатывающих комбинатов в Житомирской области. Правда, на машину его так и не поставили: все эти годы РПД так и пролежал среди различного хлама.
Карбюратор, увы, кто-то спер, но известно что там стоял Солекс от стандартных моделей ВАЗ 
РПД компактее обычных ДВС. Снаряженная масса ВАЗ-413 составляет 107 кг
ВАЗ-21079 или 21059 с подобным 2-секционным РПД развивают максимальную скорость 180 км/ч, а на разгон от 0 до 100 км/ч уходит всего 9 секунд.
Крайне любопытный артефакт 
К сожалению, найденный мотор не полностью комплектный по части навесного оборудования, но многие детали унифицированы с обычными ДВС ВАЗ, например — карбюратор, поэтому вернуть его к жизни не будет сверхсложной задачей.
Уже в 90-х АвтоВАЗ также освоил выпуск РПД и для переднеприводных моделей 
По сравнению с классическим четырехтактным ДВС двигатель Ванкеля обладает рядом существенных преимуществ:
— низкий уровень вибраций ввиду того, что РПД полностью механически уравновешен — нет необходимости преобразовывать возвратно поступательное движение во вращательное, крутящий момент с оси ротора может передаваться напрямую.
— отличные динамические характеристики.
— Высокая удельная мощность РПД (л.с./кг).
— меньшие в 1,5-2 раза по сравнению с обычным ДВС габаритные размеры и вес, что связано с отсутствием поршней и коленчатых валов с шатунами.
— простота ремонта ввиду меньшего на 35—40% по сравнению с обычным ДВС числа деталей — двухроторный двигатель имеет три основные движущиеся части: два ротора и выходной вал, в то время как самый простой четырехцилиндровый поршневой двигатель имеет как минимум 40 движущихся частей, включая поршни, шатуны, распредвал, клапаны, пружины клапанов, качалки, ремень ГРМ, распределительные шестерни и коленвал.
Однако при всех перечисленных достоинствах РПД есть и существенные недостатки. К ним можно отнести следующие:
— состояние уплотнителей (площадь пятна контакта поршня и камеры очень невелика — следствием этого противоречия являются утечки между отдельными камерами и, как следствие, падение КПД и увеличение токсичности выхлопа
— повышенный расход масла и бензина. В среднем, автомобили с РПД потребляют до 20 литров топлива на 100 км, и от 0,4л до 1л масла на 1000 км.
— склонность к перегреву.
— высокие требования к точности исполнения деталей делают его сложным и дорогим в производстве.
Кроме того, эти уплотнения работают в условиях ограниченной смазки и плохого теплоотвода — для их смазывания приходится дополнительно впрыскивать масло прямо во впускной коллектор. Нетрудно догадаться, что экологических показателей мотора это тоже не улучшает.
Какие-то детали унифицированы еще с самыми первыми роторниками ВАЗ-311 
ВАЗовские РПД также не отличались особой надежностью и долговечностью и хотя сам завод обещал для мотора ВАЗ-413 ресурс на уровне 100-125 тысяч км, в реальной жизни они редко когда наезжали 30-40 тысяч без капитального ремонта.
Роторную тему окончательно свернули в Тольятти в начале 2000-х и только японская Mazda до последнего держалась за РПД и пыталась развивать данную конструкцию. Их последняя роторная модель RX-8 оставалась на конвейере до июня 2012 года.
Более подробную информация о найденном моторе ВАЗ-413 можно узнать из моего нового видео:
«Жигули» для милиции и КГБ: как в Советском Союзе разрабатывали автомобили с роторно-поршневым двигателем
РПД двигатели на ВАЗ по началу были недоступны массовым автолюбителям. Однако попадание на рынок машин с такими специфическими характеристиками, позволило понять истинный уровень и гений советских конструкторов.
Что такое РПД
РПД на ВАЗ стали применять лишь после их относительно успешного внедрения заграницей. Сама история возникновения РПД началась аж в 1920-е годы, когда талантливый немецкий инженер Феликс Ванкель решил построить очередной двигатель внутреннего сгорания, но с отличающейся от привычного мотора конструкцией и более высоким КПД. Так на свет появился умница РПД — роторно-поршневой двигатель, или двигатель Ванкеля.
Чем же так привлёк двигатель РПД ВАЗ и другие крупные мировые автоконцерны? В первую очередь это строение самого РПД. Никаких привычных поршней, шатунов и распредвалов, не нужно преобразовывать возвратно поступательное движение во вращательное, всего две основные движущиеся части: сам ротор, он же поршень, и вал, с которого напрямую можно снимать крутящий момент. Одна секция — это компактный овальный блок, внутри которого крутится ротор. Блоки можно соединять как конструктор, увеличивая мощность мотора. Фантастика!
Конечно, движок Ванкеля оказался не идеальным: сильно грелся, отличался повышенным расходом топлива и масла. С этими минусами РПД ВАЗ и его механики столкнутся потом не раз, но сейчас не о том.
Как РПД на ВАЗ появилось
Наибольшего коммерческого успеха в производстве двигателя Ванкеля добилась Mazda с целым семейством РПД. Одна из их гоночных машин впоследствии даже выиграет престижную гонку Ле-Мана с двигателем РПД как на ВАЗе. Советские инженеры не стали мудрить. Говорите, Mazda съела собаку на РПД? То, что надо!
Как только в СССР заинтересовались этим направлением в моторостроении, наши люди пошли по протоптанной дорожке. Для вновь образованного в 1970-е при ВАЗе конструкторского бюро купили новенькую Mazda RX-2. Инженеры сняли с нее роторный движок, все изучили-измерили и в 1975 году выпустили первый опытный образец односекционного двигателя с индексом ВАЗ-301, а следом ВАЗ-311, который уже пошел в мелкосерийное производство автомобилей для силовых структур. Благодаря двигателю РПД на ВАЗе, машина могла выдавать 70 л.с. и. на этом плюсы заканчивались.
В действительности стоит признать что первый опыт постановки РПД на ВАЗ окончились крахом. Сам же двигатель оказался полным хламом, постоянно выходил из строя и не отличался стабильной работой, так что почти всю партию «копеек» с этим мотором под капотом вернули создателям.
ВАЗ–411: РПД нового уровня
Однако сама идея – поставить на автомобили ВАЗа РПД – тольяттинским умам очень понравилась, несмотря на то, что первый блин вышел большущим комом. Шутка ли — за все время существования спецбюро инженеры успели разработать в общей сложности 38 модификаций РПД, пока специальный отдел при ВАЗе не закрыли в 2004 году. Сразу после неудачного опыта с «триста одиннадцатым» движком, мотористы строят куда более стабильный и надежный двухсекционник ВАЗ-411 мощностью 120 л.с. Его ставили на ВАЗ-21019 и ВАЗ-21059, а поставлялась такая «классика» в гаражи МВД и КГБ. Стоило уже в 1990-е инженерам поменять карбюратор на впрыск, как модернизированный ВАЗ-411-01 выдавал уже 130-140 «сил». Такие РПД шли на ВАЗ-2107 – легендарные «семёрки».
В принципе, двухсекционный ВАЗ-411 оказался наиболее живучим и оптимальным по всем характеристикам. Помимо того, что подобные РПД были на ВАЗ-2105 и последующих моделях, на его основе была построена разновидность для переднеприводных моделей ВАЗа. Именно она, начиная с 1997 года наконец-то и попала в свободную продажу на моделях ВАЗ-2109-91, ВАЗ-21099-91 и ВАЗ-2115-91.
В чём плюс двигателей подобных РПД на ВАЗ? Такой автомобиль разгонялся до 100 км/ч за 8 секунд, а максимальная скорость подбиралась к отметке в 200 км/ч. Ясное дело, в непростые времена диковинную «восьмерку» мог купить только большой оригинал или фанат, ведь насколько она была быстрее обычной, настолько и дороже обычной «Самары». Но спрос хоть был и чертовски низкий, но стабильный.
По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ
На массовых советских легковушках не было особых технических инноваций — ни дизеля, ни автоматической трансмиссии, ни гидропневматической подвески, ни турбонаддува. В огромной стране были востребованы любые автомобили — и, по разным причинам, серийно выпускались достаточно простые и ремонтопригодные конструкции.
Т ем удивительнее, что «у советских была собственная гордость», да еще какая – спроектированный для легковых машин роторно-поршневой двигатель! Причем «роторная тема» обросла слухами домыслами и легендами еще в начале восьмидесятых годов, и даже появление автомобилей ВАЗ с РПД в свободной продаже в шальные девяностые не расставило все точки над i.
Предтечи: Феликс Генрих Ванкель
Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель занялся разработкой роторно-поршневого двигателя еще в двадцатые годы, но в предвоенный период ему так и не удалось довести до ума опытные образцы авиадвигателей, несмотря на поддержку компании BMW и министерства авиации. После Второй мировой войны оборудование Ванкеля было демонтировано и вывезено во Францию. Несмотря на это, инженер-конструктор не прекращал работу над собственным РПД — теперь уже при поддержке компании NSU. К середине пятидесятых Ванкель закончил теоретическую часть и в 1957 году изготовил опытный образец, по итогам испытаний которого в конструкцию были внесены необходимые изменения.
Отец ротора – Феликс Ванкель
Работа Ванкеля отнюдь не носила «академический» характер: в 1963 году началось производство первой серийной модели NSU — Prince Spyder, а впоследствии инновационным мотором оснащался и седан бизнес-класса NSU Ro 80.
Когда компании Audi «по наследству» досталась марка NSU и её наработки, она даже выпустила прототип Audi KKM на базе «сотки» второго поколения. В дальнейшем тему моторов Ванкеля в Audi не продолжали.
Однако достаточно быстро особенности РПД помешали ему одержать рыночную победу над традиционными поршневыми ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Тем не менее, в годы серийного производства моторов Ванкеля патент на право производства таких агрегатов приобрели многие крупные автопроизводители, некоторые из которых занялись разработкой «роторной темы» всерьез и надолго. Пожалуй, наиболее известным производителем РПД является японская компания Mazda, создавшая двигатель Renesis.
Сделано в СССР
Как же идея заняться выпуском роторно-поршневых двигателей могла возникнуть на ВАЗе? Над различными альтернативными конструкциями поршневых двигателей в СССР работали еще в середине ХХ века — разумеется, не для автомобилестроения, а для авиации. Потенциально такие моторы могли обеспечить более высокую отдачу, что было особенно ценно в самолётостроении. Непосредственно к теме РПД в Советском Союзе приступили еще в «довазовский» период – по указанию Минавтопрома и Минсельхозмаша три научно-исследовательские институты (НАМИ, НАТИ и ВНИИмотопрома) занялись исследовательскими работами по созданию РПД.
Поэтому разработка Ванкеля и её практическое воплощение на серийных автомобилях в Советском Союзе не осталось незамеченным. Более того, лёгкий и мощный мотор мог стать востребованным для некоторых автомобилей специального назначения — например, так называемых «догонялок» или спортивных автомобилей.
Традиционно для автопрома СССР волевое решение могло быть принято лишь «на самом вверху» — то есть, на уровне министерства.
Однако ротором на ВАЗе занялись по распоряжению Генерального директора Волжского автозавода в 1973 году – казалось бы, по собственному усмотрению. Но не все так просто: до того, как перейти на новый проект – строительство Волжского автогиганта, еще в 1965-м Виктор Николаевич Поляков занимал пост заместителя министра автомобильной промышленности СССР, а в 1975-м он и вовсе вернулся в министерское кресло, возглавив Минавтопром СССР. Таким образом, можно утверждать, что работы по ротору были утверждены «без двух минут» министром автопрома и его же бывшим заместителем в одном лице.
Итак, после выхода соответствующего приказа Генерального директора было создано специальное конструкторское бюро, в задачу которого входила не только разработка моторов собственной конструкции, но и устранение «родовых недостатков» мотора Ванкеля, о которых советские конструкторы уже были осведомлены.
В отличие от западных коллег, под «собственной конструкцией» в СССР подразумевалась действительно разработка своего варианта, а не покупка патента или готовой лицензии. Как и в случае с автоматической трансмиссией для ГАЗ-13 Чайка, советские инженеры за неимением вариантов были вынуждены изготовить свой вариант односекционного мотора Ванкеля, разобрав для этого один японский РПД. Однако предварительно для «натурных испытаний» двигатель, снятый со специально приобретённой для работы над ротором Mazda RX-2, был установлен на Жигули третьей модели.