Ресурс роторного двигателя мазда rx 7
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Поклонники роторного двигателя Mazda зря расстраивались по поводу его исчезновения. Постоянно ужесточающиеся нормы выбросов, казалось бы, поставили крест на этой технологии, и некоторое время всем казалось, что роторный двигатель обречен на забвение. Но нет. Этот мотор вернется и будет использоваться не только для зарядки батарей автомобиля, но и сохранит связь с колесами.
Ранее мы писали, что Mazda сохранит роторный двигатель как часть гибридной силовой установки, отвечающей за зарядку батареи, но инженеры компании добились того, что выхлоп этого двигателя станет настолько чистым, что продавать его можно будет в любых странах, независимо от экологических требований.
Об этом в интервью австралийскому автомобильному изданию Drive заявил исполнительный директор Mazda Ичиро Хиросе. Он рассказал кое-что о разработках Mazda в области технологий роторных двигателей.
По словам Хиросе, то, что изначально планировалось как дополнительный источник энергии, стало основой для создания универсальной силовой установки. Он рассказал, что новая гибкая роторная гибридная силовая установка, находящаяся в стадии разработки, оказалась настолько эффективной, что ее можно продавать на любом рынке мира, даже на европейском, который славится своими строгими нормативами по выбросам.
Далее Хиросе описал установку. Она по своей сути схожа с установкой Toyota Prius, в которой двигатель внутреннего сгорания не только генерирует электричество, но и приводит в движение ведущие колеса. Эта технология, получившая название XEV, может появиться в серийных автомобилях Mazda в течение следующих нескольких лет.
Это, пожалуй, лучшая новость, касающаяся роторного двигателя, за последние годы. Следует отметить, что благодаря высоким оборотам роторный мотор лучше других подходит для зарядки аккумуляторов. Именно поэтому его изначально планировалось использовать при создании ё-мобиля, но там он служил бы лишь для зарядки конденсаторов. Mazda же сделает ему привод на колеса, благодаря чему роторный спорткар вернется, а вместе с ним появятся эффективные, чистые и мощные гибридные силовые установки , которые будут использоваться и на других моделях.
С Рики Ли мы познакомились в прошлом году на одном из этапов D1 в Новой Зеландии. Мне посчастливилось поймать в объектив момент огненного выхлопа его RX-7, а снимок опубликовал один очень известный автомобильный портал. Все это стечение обстоятельств добавило нам обоим очков в рейтинге и дало повод познакомиться лично. Пилот D1NZ класса Pro AM Рики Ли. Образцовый папа двоих детей и просто хороший парень. Только хороший парень смог бы одолжить свою любимую машину приятелю из Pro-класса, когда у последнего сломалась своя техника. Вы бы дали кому-нибудь бить свою машину в парных заездах? Я бы много раз подумала. Потому что не такая хорошая, как Рики. :)
Новый член семьи
Что внутри
Справедливости ради стоит отметить обоснованность высокой цены на этот лот. Прошлый хозяин вложил в свою машину много человеко-часов работы, что в Новой Зеландии стоит иногда дороже, чем сами запчасти, которые нужно установить. Я была удивлена в свое время, когда выставляли трехзначные счета за, казалось бы, простую работу.
Очень удобное соседство. Эти же ребята занялись и выворотом передних колес автомобиля. Логично, что именно Pulse Performance Рики решил доверить свою машину, когда понял, что ему не хватит крутящего момента мотора 13B.
Прямая речь
Три сезона
Так в машине Рики Ли появилась TTI 6 Speed Sequential, 6-ти скоростная секвентальная коробка передач, что решило проблему, и во втором сезоне он закрепился в десятке лидеров, а по итогам года был признан дрифтером с лучшим персональным стилем езды.
Третий сезон Рики оценивает как недостаточно удачный, так как только к четвертому раунду они нашли свой темп и прошли в топ-10 квалификации. Заметьте, все это на одном моторе, построенном однажды, но правильными людьми. Это к вопросу ненадежности роторов, который так актуален в России. Рики полностью доволен своим трехсекционным ротором и не планирует ничего менять. В будущем он посмотрит, скорее всего, в сторону новых инсталляций, которые помогут улучшить управляемость Mazda RX-7. В первую очередь это будут задние рычаги и новые стойки взамен установленных сейчас Tein Adjustable Pro Street.
Я же говорю, он отличный парень и замечательный папа.
Автомобиль:
Спонсоры: Famous Stars and Straps, The Bling Company, ASR Spraypainters, Hardwired Industries, Sign Fusion, Dustys and Lulu — The design Duo, Defcom Alliance, SPI Composites, Rotorek, EPIK Eyewear, Pulse Performance Race Engineering,Ethika, Mouthfresh, Fight Fit, Zero Limits, Integrity Couriers, Brown Brothers Bikes, Sunshine and Happiness Company, Custom Shirts NZ, Evergreen Tyres.
С одной стороны, роторные Mazda – это неповторимое удовольствие, с другой – головная боль. Тем не менее, бывали времена, когда я ценил ту же RX-7 первого поколения даже больше, чем Honda NSX первой генерации. Поэтому я и решил восстановить этот, некогда утерянный, небольшой обзор роторных автомобилей из Хиросимы .
История корпорации Mazda похожа на судьбу человека, который постоянно создаёт себе сложности, а затем героически их преодолевает. И всё потому, что однажды её инженеры сделали ставку на роторный двигатель…
Во второй половине пятидесятых годов прошлого века в Японии, ещё продолжавшей восстанавливаться после войны, начала стремительно набирать обороты автомобилизация. Возросла деловая активность производителей и, как следствие, обострилась конкуренция между ними. Компания Toyo Koygo (нынешняя Mazda Motor) вступила в эту борьбу довольно поздно, и поэтому была вынуждена принимать неожиданные решения. Здесь сделали ставку на продвинутые технологии, которые должны были обеспечить две вещи – оригинальный характер выпускаемых в Хиросиме автомобилей и независимость корпорации.
Собственных решений у японцев на тот момент не было. Поэтому, прослышав про разработанный немецкими инженерами Вальтером Фройде и Феликсом Ванкелем роторно-поршневой двигатель, Тсунеджи Матсуда, президент корпорации Toyo Koygo, немедленно отправился в Западную Германию – подписывать контракт о техническом сотрудничестве с компанией NSU Motorenwerke AG.
Основная отличительная особенность роторно-поршневого двигателя – трёхгранный ротор (поршень), который вращается с небольшими смещениями внутри статора (цилиндра особого профиля). Вершины ротора, снабжённые уплотнителями, двигаются по внутренней части цилиндра и отсекают переменные объёмы камер.
Теоретически в сравнении с обычным поршневым двигателем роторный мотор имеет множество преимуществ. Он лучше уравновешен и поэтому может раскручиваться до более высоких оборотов, а вследствие этого обладает большей удельной мощностью. Вдобавок РПД очень компактный и лёгкий, что позитивно сказывается не только на весе автомобиля и распределении масс в нём, но и на компоновке машины, а также её дизайне. Иначе говоря, благодаря роторному мотору конструкторы могут создавать автомобили с такими ходовыми качествами, а также внешним обликом, которых они не смогут добиться при использовании обычного двигателя.
И если вопросы, связанные с износом, ресурсом и надёжностью с течением времени в той или иной степени удалось решить, то тема повышенного расхода топлива, а, значит, и выбросов вредных веществ, создавала проблемы производителю из Хиросимы каждый раз, когда в мире изменялось соответствующее законодательство…
Первым серийным автомобилем, оснащённым роторным двигателем, стала модель Cosmo Sport, которую Mazda запустила в производство в 1967 году. Уже на следующий год это спортивное купе приняло участие в соревнованиях Marathon De La Route – 84-часовых гонках на выносливость. Промчавшись три с половиной дня без остановки и заняв четвёртое место, автомобиль Cosmo Sport доказал, что роторный двигатель способен обеспечивать превосходную мощность и достаточную прочность.
После этого успеха Mazda стала устанавливать роторные моторы на все свои модели подряд.
Основная часть успеха (почти полмиллиона машин) пришлась на спорткары первой генерации, выпускавшиеся по 1985 год. Как и в случае с Cosmo, коммерческие результаты у Mazda RX-7 сочетались с победами в спорте. В феврале 1979 года два автомобиля приняли участие в этапе 24 Hours of Daytona гоночной серии IMSA, где заняли первое и второе места в классе GTU (пятое и шестое в общем зачёте).
Отметилось победами в автоспорте и второе поколение модели RX-7, появившееся на рынке в октябре 1985 года. Ещё бы! На лёгкий двухместный автомобиль устанавливался двухсекционный роторно-поршневой двигатель 13B с турбонаддувом мощностью 185 л.с. Как следствие, к сентябрю 1990 года модель RX-7 собрала в серии IMSA сто побед и стала первым автомобилем, который добился подобного результата.
Следующий же 1991-й год был и вовсе триумфальным для корпорации Mazda Motor – её прототип 787B с 700-сильным четырёхроторным двигателем победил в престижнейших гонках на выносливость 24 Hours of Le Mans в абсолютном зачёте.
Нужно заметить, что за те три года, которые прошли с момента принятия упомянутого выше решения, знак по отношению к роторно-поршневым двигателям в Хиросиме меняли ни единожды. В конце концов, верх, судя по всему, одержали корпоративные гены….
Так или иначе, 28 октября этого года на автосалоне в Токио перед публикой предстал спортивный концептуальный автомобиль Mazda RX-VISION. И хотя представители компании Mazda Motor почти ничего не рассказали о конструкции спорткара, а также о его технических характеристиках, дизайн RX-Vision и его имя говорили сами за себя. Кое-что сообщает и имя мотора – Skyactiv-R.
Концепт Mazda RX-Vision представляет собой двухдверное двухместное спортивное купе с пропорциями, характерными для спорткаров классической компоновки. Длина модели Mazda RX-Vision составляет 4389 мм, ширина – 1925 мм, высота – 1160 мм. Колёсная база RX-Vision равна 2700 мм.
Из современных моделей я бы сравнил Mazda RX-Vision с Mercedes-AMG GT. Хотя, как мне думается, по уровню эстетического совершенства немецкий автомобиль здесь явно проигрывает. Я, кстати, полагаю, что после того, как новая роторная Mazda будет запущена в серийное производство, то и по ценам с Mercedes-AMG GT они окажутся рядом.
Судите сами, внешнее оперение из композитных материалов и 20-дюймовые колёса (9.5J – передние диски и 11J – задние), изготовленные из углеволокна, отнюдь не являются признаками недорого автомобиля – такого, каким, к примеру, является Mazda MX-5. Всё о том же свидетельствуют и углеродно-керамические тормозные диски с шестипоршневыми суппортами Brembo спереди и четырёхпоршневыми – сзади.
Высокий класс будущего автомобиля подтверждают и материалы, используемые в отделке интерьера – натуральная жёсткая кожа (в Италии такой материал применяется для изготовления конских сёдел), алькантара, алюминий и углепластик.
Неофициальная информация, просочившаяся в сеть уже после токийской выставки, подтверждает предварительные рассуждения и догадки. На будущий серийный автомобиль, который предваряет прототип Mazda RX-Vision, планируется устанавливать двухсекционный роторный двигатель объёмом 1.6 л, получивший наименование Skyactiv-R. При помощи двух нагнетателей (первый – с электрическим приводом, второй – обычный, с турбиной, которая приводится в действие выхлопными газами) инженеры Mazda планируют довести мощность до 450 л.с. и добиться приемлемого крутящего момента, в том числе и при низких оборотах.
Термин Skyactiv в названии нового роторного двигателя, по всей вероятности, также используется не случайно. По-видимому, опыт, накопленный инженерами при разработке бензиновых атмосферных моторов со сверхвысокой степенью сжатия, должен помочь и при доведении до ума роторного агрегата. Кстати, новый роторный проект курирует всё тот же Киоши Фудживара, глава департамента силовых установок, который руководил и работой по моторам Skyactiv. Применительно к роторному двигателю за термином Skyactiv скрываются технологии, которые позволяют решить три ключевые задачи – добиться высокой топливной экономичности и отличных показателей уровня выбросов вредных веществ, а также достичь высокой надёжности.
Ведущими колёса у грядущего спорткара, абсолютно точно, будут задние. Двигатель сместят за переднюю ось в направлении оси задней. В трансмиссии будет применена схема Transaxle. Снаряжённая масса купе не должна превысить 1400 кг.
Появилась неофициальная информация и по срокам запуска роторной новинки в серию. Ожидается, что её премьера будет приурочена к пятидесятилетию модели Cosmo Sport, то есть состоится в 2017 году. А вот производство будущего спорткара с роторным двигателем может быть отложено до 2020 года – года векового юбилея компании.
Что же касается имени новой красавицы, то эксперты пока просто гадают. Сначала Mazda намекала на то, что позиционирует новинку как прямую преемницу модели Cosmo Sport. Однако впоследствии компания дала понять, что более вероятным всё же является название RX-9. Хотя я бы предпочёл RX-7…
Послесловие от 30.04.2020
Увы, серийный автомобиль на основе концепта RX-Vision так и не появился. Тем не менее, я продолжаю верить, что однажды нечто подобное произойдёт. Ведь парни из Mazda Motor не ищут лёгких путей. А я по-прежнему готов преодолевать трудности вместе с ними.
Фотографии Mazda Motor.
Оригинал статьи, опубликованный 03.12.2015, не сохранился. Статья восстановлена и реконструирована 30.04.2020.
Компания Mazda является чуть ли не единственным автопроизводителем, который на постоянной основе производил роторные двигатели. Серийные роторные двигатели Mazda выпускались с 1967 по 2012 год. Хотя японский автопроизводитель начал это дело в сотрудничестве с европейскими компаниями NSU и Citroёn.
Формально роторный двигатель устроен проще бензинового, но очень требователен к качеству и своевременности обслуживания. Этот двигатель не имеет кривошипношатунной группы, которая превращает прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней во вращение. Этот двигатель сам создает вращение. Причем все вращающиеся части вращаются в одном направлении. Привычного газораспределительного механизма с впускными и выпускными клапанами и управляющими распредвалами в роторном двигателе нет вовсе.
На нашем YouTube-канале мы рассказали о последней серийной версии роторного двигателя Mazda – моторе 13B-MSP Renesis, снятый с RX-8 2007 года выпуска. Этот двигатель имеет меньший ресурс, чем его предшественник для RX-7.
Слабые места роторного двигателя
Самый главный враг роторного двигателя – это износ уплотнений роторов и игнорирование регламента обслуживания. Этому двигателю нужно правильно масло, своевременная замена масла, а также свечей и катушек зажигания. Попутно нужно периодически проверять компрессию и масляные форсунки, чтобы двигатель не погиб из-за отсутствия смазки и не зацарапал поверхность секций.
Во многих случаях роторный двигатель уходил на капитальный ремонт при пробеге в 50 000 км, компания Mazda даже наладила восстановление этих моторов. В самом деле, если владелец вовремя приехал на ремонт, то можно относительно недорого обойтись заменой ремкомплекта.
В руках хорошего владельца мотор может пройти до 150 000- 200 000 км без капремонта.
Катушки зажигания
На каждой секции роторного двигателя установлено по две катушки зажигания, каждая из которых соединена со своей свечей зажигания. При подключении высоковольтных проводов важно не перепутать какой провод к какой свече подлючается.
Свечи зажигания
До 2006 года роторный двигатель 13B-MSP мог залить свечи во время запуска. Владельцам приходилось выкручивать свечи, вынимать предохранитель бензонасоса и крутить стартером до тех пор, пока ротор не проветрит секции.
До сих пор важно помнить, что свечи могут оказаться залитыми, если двигатель заглушить на холодную. Этот мотор стоит глушить хорошо прогретым. Также знатоки рекомендуют глушить этот мотор… раскрутив его до 5 000 об/мин, после чего нужно выключить зажигания.
Свечи зажигания соответственно: запальная, дожигательная, запальная, дожигательная
Масляные форсунки
Ресурс масляных форсунок ограничен – специалисты говорят о лимите в 50 000 км. О неисправности форсунок говорит… уменьшившийся темп расхода масла. Масляные форсунки рекомендуется диагностировать каждые 1-2 замены масла.
На дорестайлинговом двигателе 13B-MSP масляные форсунки оснащены обратным клапаном и сообщаются с атмосферой по трубке, которая входит во впускной тракт. Это необходимо, чтобы форсунки беспрепятственно впрыскивали масло во время разряжения в секции и не продавливались, когда в секции поднимается давление. Поэтому проверка форсунок сводится к определению утечек.
Можно просто снять воздушный шланг со впускного тракта и создать небольшой вакуум. Форсунки должны держать вакуум.
На рестайлинговом моторе форсунки уже не сообщаются с атмосферой. Их нужно снять и подать на них 3,5 бара. При этом они должны продуваться.
Износ апексов
Установленные в вершинах роторов уплотнительные пластины – апексы – созданы с расчетом на износ. Они могут износиться на 0,8 мм. Если остаточная высота пластин – 4,5 мм и менее, то их пора менять. Сильно изношенный апекс может просто выпасть под действием центробежной силы. Естественно, он размолотит ротор, оставит следы на поверхности гильзы. В этом случае ремонт двигателя будет нецелесообразен – проще и дешевле купить б/у или восстановленный мотор, или же мотор под реставрацию, в котором достаточно поменять ремкомплект.
Повышенный расход масла, плохой запуск двигателя или скачущий холостой ход – первый признак механического износа двигателя и снижения компрессии. Компрессия должна быть не ниже 6,5 бар, в идеале порядка 8 бар. Если компрессия снижается, то следует сразу отправляться на переборку двигателя. В этом случае капремонт обойдется в минимальную сумму – порядка $2000-2500.
Износ коренных вкладышей
Из-за проблем со смазкой страдают вкладыши эксцентрикового вала, который вращается втрое быстрее роторов. Из-за этого роторы смещаются, после чего апексы могут выпасть и нанести повреждения поверхности статора. Что самое неприятное, роторный двигатель не стучит, поэтому отвалившаяся деталь может довольно долго повреждать внутреннюю поверхность секций.
Особенности конструкции роторного двигателя Mazda
Эксцентриковый вал, на который передается произведенная работа, вращается в три раза быстрее. Нехитрыми вычислениями получаем, что один рабочий такт (воспламенение) приходится на один оборот вала (треть оборота ротора). Для сравнения, в одноцилиндровом ДВС на один рабочий такт приходится на два оборота коленвала.
Роторные двигатели Mazda всегда имеют по две секции. В таком исполнении их можно прировнять к поршневому 4-цилиндровому 4-тактному двигателю, но только по количеству рабочих тактов на один оборот выходного вала. И там, и там по 2 рабочих такта на один оборот вала. Но по рабочему объему традиционные ДВС с роторным не сопоставимы. Чтобы не вдаваться в сложные расчеты, сразу отметим, что самый распространенный роторный двигатель Mazda 13B с двумя секциями объемом 654 см. куб. (итого около 1,3 литра) эквивалентен 6-цилиндровому поршневому двигателю рабочим объемом 2,6 литра.
Отметим, что 654 см. куб. – это наибольший рабочий объем на такте впуска над одной стороной ротора.
Роторы изготовлены из чугуна, они пустотелые. На дугообразных сторонах есть проточки под камеры сгорания.
Каждый ротор имеет несколько видов уплотнений. На вершинах и на торцах (боках) ротора предусмотрены пластины, которые препятствуют прорыву газов, то есть играют роль компрессионных колец. Отметим, что маслосъемных пластин на роторе нет.
Однако на каждом роторе предусмотрены и кольцевые уплотнения, расположенные вдоль оси эксцентрикового вала. В этих уплотнениях собраны компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца препятствуют прорыву отработавших газов во впускные окна (на двигателе 13B-MSP для Mazda RX-8). Маслосъемные кольца уплотняют внутреннюю полость ротора, в которую подается масло для смазки зубьев, подшипника и роторной шейки.
Статор (блок) двигателя – алюминиевый, его внутренняя полость сформирована стальной гильзой. Статор двухсекционного роторного двигателя состоит из пяти деталей – две детали секций и 3 крышки между ними. Через все эти детали циркулирует охлаждающая жидкость. Болты, крепящие воедино все 5 деталей, оснащены сальниками, предотвращающими утечку антифриза.
Отверстия для впуска и выпуска находятся на боковых стенках статора, они не имеют каких-либо запорных механизмов (клапанов). У ранних версий роторного двигателя Mazda выпускное отверстие находилось прямо на поверхности гильзы. Впускное и выпускное окна открываются и закрываются боковой поверхностью ротора.
Ротор изготовлены из чугуна, эта деталь пустотелая, с несколькими внутренними рёбрами. Во внутрь запрессован роторный подшипник.
Роторный двигатель работает не только на воздухе и бензине, но и сжигает моторное масло. Масло для смазки попадает на поверхность гильзы и ротора через специальные форсунки, по две на каждую секцию. Подача масла невелика и дозируется отдельным масляным насосом по команде ЭБУ исходя из скорости работы двигателя и температуры охлаждающей жидкости.
Основной масляный насос двухсекционный, роторного типа – состоит из двух пар трохоидных шестерней. Он приводится цепью от эксцентрикового вала и собирает масло из неглубокого поддона.
Эксцентриковый вал имеет две роторные и две коренные шейки, опирается на подшипники скольжения. В эксцентриковом вале есть каналы для подачи масла к подшипникам скольжения и две маслофорсунки, орошающие внутреннюю полость роторов.
Преимущества роторного двигателя
В чем заключаются преимущества роторного двигателя? Удельная мощность выше – примерно в два раза выше, чем у поршневого ДВС. Этот двигатель генерирует мощность практически постоянно, в нём практически отсутствуют неравномерно и неуравновешенно движущиеся части. 1,3-литровый двигатель Mazda RX-8 выдает до 258 л.с. с 1,3 литров рабочего объёма. А ведь был еще и турбированный двигатель (на Mazda RX-7), который с того же объема выдавал 350 л.с. Роторный двигатель гораздо компактнее и легче.
Недостатки роторного двигателя
Из-за особенностей протекания рабочего хода роторный двигатель совсем не блещет топливной экономичностью. Рабочие газы не успевают сполна передать давление на ротор и довольно рано выходят в выпускную систему. На практике 1,3-литровая Mazda RX-8 запросто расходует 20 л бензина на 100 км.
К тому же площадь камеры сгорания гораздо больше, чем в поршневом двигателе. Следовательно, немало энергии газов уходит на нагрев ротора и статора двигателя. Вдобавок, смесеобразование происходит хуже. Следовательно, КПД роторного двигателя хуже, чем у поршневого бензинового.
Также развиваемый крутящий момент мал, существует постоянный прорыв газов в соседние секции через уплотнения вершин двигателя и гнезда свечей зажигания.
Роторный двигатель очень требователен к качеству моторного масла, которое должно быть и очень эффективным и экологичным. Масло следует менять каждые 5 000 км и в течение этого интервала следить за уровнем и доливать масло. На практике получается так: владелец покупает 5-литровую канистру масла, 3,5 литра помещается в поддон, а оставшиеся 1,5 литра уходят на постепенную доливку. Проверять уровень масла желательно ежедневно. А заливать следует минеральное с вязкостью от 10W-30 до 15W-40 и низкой зольностью или полусинтетику на гидрокрекинговой основе с вязкостью 5W-30.
Выбрать и купить двигатель для Mazda вы можете в нашем каталоге контрактных моторов.
Здесь по ссылкам вы можете посмотреть наличие на авторазборке конкретных автомобилей Mazda заказать с них автозапчасти.
ЧУЖОЙ СРЕДИ СВОИХ
В поршневом моторе энергия сгорания топливовоздушной смеси сначала преобразуется в возвратно-поступательное движение поршневой группы, а уже затем во вращение коленчатого вала. В роторном же двигателе это происходит без промежуточной ступени, а значит, с меньшими потерями.
rotor1
Есть две версии бензинового 1,3‑литрового атмосферника 13B-MSP с двумя роторами (секциями) — стандартной мощности (192 л.с.) и форсированная (231 л.с.). Конструктивно это бутерброд из пяти корпусов, которые образуют две герметичные камеры. В них под действием энергии сгорания газов вращаются роторы, закрепленные на эксцентриковом валу (подобие коленчатого). Движение это весьма хитрое. Каждый ротор не просто вращается, а обкатывается своей внутренней шестерней вокруг стационарной шестерни, закрепленной по центру одной из боковых стенок камеры. Эксцентриковый вал проходит сквозь весь бутерброд корпусов и стационарные шестерни. Ротор движется таким образом, что на каждый его оборот приходится три оборота эксцентрикового вала.
Принцип работы роторного двигателя показан на схеме. Для простоты приведен пример мотора с одной секцией — вторая функционирует так же. Каждая боковая сторона ротора образует со стенками корпусов свою рабочую полость. В положении 1 объем полости минимален, и это соответствует началу такта впуска. По мере вращения ротор открывает впускные окна и в камеру всасывается топливовоздушная смесь (позиции 2–4). В положении 5 рабочая полость имеет максимальный объем. Далее ротор закрывает впускные окна и начинается такт сжатия (позиции 6–9). В положении 10, когда объем полости вновь минимален, происходит воспламенение смеси с помощью свечей и начинается рабочий такт. Энергия сгорания газов вращает ротор. Расширение газов идет до положения 13, а максимальный объем рабочей полости соответствует позиции 15. Далее, до положения 18, ротор открывает выпускные окна и выталкивает отработавшие газы. Затем цикл начинается снова.
rotor2
Остальные рабочие полости работают так же. А поскольку полостей три, то за один оборот ротора происходит аж три рабочих такта! А учитывая, что эксцентриковый (коленчатый) вал вращается в три раза быстрее ротора, на выходе получаем по одному рабочему такту (полезная работа) на один оборот вала для односекционного мотора. У четырехтактного поршневого двигателя с одним цилиндром это соотношение в два раза ниже.
По соотношению числа рабочих тактов на оборот выходного вала двухсекционный 13B-MSP похож на привычный четырехцилиндровый поршневой мотор. Но при этом с рабочего объема 1,3 л он выдает примерно столько же мощности и крутящего момента, сколько поршневой с 2,6 л! Секрет в том, что движущихся масс у роторного мотора в несколько раз меньше — вращаются только роторы и эксцентриковый вал, да и то в одну сторону. У поршневого же часть полезной работы уходит на привод сложного механизма ГРМ и вертикальное движение поршней, которое постоянно меняет свое направление. Еще одна особенность роторного мотора — более высокая стойкость к детонации. Именно поэтому он перспективнее для работы на водороде. В роторном двигателе разрушительная энергия аномального сгорания рабочей смеси действует только в направлении вращения ротора — это следствие его конструкции. А у поршневого мотора она направлена в противоход движению поршня, что и вызывает плачевные последствия.
Двигатель Ванкеля: НЕ ВСЁ ТАК ПРОСТО
Хотя у роторного мотора и меньше элементов, чем у поршневого, в нем применены более хитрые конструктивные решения и технологии. Но между ними можно провести параллели.
rotor3
1 — ребро жесткости; 2 — внутренняя шестерня;3 — пружинный штифт; 4 — подшипник ротора; 5 — боковое уплотнение; 6 — форма кромки бокового уплотнения; 7 — пружина бокового уплотнения; 8 — ротор; 9 — уплотнение вершины ротора (апекс); 10 — уголок апекса;11 — пружины апекса;12 — камера сгорания ротора;13 — пружина углового уплотнения;14 — вставка углового уплотнения;15 — угловое уплотнение
1 — ребро жесткости; 2 — внутренняя шестерня;3 — пружинный штифт; 4 — подшипник ротора; 5 — боковое уплотнение; 6 — форма кромки бокового уплотнения; 7 — пружина бокового уплотнения; 8 — ротор; 9 — уплотнение вершины ротора (апекс); 10 — уголок апекса;11 — пружины апекса;12 — камера сгорания ротора;13 — пружина углового уплотнения;14 — вставка углового уплотнения;15 — угловое уплотнение
Корпусы роторов (статоры) изготовлены по технологии вставки листового металла: в корпус из алюминиевого сплава вставлена подложка из специальной стали. Благодаря этому конструкция легкая и прочная. Стальная подложка имеет хромовое покрытие с микроскопическими канавками для лучшего удержания масла. По сути, такой статор напоминает привычный цилиндр с сухой гильзой и хоном на ней.
Боковые корпусы — из специального чугуна. В каждом есть впускные и выпускные окна. А на крайних (переднем и заднем) закреплены стационарные шестерни. У моторов предыдущих поколений эти окна были в статоре. То есть в новой конструкции увеличили их размер и количество. За счет этого улучшились характеристики впуска и выпуска рабочей смеси, а на выходе — КПД двигателя, его мощность и топливная экономичность. Боковые корпусы в паре с роторами по функционалу можно сравнить с механизмом ГРМ поршневого мотора.
Ротор — по сути, тот же самый поршень и одновременно шатун. Изготовлен из специального чугуна, пустотелый, максимально облегчен. На каждой его стороне есть кюветообразная камера сгорания и, конечно же, уплотнители. Во внутреннюю часть вставлен роторный подшипник — своего рода шатунный вкладыш коленчатого вала.
Если привычный поршень обходится всего тремя кольцами (два компрессионных и одно маслосъемное), то у ротора подобных элементов в несколько раз больше. Так, апексы (уплотнения вершин ротора) играют роль первых компрессионных колец. Они изготовлены из чугуна с электронно-лучевой обработкой — для повышения износостойкости при контакте со стенкой статора.
Апексы состоят из двух элементов — основного уплотнителя и уголка. К стенке статора их прижимает пружина и центробежная сила. Роль вторых компрессионных колец играют боковые и угловые уплотнения. Они обеспечивают газоплотность контакта ротора и боковых корпусов. Как и апексы, к стенкам корпусов они прижимаются своими пружинами. Боковые уплотнители металлокерамические (на них приходится основная нагрузка), а угловые сделаны из специального чугуна. А еще есть изолирующие уплотнения. Они препятствуют перетеканию части отработавших газов во впускные окна через зазор между ротором и боковым корпусом. На обеих сторонах ротора есть и подобие маслосъемных колец — масляные уплотнения. Они задерживают масло, подаваемое в его внутреннюю полость для охлаждения.
Система смазки тоже изощренная. Она имеет минимум один радиатор для охлаждения масла при работе мотора на больших нагрузках и несколько видов масляных форсунок. Одни встроены в эксцентриковый вал и охлаждают роторы (по сути, похожи на форсунки охлаждения поршней). Другие встроены в статоры — по паре на каждый. Форсунки расположены под углом и направлены на стенки боковых корпусов — для лучшей смазки корпусов и боковых уплотнений ротора. Масло попадает в рабочую полость и смешивается с топливовоздушной смесью, обеспечивая смазку остальных элементов, и сгорает вместе с ней. Поэтому важно использовать только минеральные масла или одобренную производителем специальную полусинтетику. Неподходящие виды смазки при сгорании дают большое количество углеродных отложений, а это приводит к детонации, пропускам зажигания и снижению компрессии.
Топливная система довольно проста — за исключением количества и расположения форсунок. Две — перед впускными окнами (по одной на ротор), еще столько же — во впускном коллекторе. В коллекторе форсированного мотора на две форсунки больше.
Камеры сгорания очень длинные, и, чтобы сгорание рабочей смеси было эффективным, пришлось применить по две свечи на каждый ротор. Они отличаются друг от друга длиной и электродами. Во избежание неправильной установки на провода и свечи нанесены цветные метки.
НА ДЕЛЕ
Ресурс мотора 13B-MSP составляет примерно 100 000 км. Как ни странно, он страдает теми же проблемами, что и поршневой.
Первым слабым звеном кажутся уплотнения ротора, которые испытывают сильный нагрев и высокие нагрузки. Это действительно так, но прежде естественного износа их прикончат детонация и выработка подшипников эксцентрикового вала и роторов. Причем страдают только торцевые уплотнения (апексы), а боковые изнашиваются крайне редко.
Детонация деформирует апексы и их посадочные места на роторе. В результате вдобавок к снижению компрессии уголки уплотнений могут вывалиться и повредить поверхность статора, который не подлежит обработке. Расточка бесполезна: во‑первых, сложно найти нужное оборудование, а во‑вторых, запчастей под увеличенный размер просто нет. Не подлежат ремонту и роторы при повреждении пазов под апексы. Как водится, корень беды — в качестве топлива. Честный 98‑й бензин найти не так уж просто.
Быстрее всего изнашиваются коренные вкладыши эксцентрикового вала. Видимо, из-за того, что он вращается в три раза быстрее роторов. В результате роторы получают смещение относительно стенок статора. А вершины роторов должны быть равноудалены от них. Рано или поздно уголки апексов выпадают и задирают поверхность статора. Эту беду никак не предугадать — в отличие от поршневого мотора, роторный практически не стучит даже при износе вкладышей.
У форсированных наддувных моторов бывают случаи, когда из-за очень бедной смеси апекс перегревается. Пружина под ним выгибает его — в результате компрессия значительно падает.
Вторая слабинка — неравномерный нагрев корпуса. Верхняя часть (здесь протекают такты впуска и сжатия) холоднее, чем нижняя (такты сгорания и выпуска). Однако корпус деформируется только у форсированных наддувных моторов мощностью более 500 л.с.
Как и следовало ожидать, мотор очень чувствителен к типу масла. Практика показала, что синтетические масла, пусть и специальные, образуют при сгорании очень много нагара. Он накапливается на апексах и снижает компрессию. Нужно использовать минеральное масло — оно сгорает почти бесследно. Сервисмены рекомендуют менять его через каждые 5000 км.
Масляные форсунки в статоре выходят из строя в основном из-за попадания грязи во внутренние клапаны. Атмосферный воздух проникает в них через воздушный фильтр, и несвоевременная замена фильтра ведет к проблемам. Клапаны форсунок промывке не поддаются.
Проблемы с холодным пуском мотора, особенно в зимнее время, обусловлены потерей компрессии вследствие износа апексов и появления отложений на электродах свечей из-за некачественного бензина.
Свечей хватает в среднем на 15 000–20 000 км.
При качественной дефектовке роторного двигателя и последующем ремонте он отходит еще 100 000 км. Чаще всего требуется замена статоров и всех уплотнений роторов — за это придется выложить не менее 175 000 рублей.
Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
Читайте также: