ВСЕ ТАЙНЫ "Ё-МОБИЛЯ": ЧАСТЬ I

МОТОР ПРЕТКНОВЕНИЯ

     После презентации «Ё-мобиля» Михаила Прохорова интернет сайты стали пестреть громкими заголовками и восторженными статьями. «Уникальный двигатель», «революционная силовая установка», «инновационное изобретение русских Кулибиных», «космические технологии», - много всяких глупостей было сказано. Объединяет большинство этих статей одно – авторы совершенно не утруждали себя доскональным разбором «Ё-мобиля» и его силовой установки. А, между тем, здесь все не так просто и гладко, как говорят специалисты компаний «Яровит» и «Ё-Авто». Наш сайт постарается познакомить вас с теми проблемами, что непременно встанут перед конструкторами автомобиля Прохорова. Конечно, мы не имеем доступ к технической информации «Ё-мобиля», поэтому мы не можем претендовать на истину в последней инстанции, но кое-что мы прояснили. Сегодня речь пойдет о роторно-лопастном двигателе, применение которого выглядит скорее авантюрой, чем продуманным бизнес-проектом.

ТЕКСТ: Натан Гауган

Идеальный мотор?

     Прежде, чем говорить о роторно-лопастном двигателе внутреннего сгорания (РЛДВС), стоит обратиться к истории его создании. Впервые роторно-лопастная схема работы двигателя была предложена еще в 1910 г. В 1971 г. в книге «Необычные двигатели» автора Г.Г. Гускова таким моторам дана следующая характеристика: «Это, пожалуй, самые перспективные из всех, разобранных в данной книге. И хотя в серийном промышленном производстве нет ни одного образца из этого довольно многочисленного семейства, а есть лишь буквально считанные экспериментальные модели, ещё очень далёкие от совершенства, можно ожидать, что этим двигателям внутреннего сгорания суждено большое и блестящее будущее». Однако, прошло уже 40 лет, а работоспособных образцов данного типа двигателей как не было, так и нет. Более того, еще в 60-е гг. в Германии были проведены исследования данного типа моторов, которые показали, что на данном уровне развития технологий создать надежный РЛДВС не представляется возможным. Главной проблемой мотора было отсутствие эффективного механизма преобразования пульсирующего, неравномерного вращения лопастей в равномерное вращение выходного вала.
     Однако в 1973 году группа советских инженеров в городе Бердске Новосибирской области, а также инженер Иванов О. М. независимо друг от друга создали новый механизм преобразования движения лопастей. В 1978 г. ими совместно был изготовлен макет РЛДВС. Сделали это патентовед Вигриянов, в честь которого впоследствии и был назван двигатель, инженер Иванов, переехавший в Бердск, и слесарь Перемитин. Именно этот двигатель и был взят за основу разработчиками «Ё-мобиля». Насколько известно из презентационных материалов, размещенных на сайте Ё-проекта, речь идет о роторном двигателе с  неравномерным однонаправленным (пульсирующе-вращательным) движением главного рабочего элемента. Внутри тороидального корпуса вращаются два ротора с неравномерным вращением, которые пульсируя как бы "догоняют друг друга".  Такты  сжатия и расширения  происходят между лопастями этих двух роторов во время их  сближения и удаления. Здесь стоит сказать несколько слов о принципе работы РЛДВС и его преимуществах. 



     В торообразном корпусе (бублик) соосно расположены два двухлопастных ротора. При вращении ротора в одном направлении лопасти совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. Движение лопастей друг относительно друга и относительно корпуса двигателя задается синхронизатором.  При вращении ротора в одном направлении лопасти совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. На представленной схеме лопасти движутся против часовой стрелки неравномерно, то ускоряясь, то замедляясь. В результате в нижнем правом секторе происходит такт впуска, в верхнем правом секторе - такт сжатия, в «верхней мертвой точке» - воспламенение смеси, в верхнем левом секторе - рабочий ход, в левом нижнем секторе - такт выпуска. Таким образом, все четыре такта выполняются за один оборот вала ротора, в то время как у поршневого двигателя для этого требуется два оборота коленвала. Благодаря этому, та же мощность достигается при вдвое меньшем числе оборотов в минуту! Такая конструкция имеет целый ряд неоспоримых преимуществ перед поршневым двигателем:
- КПД на 10-12% выше.
- меньший расход топлива во всех режимах работы.
- простота контрукции, малое число деталей, отсутствие сложного механизма газораспределения.
- эффективный газообмен способствует лучшему сжиганию топлива и меньшей токсичности.



     Причем, многие из этих преимуществ влекут за собой и другие плюсы. Так малое число деталей приводит к тому, что двигатель требует меньшего объема смазочных материалов. Двигатель имеет меньшие габариты, он легче. У него лучше соотношение мощность/масса. И вот приходит логичный вопрос: почему такие двигатели не получили массового распространения? Да, что там массового, почему НИ ОДИН автопроизводитель пока не построил хотя бы одного ездового прототипа с РЛДВС?!

Инвалид от рождения?

     Ответ прост: потому что минусов у таких моторов едва ли не больше, чем плюсов! Первоначально, главной проблемой было отсутствие синхронизатора движения лопастей ротора, - механизма, который позволил бы реализовать все преимущества такого мотора. Однако помимо этого существует целый ряд препятствий для создания хотя бы работоспособного прототипа РЛДВС. Эти проблемы можно разделить на три большие группы: 1) проблемы с синхронизацией движения лопастей и преобразованием пульсирующего движения в равномерное; 2) проблемы с уплотнениями; 3) проблемы с изгибанием и заклиниванием лопастей. Итак, обо всем по порядку.
     Проблема с синхронизатором  заключается в том, что при работе двигателя два  вала двух роторов вращаются неравномерно - рывками, толчковыми импульсами.  Поэтому  требуется применение сложного, нагруженного знакопеременными нагрузками механизма для  выравнивания  скорости вращения валов мотора.  Кроме того в этой схеме возможны  ударные столкновения лопастей между собой. На данный момент работоспособной модели такого механизма не существует. Не говорят о том,  как была решена эта проблема и создатели «Ё-мобиля»



     Тем не менее, даже те данные, что у нас есть, позволяют сделать некоторые довольно интересные выводы. Во-первых, двигатель не имеет механической связи с колесами. Он работает как привод генератора. Это сделано не только для того, чтобы добиться меньшего расхода топлива, но и для того, чтобы сгладить нагрузки. Двигатель работает при постоянных оборотах. Кроме того, по предварительным сведениям, мощность мотора должна быть на уровне поршневых аналогов схожего объема, а между тем одним из главных преимуществ РЛДВС является больший КПД, а, следовательно, и большая мощность. Это может говорить о том, что конструкторы сознательно не форсировали мотор, чтобы продлить его жизненный цикл. Не будем забывать и о том, что движение лопастей имеет прерывистый характер, а на выходе нам нужно получить непрерывное вращение вала. Для этого необходим механический преобразователь. Какова его конструкция нам неизвестно, и это еще один вопрос относительно перспектив создания ездового прототипа с таким мотором. Все известные конструкции таких механических преобразователей – это массивные, сложные агрегаты. Поэтому еще одной проблемой является создание компактного РЛДВС. Сейчас существует множество проектов такого двигателя, но сведений о том, что сделан однозначный вывод в пользу того или другого, нет.



     Еще одной проблемой РЛДВС, является смазка и уплотнители. Она характерна для всех роторных двигателей. Действительно, история создания роторных двигателей начинается в 1943 году, когда изобретатель Майлар предложил первую подобную схему.  Потом в течение короткого времени было подано еще несколько патентов на двигатели подобной схемы. В том числе и разработчик германской фирмы NSU – В. Фреде. Но главным слабым местом этой схемы роторного двигателя были системы уплотнений между ребрами  на стыке соседних граней вращающегося треугольного ротора и  стенками неподвижного корпуса. Вот к решению к этой сложной инженерной задачи и был подключен Р.Ванкель как специалист по уплотнениям. В ноябре 1959 года NSU официально объявила о создании работающего роторного двигателя. За короткое время около 100 компаний во всём мире приобрели лицензии на эту технологию, при этом 34 из них были японскими. Иначе говоря, 16 лет было потрачено на создание и патентование работоспособной схемы уплотнения в уже хорошо знакомом механизме. Именно специалист по уплотнениям и дал имя ныне всем известному типу двигателя. Это косвенно говорит о той важности, которую уплотнители играют в роторных двигателях.



     В РЛДВС уплотнители необходимы в местах выхода лопастей из рабочего корпуса, уплотнений, разделяющих зоны между лопастями. Сложность ситуации в том, что уплотнители эти должны выдерживать высокие температуры и перегрузки, а их износ приводит к тому, что нарушается замкнутость камер, в которых происходит каждый из четырех тактов. В итоге в камеру, в которой происходит такт выпуска, засасывает несгоревшие частички топлива, что приводит к повышенному расходу топлива и увеличению токсичности. В классическом поршневом моторе уплотнителей, отделяющих камеру сгорания единицы – это поршневые кольца. Посмотрите на любое видео РЛДВС – уплотнителей десятки и все они куда больше размера и площади.
     Не меньше проблем сулят и сами лопасти. Не будем забывать о том, что на них воздействует колоссальный изгибающий момент. Если сделать их слишком тонкими, они просто изогнуться, а двигатель заклинит. Следовательно, лопасти должны быть достаточно крупными, а это приводит к целому вороху трудностей. Во-первых, чем толще лопасти, тем меньше места остается под рабочий объем двигателя. Вывод – надо увеличивать его размеры. Чем больше размер камеры сгорания, тем длиннее лопасти. Чем длиннее лопасти, тем больше изгибающий момент. Значит, их нужно снова утолщать, а это вновь крадет рабочий объем. Замкнутый круг! Кроме того, крупные лопасти имеют большую массу, они более инерционны. Следовательно, их сложнее разогнать и остановить. Учитывая, что за каждый рабочий ход лопасти четырежды полностью останавливаются и четырежды начинают движение – это важно, ведь остановка тяжелой лопасти является испытанием на прочность для всего механизма, а на ее разгон тратится больше энергии, а, следовательно, и топлива. Вообще, прерывистость движения лопастей является одной из главных проблем данного типа двигателей. Напомню, создатели «Ё-мобиля» заявляют, что их двигатель может раскручиваться до 17 000 об./мин. Таким образом, каждую минуту каждая лопасть останавливается и вновь начинает движение 68 000 раз! Это 1133 остановки в секунду или 1133 герц!!!

Капиталистический утопизм

     Итак, получается, что ставить вопрос об эффективности двигателя «Ё-мобиля» рано, следует говорить о том, возможно ли в принципе создание такого двигателя? Тот факт, что никому не удалось решить все те проблемы, о которых было сказано выше, говорит о том, что вряд ли это удастся и авторам «Ё-мобиля». Так на чем же поедет перспективный автомобиль Михаила Прохорова? Во время презентации под капотом не зря стоял двухцилиндровый мотор Weber объемом 750 см3. Велика вероятность того, что в итоге именно этот моторчик или похожий на него и окажется в подкапотном пространстве. Хотя ничто не мешает купить мотор и большего объема у тех же китайцев. А все эти разговоры про инновационный мотор и гибридную технологию на деле могут оказаться лишь завлекалочкой. А ведь сегодня мы говорили только о двигателе. Не меньше вопросов вызывают и другие составляющие: суперконденсаторы, кузов, электроника, гибридный привод. Зачем все это и что из этого доживет до конвейера? В чем тайный замысел Прохорова? Обо всем об этом в следующей части нашего расследования. Следите за motorjam.ru!