Общесоюзный клуб волговодов

Волга с роторным двигателем

Хотя штатный мотор ГАЗ-21А не так уж и плох, как кажется, и не так уж устарел, во всяком случае в нашей стране (о чём наглядно свидетельствуют УАЗы и современные Волги, оснащаемые с завода потомком этого двигателя, отличающимся от него лишь некоторыми деталями), иногда хочется чего-то большего. И возникает вопрос: а какой же тогда мотор поставить?

Тут есть два лагеря. Одни за импортные моторы, от американских и японских автомобилей. Возможно, это и не плохо, но готовых решений не существует. Переделки (порой весьма существенные) приходится делать на свой страх и риск. К тому же по большому счёту менять только мотор неправильно — надо менять и трансмиссию, то есть коробку передач и задний мост, потому что они подбираются к конкретному двигателю конструкторами, и не следует считать себя намного умнее их. Сюда же можно отнести и современные волговские моторы ЗМЗ-406 и 405 — при всёх своих плюсах они не ставятся на ГАЗ-21 за два часа.

Другой лагерь — сторонники волшебного слова «виэйт» (V8), означающего 8-цилиндровый мотор. Однако Волга не рассчитана на подобный мотор изначально, и установка его на Волгу — только начало большой работы с неоднозначным исходом, смысл которой в конечном итоге неясен. В погоне за мощным мотором можно получить неуправляемый танк, который в лучшем случае сможет разве что по прямой выдать интересные результаты.

О тех, кто заменяет мотор ГАЗ-21А на ЗМЗ-402 или 24 от ГАЗ-24 и прочих Волг, отличных от ГАЗ-21, упоминать даже не будем. Ведь при повышении степени сжатия ГАЗ-21А до 8.2 и установке двухкамерного карбюратора получается мотор, практически не уступающий 402-му по мощности. Если уж сильно хочется получить именно его показатели, можно просто взять его ГБЦ… А вот проблем при установке такого мотора хоть отбавляй: надо переваривать поддон картера, поскольку мешает передняя балка; надо устанавливать коробку передач от ГАЗ-24, поскольку родную состыковать с этим мотором — отдельная история из-за другого сцепления, надо менять радиатор опять же на 24-й, потому что родной оказывается слишком близко к помпе и на малейшей кочке будет пробит её осью… Так что это просто бессмысленная затея.

Есть, однако, гораздо более интересный вариант, а именно — установка мотора УМЗ (от УАЗ). Эти моторы (УМЗ-451, УМЗ-414, УМЗ-417 и их варианты) ставятся вместо ГАЗ-21А как родные, поскольку являются его непосредственными потомками. Там не надо ни поддон переваривать, ни радиатор передвигать вперёд, ни с коробкой что-то мудрить. Но самое приятное — мотор УМЗ-421 объёмом 2.9 литра обладает очень хорошей мощностью, особенно в варианте под бензин АИ-92! Более того, имеется его впрысковая версия УМЗ-4213! Её мощность — 115 л.с. и момент 22.5 кг·м против родных 75 и 17 — в полтора раза мощнее ГАЗ-21А!! Конечно, установка инжектора — непростая задача, но во всяком случае, сам мотор устанавливается без каких-либо перевариваний, перестановок, переходных плит и прочей возни. Разве что есть смысл (но не необходимость) заменить главную пару в заднем мосту на более скоростную от ГАЗ-24-10, чтобы улучшить расход топлива и увеличить максимальную скорость. Если нет желания (и денег) морочиться с впрыском, есть и карбюраторный вариант, он не намного хуже по тяге.

А вообще необязательно даже менять мотор. Можно расточить штатный блок ГАЗ-21А для установки 100-мм гильз и, использовав двухкамерный карбюратор и электронное зажигание вкупе с 92-м бензином, «снять» со штатного мотора если не 115, то как минимум 100-110 л.с.

«Волга» с сердцем самурая: стоит ли овчинка выделки

Крайнее время, все чаще становится популярным — установка двигателя от Toyota на автомобили “Волга”. Это может быть шестицилиндровый агрегат серии 1JZ, либо “мускулистый” V8 1UZ, либо V6 серии 3RZ (устанавливаемый официально в 90-х годах). Установка подобных агрегатов вполне объективна, так как ни один из японских двигателей не сравнится даже с турбированным 406 мотором. В общих чертах я расскажу о том, каким образом нашей “барже” устанавливают японское сердце. Стоит ли эта затея своих денег? Ответьте себе на вопрос “Что я хочу получить от автомобиля?”

Установка мощного мотора подразумевает то, что “Волга” должна превратиться в спорткар, оставляющий позади весь городской и шоссейный трафик. В случае, если вам хватает разгона до первой “сотни” 11-13 секунд, то я советую доработать родной 406 двигатель, к тому же конструктивные возможности позволяют увеличить мощность. Нужно понять, что ходовая часть и тормозная система автомобиля не предназначены для высоких скоростей, поэтому о правильной настройке подвески, а также усиления тормозов нужно позаботиться заранее.

Для города идеальным вариантом я считаю 1JZ. Родная подвеска (только шаровая) вполне справляется с крутящим моментом и резким разгоном автомобиля, если мы говорим о городском режиме езды. Двигатель не занимает много места под капотом, что благоприятно сказывается на удобстве его обслуживания. Любителям невероятного крутящего момента, “булькающего” звука, и солидного запаса мощности — вам нужен только 1UZ, объемом 4.3 литра V8. Установка такого агрегата не представляет особой сложности, если не учитывать объем и вес агрегатов в сборе.

Бюджет

Вопрос стоимости установки “тойотовского” двигателя начинается от 100 000 рублей. Сюда входит двигатель первой комплектации, АКПП, коса проводов и блок управления двигателем, а также щиток приборов. Если у вас бюджет ограничен сотней тысяч, то итогом установки мотора будет следующее:

• подвеска и тормоза остаются стоковые;
• в салоне будет “торчать” щиток приборов и высоко расположенный селектор АКПП;
• двигатель будет установлен на родные “волговские” подушки.

При таком варианте можно оставить стоковые тормоза, только обязательно отреставрированные, но спереди никаких “барабанов”! Подвеску можно оставить стандартную, большой разницы в весе между родным и японским двигателем нет. Редуктор заднего моста, как показала практика, вполне спокойно “переваривает” мощность до 200 л.с., после чего нужна установка “чайковского”, у которого запас по крутящему моменту вдвое выше. За 100 000 рублей вы можете установить японское “сердце”, но в итоге будет два сценария:

• езда на высокой скорости будет опасна, ровно как и резкий разгон;
• вам придется влить еще столько же денег на доработку всех агрегатов автомобиля.

Как грамотно происходит установка японского “сердца”?

Двигатель ( на примере 1UZ-FE)

Если мотор контрактный, были заменены все неисправные и отработавшие свой ресурс детали, то заглядывать в него не стоит. Моторное и трансмиссионное масло рекомендую приобретать только оригинальное в жестяных банках, а также заменить все фильтра, тоже на оригинальные. Под капотом, перед установкой нового мотора с АКПП должно быть пусто. В случае с V8 придется резать рамку передней панели, туннель под кулису АКПП, а также переварить места под крепления подушек АКПП. Подушки крепления двигателя использовать только оригинальные Toyota. Это — внушительного размера гидроопоры, которые, в отличие от “волговских”, не разорвет сразу. Под гидроопоры режется пополам П-образный металлический профиль, который нужно разрезать пополам, после чего высверлить отверстия под крепление подушки, и только прихватить к балке.

Обращаю ваше внимание, что специфика всех автомобилей “Волга” в том, что у одной серии длина лонжерона или моторного щита может отличаться на несколько миллиметров.

Установив опоры, а также отрезав рамку передней панели, нужно примерить мотор с трансмиссией, и только после окончательно приварить кронштейны подушек двигателя. Далее идет установка радиатора охлаждения в сборе с радиатором АКПП, после чего двигатель с трансмиссией опускается на подушки и поэтапно идет подключением всех систем, находящихся под капотом.Выхлопная система, после выпускного коллектора, варится индивидуально под каждый автомобиль. Кстати, установка педали газа удобна тем, что она электронная, а значит и мудрить с тросами не придется.

Ходовая часть

В этом случае чайковский мост заменяют на аналог от Volvo 940. Его преимущество в том, что главная пара моста отлично подходит под параметры двигателя и АКПП, а также тормозная система здесь штатно дисковая. Перед установкой моста также все измеряется несколько раз, так как нужно скрестить кардан Toyota progres с “вольвовским” мостом. Амортизаторы устанавливают усиленные, только газо-масляные.Спереди — это обязательно балка с ГАЗ 31105 на шаровых опорах. Ее достаточно “перетрусить”, а также установить более жесткие пружины и амортизаторы. Тормозную систему рекомендую доработать в виде установки ВУТ с ГТЦ от BMW 7 серии Е38.

Что получается по итогу

Нет ни одного негативного отзыва, касательно установки японского агрегата под капот “Волги”. Автомобиль становится совершенно другим, неузнаваемым. “Бешеный” крутящий момент во всем диапазоне позволяет мгновенно набирать скорость с любых оборотов двигателя. На трассе преимущество “волговской” мягкой подвески и мощного мотора сливается воедино, обеспечивая только самые положительные впечатления.Стоимость грамотной установки мотора, настройки, а также сопутствующих работ под ключ, в среднем обходится 250000-300000 рублей. Стоит ли овчинка выделки? Только если вы “болеете” этой темой. Если сложить все расходы на автомобиль, то вы легко можете купить не менее комфортный и уже готовый автомобиль в лице Toyota Mark 2 и другие, ему подобные.

Роторно — поршневой двигатель (двигатель Ванкеля)

Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения. Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.

В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело, осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.

Составные элементы и принцип работы

Устройство двигателя типа РПД предельно проста и компактна. На ось агрегата устанавливается ротор, который крепко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов. Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов. На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора. Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии. В этих моторах осуществляется одновременная работа двух механических пар. Одна, которая состоит из шестерен, регулирует движение самого ротора. Другая — преобразует вращающиеся движение поршня во вращающиеся движения эксцентриковой оси.

Детали Роторно-поршневого двигателя

Принцип работы двигателя Ванкеля

На примере двигателей, установленных на автомобилях ВАЗ, можно назвать следующие технические характеристики:
— 1,308 см3 – рабочий объем камеры РПД;
— 103 кВт/6000 мин-1 – номинальная мощность;
— 130 кг масса двигателя;
— 125000 км – ресурс двигателя до первого полного его ремонта.

Смесеобразование

В теории в РПД применяют несколько разновидностей смесеобразования: внешнее и внутреннее, на основе жидких, твердых, газообразных видов топлива.
Касательно твердых видов топлива стоит отметить, что их первоначально газифицируют в газогенераторах, так как они приводят к повышенному золообразованию в цилиндрах. Поэтому большее распространение на практике получили газообразные и жидкие топлива.
Сам механизм образования смеси в двигателях Ванкеля будет зависеть от вида применяемого топлива.
При использовании газообразного топлива его смешение с воздухом происходит в специальном отсеке на входе в двигатель. Горючая смесь в цилиндры поступает в готовом виде.

Из жидкого топлива смесь приготавливается следующим образом:

1. Воздух смешивается с жидким топливом перед поступлением в цилиндры, куда поступает горючая смесь.
2. В цилиндры двигателя жидкое топливо и воздух поступают по отдельности, и уже внутри цилиндра происходит их смешивание. Рабочая смесь получается при соприкосновении их с остаточными газами.

Соответственно, топливно-воздушная смесь может готовиться вне цилиндров или внутри их. От этого идет разделение двигателей с внутренним или внешним образованием смеси.

Особенности РПД

Преимущества

Преимущества двигателей роторно-поршневого типа по сравнению со стандартными бензиновыми двигателями:

— Низкие показатели уровня вибрации.
В моторах типа РПД отсутствует преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное, что позволяет агрегату выдержать высокие обороты с меньшими вибрациями.

— Хорошие динамические характеристики.
Благодаря своему устройству такой мотор, установленный в машине, позволяет ее разогнать выше 100 км/ч на высоких оборотах без избыточной нагрузки.

— Хорошие показатели удельной мощности при малой массе.
Из-за отсутствия в конструкции двигателя коленчатого вала и шатунов достигается небольшая масса движущихся частей в РПД.

— В двигателях такого типа практически отсутствует система смазки.
Непосредственно в топливо добавляется масло. Топливно-воздушная смесь сама осуществляет смазывание пар трения.

— Мотор роторно-поршневого типа имеет небольшие габаритные размеры.
Установленный роторно-поршневой мотор позволяет максимально использовать полезное пространство моторного отсека автомобиля, равномерно распределить нагрузку на оси автомашины и лучше рассчитать расположение элементов коробки передач и узлов. Например, четырехтактный двигатель такой же мощности будет в два раза больше роторного двигателя.

Недостатки двигателя Ванкеля

— Качество моторного масла.
При эксплуатации такого типа двигателей необходимо уделять должное внимание к качественному составу масла, применяемого в двигателях Ванкеля. Ротор и находящаяся внутри камера двигателя имеют большую площадь соприкосновения, соответственно, износ двигателя происходит быстрее, а также такой двигатель постоянно перегревается. Нерегулярная смена масла наносит огромный урон двигателю. Износ мотора возрастает в разы из-за наличия абразивных частиц в отработанном масле.

— Качество свечей зажигания.
Эксплуатантам таких двигателей приходится быть особо требовательным к качественному составу свечей. В камере сгорания из-за ее небольшого объема, протяженной формы и высокой температуры затруднен процесс зажигания смеси. Следствием является повышенная рабочая температура и периодическая детонация камеры сгорания.

— Материалы уплотнительных элементов.
Существенной недоработкой мотора типа РПД можно назвать ненадежную организацию уплотнений промежутков между камерой, где сгорает топливо, и ротором. Устройство ротора такого мотора достаточно сложное, поэтому уплотнения требуются и по граням ротора, и по боковой поверхности, имеющей соприкосновение с крышками двигателя. Поверхности, которые подвергаются трению, необходимо постоянно смазывать, что выливается в повышенный расход масла. Практика показывает, что мотор типа РПД может потребить от 400 гр до 1 кг масла на каждые 1000 км. Снижаются экологичные показатели работы двигателя, так как горючее сгорает вместе с маслом, в результате в окружающую среду выбрасывается большое количество вредных веществ.

Из-за своих недоработок такие моторы не получили широкого распространения в автомобилестроении и в изготовлении мотоциклов. Но на базе РПД изготавливаются компрессоры и насосы. Авиамоделисты часто используют такие двигатели для конструирования своих моделей. Из-за невысоких требований к экономичности и надежности конструкторы не применяют сложную систему уплотнений в таких моторах, что значительно снижает его себестоимость. Простота его конструкции позволяет без проблем встроить в авиамодель.

КПД роторно-поршневой конструкции

Не смотря на ряд недоработок, проведенные исследования показали, что общий КПД двигателя Ванкеля довольно-таки высокий по современным меркам. Его значение составляет 40 – 45%. Для сравнения, у поршневых двигателей внутреннего сгорания КПД составляет 25%, у современных турбодизелей – около 40%. Самый высокий КПД у поршневых дизельных двигателей составляет 50%. До настоящего времени ученые продолжают работу по изысканию резервов для повышения КПД двигателей.

Итоговый КПД работы мотора состоит из трех основных частей:

1. Топливная эффективность (показатель, характеризующий рациональное использование горючего в моторе).

Исследования в этой области показывают, что только 75% горючего сгорает в полном объеме. Есть мнение, что данная проблема решается путем разделения процессов сгорания и расширения газов. Необходимо предусмотреть обустройство специальных камер при оптимальных условиях. Горение должно происходить в замкнутом объеме, при условии нарастания температурных показателей и давления, расширительный процесс должен происходить при невысоких показателях температур.

1. КПД механический (характеризует работу, результатом которой стало образование переданного потребителю крутящего момента главной оси).

Порядка 10% работы мотора расходуется на приведение в движение вспомогательных узлов и механизмов. Исправить данную недоработку можно путем внесения изменений в устройство двигателя: когда главный движущийся рабочий элемент не прикасается к неподвижному корпусу. Постоянное плечо крутящего момента должно присутствовать на всем пути следования основного рабочего элемента.

1. Термическая эффективность (показатель, отражающий количество тепловой энергии, образованной от сжигания горючего, преобразующейся в полезную работу).

На практике 65% полученной тепловой энергии улетучивается с отработанными газами во внешнюю среду. Ряд исследований показал, что можно добиться повышения показателей термической эффективности в том случае, когда конструкция мотора позволяла бы осуществлять сгорание горючего в теплоизолированной камере, чтобы с самого начала достигались максимальные показатели температуры, а в конце эта температура понижалась до минимальных значений путем включения паровой фазы.

Современное состояние роторно-поршневого двигателя

На пути массового применения двигателя встали значительные технические трудности:
— отработка качественного рабочего процесса в камере неблагоприятной формы;
— обеспечение герметичности уплотнения рабочих объемов;
— проектировка и создания конструкции корпусных деталей, которые надежно прослужат весь жизненный цикл работы двигателя без коробления при неравномерном нагрева этих деталей.
В результате огромной проделанной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы этим фирмам удалось решить почти все наиболее сложные технические задачи на пути создания РПД и выйти на этап их промышленного производства.

Первый массовый автомобиль NSU Spider с РПД начала выпускать фирма NSU Motorenwerke. Вследствие частых переборок двигателей из-за выше сказанных технических проблем на раннем этапе развития конструкции двигателя Ванкеля, взятые NSU гарантийные обязательства привели ее к финансовому краху и банкротству и последовавшему слиянию с Audi в 1969 году.
Между 1964 и 1967 годом произведено 2375 автомобилей. В 1967 году Spider был снят с производства и заменён на NSU Ro80 с роторным двигателем второго поколения; за десять лет производства Ro80 выпущено 37398 машин.

Наиболее успешно с данными проблемами справились инженеры фирмы Mazda. Она и остается единственным массовым производителем машин с роторно-поршневыми двигателями. Доработанный мотор серийно начался ставить на автомобиль Mazda RX-7 с 1978 года. С 2003 преемственность приняла модель Mazda RX-8, она и является на данный момент массовой и единственной версией автомобиля с двигателем Ванкеля.

Российские РПД

Первое упоминание о роторном двигателе в Советском Союзе относится к 60-м годам. Исследовательские работы по роторно-поршневым двигателям начались в 1961 году, соответствующим постановлением Минавтопрома и Минсельхозмаша СССР. Промышленное же изучение с дальнейшем выводом на производство данной конструкции началось в 1974 году на ВАЗе. специально для этого было создано Специальное конструкторское бюро роторно-поршневых двигателей (СКБ РПД). Поскольку лицензию купить не было возможности, был разобран и скопирован серийный «ванкель» от NSU Ro80. На этой основе разработали и собрали двигатель Ваз-311, а произошло это знаменательное событие в 1976 году. На ВАЗе разрабатывали целую линейку РПД от 40 до 200 сильных двигателей. Доработка конструкции тянулась почти шесть лет. Удалось решить целый ряд технических проблем связанные с работоспособностью газовых и маслосъемных уплотнений, подшипников, отладить эффективный рабочий процесс в камере неблагоприятной формы. Свой первый серийный автомобиль ВАЗ с роторным двигателем под капотом представил публике в 1982 году, это был Ваз-21018. Машина внешне и конструктивно была как и все модели данной линейки, за одним исключением, а именно, под капотом стоял односекционный роторный двигатель мощностью 70 л.с. Длительность разработки не помешала случиться конфузу: на всех 50 опытных машинах при эксплуатации возникли поломки мотора, заставившие завод установить на его место обычный поршневой.

Ваз 21018 с Роторно-поршневым двигателем

Установив, что причиной неполадок являлись вибрации механизмов и ненадёжность уплотнений, конструкторы предприняли спасти проект. Уже в 83-ем появились двухсекционные Ваз-411 и Ваз-413 (мощностью, соответственно, 120 и 140 л.с.). Несмотря на низкую экономичность и малый ресурс, сфера применения роторного двигателя всё-таки нашлась – ГАИ, КГБ и МВД требовались мощные и незаметные машины. Оснащённые роторными двигателями «Жигули» и «Волги» легко догоняли иномарки.

С 80-ых годов 20 века СКБ был увлечён новой темой – применение роторных двигателей в смежной отрасли — авиационной. Отход от основной отрасли применения РПД привело к тому, что для переднеприводных машин роторный двигатель Ваз-414 создаётся лишь к 1992 году, да ещё три года доводится. В 1995 году Ваз-415 был представлен к сертификации. В отличие от предшественников он универсален, и может устанавливаться под капотом как заднеприводных («классика» и ГАЗ), так и переднеприводных машин (ВАЗ, Москвич). Двухсекционный «Ванкель» имеет рабочий объём 1308 см3 и развивает мощность 135 л.с. при 6000об/мин. «Девяносто девятую» он ускоряет до сотни за 9 секунд.

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ-414

На данный момент проект по разработке и внедрения отечественного РПД заморожен.

Ниже представлено видео устройства и работы двигателя Ванкеля.

Зачем на «Волгу» ставили два двигателя

Созданием двухмоторных автомобилей занимались в разных странах. СССР не отставал от всего мира. Наши инженеры трудились на благо советской автомобильной промышленности, делая удивительные проекты. К сожалению, многие из них остались только на бумаге. Но некоторые увидели свет, хотя бы в виде опытного образца.

Разработка двигателей с отключаемыми цилиндрами

Первые наработки по внедрению двух моторов в классическую «Волгу» появились в середине 80-х годов прошлого столетия. Инженерам НАМИ была поставлена цель: построить экономичный автомобиль, который будет выбрасывать малое количество вредных веществ в атмосферу.

К этому времени у советских инженеров уже были наработки по проектированию двигателя с временным отключением части цилиндров в многоцилиндровых двигателях. В них пытались реализовать сложную систему открытия клапанов, а также перекрытия подачи топлива в нужный момент времени. Однако экспериментальные модели ДВС не показывали хороших результатов. Тогда и появилась первая идея компоновки модульной силовой установки, которая должна была состоять из двух последовательно установленных ДВС.

За практическую реализацию проекта отвечал Б. Г. Сыропятов под руководством профессора В. Ф. Кутенева. Именно они провели первые тесты машины с двумя моторами в 1984-1986 годах.

Создание модульной силовой установки

Опытный образец двухмоторного авто решили строить на базе списанной ГАЗ-24 «Волга». Под ее капот установили модульную силовую установку, состоящую из двух последовательно спаренных ДВС от ВАЗ-2101. Объем каждого мотора равнялся 1,2 м³. В совмещенном режиме оба двигателя выдавали практически ту же мощность, что и стандартный мотор «Волги». Получился необычный восьмицилиндровый двигатель, общая мощность которого равнялась 120 л. с. Двигатели от «жигулей» соединялись между собой при помощи муфты. Она могла отключать один мотор от другого в нужный момент времени.

Хотя рама ГАЗ-24 считалась в то время одной из самых длинных, комбинированный мотор не смог уместится в ее подкапотное пространство. Пришлось даже резать переднюю часть авто, чтобы двигатель полностью лег на крепеж. При этом машина обзавелась двумя радиаторами, которые установили с двух сторон относительно мотора.

Первый эксперимент

Новый автомобиль пришлось немного доработать. Ему удлинили передние свесы, перекроили передние крылья, сделали новый капот. Появилось подобие «горбика», который некоторые эксперты принимали за турбину. Однако это решение пришлось принять из-за крышки капота. Она просто не закрывалась с новым ДВС.

Двигатели от «жигулей» практически не подверглись каким-либо изменениям. Их не снабдили системой отключения первого модуля. Также не стали подвергать глубокой переработке топливную систему. Однако даже без точных настроек и подгонок тестовая модель продемонстрировала удивительные результаты. Двухмоторный ДВС показал расход топлива в 11,1 л на 100 км. Это на 26% меньше, чем у одномоторного родного двигателя «Волги». При этом себестоимость двухмоторного двигателя оказалась почти в два раза ниже, чем у ГАЗ-24.

Развитие проекта

После успеха первого проекта, в 1987-1988 гг. работа в отношении модульной схемы была продолжена на более высоком технологическом уровне. Теперь в институте НАМИ построили новую, более компактную и более мощную силовую установку на основе двух роторно-поршневых двигателей ВАЗ-011 мощностью по 70 л. с. каждый. Смонтировали новый агрегат опять же под капот подержанной серийной «Волги» ГАЗ-24.

В этот раз двигатель получился более компактным. Он спокойно размещался под капотом без каких-либо глобальных изменений. Распознать необычную «Волгу» можно было по сдвоенной системе выхлопа. Однако отсутствие внешних изменений с лихвой компенсировалось новыми технологиями и узлами, которые реализовали в новом ДВС.

Двухмоторник получил муфту с вакуумным управлением. Она могла отключать двигатели в автоматическом режиме (при нажатии педали газа). Также один из двух ДВС можно было выключить из салона. Дополнительный вакуумный узел согласовывал работу дроссельных заслонок на обоих моторах. Это позволило избавиться от рывков и провалов мощности. Также модернизации подвергся узел балансировочного канала и клапана, что помогло избавиться от эффекта разряжения на впуске.

Новый мотор показал высокий КПД по расходу топлива. В смешанном цикле он сжигал всего 11 л на 100 км пути. При выключенном втором модуле этот показатель падал до 10,2 л, но проседала динамика разгона. В то же время новейшие двигатели от ГАЗ для легковых автомобилей не могли «выпрыгнуть» из 14 л на сотню.

Участие двухмоторной «Волги» в ЭКО-ралли

Автомобиль успел поучаствовать в популярных в то время гонках «ЭКО-ралли». Машина принимала участие в заездах в 1989 и 1990 годах. Во всех стартах машина получила первое место. При этом экипажу автомобиля удавалось достичь расхода топлива в 5,26 л/100 км. Это был бенефис машины, который стал ее прощальным аккордом. Уже через год после финального заезда в стране случился переворот. Заводу сократили финансирование, проект прикрыли.

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

Установка на серийные автомобили «Волга» двигателя Ghrysler не первый пример применения импортных силовых агрегатов на легковых автомобилях ГАЗ. В 90-е годы существовало несколько мелкосерийных модификаций «Волги» с моторами от иномарок. Их строили вне ГАЗа тюнинговые фирмы, В частности нижегородское предприятие «Техносервис».

Автомобили Волга с двигателями Rover и Toyota 5VZ-FE, 3RZ-FE, 3S-FE, 2L-T, особенности конструкции, преимущества и недостатки.

В 1994 году на автосалоне в Москве были представлены образцы трех автомобилей с английскими силовыми агрегатами Rover разных моделей: «Волга», «Самара» и «Ока». Из них только «Волга» подвергалась такой переделке серийно. Для нее был выбран сравнительно легкий и компактный четырехцилиндровый бензиновый двигатель рабочим объемом 1998 см3 и мощностью 140 л.с.

Максимальную мощность такой мотор развивал при 6000 об/мин. А максимальный крутящий момент 180 Нм — при 4500 об/мин. Вместе с этим двигателем обязательно устанавливалась механическая пятиступенчатая коробка передач той же фирмы Rover. Карданный вал использовался оригинальный с крестовинами от «Газели». Динамика разгона «Волги» с английским двигателем заметно улучшилась по сравнению с серийными газовскими машинами. А максимальная скорость достигала 180 км/ч.

Автомобили Волга с двигателем Toyota 5VZ-FE, 3RZ-FE, 3S-FE, 2L-T.

Значительно большую популярность завоевала «Волга» с японскими двигателями Toyota. Самым мощным из них был V-образный шестицилиндровый 5VZ-FE. Его рабочий объем составлял 3378 см3, а мощность 179 л.с. На ГАЗ-3110 или ГАЗ-3102 такой двигатель устанавливали в паре с механической или автоматической коробкой передач Toyota.

От автомобиля этой марки брали и карданный вал. Главную передачу изготавливали оригинальной с передаточным числом 3,37. Усиленные пружины передней подвески и рессоры задней подвески с увеличенным количеством листов применялись такие, какими в прежние годы ГАЗ комплектовал специальные автомобили на базе «Волги» с восьмицилиндровыми двигателями от «Чайки».

В обязательную комплектацию входили также гидроусилитель руля и импортные амортизаторы. Из недостатков автомобиля отмечались высокая цена и большой расход топлива. Более дешевым и экономичным считался вариант с другим двигателем Toyota — рядным четырехцилиндровым 3RZ-FE. Его рабочий объем составлял 2694 см3, а максимальная мощность 152 л.с.

Вместе с ним ставилась только механическая коробка. Оснащенная этим силовым агрегатом «Волга» по динамике не проигрывала автомобилю с «шестеркой» и автоматической коробкой. На «Волге» пробовали применять еще две модели двигателей Toyota — бензиновый 3S-FE (1998 см3, 128 л.с.) и дизельный 2L-T (2446 см3, 92 л.с). Но такие автомобили встречались реже.

Другие особенности автомобилей Волга с импортными двигателями.

Автомобили с импортными двигателями в 90-е годы закупали в основном государственные структуры в качестве служебного транспорта. Помимо «нестандартного» силового агрегата, обычно в таких машинах делали салон повышенной комфортности. Но в то время специалисты отмечали, что мощные японские моторы плохо сочетаются с устаревшими агрегатами ходовой части «Волги». Особенно со шкворневой передней подвеской.

Машины, свободно развивавшие максимальную скорость до 160-180 км/ч, требовали очень высокой квалификации водителя. В неопытных руках они представляли опасность на дороге. Обслуживать «Волги» с силовыми агрегатами Toyota и Rover приходилось в фирменных техцентрах этих компаний. Их эксплуатация выходила значительно дороже, чем эксплуатация «Волг» с обычными двигателями ЗМЗ. Правда, отмечалось, что ресурс иномарочных силовых агрегатов выходил больше, чем ресурс всего автомобиля в целом.

Когда появился ГАЗ-3111, японские силовые агрегаты пробовали устанавливать и на него. Так, в 2000 году демонстрировался удлиненный на 520 мм бронированный лимузин «Волга-Губернатор» на базе этой модели с шестицилиндровым 3,4-литровым двигателем и автоматической коробкой. Второй длинный вариант ГАЗ-3111 2002 года, на этот раз не бронированный, уже оснащался двигателем ЗМЗ-405 и автоматической коробкой ZF.

Использовав автомобиль ГАЗ-3111 со стандартной длиной базы, «Техносервис» в 2000 году демонстрировал образец с названием «Жар-птица» в яркой выставочной желто-красной окраске. На этой машине стояли 290-сильный двигатель Toyota 2JZ-GE и автоматическая четырехступенчатая коробка передач. Для установки такого мотора пришлось серьезно переработать переднюю подвеску. Применить рулевой механизм ZF и наполненные газом амортизаторы Koni.

С годами полноценные иномарки высокого класса становились все более доступными и распространенными. Это сделало подобные переработки «Волги» нерациональными и неоправданно дорогими.

Россия становится родиной лучшего двигателя мира

В России успешно прошли испытания авиадвигателя, который выведет на высшие параметры не только авиа-, но и автомобилестроение

В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) успешно прошла серия испытаний роторно-поршневого авиадвигателя нового поколения.

Предельно скучная для широкой публики новость приобретает, однако, особый вес, если учесть, что ЦИАМ – дедушка, отец и мать отечественного авиационного двигателестроения, а испытанная разработка создаётся при участии Фонда перспективных исследований (ФПИ) – финансовых «ясель» для перспективных оборонных разработок. Так что, хоть и не очень понятно, что нового могут добавить авиации поршневые двигатели в пору господства реактивных самолётов, но, очевидно, это «что-то» достаточно важно, коли для его изготовления объединяются мозги ЦИАМ и деньги ФПИ…

Мозги ЦИАМ и деньги ФПИ

Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова имеет статус государственного научного центра Российской Федерации, который проводит полный цикл исследований и разработок в области двигателестроения для авиации.

Здание ЦИАМ в Москве. Фото: www.globallookpress.com

Полный цикл означает в данном случае счастливое соединение фундаментальных научных исследований и прогнозирования с исследованиями прикладными и итоговый переход к проектированию непосредственно узлов и систем авиадвигателей. Тот самый случай, когда бандам демократов не удалось в 1990-х годах сокрушить прикладную науку и обескровить тем самым науку фундаментальную, как это удалось сотворить во многих других направлениях отечественных научных исследований. Он же – ещё одно подтверждение того, что цивилизационный фундамент России тогда не расползся окончательно, как, например, на Украине, только благодаря оборонке и атомной промышленности. И то и другое оказалось слишком сложно и слишком нужно, чтобы растворить их в царской водке тотальной приватизации.

В общем, не без трудностей, но ЦИАМу, созданному в 1930 году, удалось сохранить интеллектуальную, исследовательскую и техническую связь между прошлым и будущим. И там, где некогда легендарные конструкторы объёма А.А. Микулина и А.Д. Чаромского создавали механические «сердца» для легендарных самолётов от АНТ-25 и Ил-2 до МиГ-21 и Ту-95, сегодня люди не меньшего объёма творят двигатели для гиперзвуковых летательных аппаратов и первенцев возрождающегося гражданского авиастроения России, как перспективный лайнер МС-21. Не говоря уже о том, что на стендах испытательного центра ЦИАМ испытывались или проходили доводку практически все отечественные авиационные двигатели.

Ну, а про Фонд перспективных исследований всё исчерпывающе сказано в официальных документах: государственный фонд, целью которого является содействие осуществлению научных исследований и разработок в интересах обороны России и безопасности государства. Так что синергия двух таких, хм, «учреждений» обещает – должна обещать – достаточно серьёзный эффект.

Эффект от поршневого в эпоху реактивных

Объект устойчиво работал на основных режимах на протяжении четырёх часов. Были пройдены основные контрольные точки, предусмотренные программой испытаний,

– рассказал заместитель начальника отдела ЦИАМ Михаил Ступеньков.

Что это означает, Царьграду разъяснили специалисты, реально понимающие существо вопроса. Основной результат этих испытаний, пояснил один из таких источников, в том, что удалось подтвердить высокую износоустойчивость элементов двигателя из композитных материалов нового поколения – из так называемых интеркерамоматричных и металлокерамоматричных композитов.

Дело в том, что роторно-поршневый двигатель – а это проводились испытания его демонстратора с использованием композиционных материалов и покрытий нового поколения, – при своих несомненных энергетических и экономических достоинствах обладает некоторыми принципиальными недостатками. Вернее, даже одним принципиальным: быстрый износ уплотнителей на высокой скорости вращения вала.

Тут нужно вспомнить саму конструкцию двигателя. Это тоже двигатель внутреннего сгорания, но, в отличие от обычного поршневого, здесь цикл впрыск – сжатие – зажигание – расширение – работа проходит в цилиндре специального профиля, где вращается трёхгранный ротор. В силу «неправильного» профиля и цилиндра, и ротора, газо-топливная смесь в определённом объёме впускается, затем одна из граней ротора отсекает эту «порцию», прижимает её к стенке цилиндра, отчего происходит уплотнение смеси. Тут же следует зажигание, и «треугольник», вращаясь дальше, выпихивает смесь на выход.

Двигатель Ванкеля. Фото: www.globallookpress.com

В общем, в основе – известный двигатель Ванкеля, позволяющий осуществлять 4-тактный цикл без применения специального механизма газораспределения. Это сильно упрощает конструкцию двигателя за счёт на порядок меньшего количества деталей, нежели в поршневом, делает его компактным (в два раза меньше аналогичного поршневого) и обеспечивает ему высокие динамические характеристики и высокую удельную мощность. Очень грубо можно сравнить один рабочий цикл с работой двухцилиндрового поршневого двигателя.

Но при этом давление между трущимися поверхностями приводит к быстрому износу соответствующих частей и нагреву двигателя. Износ же уплотнителей вызывает утечки, токсичность выхлопа и в целом падение КПД.

Добрый доктор – керамический пластик

Вот этот недостаток и призвано было устранить применение в двигателе керамических деталей нового поколения, изготовленных к тому же с применением высокоточных технологий 3D-печати. Проведённые же испытания как раз и показали пренебрежимо малый износ соответствующих элементов. И второе – испытана, и тоже с успехом, специально разработанная система турбонаддува с охлаждением воздуха (вспоминаем про недостаток высокого разогрева двигателя), а также новая электронная система управления. Она создана практически с нуля.

Благодаря этим решениям удалось значительно, примерно вдвое, повысить мощность двигателя по сравнению с ранее разрабатывавшимися в России роторно-поршневыми двигателями,

– приводит ТАСС строки из официального сообщения ФПИ, у которого в ЦИАМ имени П.И. Баранова существует отдельная лаборатория, как раз и нацеленная на разработки авиационных двигателей с использованием керамоматричных композиционных материалов.

Керамоматричные композиты – это целый класс материалов, обеспечивающих износоустойчивость механизмов, в которых их применяют. А это не только двигатели для самолётов и автомобилей, но и огромная номенклатура газонефтедобывающего оборудования, компрессоров на перекачивающих станциях, а также, надо полагать, значительная часть вообще любого механически движущегося оборудования в производственной сфере. Применение здесь композитных материалов в значительной степени увеличивает эффект борьбы с теми или иными последствиями механического трения, но полностью ситуацию не спасает. Большинству из таких материалов присущи фундаментальные недостатки в форме повышенной «разрушабельности» – низкой устойчивости при ударных нагрузках, научно говоря.

И вот как раз керамоматричные композиционные материалы позволяют избавиться от этих недостатков, так как их керамическая матрица армирована углеродными волокнами. Благодаря этому достигается высокая противоударная прочность, но в то же время определённая гибкость по отношению к различным напряжениям и высокая устойчивость к дефектам микроструктуры. Получается что-то вроде керамического пластика, хотя специалисты и морщатся при подобном сравнении.

Что же получается в итоге?

До итогов пока далеко. Но в перспективе уже кое-что видно. Во-первых, российское моторостроение получает в перспективе двигатель на основе двигателя Винкеля, но с фантастическими характеристиками и надёжностью. Понятно, что после авиации (кстати, ведь вертолёты у нас далеко не реактивные) лапу на них наложит автомобильная промышленность, нефтянка, энергетика. Во-вторых, в ходе нынешних и будущих испытаний будет выдана к применению технология использования в моторах керамоматричных материалов, что и позволяет уже сегодня говорить о двигателях нового поколения.

В общем, есть перспектива того, что Россия станет родиной лучших двигателей мира.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Роторный двигатель

Роторный двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором главный подвижный рабочий элемент двигателя — ротор — совершает вращательное движение. Роторный двигатель также известен под на­званием двигателя Ванкеля в честь его изо­бретателя доктора Феликса Ванкеля. Роторный двигатель в его современном виде описан в стандарте DIN 6261. Вот о том, как устроен роторный двигатель, мы и поговорим в этой статье.

Первый прототип роторного двигателя был испытан 25 февраля 1958 года. В настоящее время единственным серийно выпускаемым автомобилем, оснащенным роторным двига­телем, является Мазда RX-8.

Конструкция и принцип действия роторного двигателя

Ротор двигателя имеет треугольную форму с выгнутыми наружу (выпуклыми) сторонами (рис. «Сравнение четырех тактов рабочего цикла роторного двигателя и двигателя с возвратно-поступательным движением поршней» ). Внутри охлаждаемого водой кожуха находится овальная или, точнее, эпитрохоидальной формы камера ротора. При враще­нии ротора три его вершины обкатываются по стенке корпуса, образуя три взаимно гермети­зированные камеры с изменяемым рабочим объемом (А, В, С), располагаемые через 120° по дуге окружности. Каждая из этих камер обеспе­чивает реализацию полного четырехтактного цикла сгорания при каждом полном обороте ротора; т.е. за один полный оборот треугольного ротора двигатель заканчивает четырехтактный процесс три раза, а эксцентриковый элемент осуществляет равное число оборотов.

Передаточное отношение зубчатого колеса с внутренними зубьями и ведущего зубчатого колеса составляет 3:2. Следовательно, ротор вращается со скоростью равной одной трети скорости вращения эксцентрикового вала.

Сравнение 4-тактных рабочих циклов роторного двигателя и двигателя с возвратно-поступательным движением поршней

По мере поворота эксцентрикового вала про­исходит увеличение объема (см. рис. а). Это соответствует движению поршня вниз в двигателе с возвратно-поступательным дви­жением поршней, т.е. такту впуска топливно­воздушной смеси.

По мере продолжения поворота ротора впуск­ной канал соответствующей камеры закрыва­ется (рис. Ь), и объем газа, находящегося в камере, сжимается. Для двигателя с возвратно-поступательным движением поршней это соот­ветствует перемещению поршня из НМТ в ВМТ при закрытых клапанах. Перетекание газа мимо трохоидального сужения облегчается за счет выемки в основании ротора (Ь, с).

Незадолго до того, как объем снова начи­нает увеличиваться, производится зажигание, и начинается процесс сгорания смеси (см. рис. с). Давление газов передается ротором на эксцентриковый вал, что вызывает вращение эксцентрикового вала и ротора. При этом объем камеры снова начинает увеличиваться (с, d). Это соответствует рабочему ходу или такту расширения на двигателе с возвратно-­поступательным движением поршня. Здесь эксцентриковый вал выполняет функцию шатунной шейки в двигателе с возвратно-­поступательным движением поршней.

Приблизительно в точке достижения мак­симального объема камеры ротор открывает выпускное отверстие, и начинается выпуск от­работавших газов (см. рис. d), что соответ­ствует такту выпуска в двигателе с возвратно­-поступательным движением поршней.

В двух других камерах, окружающих ротор, выполняется такая же последовательность со смещением на 120° относительно ротора. В результате этого процесса за один оборот ротора впуск смеси через впускной канал и выпуск отработавших газов через выпускной канал осуществляется три раза.

Эквивалентный рабочий объем роторного двигателя вычисляется в соответствии со следующим соотношением:

эквивалентный рабочий объем = количество роторов • объем камеры • 2

Направление движения ротора

Движение ротора по трохоидальной поверх­ности цилиндра направляется:

• Направляющей шестерней, жестко закре­пленной на торцевом щите;
• Внутренним зубчатым венцом ротора, ко­торый обкатывается вокруг направляющей шестерни;
• Эксцентриковым валом, который передает крутящий момент на трансмиссию и, таким образом, эквивалентен коленчатому валу двигателя с возвратно-поступательным движением поршней.

Эксцентриковый вал установлен в подшипниках скольжения в торцевых щитах двигателя и концентрично вращается в направляющей шестерне. Ротор позиционируется на эксцентрике эксцентрикового вала при помощи подшипников сколь­жения. В многороторных двигателях на одном эксцентрике установлено несколько роторов.

Во время вращения ротор опирается с одной стороны на вращающийся эксцентриковый вал, а с другой стороны опора создается в ре­зультате обкатки зубчатым венцом направляю­щей шестерни. Благодаря такому двойному принудительному направлению ротор может вращаться только в пределах трохоидальной поверхности цилиндра таким образом, что его боковые края, скользя по внутренним стенкам цилиндра, образуют три рабочих камеры.

Ротор изготовлен из литой стали и имеет торцевые и радиальные уплотнительные пластины. Эти пластины изготовлены из литой стали и подвергнуты поверхностной электронно-лучевой обработке. Требуемое давление прижима уплотнительных пластин обеспечивается пластинчатыми пружинами.

В трохоидальной камере для смазки уплот­нений установлены маслоразбрызгивающие сопла, подача масла в которые осуществля­ется дозирующим масляным насосом. Это позволяет точно дозировать подачу масла и снизить расход масла приблизительно на 40 % по сравнению с ранними моделями ро­торных двигателей.

Газообмен в роторном двигателе

В отличие от двигателя с возвратно­-поступательным движением поршней, в кото­ром управление газообменом осуществляется клапанами, в роторном двигателе оно осу­ществляется отверстиями в роторе. Впускные и выпускные каналы, на предыдущих версиях двигателя расположенные радиально в трохоидальном корпусе ротора (периферийный впуск и выпуск), в последующих разработках были заменены впускными каналами в торцевых щитах. В последних разработках используются боковые впускные и выпускные каналы.(см. рис. «Роторный двигатель с боковыми впускными и выпускными каналами» ).

Единственным роторным двигателем, уста­навливаемым в настоящее время на серийно выпускаемых легковых автомобилях, явля­ется двухроторный двигатель. Он имеет три боковых впускных канала и два боковых вы­пускных канала для каждого ротора. Боковое расположение каналов газообмена позволяет осуществлять газообмен без перекрытия, что предотвращает перетекание всасываемой све­жей смеси со стороны впуска на сторону вы­пуска. Это дает значительное снижение содер­жания углеводородов в отработавших газах.

Система впуска роторного двигателя

Аналогично двигателю с возвратно­-поступательным движением поршней совре­менные роторные двигатели для легковых автомобилей имеют регулируемую систему впуска, позволяющую влиять на характери­стику крутящего момента двигателя. Каждый впускной канал имеет собственный порт на впускном трубопроводе. Это позволяет под­ключать один, два или три впускных канала, в зависимости от потребностей двигателя.(см. рис. «Впускные и выпускные каналы с различными настройками регулируемой системы впуска» ).

Зажигание в роторном двигателе

Поскольку камеры сгорания роторных дви­гателей имеют вытянутую форму, что небла­гоприятно для зажигания, на современных роторных двигателях устанавливаются две независимые свечи зажигания, со сдвигом момента зажигания во времени. При этом за­паздывающая свеча находится впереди опе­режающей свечи в направлении вращения.

Впрыск топлива в роторном двигателе

Топливо подается в двигатель через топлив­ные форсунки с несколькими отверстиями, установленными в системе впуска, что обе­спечивает достаточное распыление топлива. В двигателе Renesis (Mazda), каждый ротор имеет три топливные форсунки с различным количеством отверстий. Каждая форсунка «обслуживает» один из трех каналов впуска.

Система охлаждения роторного двигателя

Роторный двигатель обычно имеет жидкост­ную систему охлаждения. Расположение ка­налов охлаждения в корпусе ротора адапти­ровано к неравномерной тепловой нагрузке, испытываемой рабочей камерой трохоидальной формы. На стороне впуска, испытываю­щей небольшую тепловую нагрузку, количе­ство каналов охлаждения меньше, чем на стороне выпуска, тепловая нагрузка которой значительно выше. Такое расположение кана­лов охлаждения предотвращает повреждение и деформацию камеры и роторов.

Характеристики роторного двигателя

Преимущества: полная уравновешенность масс; благоприятная кривая изменения кру­тящего момента; компактная конструкция; меньшее количество компонентов (отсутствует клапанный механизм); легкость в управлении.

Недостатки роторного двигателя

• Неблагоприятная форма камеры сгорания с длинными путями распростране­ния пламени;
• Повышенный расход топлива и масла;
• Невозможность реализации дизельного цикла;
• Высокое расположение выходного вала.

Из-за отсутствия возвратно-поступательно движущихся масс и ограничений на проход газа, скорость перемещения газового потока и частоту вращения вала двигателя можно значительно повысить.

Роторные двигатели могут быть полностью уравновешены. Единственным нерешенным вопросом является неравномерный крутя­щий момент, что характерно для всех ДВС. Улучшение постоянства потока мощности и других рабочих характеристик может быть достигнуто объединением нескольких рото­ров на одном валу. Кривую момента можно приблизить к характеристике дросселирован­ного двигателя или двигателя гоночного ав­томобиля, изменяя момент впуска и сечение впускных каналов.

ГАЗ-31105 с двигателем Chrysler: русская «Волга» с американским «сердцем»

На протяжении почти трех лет (с 2006 по 2009 годы) Горьковский автозавод выпускал модификацию автомобиля ГАЗ-31105 «Волга» с американским 2,4-л. мотором Daimler Chrysler. Об этом двигателе, его характеристиках и особенностях, а также об отдельной детали — коленчатом вале — рассказано в данной статье.

Общий взгляд на автомобили «Волга» с двигателем Chrysler

В начале 90-х годов прошлого века ГАЗ проводил эксперименты по оснащению своих автомобилей моторами иностранного производства, однако они были не слишком удачные, и такие машины в серию не пошли. И только спустя полтора десятилетия завод выпустил первую полноценную модель с зарубежным силовым агрегатом — в 2006 году ею стала «Волга» ГАЗ-31105, на которую установили американский 2,4-литровый инжекторный двигатель от Daimler Chrysler.

Внешне оба автомобиля практически не имели отличий, так как американский двигатель по габаритам мало чем отличался от «родного» ЗМЗ-406 (именно эти моторы устанавливались на ГАЗ-31105 в то время). Поэтому новый мотор легко встал в моторный отсек (хотя для этого и пришлось убрать одно из ребер жесткости), и потребовал минимальных доработок автомобиля.

Из существенных изменений можно выделить установку нового сцепления (хотя коробка передач осталась той же 5-ступенчатой, что и на остальных «Волгах» и «ГАЗелях»), изменение передаточных отношений в главной передаче и дифференциале ведущего моста, модернизацию различных приводов, приспособленных под новый мотор, изменение подвески двигателя, установку топливного насоса погружного типа и нового топливопровода, монтаж под КПП шумоизоляционного экрана и т.д. Также модернизированная «Волга» получила новую приборную панель, однако на работу автомобиля это нисколько не повлияло.

ГАЗ-31105 с двигателем «Крайслер» выпускался до 2009 года, когда этот автомобиль был полностью снят с производства. Это была последняя модель легкового автомобиля, серийно выпускавшаяся ОАО «ГАЗ», с тех пор и новые «Волги» заводом не производятся, и планов по возобновлению их выпуска нет.

Интересно отметить, что «Волга» с двигателем «Крайслер» получила не слишком широкое распространение в нашей стране и за рубежом (автомобиль экспортировался в ряд ближневосточных стран, с которыми традиционно «дружит» Россия). Все дело в том, что ГАЗ-31105 с американским мотором был не намного лучше модификаций с моторами ЗМЗ. Из достоинств модификации с двигателем Chrysler можно выделить лучшие динамические характеристики и лучшую экономичность. Также американские моторы, особенно выпуска после середины 2007 года, обладали большей надежностью и ресурсом, но при этом их цена незначительно превышала цену силовых агрегатов ЗМЗ.

По остальным показателям, особенно по комфорту, удобству управления и безопасности, «Волга» с двигателем Chrysler оставалась все той же старой «Волгой». Поэтому покупатели не видели особого смысла переплачивать деньги за русскую машину с американским мотором и сомнительными выгодами.

Характеристики двигателя Chrysler, устанавливаемого на ГАЗ-31105

Для модернизации автомобиля ГАЗ выбрал проверенный временем и зарекомендовавший себя с лучшей стороны двигатель Chrysler 2.4L EDZ. Этот бензиновый мотор выпускается компанией Daimler Chrysler с 1995 года, и почти за два десятка лет он использовался в качестве силовой установки на автомобилях Chrysler моделей Cirrus, Sebring и PT Cruiser, Dodge моделей Stratus и Caravan, Jeep моделей Liberty и Wrangler, и Plymouth моделей Voyager и Breeze.

Chrysler 2.4L EDZ — 4-цилиндровый рядный двигатель с многоточечной системой впрыска (инжекторный), он комплектуется двумя распределительными валами, расположенными в головке блока цилиндров (DOHC), и 16 клапанами (по 4 клапана на цилиндр). Рабочий объем двигателя — 2429 куб. см, мощность — 150 л.с.

Двигатель имеет ряд конструктивных особенностей. В частности, он комплектуется тонкостенным блоком цилиндров, изготовленным из чугуна, и алюминиевой ГБЦ. Такое решение обеспечивает приемлемую массу двигателя при довольно большом объеме — 179 кг (мотор ЗМЗ-406 объемом 2280 куб. см почти на десять кг тяжелее).

Из других особенностей нужно выделить широкое применение пластиковых деталей (крышка клапанов, впускной коллектор и другие), наличие двух чугунных балансирных валов, расположенных в нижней части двигателя, и ряд иных решений, снижающих вибрации и уровень шума силового агрегата. Также в целях борьбы с резонансными явлениями в моторе применен двухмассовый маховик, оборудованный демпфером крутильных колебаний. Эту же задачу решает и картер, изготовленный из двухслойной стали.

Привод валов ГРМ осуществляется посредством зубчатого ремня. Привод балансирных валов — с помощью цепи. Также двигатель рассчитан на установку насоса ГУР и компрессора кондиционера.

Работа двигателя обеспечивается электронным блоком управления. При поставке мотора на ГАЗ его оригинальный ЭБУ перепрограммировался для достижения характеристик, оптимальных для эксплуатации в России. Также двигатель подвергся и ряду иных изменений под российские условия, в том числе в нем был установлен «ГАЗовский» топливный фильтр (хотя воздушный фильтр остался оригинальным) и иные компоненты отечественного производства.

Интересно отметить, что, несмотря на свое американское происхождение, двигатель по современным меркам уже нельзя назвать экологически безопасным — он изначально удовлетворял требованиям экологических норм «Евро-2», а позднее, с применением каталитического нейтрализатора и некоторых иных доработок, был «подогнан» под требования «Евро-3». Сегодня такие моторы устанавливаются разве только на некоторых тракторах да дорожной технике.

Рассмотрим одну из наиболее ответственных деталей двигателя Chrysler 2.4L EDZ — коленчатый вал, его особенности и связанные с ним проблемы.

Коленчатый вал 2,4-литрового двигателя Chrysler

Двигатель Chrysler 2.4L EDZ оснащается сложным коленчатым валом, конструкция которого обусловлена как особенностями системы впрыска топлива, так и теми мерами, которые приняты для снижения вибраций и резонансных явлений. Конструкция коленвала традиционна: он состоит из четырех шатунных и пяти коренных шеек, которые соединены между собой щеками. Коренные шейки расположены на одной (центральной) оси, также на одной оси находятся шатунные шейки 1-го и 4-го цилиндров и шатунные шейки 2-го и 3-го цилиндров, их оси расположены под углом 180° друг относительно друга. То есть конструктивно это стандартный коленвал обычного четырехцилиндрового двигателя.

Однако вал имеет и ряд особенностей. Во-первых, его щеки с противоположных от шеек сторон имеют расширения, играющие роль противовесов (всего восемь штук) — такое решение обеспечивает балансировку вала, компенсируя массу шатуна. Во-вторых, во всех шатунных шейках имеются масляные грязеуловители, закрытые пробками — они обеспечивают очистку масла от механических примесей под действием центробежных сил. В-третьих, все шейки упрочнены галтелями, что положительно влияет на прочность вала.

Со стороны фланца, на который монтируется маховик, вал имеет демпфер (диск с квадратными зубцами и выемками), необходимый для работы датчика положения коленчатого вала (ДПКВ). С обратной стороны (у хвостовика) монтируется звездочка привода агрегатов двигателя. Демпфер и звездочка — съемные, при необходимости они могут быть демонтированы и заменены.

Коленчатые валы для двигателя Chrysler 2.4L EDZ производятся американской компанией Mopar, которая является подразделением Chrysler Group LLC. Оригинальные коленвалы имеют каталожный номер 4781643AA.

Неисправности коленчатого вала двигателей Chrysler

Конструктивно коленвал двигателя «Крайслер» мало отличается от других валов, поэтому в нем возникают те же неисправности, что характерны для коленчатых валов в целом.

Наиболее часто приходится сталкиваться с износом шатунных и коренных шеек — в этом случае производится шлифовка шеек (в ходе которой устраняются глубокие борозды и восстанавливается геометрия шеек), а для компенсации уменьшения диаметра используются вкладыши того или иного ремонтного размера. Допустимое уменьшение диаметра шеек при шлифовке — 0,305 мм. При достижении максимально возможного ремонтного размера, а также при появлении трещин и иных поломок, коленвал необходимо полностью заменить.

Также зачастую возникают проблемы, вызванные износом деталей, контактирующих с коленчатым валом. В частности, интенсивному износу подвергаются упорные полукольца, в результате которого увеличивается осевое смещение вала (осевой люфт). Осевое смещение также возрастает вследствие износа упорных поверхностей на коленчатом валу (упорный подшипник располагается на третьей коренной шейке, в центре вала). При чрезмерном износе упорных поверхностей производится замена коленчатого вала.

Важно отметить, что наиболее остро проблема осевого смещения коленчатого вала стоит для двигателей Chrysler 2.4L EDZ, выпущенных примерно до середины 2007 года. Дело в том, что двигатель был рассчитан на совместную работу с АКПП, а при работе с МКПП вал испытывал постоянные осевые удары и смещения, которые приводят к его интенсивному износу. В результате, ресурс коленвала без регулярной проверки и корректировки осевого смещения составлял менее 100 тысяч км пробега, что для данной детали слишком мало.

В двигателях, ставившихся на «Волгу» с середины 2007 до 2009 года, такой проблемы нет — их коленчатые валы обладают значительным ресурсом и не доставляют проблем автовладельцу.

В целом, двигатели «Крайслер» и их коленчатые валы обладают высокой надежностью и приемлемой ремонтопригодностью, поэтому оборудованные ими автомобили ГАЗ-31105 «Волга» еще долго будут занимать свое место на российских дорогах.

Роторный двигатель Mazda возвращается: Вот что о нем нужно знать

Что такое роторный двигатель Mazda, как он работает и зачем его возрождают

Вращающиеся треугольники Рёло от Мазда возвращаются в массы, но явно под другим соусом…

Еще в марте Мартин тен Бринк, вице-президент «Mazda Motor Europe» по продажам и обслуживанию клиентов активировал энтузиастов по всему миру одним лишь своим заявлением, что роторный двигатель Ванкеля вернется в производство.

В частности, тен Бринк заявил, что роторный ДВС может стать элементом для расширения диапазона движения электрического автомобиля 2019 модельного года, но на тот момент это был просто слух. «Mazda не анонсировала никаких конкретных продуктов с роторным двигателем в то время. Однако Mazda по-прежнему привержена работе над технологиями роторных двигателей», –рассуждали на тему комментария вице-президента Мазда в Mazda Motor of America.

Итак, что же такого особенного в этом легендарном двигателе, который так взволновал всех своим возвращением? И почему на этот раз все может быть по-другому?

Как он работает

Элементы системы двигателя

Нажать для увеличения

Роторный двигатель внутреннего сгорания по форме напоминает бочку. На нем и в нем вы не найдете многих компонентов, к которым привыкли в стандартном поршневом моторе. Во-первых, в нем нет поршней, ходящих вверх и вниз. Вместо них полезную работу совершает необычной формы треугольный поршень с округлыми краями (треугольник Рёло). Их количество может варьироваться от одного до трех в одном двигателе, но чаще всего используется схема с двумя поршнями, вращающимися вокруг вала посредством эксцентриковой полой центральной части.

Топливо и воздух нагнетаются в пространство между сторонами роторов и внутренними стенками короба, где смесь воспламеняется. Быстрое, взрывное расширение газов поворачивает ротор, который таким образом производит мощность. Роторы выполняют ту же задачу, что и поршни в поршневом двигателе, но с гораздо меньшим количеством движущихся частей, что делает роторный двигатель более легким и компактным, чем поршневой двигатель эквивалентного объема.

Учитывая, что карбюратор/впуск находится в левой нижней части изображения, источник зажигания – справа, а выхлоп – справа вверху, можно составить визуальную схему, показывающую процесс работы ДВС, начиная с впуска топливо-воздушной смеси:

Затем ротор проворачивает эксцентриковый вал и повышает давление в камере сгорания:

Источник зажигания (или две свечи, как в случае с многими двигателями Ванкеля) начинает процесс возгорания:

Это сгорание топлива и воздуха закручивает ротор во время рабочего такта:

И наконец, двигатель выплевывает газы и остатки несгоревшего топлива наружу:

Мало кто знает, но роторный мотор был изначально придуман почти 100 лет назад, а не в 50-е годы XX века. Первоначально принцип работы мотора был проработан Феликсом Ванкелем, немецким инженером, который придумал свой принцип действия двигателя внутреннего сгорания.

Преимущество №1: Роторный двигатель легче и компактней обычного поршневого мотора

Война, поднявшая одних инженеров, например Фердинанда Порше, другим не дала никакой возможности развиться. Не нужны были в опасные времена мирные двигатели Ванкеля, поэтому изобретателю пришлось ждать аж до 1951 года, когда он получил приглашение от автопроизводителя NSU для разработки прототипа. Немецкая компания решила с помощью хитрости выяснить, так ли хорош оригинальный двигатель, параллельно дав возможность продемонстрировать силы другому инженеру – Ханнсу Дитеру Пашке.

Сложная конструкция Ванкеля фактически проиграла простому прототипу, разработанному инженером Ханнсом Дитером Пашке, который всего-навсего убрал из оригинальной конструкции все лишнее, сделав ее производство экономически выгодным.

Так в Германии был изобретен и опробован новый двигатель Mazda, который на протяжении долгих десятилетий был одним из немногих роторно-поршневых серийных моторов и единственным в 21-м веке.

Современный двигатель Ванкеля не совсем двигатель Ванкеля.

Да, основа роторного двигателя от Ванкеля стала самой успешной конструкцией данного двигателя в мире и единственной, которая смогла сложными путями дойти до серийного производства.

Еще в начале 60-х годов у NSU и Mazda проводился дружеский совместный конкурс на производство и продажу первого автомобиля с двигателем типа Ванкеля, когда они работали над сырым продуктом, пытаясь создать из него качественный товар.

NSU стал первым на рынке в 1964 году. Но немецкой компании не повезло: она разрушила свою репутацию в течение следующего десятилетия ненадлежащим качеством продукции. Частые отказы двигателя снова и снова посылали владельцев к дилеру и в магазин за запчастями. Вскоре нередко можно было обнаружить модели NSU Spider или Ro 80, в которых было поменяно три и более роторных двигателей Ванкеля.

Проблема заключалась в уплотнениях вершины ротора – тонких полосках металла между наконечниками вращающихся роторов и корпусами роторов. NSU сделал их из трех слоев, что вызывало неравномерный износ. Это была бомба замедленного действия не только для автомобилей фирмы, но и самого автопроизводителя. Мазда решила проблему уплотнения (крайне важного элемента мотора, без которого он просто не был способен работать из-за отсутствия давления), сделав их однослойными. Силовой агрегат начали устанавливать в 1967 году на спортивные люксовые модели Cosmo…

В начале 70-х годов Mazda представила целую линейку автомобилей с двигателем Ванкеля – мечта, которая была разбита нефтяным кризисом 1973 года. Пришлось поубавить аппетит и оставить мотор там, где в нем больше всего нуждались – в легком спортивном купе Mazda RX-7. С 1978 по 2002 год было выпущено более 800 тыс. этих легендарных спорткаров с необычным двигателем, у которого больше не было аналогов.

Из Германии в Японию, из Японии в СССР – вот путь двигателя, разработанного в 20-х годах XX века Ванкелем

Любим и ненавидим

Фанаты техники любят роторные двигатели потому, что они другие. Многие автолюбители, хорошо разбиравшиеся в технике, питали определенную слабость к такому странному двигателю, работающему на обычном топливе, но при этом не выглядевшему как стандартный набор поршней, клапанов и других неотъемлемых элементов обычного поршневого мотора.

В зависимости от специфики мотора ротор линейно поставляет мощность до 7.000-8.000 об/мин – бесперебойно, практически на одном уровне крутящего момента. Эта ровная полка момента как раз и отличает его от подавляющего большинства поршневых ДВС, в которых наблюдается много мощности на высоких оборотах и ее нехватка при низких.

Автопроизводителям также понравился роторный двигатель благодаря плавности его работы. Роторы, вращаясь вокруг центральной оси, не создают никакой вибрации по сравнению с поршневыми двигателями, у которых верхняя и нижняя точки хождения поршня отчетливо прослеживаются даже внутри салона автомобиля.

Но необычный двигатель – это словно необъезженная лошадь, своенравное животное, поэтому в противовес обожателям идеи Ванкеля концепция также внушает свою долю ненависти в среде автомобильных фанатов и механиков. И, казалось бы, почему?

Ведь у двигателя простой дизайн: отсутствует ремень ГРМ, отсутствует распределительный вал, нет привычной системы клапанов. Но за простоту приходится платить большой точностью производства деталей. Они должны быть сделаны безукоризненно, что поднимает их стоимость в разы, по сравнению с запчастями для обычных поршневых двигателей. Второе – этих запчастей мало в природе. И в-третьих, в мире почти нет специалистов, которые занимались бы починкой роторных моторов. В Москве, говорят, есть пара, но очередь к ним – на год вперед.

Из минусов еще можно назвать своеобразную работу роторного силового агрегата. Конструкция подразумевает сгорание масла в цилиндрах мотора, куда нагнетаются небольшие количества моторного масла прямо в камеры сгорания. Делается это для того, чтобы смазывать прилегающие площади роторов, вращающихся на бешеной скорости. Сизоватый дым, иногда выходящий из выхлопной трубы, – это признак беды, он отпугивает незнающих людей от моделей вроде RX-7 или 8.

Роторные моторы также предпочитают минеральные масла синтетическим, а их дизайн означает, что вы должны время от времени подливать масло в этот ненасытный агрегат, чтобы оно не закончилось.

Ну и наконец, те уплотнения вершины ротора, которые не удалось сделать NSU, все же недостаточно долговечны. Раз в 130-160 тыс. км мотору требуется капитальная переборка. А это удовольствие, как вы уже понимаете, дорогое. Да и что такое 130.000 км? Пять-шесть лет эксплуатации? Маловато будет!

Современные водители также наиболее чувствительны к другим недостаткам роторных движков: высоким выбросам вредных веществ в атмосферу (этим, скорей, обеспокоены в Greenpeace) и экономии топлива из-за тенденции двигателя не полностью сжигать топливно-воздушную смесь перед отправкой ее восвояси (здесь, конечно, удар наносится по карману автовладельца). Да, роторные двигатели имеют отменный «аппетит».

Для RX-8 Mazda частично решила эти проблемы, разместив выпускные отверстия по бокам камер сгорания. Но сейчас борьба за экологию обострилась и предложенных улучшений оказалось недостаточно. Это явилось еще одной причиной, по которой RX-8 стал последним автомобилем с двигателем Ванкеля под капотом. Он продавался 10 лет, с 2002 по 2012 год, но его убила экология.

Время для повторного возвращения

Вернемся к слухам Mazda о том, что компания может использовать какой-то роторный двигатель в качестве «расширителя» диапазона для своего будущего электрического автомобиля. Эта штука имела бы смысл.

Еще в 2012 году Mazda арендовала в Японии 100 электромобилей Demio EV, они были хороши, но напрягал небольшой диапазон без подзарядки – менее 200 км.

Изучив дело, в 2013 году Mazda создала прототип, который получил небольшой роторный моторчик, тот самый «расширитель» диапазона, который почти удвоил этот диапазон. Модель назвали «Mazda2 RE Range Extender».

Колеса прототипа приводились в движение с помощью электрического двигателя, а 0,33-литровый 38-сильный роторный моторчик работал для того, чтобы перезаряжать батареи электрического двигателя, если они разряжались и поблизости не было места для перезарядки.

Поскольку роторный двигатель не мог отправлять мощность на колеса, Mazda2 RE не был гибридом, как Volt или Prius. Силовой агрегат Ванкеля, скорее, был бортовым генератором, который добавлял энергии аккумуляторам.

Такая же компактность и легкий вес, которые сделали ротор Ванкеля отличным двигателем для спортивного автомобиля, такого как RX-7, также делают его идеальным в новом качестве – расширяющего диапазон генератора на автомобиле, особенно том, который уже имеет электродвигатели и батареи, конкурирующие за пространство, и не может позволить себе много «лишнего» веса.

Роторные двигатели Мазда сделали себе репутацию в основном как моторы для спортивного автомобиля. В былые времена слухи об уникальных возможностях такого рода силовых агрегатов преодолели даже железный занавес СССР, где уже наши инженеры вносили и успешно интегрировали диковинные моторы в отечественные автомобили.

Наверное, будет не совсем правильно делать из такого легендарного двигателя всего лишь генератор для электромобиля. Но такова сегодняшняя реальность: время роторных моторов прошло, и его не получится вернуть обратно.