Двигатели роторные мазда – Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

Содержание

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.

 

Смотрите также: Один из немногих мотоциклов с роторным двигателем: История

 

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.

 

Смотрите также: Mazda официально подтвердила возвращение роторных двигателей в 2019 году

 

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.

Роторные двигатели фирмы Mazda – на примере RX-8 (часть 1)

Данные конструкции двигателей просуществовали вплоть до 2002 года (до начала выпуска Mazda RX8). В 2003 году был начат выпуск автомобиля Mazda RX8, на который устанавливается третье поколение роторных двигателей, отличительной чертой которого стало расположение впускных и выпускных окон на боковых корпусах двигателя. Толчком к этому послужила необходимость поиска компромисса между топливной экономичность и высоким показателем мощности автомобиля, чего на двигателях предыдущих поколений достигнуть не представлялось невозможным.

Надо отметить, что расположение, геометрия и размер впускных и выпускных окон являются определяющими факторами, влияющими на характеристики роторного двигателя. Фирма Mazda за более чем сорокалетний опыт разработки роторных двигателей добилась достаточно большого прогресса в этой области (на рисунках «Сравнение боковых корпусов двигателей» и «Углы открытия и закрытия впускных и выпускных окон роторных двигателей фирмы Mazda» приведено сравнение впускных и выпускных окон двигателей третьего поколения с окнами двигателей предыдущих поколений).

Сравнение боковых корпусов двигателей

Сравнение боковых корпусов двигателей.


Годы выпуска 67-72 80-84 80-84 85-88 85-88 82-84 83-85 90-95 91-02 03 - 03 -
Модель CS*5 RX7 RX7
Cosmo
RX7
Richie
RX7 RX7
Cosmo
RX7
Cosmo
RX7 RX8 RX8
Двигатель 10A-NA 12A-NA 12A-NA 13B-T/C 13B-NA 12A-T/C 13B-NA 13B-T/C 13B-T/C 13B-NA High 13B-NA Std.
Впуск. окна 4 4 6 4 6 4 6 4 4 6 4
Впуск Первичное
окно
Открытие*1 25 32 58 45 32 58 45 58 45 3 3
Закрытие *2 45 50 25 50 40 40 30 50 50 65 60
Вторичное
окно
Открытие*1 25 32 45 32 32 32 32 32 32 12 12
Закрытие*2 45 50 25 50 30 40 30 50 50 36 45
Дополни-
тельное окно
Открытие*1 - - 58 - 45 - 45 - - 38 -
Закрытие*2 - - 70 - 80 - 70 - - 80 -
Выпуск Открытие*3 75 75 75 75 75 75 71 75 75 50 40
Закрытие*1 48 48,5 38 48,5 48,5 48,5 48,5 48 48 3*4 3*4

Углы открытия и закрытия впускных и выпускных окон роторных двигателей фирмы Mazda. Примечание: *1 — после ВМТ, *2 — после НМТ, *3 — до НМТ, *4 — до ВМТ, *5 — Cosmopolitan Sport.

Для автомобиля Mazda RX8 фирмой Mazda был разработан новый двухроторный двигатель, получивший название 13B- MSP. Данный двигатель был выпущен в двух модификациях: STANDARD POWER — двухроторный двигатель, развивающий мощность 141 кВт/192 л.с. при частоте вращения 7000 об/мин и HIGH POWER — двухроторный двигатель, развивающий мощность 170 кВт/231 л.с. при частоте вращения 8200 об/мин. Двигатели получили название «RENESIS», что подразумевает возрождение роторного двигателя вообще, а так же зарождение нового поколения роторных двигателей в частности. Данный двигатель кардинально отличается от всех разработанных ранее большим количеством технических решений, касающихся как конструкции самого двигателя, так и установленных на него систем. Двигатель вобрал в себя все лучшие разработки, сделанные ранее в этой области, что в совокупности с современными разработками и использованием современных, более прочных и износостойких материалов, позволило придать двигателю хорошие характеристики, такие как соответствие экологическому стандарту EURO 4, большой ресурс, экономичность и высокий крутящий момент в большом диапазоне частот вращения эксцентрикового вала. Роторный двигатель также отличают относительная простота конструкции: в нем имеются только две вращающиеся детали (эксцентриковый вал и ротор), отсутствуют неуравновешенные массы (это позволяет сделать двигатель очень быстроходным без опасности возникновения резонанса) и малые габариты по сравнению с аналогичными по мощности поршневыми двигателями.

По показателю уравновешенности, данный двигатель можно сравнить только с рядным шестицилиндровым двигателем или V-образным восьмицилиндровым, на поршневых двигателях других типов достижение таких показателей плавности хода не возможно. В данном двигателе неуравновешена центробежная сила от вращающихся масс. Для уравновешивания центробежной силы на оба конца эксцентрикового вала установлены противовесы. На автомобилях с МКПП масса заднего противовеса равномерно распределена по периметру маховика.

Основными элементами данного двигателя являются боковые и промежуточный корпуса, два ротора, два статора, эксцентриковый вал, две неподвижные шестерни и система уплотнений рабочих камер.

Неподвижные шестерни изготовлены из специальной стали и подвергаются ионному азотированию для предотвращения разрушения зубьев от сил инерции ротора (от его разгона и торможения) и газовых импульсов, в месте соприкосновения неподвижной шестерни и шестерни внутреннего зацепления ротора. Неподвижные шестерни запрессовываются в боковые корпуса двигателя.

Неподвижные шестерни

Неподвижные шестерни. 1 — неподвижные шестерни (модели STANDARD POWER), 2 — коренной подшипник, 3 — передняя неподвижная шестерня, 4 — задняя неподвижная шестерня, 5 — фиксирующий выступ, 6 – крышка упорного подшипника, 7 — упорный подшипник, 8 — упорная пластина, 9 — фиксирующий винт (модели HIGH POWER).

В неподвижную шестерню запрессованы коренные подшипники. Коренные подшипники фиксируются от поворота выступом (модели STANDARD POWER) или фиксирующим винтом (модели HIGH POWER).

Эксцентриковый вал изготовлен из высокопрочной углеродистой стали с применением индукционного упрочнения для повышения износостойкости. Эксцентриковый вал неразъемный, с двумя коренными и двумя роторными шейками. Крепление эксцентрикового вала осуществляется с помощью подшипников скольжения в неподвижных шестернях, которые установлены в боковых корпусах. Подшипники скольжения являются неразъемными.

Эксцентриковый вал

Эксцентриковый вал. 1 — температура моторного масла 60°С или выше, 2 — редукционный клапан эксцентрикового вала, 3 — эксцентриковый вал, 4 — ротор, 5 — масляная форсунка, 6 — моторное масло, 7 — температура моторного масла ниже 60°, 8 — слив масла (снижение давления).

В эксцентриковом валу выполнены каналы для смазки коренных и роторных шеек, а также подачи масла внутрь роторов для их охлаждения, для чего в эксцентриковый вал встроены масляные форсунки. Для облегчения прогрева двигателя при холодном запуске, в эксцентриковый вал встроен редукционный масляный клапан. Когда двигатель не прогрет, редукционный клапан открывается и давление моторного масла снижается, так как часть масла сливается из вала, в результате чего давление становится недостаточным для впрыскивания масла во внутреннюю полость ротора. Когда двигатель прогревается, редукционный клапан закрывается и масло начинает поступать во внутреннюю полость ротора для его охлаждения. От осевого перемещения эксцентриковый вал фиксируется упорным подшипником и упорной шайбой, находящимися в передней неподвижной шестерне.

Боковые и промежуточный корпуса двигателя отлиты из специального чугуна с применением азотирования, это позволило повысить износостойкость рабочих поверхностей.

Основной конструктивной особенностью, отличающей двигатели «RENESIS» от предыдущих поколений роторных двигателей, устанавливаемых на автомобили Mazda, стало так называемое боковое расположение впускных и выпускных окон.

Здесь надо отметить, что ранее все роторные двигатели фирмы Mazda устанавливаемые на серийные автомобили (около десяти моделей двигателей) имели боковое расположение впускных окон, а выпускные окна располагались на статорах. Данная конструкция оптимальна для быстроходных роторных двигателей и обеспечивает достаточно большой крутящий момент на низких частотах вращения эксцентрикового вала и высокую мощность, но не обеспечивает плавность протекания процесса сгорания из-за большого времени перекрытия окон, что ведет к снижению мощности. Расположение впускных и выпускных окон в боковых корпусах позволило сделать по нескольку не только впускных, но и выпускных окон на каждый ротор. Такое расположение окон способствует улучшению пусковых качеств двигателя, уменьшению перекрытия окон, что способствует возникновению эффекта резонансного наддува и предотвращается попадание отработавших газов во впускные окна, также была достигнута стабилизация процесса сгорания. Каждое впускное и выпускное окно имеет индивидуальный размер. Благодаря применению нескольких впускных и выпускных окон специально подобранного размера удалось достигнуть лучшего наполнения рабочей камеры свежим зарядом, улучшить очистку от отработавших газов, снизить время перекрытия окон, что позволило увеличить КПД двигателя, мощность и снизить расход топлива. Количество впускных окон на корпусах зависит от модификации двигателя.

На двигателях «RENESIS» впускные окна расположены в наиболее выгодных местах и их размер увеличен на 30% по сравнению с предыдущими двигателями. Увеличение впускных окон позволило достигнуть более раннего открытия окон и более позднего закрытия без увеличения перекрытия окон (когда впускное и выпускное окно остаются открытыми одновременно), как следствие, в камеру сгорания стало поступать больше рабочей смеси (см. рисунок «Сравнение роторных двигателей с разным расположением выпускных окон»).

Боковые и промежуточный корпуса центрируются с помощью полых штифтов. Вес боковых корпусов уменьшен за счет специальных проточек. В боковых корпусах имеются отверстия для установки неподвижных шестерен, через которые роторы приводятся в движение. На переднем корпусе установлен масляный насос и маслоприемник, на промежуточном корпусе имеются проточки для установки основных форсунок, а на задний корпус устанавливаются масляный фильтр и регулятор давления моторного масла.

Статоры изготовлены из алюминия, во внутреннюю поверхность статоров вставлены стальные пластины по технологии SIP (Sheet metal insert process — технология вставки листового металла). Внутренняя поверхность стальных вставок (эпитрохоидная поверхность) хромирована по технологии Micro Channel Porous — покрытие поверхности металлом с образованием микро пор для лучшей приработки и смазки поверхности. Для улучшения приработки эпитрохоидная поверхность покрыта фтороуглеродистым полимером.

Корпуса и статоры двигателя
Корпуса и статоры двигателя.
1 — установочная поверхность не- подвижной шестерни,
2 — установочная поверхность масляного насоса,
3 — установочная поверхность маслоприемника,
4 — передний корпус двигателя,
5 — уплотнение,
6 — статор переднего ротора,
7 — полый штифт,
8 — выпускное окно,
9 — впускное окно,
10 — промежуточный корпус,
11 — направляющая масляного щупа,
12 — маслозаливная горловина,
13 — статор заднего ротора,
14 — впускное окно системы APV
(модели HIGH POWER),
15 — установочная поверхность масляного фильтра,
16 — задний корпус двигателя,
17 — установочная поверхность регулятора давления масла,
18 — установочная поверхность основных форсунок,
19 — порт системы подачи воздуха на выпуск,
20 — вставка,
21 — поперечный разрез заднего корпуса.

Роторы (и шестерни внутреннего зацепления на роторах) изготавливают из чугуна, для предотвращения поломки зубьев неподвижной шестерни. Роторы изготавливаются пустотелыми с проточками под своеобразные камеры сгорания, также для уменьшения веса роторов была уменьшена толщина внутренних ребер. На торцах ротора имеются выточки под уплотнительные штифты и торцевые уплотнительные пластины. Во внутреннюю поверхность ротора запрессовывается роторный подшипник.

Ротор и система уплотнений рабочих камер1

Ротор и система уплотнений рабочих камер. 1 — расширитель торцевой уплотнительной пластины, 2 – торцевая уплотнительная пластина, 3, 16 — ротор, 4 — цветная метка, 5 — уплотнительный штифт, 6 — пробка, 7 – пружинная шайба, 8 — боковой элемент радиального уплотнения, 9 — радиальная уплотнительная пластина, 10 — расширители радиальной уплотнительной пластины, 11 — компрессионное кольцо, 12 — расширитель компрессионного кольца, 13 — уплотнительные кольца, 14 — пружина маслосъемного кольца, 15 — маслосъемное кольцо, 17 — пружинная вставка, 18 — роторный подшипник, 19 — выточки, 20 — выточка для камеры сгорания, 21 – направление вращения ротора, 22 — роторная шестерня внутреннего зацепления.

Ротор имеет форму треугольника с дугообразными сторонами. При вращении ротор совершает сложное планетарное движение. Ротор вращается вместе с эксцентриковым валом и одновременно, из-за обтекания неподвижной шестерни, закрепленной на боковом корпусе двигателя, посредством шестерни внутреннего зацепления, вращается вокруг своей оси. Отношение числа зубьев шестерни внутреннего зацепления ротора и неподвижной шестерни — 3:2 (51:34) При вращении ротора три его вершины постоянно касаются поверхности статора, образуя рабочие камеры, объем которых постоянно изменяется. За один оборот объем каждой рабочей камеры ротора меняется 4 раза от минимального до максимального, что обеспечивает возможность протекания четырехтактного цикла в каждой из трех рабочих камер за один оборот ротора или за три оборота эксцентрикового вала (так как ротор вращается в три раза медленнее эксцентрикового вала). В соседних камерах совершаются аналогичные циклы со сдвигом на 120°.

Таким образом, за один оборот ротора совершается три рабочих хода или один рабочий ход на каждый оборот эксцентрикового вала. Здесь нужно заметить, что в роторном, как и в поршневом двигателе, на тактах впуска и рабочего хода объем между вершинами ротора увеличивается, а на тактах сжатия и выпуска объем уменьшается. Открытие и закрытие впускных и выпускных окон осуществляется боковой поверхностью ротора.

Четыре цикла работы роторного и поршневого двигателя
Четыре цикла работы роторного и поршневого двигателя


Протекание рабочего хода в роторном и поршневом двигателе
Протекание рабочего хода в роторном и поршневом двигателе. Давление газов действует на боковую поверхность ротора/головку поршня с силой Pg. Эта сила раскладывается на нормальную составляющую Pb и тангенцианальную Pt. Тангенцианальная сила Pt и обеспечивает вращение ротора или шатуна.

Такая конструкция позволила достигнуть существенного уменьшения времени перекрытия окон.

Сравнение роторных двигателей с разным расположением выпускных окон
Сравнение роторных двигателей
с разным расположением выпускных окон.
1 — открытие впускного окна роторных
двигателей предыдущих поколений,
2 — открытие выпускного окна роторных
двигателей предыдущего поколения ,
3 — открытие выпускного окна,
4 — выпускное окно.

Можно провести сравнение между роторным и поршневым двигателями по объему и производимой мощности. Возьмем для примера рядный четырехцилиндровый двигатель объемом 2 литра (2000 см3). В данном поршневом двигателе рабочий объем 2000 см3 достигается за два оборота коленчатого вала, значит, за один оборот достигается рабочий объем 1000 см3. В роторном же двигателе за один оборот эксцентрикового вала достигается рабочий объем 1308 см3 (654 см3x2, объем двух камер сгорания двух роторов). Следовательно, можно сказать, что роторный двигатель «RENESIS» сопоставим по мощности и уравновешенности с шестицилинровым рядным двигателем объемом 2,6 литра. Охлаждение ротора осуществляется с помощью моторного масла, циркулирующего в эксцентриковом валу и впрыскиваемого во внутреннюю полость ротора через форсунки. На внутренней поверхности ротора сделано оребрение для лучшего отвода тепла. Во внутренней поверхности ротора масло совершает вихревое движение между ребрами ротора, охлаждая его.

Система уплотнений рабочих камер представляет собой совокупность прокладок, уплотнительных пластин и уплотнительных штифтов и создана для обеспечения герметичности рабочих камер, находящихся между торцами ротора. В данном роторном двигателе система уплотнений состоит из радиальных уплотнительных пластин, торцевых уплотнительных пластин, уплотнительных штифтов и расширителей. Для предотвращения попадания масла, охлаждающего и смазывающего ротор, из внутренней полости ротора в камеры сгорания и образования нагара, установлены маслосъемные кольца. Маслосъемные кольца имеют разные диаметры, маслосъемное кольцо состоит из трех деталей: уплотнительного кольца, стального кольца (с хромированной поверхностью) и пружины. Также для предотвращения попадания отработавших газов на впуск, когда ротор находится в верхней мертвой точке, установлено одно компрессионное кольцо с расширителем.

Радиальные уплотнительные пластины изготавливаются из специального чугуна с применением электронно-лучевой обработки для повышения износостойкости. Элементами радиального уплотнения являются радиальная уплотнительная пластина, два расширителя и боковые элементы радиального уплотнения. Под действием расширителей и центробежных сил инерции радиальная уплотнительная пластина прижимается к эпитрохоидной поверхности статора, тем самым, способствуя герметизации рабочих камер.

Торцевые уплотнительные пластины изготовлены из металлокерамики и прижимаются к поверхности бокового корпуса расширителями и под давлением газов, попадающих под пластины. Торцевое уплотнение состоит из дугообразных пластин и расширителей, располагающихся на каждой из боковых поверхностей роторов. Элементы торцевого уплотнения используются для уплотнения торцевого зазора между ротором и боковым корпусом. Форма торцевой уплотнительной пластины так же оптимизирована для удаления углеродистых отложений из канавки торцевого уплотнения на роторе.

Уплотнительные штифты изготовлены из специального чугуна, внешняя сторона уплотнительного штифта хромирована для уменьшения износа. К боковому корпусу уплотнительные штифты прижимаются пружинными шайбами. Уплотнительные штифты различаются по диаметрам, в зависимости от диаметра отверстия под штифт (на ротор нанесена идентификационная метка). В штифтах имеются прорези, в которые вставляются радиальные уплотнительные пластины, а торцевые уплотнительные пластины плотно прилегают к уплотнительным штифтам, тем самым достигается замкнутость системы уплотнений.

Все детали системы уплотнения неподвижны относительно ротора, что дает конструкции следующие преимущества: отсутствие износа деталей от перемещения, износ верхней части уплотнений не вызывает нарушения герметичности системы, расширители и пружины системы работают в статических условиях, что препятствует их усталостному разрушению.

Система охлаждения

В данных двигателях используется жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Привод насоса охлаждающей жидкости осуществляется ремнём привода навесных агрегатов. Термостат с перепускным клапаном расположен во впускном патрубке охлаждающей жидкости и призван поддерживать оптимальную температуру в системе охлаждения, пуская охлаждающую жидкость по малому или большому (через радиатор) кругу охлаждения.

Система смазки

В двигателе используется система смазки с полнопоточной очисткой масла и с подачей масла под давлением к основным движущимся деталям (подшипникам скольжения, деталям системы уплотнений, роторам и т.д.).

Масляный насос трохоидного типа. Внутри него расположены два ведущих и два ведомых ротора с внутренним зацеплением, которые вращаются в одном направлении. Привод осуществляется цепью от эксцентрикового вала.

Сравнение роторных двигателей с разным расположением выпускных окон
1 — уплотнительная канавка,
2 — маслоуспокоитель,
3 — датчик низкого уровня
моторного масла.

Масляный фильтр расположен на заднем корпусе. Для уменьшения температуры масла в систему смазки могут быть установлены один или два маслоохладителя.

Для уменьшения высоты двигателя, разработан специальный плоский стальной масляный поддон (высота масляного поддона 40 мм). В масляном поддоне установлен маслоуспокоитель и датчик низкого уровня моторного масла. Для уменьшения веса маслоприемник сделан из пластика.

Двигатель работает на смеси бензина с моторным маслом, так как необходима смазка деталей системы уплотнений рабочих камер. Доля подаваемого в рабочие камеры и участвующего в образовании рабочей смеси масла (по сравнению с количеством подаваемого топлива) невелика. Для регулирования количества подаваемого в рабочие камеры масла разработан дозирующий масляный насос.

Дозирующий масляный насос
Дозирующий масляный насос. 1 — дозирующий масляный насос, 2 — слив масла, 3 — шаговый двигатель, 4 — подача масла, 5 — поверхность прилегающая к двигателю, 6 — разрез насоса, 7 — датчик-выключатель, 8 — плунжер, 9 — дифференциальный плунжер, 10 — вспомогательный плунжер, 11 — регулятор, 12 — червячный механизм, 13 — блок управления двигателем, 14 — обмотка №1, 15 — обмотка №2, 16 — обмотка №3, 17 — обмотка №4, 18 — неиспользуемый вывод.

Масляный насос
Масляный насос. 1 — поперечный разрез, 2 — подача масла, 3 — слив масла, 4 — разделитель, 5 — корпус масляного насоса, 6 — вал масляного насоса, 7 — передний ведомый ротор, 8 — передний ведущий ротор, 9 — разделитель, 10 — задний ведущий ротор, 11 — задний ведомый ротор.

Дозирующий масляный насос управляется блоком управления двигателем с помощью сигналов. Блок управления регулирует количество подаваемого дозирующим масляным насосом масла в зависимости от частоты вращения эксцентрикового вала, показаний датчика температуры ОЖ и датчика массового расхода воздуха. Подача масла в рабочие камеры осуществляется масляными форсунками.

Масляный насос

Масляные форсунки. 1 — масляные форсунки, 2 — боковой и промежуточный корпус, 3 — статор,
4 — распылитель форсунки, 5 — подача масла, 6 — обратный клапан, 7 — к воздушному шлангу.

На каждом статоре установлено по две масляные форсунки. Для улучшения смазки корпусов и уплотнений, масляные форсунки установлены под наклоном и впрыскивают масло на боковые корпуса ротора. Чтобы разрежение в двигателе не препятствовало подаче масла к масляным форсункам, на каждую форсунку установлен шланг, связанный с атмосферой. Для предотвращения попадания масла в воздушный шланг, когда во внутренней полости двигателя создается давление, в форсунку установлен обратный клапан.

Масляный насос
1 — шаговый двигатель, 2 — датчик- выключатель,
3 — шаг 52, 4 — выключено, 5 — включено.

Механизм, регулирующий количество подаваемого масла, состоит из плунжера и дифференциального плунжера, приводимого червячным механизмом. Червячный механизм приводится от эксцентрикового вала через ведущую шестерню привода дозирующего масляного насоса, находящуюся на передней крышке двигателя. Количество подаваемого масла регулируется по сигналу от блока управления двигателем, изменением хода плунжера и поворотом регулятора, связанного с шаговым двигателем. Положение шагового двигателя отслеживается с помощью датчика-выключателя, показания которого, наравне с параметрами, описанными выше, используются блоком управления двигателем для расчета необходимого количества подаваемого масла. Когда шаговый двигатель находится на шаге 52 или большем, по сигналу от датчика-выключателя в блоке управления двигателем включается алгоритм регулирования подачи масла, проходящего через дозирующий масляный насос. Когда шаговый двигатель находится ниже шага 52, устанавливается максимальная подача масла.

Алгоритм управления дозирующим масляным насосом включает несколько функций (см. таблицу «Функции управления дозирующим масляным насосом»).

Таблица. Функции управления дозирующим масляным насосом.

Состояние Описание

Замок зажигания в положении «ON», двигатель выключен (сберегающий режим)

При выключенном двигателе управление дозирующим масляным насосом прекращается для сохранения заряда аккумуляторной батареи

Функция возврата к начальным параметрам

При начале управления дозирующим масляным насосом блок управления распознает, на каком шаге находится шаговый двигатель, и происходит возврат к начальному параметру (нулевому шагу)
Функция расчета количества подаваемого масла при работе двигателя

Управление шаговым двигателем в зависимости от режима работы двигателя

Функция установки начального шага (при повороте замка зажигания в положение «OFF»)

При установке замка зажигания в положение «OFF» управление дозирующим масляным насосом прекращается и блок управления принимает шаг, на котором находится шаговый двигатель, как начальный (нулевой)

Функция контроля положения шагового двигателя

Блок управления двигателем контролирует соответствие шага, на котором находится шаговый двигатель, с необходимым шагом

Работа в режиме Fail-safe (при какой-либо неисправности)

Если в системе управления дозирующим масляным насосом или в самом насосе выявлена неисправность, блок управления двигателем регулирует подачу топлива, угол опережения зажигания, управляет шаговым двигателем, тем самым регулируя мощность двигателя, для предотвращения его повреждения

Пример работы системы управления дозирующим масляным насосом
Пример работы системы управления дозирующим масляным насосом.
1 — частота вращения эксцентрикового вала, 2 — шаговый двигатель,
3 — датчик-выключатель, 4 — около 500 об/мин, 5 — выше шага 52,
6 — шаг 0 (начальный), 7 — функция возврата к начальным параметрам,
8 — функция контроля положения шагового двигателя,
9 — функция расчета количества подаваемого масла при работе двигателя.

Бушин Сергей

© 1999 – 2010 Легион-Автодата

Обсуждение на нашем форуме: http://forum.autodata.ru/205/14813/

Mazda сделала прорыв в области роторных технологий — журнал За рулем

У Мазды есть отличные новости, касающиеся роторных двигателей. Ротор вернется и будет крутить не только генератор, но и колеса.

Материалы по теме

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.

Концепт Mazda RX-Vision

Концепт Mazda RX-Vision

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.

Поршни роторно-поршневого двигателя Ванкеля

Поршни роторно-поршневого двигателя Ванкеля

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.

Фото: Mazda

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Роторный двигатель Mazda — Википедия. Что такое Роторный двигатель Mazda

Роторные двигатели Mazda (на основе двигателя Ванкеля) — семейство автомобильных двигателей, полученных в результате экспериментов, проводившихся в начале 1960-х годов немецким инженером Феликсом Ванкелем. На протяжении многих лет, объем двигателя увеличивался, появился турбонаддув.

Двигатели Ванкеля могут быть классифицированы по геометрическим размерам с точки зрения радиуса (ротор от центра до наконечника, а также средний радиус статора) и глубины (толщина ротора), а также смещение (кривошип, эксцентриситет, также 1/4 разницы между большой и малой осями статора). Эти показатели действуют аналогично измерениям диаметра цилиндра и хода поршня для поршневого двигателя. Объём считается по формуле 3√3 радиуса · смещение · глубина, и умножается на число роторов. Почти все двигатели Ванкеля производства Mazda используют один радиус ротора, 105 мм, со смещением коленчатого вала 15 мм. Единственный двигатель, отошедший от этой формулы, это редкий 13A, в котором используется 120 мм радиус ротора и 17,5 мм смещение коленчатого вала.

Роторные двигатели Mazda имели репутацию относительно небольшого и мощного двигателя c низко-эффективным расходом топлива. Двигатели стали популярными среди строителей автомобильных наборов, хот-родов и легкой авиации из-за малого веса, компактных размеров, потенциалом настройки и, по существу, вытекающим высоким соотношением мощности к весу — что является характерным для всех двигателей Ванкеля. Mazda поставила двигатель в серийное производство, в рамках совместного предприятия Comotor SA с компаниями NSU (Ro80) и Citroën (GS Birotor), между 1967 и 1977 годами.

40A

Первым прототипом двигателя Ванкеля от Mazda был 40A, одно-роторный двигатель очень похожий на NSU KKM400. Хотя двигатель и не производился в полном объёме, 40A был ценным стендовым двигателем для инженеров Mazda, и быстро продемонстрировал две серьезные проблемы относительно проектирования: дребезг в корпусе, и большое потребление масла. Дребезг вызывался вибрациями уплотнения на концах ротора. Проблема потребления масла была связана с использованием термостойких резиновых уплотнений по бокам роторов. Этот ранний двигатель имеет производящий радиус 90 мм, эксцентриситет 14 мм и толщину ротора 59 мм.

L8A

Первый прототип Mazda Cosmo имел 798-кубовый L8A двух-роторный двигатель Ванкеля. Автомобиль с двигателем был показан на Токийском автосалоне 1963 года. Полые чугунные литые уплотнения апекса понижали вибрацию путём изменения их резонансной частоты, что устраняло дребезг. Он использовал систему смазки с сухим картером. Радиус ротора вырос по сравнению с 40A до 98 мм, а толщина уменьшилась до 56 мм.

Для экспериментов были также созданы одно-, трёх- и четырёх-роторные варианты L8A.

10A

10A под капотом легендарного Mazda Cosmo

Появившись в 1965 году, серия 10A двигателей Mazda стала первым массовым двигателем Ванкеля. Это был двух-роторный двигатель объёмом 2х491=982 куб.см. Этот двигатель получил распространённую толщину ротора в 60 мм.

Корпус ротора изготовлен из алюминия с покрытием из хрома, при этом алюминий опрыскивался расплавленной углеродистой сталью для увеличения прочности. Чугун использовался для самих роторов, а их эксцентрические валы были из дорогой хром-молибденовой стали. Добавление уплотнений апекса решило проблему дребезга.

0810

Первым двигателем 10A был 0810, устанавливавшийся на Серии I Cosmo с мая 1965 года по июль 1968 года. Эти автомобили, и их революционный двигатель, часто называли моделями L10A. Мощность двигателя 110 л.с. (82 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 130 Нм при 3500 об/мин.

10A имел двойные порты со стороны впуска на ротор, каждый порт на одну из четырёх карбюраторных камер. При низких нагрузках для дополнительной экономии топлива использовался только один порт на ротор. Один выпускной канал направляет горячий газ через холодные части корпуса и поток охлаждающей жидкости двигателя в осевом направлении, а не радиальном, используемом в NSU. Небольшое количество масла смешивалось с топливом для смазки.

Двигатель 0810 был доработанным под гоночные Cosmo, использовавшиеся на Нюрбургринге. На них были использованы периферийные боковые порты впуска: клапан переключается со стороны к периферийному порту, что способствует увеличению числа оборотов.

Двигатель устанавливался на Mazda Cosmo Series I/L10A 1965—1968 годов.

0813

Улучшенный двигатель 0813 появился в июле 1968 году на автомобиле Series II/L10B Cosmo. По конструкции он очень похож на 0810.

Японские версии имели мощность 100 л.с. (75 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 133 Нм при 3500 об/мин. Использование менее дорогих компонентов подняло вес двигателя от 102 кг до 122 кг.

Двигатель устанавливался на Mazda R100/Familia Rotary 1968—1973 годов.

0866

Последним двигателем серии 10A был 0866, появившийся в 1971 году. Этот вариант получил чугунной тепловой дроссель для снижения уровня выбросов выхлопных газов и перенастройки выпуска. Новый подход к сокращению выбросов отчасти является результатом введения японских правил в 1968 году, касающихся контроля выбросов, с началом реализации в 1975 году. Mazda назвала эту технологию REAPS (Rotary Engine Anti Pollution System). Литой корпус ротора теперь покрывался новым методом: новое покрытие Transplant Coating Process (TCP) обрабатывалось напыленной сталью, которую затем покрывали хромом. Мощность двигателя 105 л.с. (78 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 135 Нм при 3500 об/мин.

Двигатель устанавливался на японских версиях Mazda RX-3 1972—1974 годов.

13A

Двигатель 13A был разработан для переднеприводных автомобилей. Объём двух-роторного двигателя составляет 2х655=1310 куб.см. Это был единственным роторным двигателем Mazda с отличающимися параметрами ротора: радиус 120 мм, эксцентриситет 17,5 мм, но толщина ротора как и у 10A составляла 60 мм. Ещё одним важным отличием от предыдущих двигателей было интегрированное с водяным охлаждением охлаждение масла.

13A применялся только на R130 Luce 1969—1972 годов, где показывал мощность 126 л.с. (94 кВт) и крутящий момент 172 Нм. Это был последний двигатель в своей конструкции: следующий Luce был заднеприводным и Mazda более никогда не делала переднеприводные роторные автомобили.

12A

Двигатель 12A это «вытянутая» версия 10A — радиус ротора оставался прежним, а толщина была увеличена с 60 до 70 мм. Объём двухроторного двигателя составил 2х573=1146 куб.см. Серия 12A производилась в течение 15 лет, с мая 1970 года по 1985 год. В 1974 году, 12A стал первым двигателем построенным за пределами Западной Европы или США, прошедший 24 часа Ле-Мана.

В 1974 году новый метод был использован для упрочнения корпуса ротора — вставка листового металла (SIP), аналогичного гильзам цилиндров на обычном поршневом двигателе, с хромированной поверхностью. Также использовалось боковое покрытие корпуса. Новый метод «REST» позволил создать достаточно прочный корпус, было решено отказаться от старых карбоновых уплотнений в пользу обычного чугуна.

Ранние двигатели 12A также использовали термодроссель, схожий с использованном на 10A 0866, и на некоторых также имелась вставка в выпуске для снижения шума выхлопа. Версия с обедненной смесью появилась 1979 году (в Японии) и в 1980 году (в Америке), заменившая обычный катализатор. Основным отличием двигателей 12A стала система 6PI.

Двигатель устанавливался на:

  • Mazda R100, 1970—1972
  • Mazda RX-2, 130 л.с. (97 кВт) и 156 Нм, 1970—1974
  • Mazda RX-3 110 л.с. (82 кВт) и 135 Нм (Япония, 1972—1974)
Турбированный 12A, установленный в Mazda Cosmo Роторный седан Mazda RX-3 (с двигателем 12B)
  • Mazda RX-4, 1972—1974
  • Mazda Luce, 1972—1980
  • Mazda RX-7, 100 л.с. (75 кВт), 1978—1979
  • Aero Design DG-1 — легкий самолёт, использовал два двигателя от Mazda RX-3, оба крутили винты — один спреди, другой в задней части самолёта
  • С обедненной смесью
  • 6PI

Турбированный двигатель

Конечный двигатель 12A имел электронный впрыск топлива и использовался на японских серии HB автомобиля Cosmo, Luce,[1] и серии SA автомобиля RX-7.[2] На 1982 год, купе Cosmo с турбо-двигателем 12A был официально самым быстрым серийным автомобилем в Японии. Он использовал «полу-прямой впрыск» в обоих роторах сразу. Пассивный датчик детонации был использован для устранения стука.[2] Двигатель использовался до 1989 года на HB серии Cosmo.

  • Мощность оригинального двигателя 160 л.с. (120 кВт) при 6500 об/мин, крутящий момент 226 Нм при 4000 об/мин.[1]
  • Мощность двигателя Impact Turbo 165 л.с. (121 кВт) при 6000 об/мин, крутящий момент 231 Нм при 4000 об/мин.

Двигатель устанавливался на Mazda Cosmo (1982—1989), Mazda Luce (1982—1985), Mazda RX-7 (1984—1985).

12B

12B был малосерийным двигателем, производившимся для Mazda RX-2 и RX-3. По сравнению с предыдущими двигателями увеличена надежность, и появился единый распределитель зажигания. Улучшенный 12B появился в 1974 году и устанавливался на Mazda RX-2 (1974—1978) и Mazda RX-3 (1974—1978).

13B

13B был наиболее массовым двигателем. Он стал основой для всех будущих роторных двигателей Mazda, и производился более 30 лет. 13B не имеет никакого отношения к 13A. Это «вытянутая» версия 12А, имеющая толщину ротора в 80 мм. Объём двигателя 2х654=1308 куб.см.

В США двигатель 13B был доступен с 1974 по 1978 годы, затем перестал устанавливаться на седаны, но продолжал идти с RX-7 GSL-SE 1984—1985 годов. Он исчез с рынка США снова в 1995 году, когда были проданы последние американские версии RX-7. Двигатель постоянно используется в Японии с 1972 (на Mazda Luce/RX-4) по 2002 годы (на RX-7).

Роторы от двигателя 13B Коленчатый вал

AP

13B был разработан как мощный двигатель с низким уровнем выбросов. Первые автомобили с этим двигателем использовали название AP.

Устанавливался на Mazda Cosmo AP (1975—1980), Mazda Rotary Pickup (1974—1977), Mazda Roadpacer (1975—1977), Mazda RX-4 (1973—1978), RX-5 (1975—1980)

13B-RESI

На двигателе 13B-RESI впервые был использован настроенный впускной коллектор. RESI = Rotary Engine Super Injection. Так называемый динамический эффект впуска имел двухуровневый впускной объём, который производил эффект нагнетателя от резонанса Гельмгольца при открытии и закрытии впускных каналов. Двигатель RESI также имеет систему впрыска Bosch L-Jetronic. Мощность двигателя выросла до 135 л.с. (101 кВт), крутящий момент 180 Нм.

Устанавливался на Mazda HB Luce (1984—1985), Mazda HB Cosmo (1984—1985), Mazda FB RX-7 GSL-SE (1984—1985).

13B-DEI

Как и 12A-SIP, на втором поколении RX-7 имелась система переменного впуска. Дублированный DEI, двигатель оснащен системами 6PI и DEI, а также электронной системой впрыска топлива с четырьмя инжекторами. Мощность выросла до 146 л.с. (109 кВт) при 6500 об/мин, крутящий момент составил 187 На при 3500 об/мин.

На 13B-T устанавливался нагнетатель в 1986 году. Он имеет новые четыре инжектора впрыска топлива от двигателя 6PI. Mazda вернулась к четырём портам конструкции, схожей с использовавшейся на 13B 1974—1978 годов. На двигателях 1986—1988 годов твинскрольный нагнетатель использовал двухступенчатый механический привод клапанов, однако, на двигателях 1989—1991 годов лучшая конструкция использовала разделенный коллектор, питающий твинскролл. Для двигателей, собранных между 1986—1988 годами мощность составляла 185 л.с. (138 кВт) при 6500 об/мин и момент 248 Нм при 3500 об/мин.

Атмосферные двигатели устанавливались на Mazda FC3S S4 RX-7 (1986—1988, 146 л.с., 108 кВт) и Mazda FC3S S5 RX-7 (1989—1991, 160 л.с., 119 кВт). Турбо-двигатели на Mazda HC Luce (Turbo-II, 1986—1991, 185 л.с., 138 кВт), Mazda FC3S S4 Turbo RX-7 (Turbo-II, 1986—1988, 185 л.с., 138 кВт), Mazda FC3S S5 Turbo RX-7 (Turbo-II, 1989—1991, 200 л.с., 147 кВт).

13B-RE

13B-RE с автомобиля JC Cosmo похож на двигатель 13BREW, но имел несколько ключевых отличий, а именно крупные боковыми отверстиями, присущие любой последующей модели роторных двигателей.

По сравнению с двумя турбинами, установленных на 13B-REW (FD RX-7), это были последовательные большая первичная (HT-15) и малая вторичная (HT-10) турбины. Размер инжектора = 550 см³ PRI + SEC.

Около 5000 единиц 13B-RE было продано с автомобилями JC Cosmo. Устанавливался в 1990—1995 годах на Eunos Cosmo (235 л.с., 176 кВт).

13B-REW

Двух-турбинная версия 13B, двигатель 13B-REW, стал известен своей высокой мощностью и малым весом. Две турбины Hitachi HT-12 устанавливались последовательно. Примечательно, что это был первый в мире двигатель по объёму производства с последовательной двойной системой турбонаддува.[3] По оценкам мощность двигателя составила 280 л.с. (206 кВт) на автомобиле Mazda RX-7.

Устанавливался на Mazda RX-7:1992—1995 (255 л.с., 190 кВт), 1996—1998 (265 л.с., 197 кВт), 1999—2002 (280 л.с., 206 кВт).

13G/20B

Двигатель Eunos Cosmo в музее Mazda

В гонках 24 часа Ле-Мана, первый трёх-роторный двигатель, используемый на 757 был назван 13G.

Основное различие между 13G и 20B было то, что 13G использует заводской периферийный впуск (используемый для гонок), а 20B использует боковые порты.

Он был переименован в 20B после соглашения Mazda об именовании для 767 в ноябре 1987 года.

Трёх-роторный 20B-REW устанавливался только на Eunos Cosmo 1990—1995 годов. Он был первым в мире по объёму производства двигателем с твин-турбо. Двигатель был предложен в двух вариантах: 13B-REW и 20B-REW. Объём 1962  см³ (три 654-кубовых ротора) и имел буст 0,7 бар, мощность 300 л.с. (224 кВт) и крутящий момент 407 Нм.

Версия 20B известна как «R20B RENESIS 3 Rotor Engine», строившийся Racing Beat в США для концепт-кара Furai, представленного 27 декабря 2007 года. Двигатель был разработан под топливо E100.

13J

Первым гоночным четырёх-роторным двигателем Mazda был 13J-M (13J-MM), использовавшийся в 1988 и 1989 годах на автомобиле 767 в группе C Ле-Мана.[4] Этот мотор сменил 26B.

R26B

Наиболее заметный 4-роторный двигатель Mazda, 26B, был использован только в различных спортивных прототипах Mazda, включая 767 и 787B в замену старым 13J. В 1991 году Mazda 787B с двигателем 26B стала первым японским автомобилем, и первым автомобилем с не-поршневым двигателем, победившая в гонке 24 часа Ле-Мана. Двигатель 26B имеет объём 2622 см³ и мощность 700 л.с. (522 кВт) при 9000 об/мин. Конструкция двигателя использует периферийные впускные порты, бесступенчатую геометрию воздухозаборников, и дополнительную (третью) свечу зажигания на ротор.

13B-MSP Renesis

Mazda Renesis в музее Mazda

Двигатель Renesis (13B-MSP Multi-Side Port) впервые появился на Mazda RX-8 в 2003 году, является развитием предыдущего мотора 13B. Он был разработан как экологичный и экономичный двигатель, что всегда было основными недостатками роторных двигателей. Это атмосферный, в отличие от своих предшественников из серии 13B, и следовательно, чуть менее мощный, чем устанавливаемый на Mazda RX-7 твин-турбовый 13B-REW (255—280 л.с.).

Конструкция Renesis включает в себя два основных изменения по сравнению с его предшественниками. Первое, выпускные отверстия не на периферии, а расположены на боковой стороне корпуса, что исключило перекрытие и позволило обновить впуск. Это произвело заметно больше мощности благодаря увеличению степени сжатия; однако, инженеры Mazda обнаружили, что при изменении выпускного отверстия на стороне корпуса, происходит накопление углерода на выпуске, что останавливает работу двигателя. Чтобы решить эту проблему, инженеры Mazda добавили водяную рубашку в боковой корпус. Второе изменение, роторы уплотнены по-разному, путём использования модернизированных боковых уплотнений: тонкий апекс и добавленное второе светотеневое кольцо. Инженеры Mazda первоначально использовали уплотнения, идентичные старым. Новое уплотнение призвано уменьшить трение.

Эти и другие инновационные технологии позволили Renesis достичь на 49 % более высокую мощность и уменьшить расход топлива и выбросы (RX-8 соответствовал LEV-II). Renesis стал Двигателем года и Лучшим новым двигателем 2003 года, и получил другие награды[5][6]

Renesis также был адаптирован для использования на двух видах топлива, что позволяет ему работать на бензине или водороде.[7][8]

Все роторные двигатели Mazda получили высокую оценку из-за своего легкого веса. Двигатель 13B-MSP Renesis имел массу 122 кг, включая всё навесное оборудование (за исключением фильтра), но без жидкостей двигателя (таких как охлаждающей жидкости, масла, и др.).

16X

Также известный как Renesis II, был представлен на коцепт-каре Mazda Taiki на Токийском автосалоне 2007 года. Мощность двигателя 300 л.с., уменьшена ширина корпуса ротора, появился непосредственный впрыск и алюминиевые боковые корпуса.[9]

Ежегодные продажи роторных Mazda без RX-8 и промышленных двигателей (источник: Ward’s AutoNews)

Продажи

Mazda в полной мере стала привержена к роторным двигателям после энергетического кризиса 1970-х годов. Компания чуть было не ушла полностью от поршневых двигателей в 1974 году, что едва не привело к её краху. Переход на трехсторонний подход (поршневые бензиновые и дизельные, и роторные двигатели) с 1980-х годов отнёс роторные двигатели для использования на спортивных автомобилях (на RX-7 и Cosmo), строго ограниченного объёма производства. Но компания непрерывно продолжала производство с середины 1960-х годов, и был единственным производителем роторных двигателей (RX-8) до прекращения производства в июне 2012 года модели RX-8 Spirit R 2000 года, выпускаемого для внутреннего японского рынка.

Хотя это и не отражено в графике слева, автомобилей RX-8 было больше, чем его предшественников. Пик продаж RX-8 пришелся на 2004 год с 23690 единицами, но продолжал снижаться до 2011 года, когда было произведено менее 1000 единиц.[10]

16 ноября 2011 года, Mazda CEO, Такаси Ямагути, объявила о том, что компания по-прежнему стремится производить роторные двигатели, сказав, «До тех пор пока я по-прежнему связан с этой компанией… будет предложен роторный двигатель или несколько в линейке.»[11]

В данный момент, двигатели производятся для SCCA Formula Mazda, и профессиональной Indy Racing League.

Примечания

Литература

  • Ямагути, Джек К. Новая Mazda RX-7 и роторные спортивные автомобили Mazda. — St. Martin’s Press, New York, 1985. — ISBN 0-312-69456-3.
  • Ян П. Норбай (1973). «Следите за Mazda!». Automobile Quarterly. XI.1: 50—61.

Ссылки

Mazda возродит роторный двигатель в 2020 году. Не спешите радоваться

Японцы официально признались в том, что работают над роторным двигателем нового поколения. Но все не так просто.

После того, как от роторных двигателей отказался АВТОВАЗ, Mazda оставалась последним автопроизводителем в мире, работающим над развитием этой технологии. Впрочем, после прекращения производства купе RX-8 и из ее модельного ряда исчезли машины с роторными моторами.

Но в Mazda продолжали работать над роторным двигателем. В Сети всплывали многочисленные патенты, в интернете появлялись различные слухи, а после дебюта великолепного концепта Mazda RX-Vision сомнений в том, что вскоре у японцев вновь появится роторное купе, почти не осталось. Да, пусть оно будет мелкосерийным и очень дорогим! Не важно. Но реалии оказались куда более прозаичными, чем RX-Vision, и разочарующими для всех фанатов марки.

Mazda официально сообщила о том, что с 2020 года будет устанавливать в свои модели роторный двигатель нового поколения. Но… речь идет об электромобилях, где ДВС станет выполнять роль range extender на электромобилях. Но и этого японцам мало, роторный двигатель сможет питаться не бензином, а сжиженным газом, чтобы даже при его работе машина оставалась максимально экологичной. Например, у BMW i3 range extender представляет собой бензиновый двигатель малого объема. Такие моторы начинают работать, когда батареи практически полностью разряжены. Они не приводят машину в движение, а работают в качестве генератора, подзаряжая аккумуляторы.

Свой первый электромобиль Mazda намерена представить в 2020 году. Вероятнее всего, произойдет это перед Олимпиадой в Токио: все японские автопроизводители готовят новые экологичные и технологичные модели к этому событию.

Согласно утвержденной стратегии Sustainable Zoom-Zoom 2030, через десять лет Mazda полностью откажется от обычных двигателей внутреннего сгорания. Около 95% всех выпускаемых автомобилей будут гибридными с той или иной формой электрификации, еще 5% составят электромобили.

Фото: Mazda

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Роторный двигатель Mazda — Википедия

Роторные двигатели Mazda (на основе двигателя Ванкеля) — семейство автомобильных двигателей, полученных в результате экспериментов, проводившихся в начале 1960-х годов немецким инженером Феликсом Ванкелем. На протяжении многих лет, объем двигателя увеличивался, появился турбонаддув.

Двигатели Ванкеля могут быть классифицированы по геометрическим размерам с точки зрения радиуса (ротор от центра до наконечника, а также средний радиус статора) и глубины (толщина ротора), а также смещение (кривошип, эксцентриситет, также 1/4 разницы между большой и малой осями статора). Эти показатели действуют аналогично измерениям диаметра цилиндра и хода поршня для поршневого двигателя. Объём считается по формуле 3√3 радиуса · смещение · глубина, и умножается на число роторов. Почти все двигатели Ванкеля производства Mazda используют один радиус ротора, 105 мм, со смещением коленчатого вала 15 мм. Единственный двигатель, отошедший от этой формулы, это редкий 13A, в котором используется 120 мм радиус ротора и 17,5 мм смещение коленчатого вала.

Роторные двигатели Mazda имели репутацию относительно небольшого и мощного двигателя c низко-эффективным расходом топлива. Двигатели стали популярными среди строителей автомобильных наборов, хот-родов и легкой авиации из-за малого веса, компактных размеров, потенциалом настройки и, по существу, вытекающим высоким соотношением мощности к весу — что является характерным для всех двигателей Ванкеля. Mazda поставила двигатель в серийное производство, в рамках совместного предприятия Comotor SA с компаниями NSU (Ro80) и Citroën (GS Birotor), между 1967 и 1977 годами.

40A

Первым прототипом двигателя Ванкеля от Mazda был 40A, одно-роторный двигатель очень похожий на NSU KKM400. Хотя двигатель и не производился в полном объёме, 40A был ценным стендовым двигателем для инженеров Mazda, и быстро продемонстрировал две серьезные проблемы относительно проектирования: дребезг в корпусе, и большое потребление масла. Дребезг вызывался вибрациями уплотнения на концах ротора. Проблема потребления масла была связана с использованием термостойких резиновых уплотнений по бокам роторов. Этот ранний двигатель имеет производящий радиус 90 мм, эксцентриситет 14 мм и толщину ротора 59 мм.

L8A

Первый прототип Mazda Cosmo имел 798-кубовый L8A двух-роторный двигатель Ванкеля. Автомобиль с двигателем был показан на Токийском автосалоне 1963 года. Полые чугунные литые уплотнения апекса понижали вибрацию путём изменения их резонансной частоты, что устраняло дребезг. Он использовал систему смазки с сухим картером. Радиус ротора вырос по сравнению с 40A до 98 мм, а толщина уменьшилась до 56 мм.

Для экспериментов были также созданы одно-, трёх- и четырёх-роторные варианты L8A.

10A

10A под капотом легендарного Mazda Cosmo

Появившись в 1965 году, серия 10A двигателей Mazda стала первым массовым двигателем Ванкеля. Это был двух-роторный двигатель объёмом 2х491=982 куб.см. Этот двигатель получил распространённую толщину ротора в 60 мм.

Корпус ротора изготовлен из алюминия с покрытием из хрома, при этом алюминий опрыскивался расплавленной углеродистой сталью для увеличения прочности. Чугун использовался для самих роторов, а их эксцентрические валы были из дорогой хром-молибденовой стали. Добавление уплотнений апекса решило проблему дребезга.

0810

Первым двигателем 10A был 0810, устанавливавшийся на Серии I Cosmo с мая 1965 года по июль 1968 года. Эти автомобили, и их революционный двигатель, часто называли моделями L10A. Мощность двигателя 110 л.с. (82 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 130 Нм при 3500 об/мин.

10A имел двойные порты со стороны впуска на ротор, каждый порт на одну из четырёх карбюраторных камер. При низких нагрузках для дополнительной экономии топлива использовался только один порт на ротор. Один выпускной канал направляет горячий газ через холодные части корпуса и поток охлаждающей жидкости двигателя в осевом направлении, а не радиальном, используемом в NSU. Небольшое количество масла смешивалось с топливом для смазки.

Двигатель 0810 был доработанным под гоночные Cosmo, использовавшиеся на Нюрбургринге. На них были использованы периферийные боковые порты впуска: клапан переключается со стороны к периферийному порту, что способствует увеличению числа оборотов.

Двигатель устанавливался на Mazda Cosmo Series I/L10A 1965—1968 годов.

0813

Улучшенный двигатель 0813 появился в июле 1968 году на автомобиле Series II/L10B Cosmo. По конструкции он очень похож на 0810.

Японские версии имели мощность 100 л.с. (75 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 133 Нм при 3500 об/мин. Использование менее дорогих компонентов подняло вес двигателя от 102 кг до 122 кг.

Двигатель устанавливался на Mazda R100/Familia Rotary 1968—1973 годов.

0866

Последним двигателем серии 10A был 0866, появившийся в 1971 году. Этот вариант получил чугунной тепловой дроссель для снижения уровня выбросов выхлопных газов и перенастройки выпуска. Новый подход к сокращению выбросов отчасти является результатом введения японских правил в 1968 году, касающихся контроля выбросов, с началом реализации в 1975 году. Mazda назвала эту технологию REAPS (Rotary Engine Anti Pollution System). Литой корпус ротора теперь покрывался новым методом: новое покрытие Transplant Coating Process (TCP) обрабатывалось напыленной сталью, которую затем покрывали хромом. Мощность двигателя 105 л.с. (78 кВт) при 7000 об/мин и крутящий момент 135 Нм при 3500 об/мин.

Двигатель устанавливался на японских версиях Mazda RX-3 1972—1974 годов.

13A

Двигатель 13A был разработан для переднеприводных автомобилей. Объём двух-роторного двигателя составляет 2х655=1310 куб.см. Это был единственным роторным двигателем Mazda с отличающимися параметрами ротора: радиус 120 мм, эксцентриситет 17,5 мм, но толщина ротора как и у 10A составляла 60 мм. Ещё одним важным отличием от предыдущих двигателей было интегрированное с водяным охлаждением охлаждение масла.

13A применялся только на R130 Luce 1969—1972 годов, где показывал мощность 126 л.с. (94 кВт) и крутящий момент 172 Нм. Это был последний двигатель в своей конструкции: следующий Luce был заднеприводным и Mazda более никогда не делала переднеприводные роторные автомобили.

12A

Двигатель 12A это «вытянутая» версия 10A — радиус ротора оставался прежним, а толщина была увеличена с 60 до 70 мм. Объём двухроторного двигателя составил 2х573=1146 куб.см. Серия 12A производилась в течение 15 лет, с мая 1970 года по 1985 год. В 1974 году, 12A стал первым двигателем построенным за пределами Западной Европы или США, прошедший 24 часа Ле-Мана.

В 1974 году новый метод был использован для упрочнения корпуса ротора — вставка листового металла (SIP), аналогичного гильзам цилиндров на обычном поршневом двигателе, с хромированной поверхностью. Также использовалось боковое покрытие корпуса. Новый метод «REST» позволил создать достаточно прочный корпус, было решено отказаться от старых карбоновых уплотнений в пользу обычного чугуна.

Ранние двигатели 12A также использовали термодроссель, схожий с использованном на 10A 0866, и на некоторых также имелась вставка в выпуске для снижения шума выхлопа. Версия с обедненной смесью появилась 1979 году (в Японии) и в 1980 году (в Америке), заменившая обычный катализатор. Основным отличием двигателей 12A стала система 6PI.

Двигатель устанавливался на:

  • Mazda R100, 1970—1972
  • Mazda RX-2, 130 л.с. (97 кВт) и 156 Нм, 1970—1974
  • Mazda RX-3 110 л.с. (82 кВт) и 135 Нм (Япония, 1972—1974)
Турбированный 12A, установленный в Mazda Cosmo Роторный седан Mazda RX-3 (с двигателем 12B)
  • Mazda RX-4, 1972—1974
  • Mazda Luce, 1972—1980
  • Mazda RX-7, 100 л.с. (75 кВт), 1978—1979
  • Aero Design DG-1 — легкий самолёт, использовал два двигателя от Mazda RX-3, оба крутили винты — один спреди, другой в задней части самолёта
  • С обедненной смесью
  • 6PI

Турбированный двигатель

Конечный двигатель 12A имел электронный впрыск топлива и использовался на японских серии HB автомобиля Cosmo, Luce,[1] и серии SA автомобиля RX-7.[2] На 1982 год, купе Cosmo с турбо-двигателем 12A был официально самым быстрым серийным автомобилем в Японии. Он использовал «полу-прямой впрыск» в обоих роторах сразу. Пассивный датчик детонации был использован для устранения стука.[2] Двигатель использовался до 1989 года на HB серии Cosmo.

  • Мощность оригинального двигателя 160 л.с. (120 кВт) при 6500 об/мин, крутящий момент 226 Нм при 4000 об/мин.[1]
  • Мощность двигателя Impact Turbo 165 л.с. (121 кВт) при 6000 об/мин, крутящий момент 231 Нм при 4000 об/мин.

Двигатель устанавливался на Mazda Cosmo (1982—1989), Mazda Luce (1982—1985), Mazda RX-7 (1984—1985).

12B

12B был малосерийным двигателем, производившимся для Mazda RX-2 и RX-3. По сравнению с предыдущими двигателями увеличена надежность, и появился единый распределитель зажигания. Улучшенный 12B появился в 1974 году и устанавливался на Mazda RX-2 (1974—1978) и Mazda RX-3 (1974—1978).

13B

13B был наиболее массовым двигателем. Он стал основой для всех будущих роторных двигателей Mazda, и производился более 30 лет. 13B не имеет никакого отношения к 13A. Это «вытянутая» версия 12А, имеющая толщину ротора в 80 мм. Объём двигателя 2х654=1308 куб.см.

В США двигатель 13B был доступен с 1974 по 1978 годы, затем перестал устанавливаться на седаны, но продолжал идти с RX-7 GSL-SE 1984—1985 годов. Он исчез с рынка США снова в 1995 году, когда были проданы последние американские версии RX-7. Двигатель постоянно используется в Японии с 1972 (на Mazda Luce/RX-4) по 2002 годы (на RX-7).

Роторы от двигателя 13B Коленчатый вал

AP

13B был разработан как мощный двигатель с низким уровнем выбросов. Первые автомобили с этим двигателем использовали название AP.

Устанавливался на Mazda Cosmo AP (1975—1980), Mazda Rotary Pickup (1974—1977), Mazda Roadpacer (1975—1977), Mazda RX-4 (1973—1978), RX-5 (1975—1980)

13B-RESI

На двигателе 13B-RESI впервые был использован настроенный впускной коллектор. RESI = Rotary Engine Super Injection. Так называемый динамический эффект впуска имел двухуровневый впускной объём, который производил эффект нагнетателя от резонанса Гельмгольца при открытии и закрытии впускных каналов. Двигатель RESI также имеет систему впрыска Bosch L-Jetronic. Мощность двигателя выросла до 135 л.с. (101 кВт), крутящий момент 180 Нм.

Устанавливался на Mazda HB Luce (1984—1985), Mazda HB Cosmo (1984—1985), Mazda FB RX-7 GSL-SE (1984—1985).

13B-DEI

Как и 12A-SIP, на втором поколении RX-7 имелась система переменного впуска. Дублированный DEI, двигатель оснащен системами 6PI и DEI, а также электронной системой впрыска топлива с четырьмя инжекторами. Мощность выросла до 146 л.с. (109 кВт) при 6500 об/мин, крутящий момент составил 187 На при 3500 об/мин.

На 13B-T устанавливался нагнетатель в 1986 году. Он имеет новые четыре инжектора впрыска топлива от двигателя 6PI. Mazda вернулась к четырём портам конструкции, схожей с использовавшейся на 13B 1974—1978 годов. На двигателях 1986—1988 годов твинскрольный нагнетатель использовал двухступенчатый механический привод клапанов, однако, на двигателях 1989—1991 годов лучшая конструкция использовала разделенный коллектор, питающий твинскролл. Для двигателей, собранных между 1986—1988 годами мощность составляла 185 л.с. (138 кВт) при 6500 об/мин и момент 248 Нм при 3500 об/мин.

Атмосферные двигатели устанавливались на Mazda FC3S S4 RX-7 (1986—1988, 146 л.с., 108 кВт) и Mazda FC3S S5 RX-7 (1989—1991, 160 л.с., 119 кВт). Турбо-двигатели на Mazda HC Luce (Turbo-II, 1986—1991, 185 л.с., 138 кВт), Mazda FC3S S4 Turbo RX-7 (Turbo-II, 1986—1988, 185 л.с., 138 кВт), Mazda FC3S S5 Turbo RX-7 (Turbo-II, 1989—1991, 200 л.с., 147 кВт).

13B-RE

13B-RE с автомобиля JC Cosmo похож на двигатель 13BREW, но имел несколько ключевых отличий, а именно крупные боковыми отверстиями, присущие любой последующей модели роторных двигателей.

По сравнению с двумя турбинами, установленных на 13B-REW (FD RX-7), это были последовательные большая первичная (HT-15) и малая вторичная (HT-10) турбины. Размер инжектора = 550 см³ PRI + SEC.

Около 5000 единиц 13B-RE было продано с автомобилями JC Cosmo. Устанавливался в 1990—1995 годах на Eunos Cosmo (235 л.с., 176 кВт).

13B-REW

Двух-турбинная версия 13B, двигатель 13B-REW, стал известен своей высокой мощностью и малым весом. Две турбины Hitachi HT-12 устанавливались последовательно. Примечательно, что это был первый в мире двигатель по объёму производства с последовательной двойной системой турбонаддува.[3] По оценкам мощность двигателя составила 280 л.с. (206 кВт) на автомобиле Mazda RX-7.

Устанавливался на Mazda RX-7:1992—1995 (255 л.с., 190 кВт), 1996—1998 (265 л.с., 197 кВт), 1999—2002 (280 л.с., 206 кВт).

13G/20B

Двигатель Eunos Cosmo в музее Mazda

В гонках 24 часа Ле-Мана, первый трёх-роторный двигатель, используемый на 757 был назван 13G.

Основное различие между 13G и 20B было то, что 13G использует заводской периферийный впуск (используемый для гонок), а 20B использует боковые порты.

Он был переименован в 20B после соглашения Mazda об именовании для 767 в ноябре 1987 года.

Трёх-роторный 20B-REW устанавливался только на Eunos Cosmo 1990—1995 годов. Он был первым в мире по объёму производства двигателем с твин-турбо. Двигатель был предложен в двух вариантах: 13B-REW и 20B-REW. Объём 1962  см³ (три 654-кубовых ротора) и имел буст 0,7 бар, мощность 300 л.с. (224 кВт) и крутящий момент 407 Нм.

Версия 20B известна как «R20B RENESIS 3 Rotor Engine», строившийся Racing Beat в США для концепт-кара Furai, представленного 27 декабря 2007 года. Двигатель был разработан под топливо E100.

13J

Первым гоночным четырёх-роторным двигателем Mazda был 13J-M (13J-MM), использовавшийся в 1988 и 1989 годах на автомобиле 767 в группе C Ле-Мана.[4] Этот мотор сменил 26B.

R26B

Наиболее заметный 4-роторный двигатель Mazda, 26B, был использован только в различных спортивных прототипах Mazda, включая 767 и 787B в замену старым 13J. В 1991 году Mazda 787B с двигателем 26B стала первым японским автомобилем, и первым автомобилем с не-поршневым двигателем, победившая в гонке 24 часа Ле-Мана. Двигатель 26B имеет объём 2622 см³ и мощность 700 л.с. (522 кВт) при 9000 об/мин. Конструкция двигателя использует периферийные впускные порты, бесступенчатую геометрию воздухозаборников, и дополнительную (третью) свечу зажигания на ротор.

13B-MSP Renesis

Mazda Renesis в музее Mazda

Двигатель Renesis (13B-MSP Multi-Side Port) впервые появился на Mazda RX-8 в 2003 году, является развитием предыдущего мотора 13B. Он был разработан как экологичный и экономичный двигатель, что всегда было основными недостатками роторных двигателей. Это атмосферный, в отличие от своих предшественников из серии 13B, и следовательно, чуть менее мощный, чем устанавливаемый на Mazda RX-7 твин-турбовый 13B-REW (255—280 л.с.).

Конструкция Renesis включает в себя два основных изменения по сравнению с его предшественниками. Первое, выпускные отверстия не на периферии, а расположены на боковой стороне корпуса, что исключило перекрытие и позволило обновить впуск. Это произвело заметно больше мощности благодаря увеличению степени сжатия; однако, инженеры Mazda обнаружили, что при изменении выпускного отверстия на стороне корпуса, происходит накопление углерода на выпуске, что останавливает работу двигателя. Чтобы решить эту проблему, инженеры Mazda добавили водяную рубашку в боковой корпус. Второе изменение, роторы уплотнены по-разному, путём использования модернизированных боковых уплотнений: тонкий апекс и добавленное второе светотеневое кольцо. Инженеры Mazda первоначально использовали уплотнения, идентичные старым. Новое уплотнение призвано уменьшить трение.

Эти и другие инновационные технологии позволили Renesis достичь на 49 % более высокую мощность и уменьшить расход топлива и выбросы (RX-8 соответствовал LEV-II). Renesis стал Двигателем года и Лучшим новым двигателем 2003 года, и получил другие награды[5][6]

Renesis также был адаптирован для использования на двух видах топлива, что позволяет ему работать на бензине или водороде.[7][8]

Все роторные двигатели Mazda получили высокую оценку из-за своего легкого веса. Двигатель 13B-MSP Renesis имел массу 122 кг, включая всё навесное оборудование (за исключением фильтра), но без жидкостей двигателя (таких как охлаждающей жидкости, масла, и др.).

16X

Также известный как Renesis II, был представлен на коцепт-каре Mazda Taiki на Токийском автосалоне 2007 года. Мощность двигателя 300 л.с., уменьшена ширина корпуса ротора, появился непосредственный впрыск и алюминиевые боковые корпуса.[9]

Ежегодные продажи роторных Mazda без RX-8 и промышленных двигателей (источник: Ward’s AutoNews)

Продажи

Mazda в полной мере стала привержена к роторным двигателям после энергетического кризиса 1970-х годов. Компания чуть было не ушла полностью от поршневых двигателей в 1974 году, что едва не привело к её краху. Переход на трехсторонний подход (поршневые бензиновые и дизельные, и роторные двигатели) с 1980-х годов отнёс роторные двигатели для использования на спортивных автомобилях (на RX-7 и Cosmo), строго ограниченного объёма производства. Но компания непрерывно продолжала производство с середины 1960-х годов, и был единственным производителем роторных двигателей (RX-8) до прекращения производства в июне 2012 года модели RX-8 Spirit R 2000 года, выпускаемого для внутреннего японского рынка.

Хотя это и не отражено в графике слева, автомобилей RX-8 было больше, чем его предшественников. Пик продаж RX-8 пришелся на 2004 год с 23690 единицами, но продолжал снижаться до 2011 года, когда было произведено менее 1000 единиц.[10]

16 ноября 2011 года, Mazda CEO, Такаси Ямагути, объявила о том, что компания по-прежнему стремится производить роторные двигатели, сказав, «До тех пор пока я по-прежнему связан с этой компанией… будет предложен роторный двигатель или несколько в линейке.»[11]

В данный момент, двигатели производятся для SCCA Formula Mazda, и профессиональной Indy Racing League.

Примечания

Литература

  • Ямагути, Джек К. Новая Mazda RX-7 и роторные спортивные автомобили Mazda. — St. Martin’s Press, New York, 1985. — ISBN 0-312-69456-3.
  • Ян П. Норбай (1973). «Следите за Mazda!». Automobile Quarterly. XI.1: 50—61.

Ссылки

Принципы работы, плюсы и минусы роторного двигателя — особенности роторно-поршневого ДВС — журнал За рулем

Роторный двигатель конструктивно проще поршневого, но и у этой медали есть обратная сторона. Изучаем его устройство и принцип работы на примере версии 13B-MSP, которую ставили на «Мазду RX‑8».

В 1957 году немецкие инженеры Феликс Ванкель и Вальтер Фройде продемонстрировали первый работоспособный роторный двигатель. Уже через семь лет его усовершенствованная версия заняла место под капотом немецкого спорткара «NSU-Спайдер» — первого серийного автомобиля с таким мотором. На новинку купились многие автомобильные компании — «Мерседес-Бенц», «Ситроен», «Дженерал моторс». Даже ВАЗ многие годы мелкими партиями выпускал машины с двигателями Ванкеля. Но единственной компанией, которая решилась на крупносерийное производство роторных двигателей и не отказывалась от них долгое время, несмотря ни на какие кризисы, стала «Мазда». Ее первая модель с роторным мотором — «Космо Спортс (110S)» — появилась еще в 1967 году.

ЧУЖОЙ СРЕДИ СВОИХ

В чем сходство и отличие роторного двигателя от привычного поршневого собрата? Попробуем разобраться на примере одной из его последних версий 13B-MSP, которую ставили на «Мазду RX‑8».

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

Материалы по теме

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.

В роторном моторе осуществляются те же циклы, что и в четырехтактном поршневом агрегате: впуск, сжатие, рабочий такт и выпуск. При этом в нем нет сложного механизма газораспределения — привода ГРМ, распредвалов и клапанов. Все его функции выполняют впускные и выпускные окна в боковых стенках (корпусах) — и сам ротор, который, вращаясь, открывает и закрывает «окна».

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

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о