Роторный двигатель мазда принцип работы
Обновлено: 15.05.2024
Роторный двигатель: принцип работы, устройство, недостатки и преимущества, видео
Концепция роторного двигателя весьма интересна. Такие крупнейшие концерны, как Mazda, Citroen, Mersedes-Benz и General Motors, выпускали автомобили с роторными двигателями, однако позднее от них отказались. В этой статье мы рассмотрим принцип работы роторного ДВС, а также преимущества и недостатки этой конструкции.
Что такое роторный двигатель Немного истории возникновения агрегатаКонструкция роторного двигателя Принцип работы Плюсы и минусы$('.index-post .contents').toggleClass('hide-text', localStorage.getItem('hide-contents') === '1')
Что такое роторный двигатель
Роторно-поршневой двигатель (РПД) — это класс тепловых двигателей, объединённых типом движения рабочего элемента, или ротора. В частном случае такого устройства можно выделить роторные двигатели внутреннего сгорания (роторные ДВС).
Такой тип двигателя не нуждается в элементах, которые преобразуют поступательные движения во вращательные. Соответственно, при работе роторного ДВС значительно меньше потерь, нежели поршневого, весь отсутствует промежуточное звено, такое как коленчатый вал.
На первый взгляд, этот агрегат отлично решает поставленную перед ним задачу и имеет более высокий КПД. Однако такая конструкция не получила большого распространения, и даже автомобильному концерну Mazda, который долго выпускал автомобили с таким типом двигателя, в частности модель RX-8, пришлось в конце концов отказаться от роторных систем.
Это обусловлено некоторыми недостатками в работе системы, о которых пойдёт речь далее в статье.
Немного истории возникновения агрегата
Авторами роторно-поршневого ДВС являются Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, создавшие его в 50-е годы ХХ века.
Знаете ли вы? В первой версии конструкции Ванкеля имелась подвижная камера и зафиксированный ротор, однако в итоге схему поменяли местами.
В этом тандеме Ванкель провёл исследования уплотнений вращающихся клапанов, а базовую схему и инженерную концепцию сформулировал Фройде. Сейчас роторный ДВС часто называют двигателем Ванкеля.
Впервые данная модель «сердца автомобиля» была испытана на NSU Spider, мощность мотора которого составила 57 лошадиных сил. При этом он легко разгонялся до скорости 150 км/ч.
Первым массовым авто с роторной системой стал NSU Ro-80 — второй по счёту автомобиль во всей линейке компании. В отечественном автопроме данная модель двигателя использовалась на ВАЗ 21079, которая была служебной машиной, часто милицейской.
А самой массовой серией машин с роторным ДВС по праву считается Mazda RX (Rotor-eXperiment), которая производилась вплоть до середины 2012 года, хотя и сейчас ещё не до конца распроданы выпущенные автомобили.
Читайте подробнее о том, как проверить двигатель перед покупкой авто.
Конструкция роторного двигателя
Подвижный элемент этой конструкции устанавливается на валу и соединяется с шестерёнкой, которая соединена со статором и образует так называемую «неподвижную шестерню». Диаметр статора по размерам значительно меньше диаметра ротора, вращающегося вокруг шестерни вместе с зубчатым колесом.
Ротор имеет трёхгранную форму и движется по поверхности цилиндра. В процессе движения он поочерёдно закрывает объёмы камер при помощи уплотнений, находящихся в вершинах ротора. Во время работы конструкции не требуется специального газораспределения.
1 и 2 - части впускной системы двигателя; 3 - задняя часть корпуса двигателя; 4 и 6 - цилиндры (корпус ротора); 5 - средняя часть корпуса двигателя; 7 - передняя часть корпуса двигателя; 8 - корпус дроссельной заслонки; 9 и 11 - стационарные (неподвижные) шестерни на фланцах; 10 - ротор с внутренним зубчатым венцом в сборе; 12 - эксцентриковый вал роторов; 13 - приёмный выпускной коллектор.
Благодаря действию давления газа и центробежных сил пластины, которые выполняют роль уплотнителя, прижимаются к внутренней поверхности устройства, и в результате происходит герметизация камеры.
Схема в итоге оказалась куда проще и компактнее, чем поршневые устройства, в том числе за счёт отсутствия картерного пространства, шатунов и коленвала. Чаще всего при изготовлении конструкции применяется соотношение радиуса шестерни к зубчатому колесу 2:3.
Рекомендуем почитать о том, почему стучит двигатель на холостых оборотах.
Роторный двигатель не производит возвратно-поступательные движения, как обычный поршневой ДВС. Принцип работы основан на вращении поршня. В работе нет точек замирания, как у поршневого устройства, то есть он работает более плавно, без импульсов.
РПД использует избыточное давление, которое возникает в процессе сгорания смеси топлива и воздуха. С помощью шатуна и коленчатого вала приводится в движение поршень. Давление возникает в камерах, которые формируются самой конструкцией цилиндра и корпусом ротора, играющего роль поршня.
Траектория работы ротора похожа на линию спирографа. Когда происходит соприкосновение вершин движущего элемента и стенок самого ДВС, создаются непроницаемые камеры сгорания.
Вращающийся ротор позволяет осуществлять следующие процессы:
поступление воздушно-топливной смеси;её сжатие;воспламенение;выпуск выхлопа.
Узнайте как устроены водородный, атмосферный и гибридный двигатели.
При поступлении воздуха в камеру одновременно впрыскивается топливо. При вращении ротора в этой камере смесь сжимается. Вращаясь, ротор перемещает камеру со смесью к свечам зажигания, после чего происходит воспламенение топлива и расширение.
На следующем повороте смесь выходит в выхлопную трубу, и процесс повторяется. Такой процесс работы ничем не отличается от работы четырёхтактного поршневого ДВС.
Видео: как работает роторный двигатель
К преимуществам роторного двигателя можно отнести:
отсутствие пульсирующих импульсных нагрузок;КПД такого двигателя составляет 40 %, в отличие от 20 % поршневого ДВС;его мощность значительно выше, к тому же работает он намного тише, что позволяет использовать топливо с низким октановым числом;он сделан из гораздо меньшего количества металла, а значит, более лёгкий;конструкция содержит меньшее число агрегатов и узлов.
Герметизация камеры сгорания и впуска-выпуска.Для разработки нужны точные расчёты, ведь в при трении металл в результате нагрева расширяется. Точные расчёты позволяют сохранить компрессию и КПД.В процессе работы такой двигатель имеет склонность к перегревам, чем и уступает поршневым ДВС.Из-за конструкции самого устройства зоны нагрева распределены неравномерно, поскольку в камере сгорания температура выше, чем в камере впуска-выпуска. Следовательно, и цилиндр нагревается неравномерно. Для устранения такого дефекта конструкции необходимо в процессе производства цилиндра использовать различные материалы.Износостойкость у данного типа значительно ниже, чем у поршневых ДВС, так как роторный работает на больших оборотах.Из-за больших оборотов значительно увеличивается расход топлива и масла.Поскольку в процессе работы роторного ДВС топливо не успевает полностью сгореть, выхлопные газы являются более токсичными, нежели у поршневого.При использовании роторного двигателя нужно регулярно производить замену масла и чётко следить за выполнением этой процедуры.
Роторный двигатель хоть и не получил такого же распространения, как поршневой ДВС, однако тоже нашёл свою нишу в автомобильной промышленности.
Важно! В автомобилях с таким двигателем необходимо масло заменять каждые 5000 км. Если своевременно не выполнять замену, то вероятность поломок значительно увеличивается, что влечёт за собой дорогостоящий ремонт.
Например, его часто устанавливают в машины, которые участвуют в гонках. Несмотря на существенные недостатки, этот двигатель обладает и несомненными достоинствами, поэтому по-прежнему считается серьёзной альтернативой поршневым ДВС.
Роторный двигатель: орел и решка
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
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
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
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.
Вопреки расхожему мнению, производитель рекомендует глушить мотор как обычно, а не на средних оборотах. «Знатоки» уверены, что при выключении зажигания в рабочем режиме сгорают все остатки топлива и это облегчает последующий холодный пуск. По мнению сервисменов, толку от подобных ухищрений ноль. А вот действительно полезным для мотора будет хотя бы небольшой прогрев перед началом движения. С теплым маслом (не ниже 50º) его износ будет меньше.
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.
Несмотря на вышеперечисленные проблемы, в России хватает поклонников роторных машин — что уж говорить о других странах! Хотя сама «Мазда» сняла роторную «восьмерку» с производства и с ее наследницей пока не спешит.
Mazda RX-8: ТЕСТ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
В 1991 году «Мазда‑787В» с роторным мотором победила в гонке «24 часа Ле-Мана». Это была первая и единственная победа автомобиля с таким двигателем. Кстати, сейчас далеко не все поршневые моторы доживают до финиша в «длинных» гонках на выносливость.
Роторный двигатель "Мазда RX8": технические характеристики, плюсы и минусы
Далеко не каждый автолюбитель знает о том, что существуют не только классические поршневые двигатели, но и роторные. Это обусловлено крайней редкостью последних. Единственный производитель в мире, серийно занимающийся выпуском автомобилей с роторным двигателем - "Мазда". Давайте более подробно рассмотрим ключевые особенности данного мотора.
В качестве примера возьмем самый популярный роторный двигатель "Мазда RX8" - 13B MSP.
Общие сведения
Мотор 13B MSP имеет общепринятое и известное название Renesis, которое и будет фигурировать в данной статье. Хотелось бы отметить, что он получил звание "Двигатель года" в далеком 2003-м. Не будем слишком углубляться в историю изобретения, скажем лишь то, что придуман принцип работы такого мотора был Феликсом Ванкелем и Вальтером Фройде в 1954 году, хотя первые разработки начались еще в 30-х.
В 1958 году компания NSU выпустила первый в мире автомобиль с роторно-поршневым двигателем (в далнейшем РПД). А спустя несколько лет компания "Мазда" стала изготавливать РПД на собственных мощностях. Поэтому и в настоящее время только данная компания обладает огромным опытом использования роторно-поршневых двигателей в автомобилях.
Вкратце о принципе работы РПД и преимуществах
Конструкция мотора имеет статор, который является аналогом блока цилиндров в классическом ДВС, а также ротор, являющийся, по сути, поршневой. Эксцентриковый вал исполняет обязанности коленвала. Собственно, используется такой механизм, как апекс, который применяется для изоляции камер внутреннего сгорания. Это одна из наиболее тяжелонагруженных деталей в плане перепада температур.
Такой мотор обладает целым рядом преимуществ. Роторный двигатель "Мазда RX8", обзор которого будет выполнен в данной статье, является крайне компактным. Он имеет намного меньше деталей, нежели обычный поршневой. Это, без всякого сомнения, увеличивает его надежность. Отдача в данном случае также гораздо выше. Объема в 1,3 литра вполне достаточно чтобы добиться мощности в 250 лошадиных сил.
Недостатки Renesis
Как вы уже наверняка догадались, широкого распространения моторы подобного типа не получили. И на это есть целый ряд весомых причин. Во-первых, низкий ресурс двигателя. Конструкция выполнена таким образом, что через определенный пробег узел выходит из строя. Конечно, классический поршневой двигатель тоже отрабатывает свое, но это уже совсем другая история.
Сколько проработает РПД, зависит от стиля вождения, но в большинстве случаев пробег останавливается на отметке 100 000 км. Конечно, бывали случаи, когда мотор ходил и 200 000 км, но это уже, скорее, исключение из правил, нежели штатная ситуация. Сам по себе РПД считается расходником, поэтому чаще всего его меняют просто на новый.
Не для спокойной езды
Роторный двигатель "Мазда RX8", технические характеристики которого рассмотрены в обзоре, приобретается зачастую для высоких скоростей и ощущения постоянного драйва. Работа на высоких оборотах хоть и наносит меньше вреда, нежели поршневому мотору, но все же существенно снижает ресурс. Обычно отметка падает до 80 000 км, а в некоторых случаях и до 50 000 км. Дальше идет либо капремонт и переборка, либо же установка нового мотора.
Есть и еще один важный нюанс - РПД не терпит перегревов, хотя и склонен к ним. Именно поэтому нужно крайне внимательно следить за исправностью системы охлаждения на автомобиле. Вовремя менять антифриз, термостат и другие расходники. Так как минимальная экономия может вылиться в максимальные затраты.
Более капризный
Так как работает роторный двигатель "Мазда RX8" зачастую в экстремальных условиях, то его нужно тщательно обслуживать. В частности, это касается регулярности замены масла. Желательно выполнять данную процедуру раз в 5 000 км. Учитывая, что замена масла в данном моторе частичная, проблемой это быть не должно. Затягивать крайне не рекомендуется, так как можно "попасть" на новый двигатель, даже капремонт не поможет.
Как было отмечено немного выше, апекс - один из самых нагруженных элементов системы. Данная пластина является уплотнителем между камерами сгорания. Поэтому она постоянно под нагрузкой от перепада температур и давления. Частично конструкторам удалось решить проблему с её износом, использовав высоколегированную сталь. Тем не менее апекс выходит из строя обычно в первую очередь.
Поиск СТО - целая наука
Даже сегодня далеко не каждый автосервис возьмется за ремонт такого двигателя. В России таких СТО, может, и насобирается десяток, которые располагаются в основном в крупных городах, таких как Москва или Санкт-Петербург. Ну а что же делать владельцам такого автомобиля в провинции, совершенно непонятно. Это один из ключевых факторов, которые не дают людям покупать машины с подобным мотором.
Но даже если сервис с такими специалистами и найдется, то где же взять запчасти? Их придется заказывать и, скорее всего, ждать нужно будет долго. Конечно, роторный двигатель "Мазда RX8", ресурс которого и так невелик, может уменьшиться благодаря неквалифицированным сотрудникам сервиса. Поэтому куда-нибудь отдавать авто тоже не хочется. Скорее всего, и заявленная сумма на ремонт РПД будет просто удивительной, но это уже зависит от наглости конкретно взятого моториста.
Усовершенствование двигателя Renesis
Компания "Мазда" после выпуска RX-7 учла некоторые недостатки мотора и попыталась его усовершенствовать. После ряда манипуляций, большая часть которых не разглашалась, разработчик заявил, что, в зависимости от стиля езды, мотор проработает от 300 000 до 450 000 километров. Правда, он забыл добавить, что на этот период приходится также 3-4 капремонта. Именно таковой и является ситуация на сегодняшний день.
Единственная существенная модернизация, которая принесла пользу, это установка двух масляных форсунок. Хотя и тут без недостатков не обошлось. Их конструкция была не самой удачной, поэтому апексы смазывались недостаточно и очень быстро спекались. Этот минус был устранен в рестайлинге. Ну а сейчас нелишним будет рассказать об особенностях эксплуатации данного мотора.
Чего двигатель боится?
Мы уже немного разобрались с вами, чем интересен роторный двигатель "Мазда RX8". Принцип работы, преимущества и недостатки также рассмотрели. А сейчас о других важных деталях. РПД крайне боится:
- масляного голодания;
- перегревов;
- плохого топлива;
- длительной езды на высоких оборотах.
Что же касается первых двух пунктов, то тут все предельно ясно. Плохой бензин действительно влияет на работу РПД. Возможна детонация и нестабильная деятельность. Поэтому настоятельно рекомендуется заливать лучшее горючее, которое только можно найти на заправочной станции. Что же касается высоких оборотов, то они вызывают перегрев. Хотя иногда нужно давать газу для удаления нагара и продувки свечей, но это должно быть кратковременно.
О расходах на содержание
А это, пожалуй, самое интересное. Несмотря на относительно невысокую стоимость автомобиля, вложиться в него придется конкретно в любом случае. Первое и самое главное - расход топлива. Тут он достаточно внушительный. По трассе приблизительно 10-12 литров, а по городу от 13 до 20. Но это в случае исправной работы всех систем и узлов. Если имеется хотя бы неисправный лямбда-зонд, расход усредняется и повышается до 20 литров и выше.
Учитывайте еще и то, что автомобиль крайне неохотно потребляет АИ-92, поэтому кормить придется 95-м. Следовательно, и расходы несколько возрастают. Но это еще далеко не все. Масло автомобиль также охотно ест. Расход составляет порядка 500-1000 мл на 1 000 км в зависимости от того, как давить на акселератор. Оригинальная литровая бутылка стоит порядка 1 000 рублей. Но можно найти и качественный заменитель по 500 рублей за литр. Содержать такую "рабочую лошадку" крайне непросто. Автомобиль подходит, скорее, для парадных выездов, нежели ежедневного толкания по пробкам с работы и на работу.
Роторный двигатель "Мазда RX8": отзывы владельцев и экспертов
По мнению большинства специалистов, есть один огромный плюс такого мотора. Заключается он в его небольшом весе. Тот же "Ренесис" имеет массу ненамного больше ста килограммов. Если брать мотор аналогичной мощности, то это все 250-300 кг. В целом же такой силовой агрегат на RX8 позволил существенно улучшить балансировку автомобиля и уменьшить массу.
Еще одно ключевое достоинство, по мнению многих - высокий КПД и отсутствие вибраций как таковых. Это делает езду более комфортной на высоких оборотах, так как мотор работает не слишком шумно, да и имеет достаточно приятный звук. Но специалисты многих СТО отмечают, что это крайне прихотливый мотор и, по сути, непредсказуемый. Он может ходить как больше положенного производителем срока, так и в разы меньше. Это не дает никакой уверенности в завтрашнем дне.
Еще один минус - сокращается ресурс работы при низких температурах. Это, конечно, касается и обычных цилиндро-поршневых двигателей, но РПД тут преуспел. Компанией "Мазда" была разработана специальная система для холодного запуска "Саб-зиро старт", которая отчасти позволила решить эту проблему.
Существует ли тюнинг Renesis
Многие автовладельцы хотели бы несколько доработать роторный двигатель "Мазда RX8". Отзывы же говорят о нецелесообразности тюнинга. Это связано в первую очередь с его высоко стоимостью и сложностью. Влияет также и ресурс РПД, который и так достаточно низкий, а еще больше его уменьшить вряд ли кто-то захочет.
Именно поэтому на данный автомобиль чаще пытаются установить другой мотор, нежели тюнинговать этот. Правда, в большинстве случаев такие попытки ни к чему не приводят. РПД имеет небольшую массу, в данном случае 110 кг. Единственный более или менее вменяемый вариант - установить РПД от RX-7, который считается более живучим. Хотя 90% владельцев катаются на том, что поставили на заводе, то бишь в стоке, и остаются весьма довольны.
Подведем итоги
Было много сказано о том, что такое роторный двигатель "Мазда RX8". Фото РПД вы сможете посмотреть в данной статье и увидеть его ключевые отличия от классического поршневого мотора. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что мотор крайне привередлив. Не терпит низких температур, требует регулярного ухода и обслуживания. Также весьма "прожорлив", это касается как масла, так и бензина.
Но есть у него и свои сильные стороны. Дает превосходную динамику, большое количество лошадиных сил с малого объема, приятный звук и непередаваемые ощущения. Такой двигатель подойдет, скорее, ярым фанатам данного автомобиля, нежели людям, считающим свои деньги.
Расходы действительно могут быть большими. Если, к примеру, вы заметили, что РПД плохо заводится на горячую, или компрессия упала ниже 6,5 Атм, то это, скорее всего, приведет к скорой кончине двигателя. С капитальным ремонтом в этом случае лучше не затягивать. В целом же роторный двигатель "Мазда RX8", принцип работы которого был рассмотрен в данной статье, несколько недоработан. Это касается не только данной модели РПД, но и всех двигателей такого типа в целом.
Вряд ли нужно говорить о цене на Renesis. Это удовольствие не из дешевых. Добавить к этому работу на СТО - и выходит в 100 000-130 000 тысяч рублей. Для кого-то эта сумма не такая и большая за новый двигатель, но стоит еще учесть и расходы на автомобиль. Бензин, масло в больших количествах, ТО и т. п. Когда все сложится, сумма увеличится до 300 000 рублей и более. После этого стоит задуматься, а так ли хорош роторный двигатель "Мазда RX8". Характеристики его хоть и впечатляют, но зато очень много и недостатков.
Плюсы и минусы роторного двигателя
Заехал я однажды в гости к своему товарищу Ивану (большой умница, мастер-золотые руки), который держит СТО. А у него новая игрушка – прикупил автомобиль Mazda RX-8 с угробленным двигателем. Увидел разобранный роторно-поршневой мотор , и заинтересовался его устройством. В процессе ремонта мне довелось даже немного поучаствовать – восстанавливал коренные шейки эксцентрикового вала методом высокоскоростного напыления. Ходит тот двигатель до сих пор, Иван использует машину в качестве автомобиля выходного дня.
С вашего позволения вкратце расскажу про этот любопытный двигатель.
Роторный двигатель - наименование семейства близких по конструкции двигателей внутреннего сгорания, объединённых ведущим признаком — типом движения главного рабочего элемента . В роторном ДВС главный подвижный рабочий элемент двигателя (ротор) совершает вращательное движение, поэтому не требуется дополнительных механизмов для получения вращательного движения на валу.
В поршневых же моторах приходится применять громоздкие и сложные кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель получил первый патент на роторно-поршневой двигатель в 1929 году.
Конструкция роторного ДВС Ванкеля разработана в 1957 году инженером компании NSU Вальтером Фройде в соавторстве с Феликсом Ванкелем. Двигатель разрабатывался изначально именно для применения на автотранспорте и устанавливался на серийный автомобиль-немецкий спорткар NSU Spider .
Роторно-поршневой двигатель или двигатель Ванкеля представляет собой мотор, где главным рабочим элементом осуществляются планетарные круговые движения . Это принципиально другой вид двигателя, отличный от поршневых собратьев в семействе ДВС.
В конструкции такого агрегата используется ротор (поршень) с тремя гранями, внешне образующим треугольник Рело , осуществляющий круговые движения в цилиндре особого профиля. Чаще всего поверхность цилиндра исполнена по эпитрохоиде (плоской кривой, полученной точкой, которая жестко связана с окружностью, осуществляющей движение по внешней стороне другой окружности). На практике можно встретить цилиндр и ротор иных форм.
Устройство двигателя типа РПД предельно просто и компактно. На ось агрегата устанавливается ротор, который жёстко соединяется с шестерней. Последняя сцепляется со статором. Ротор, имеющий три грани, двигается по эпитрохоидальной цилиндрической плоскости. В результате чего сменяющиеся объемы рабочих камер цилиндра отсекаются с помощью трех клапанов .
Уплотнительные пластины (торцевого и радиального типа) прижимаются к цилиндру под действием газа и за счет действия центростремительных сил и ленточных пружин. Получаются 3 изолированные камеры разные по объемным размерам. Здесь осуществляются процессы сжимания поступившей смеси горючего и воздуха, расширения газов, оказывающих давление на рабочую поверхность ротора и очищающих камеру сгорания от газов .
На эксцентриковую ось передается круговое движение ротора . Сама ось находится на подшипниках и передает момент вращения на механизмы трансмиссии.
К достоинствам роторно-поршневого двигателя можно отнести:
низкий уровень вибраций
способность легко раскручиваться до высоких оборотов
меньшее количество деталей – почти в два раза, в сравнении с классическим поршневым ДВС
В то же время РПД обладает целым рядом существенных недостатков , резко сужающих область его применения.
Большой расход топлива (+30% относительно поршневых ДВС)
Большой расход масла (до 1 литра на 1000 км)
Токсичный выхлоп ( в следствии низкой степени сжатия, прорыва газов через свечные отверстия, высокой температура выхлопных газов и наличия в них продуктов сгорания масла).
Малый ресурс двигателя (в среднем 50-100 тыс. км)
Высокая требовательность к качеству топлива и моторного масла
Требовательность к качеству обслуживания – двигателю необходимо постоянное внимание.
Слабыми местами конструкции являются апексы (уплотнительные пластины). Возможно, применение современных композитных материалов решит эту проблему.
Еще одна проблема – неравномерный нагрев статора двигателя, являющаяся следствием сгорания топливо-воздушной смеси в одной зоне двигателя.
Высоконагруженные коренные вкладыши эксцентриковых валов подвержены ускоренному износу .
В настоящее время роторно-поршневые двигатели серийно устанавливаются на автомобилях Mazda RX (нужно отметить, что пятьдесят лет назад именно РПД Ванкеля спас компанию Мазда от поглощения другими автогигантами) и некоторые модели мотопланеров Schleicher.
Кроме японцев роторно-поршневыми двигателями всерьез занимались, пожалуй, только в СССР . В 1983 году в НТЦ ВАЗ были спроектированы уже двухсекционные двигатели ВАЗ-411 мощностью 120 л. с. и более мощный ВАЗ-413. Эти и последующие разработанные моторы устанавливались на автомобили спецслужб, в том числе на ГАЗ, и в розничную продажу не поступали.
Роторный двигатель Mazda возвращается: Вот что о нем нужно знать
Что такое роторный двигатель Mazda, как он работает и зачем его возрождают
Вращающиеся треугольники Рёло от Мазда возвращаются в массы, но явно под другим соусом…
Еще в марте Мартин тен Бринк, вице-президент «Mazda Motor Europe» по продажам и обслуживанию клиентов активировал энтузиастов по всему миру одним лишь своим заявлением, что роторный двигатель Ванкеля вернется в производство.
В частности, тен Бринк заявил, что роторный ДВС может стать элементом для расширения диапазона движения электрического автомобиля 2019 модельного года, но на тот момент это был просто слух. «Mazda не анонсировала никаких конкретных продуктов с роторным двигателем в то время. Однако Mazda по-прежнему привержена работе над технологиями роторных двигателей», –рассуждали на тему комментария вице-президента Мазда в Mazda Motor of America.
Итак, что же такого особенного в этом легендарном двигателе, который так взволновал всех своим возвращением? И почему на этот раз все может быть по-другому?
Как он работает
Элементы системы двигателя
Нажать для увеличения
Роторный двигатель внутреннего сгорания по форме напоминает бочку. На нем и в нем вы не найдете многих компонентов, к которым привыкли в стандартном поршневом моторе. Во-первых, в нем нет поршней, ходящих вверх и вниз. Вместо них полезную работу совершает необычной формы треугольный поршень с округлыми краями (треугольник Рёло). Их количество может варьироваться от одного до трех в одном двигателе, но чаще всего используется схема с двумя поршнями, вращающимися вокруг вала посредством эксцентриковой полой центральной части.
Топливо и воздух нагнетаются в пространство между сторонами роторов и внутренними стенками короба, где смесь воспламеняется. Быстрое, взрывное расширение газов поворачивает ротор, который таким образом производит мощность. Роторы выполняют ту же задачу, что и поршни в поршневом двигателе, но с гораздо меньшим количеством движущихся частей, что делает роторный двигатель более легким и компактным, чем поршневой двигатель эквивалентного объема.
Учитывая, что карбюратор/впуск находится в левой нижней части изображения, источник зажигания – справа, а выхлоп – справа вверху, можно составить визуальную схему, показывающую процесс работы ДВС, начиная с впуска топливо-воздушной смеси:
Затем ротор проворачивает эксцентриковый вал и повышает давление в камере сгорания:
Источник зажигания (или две свечи, как в случае с многими двигателями Ванкеля) начинает процесс возгорания:
Это сгорание топлива и воздуха закручивает ротор во время рабочего такта:
И наконец, двигатель выплевывает газы и остатки несгоревшего топлива наружу:
Мало кто знает, но роторный мотор был изначально придуман почти 100 лет назад, а не в 50-е годы XX века. Первоначально принцип работы мотора был проработан Феликсом Ванкелем, немецким инженером, который придумал свой принцип действия двигателя внутреннего сгорания.
Преимущество №1: Роторный двигатель легче и компактней обычного поршневого мотора
Война, поднявшая одних инженеров, например Фердинанда Порше, другим не дала никакой возможности развиться. Не нужны были в опасные времена мирные двигатели Ванкеля, поэтому изобретателю пришлось ждать аж до 1951 года, когда он получил приглашение от автопроизводителя NSU для разработки прототипа. Немецкая компания решила с помощью хитрости выяснить, так ли хорош оригинальный двигатель, параллельно дав возможность продемонстрировать силы другому инженеру – Ханнсу Дитеру Пашке.
Сложная конструкция Ванкеля фактически проиграла простому прототипу, разработанному инженером Ханнсом Дитером Пашке, который всего-навсего убрал из оригинальной конструкции все лишнее, сделав ее производство экономически выгодным.
Так в Германии был изобретен и опробован новый двигатель Mazda, который на протяжении долгих десятилетий был одним из немногих роторно-поршневых серийных моторов и единственным в 21-м веке.
Современный двигатель Ванкеля не совсем двигатель Ванкеля.
Да, основа роторного двигателя от Ванкеля стала самой успешной конструкцией данного двигателя в мире и единственной, которая смогла сложными путями дойти до серийного производства.
Еще в начале 60-х годов у NSU и Mazda проводился дружеский совместный конкурс на производство и продажу первого автомобиля с двигателем типа Ванкеля, когда они работали над сырым продуктом, пытаясь создать из него качественный товар.
NSU стал первым на рынке в 1964 году. Но немецкой компании не повезло: она разрушила свою репутацию в течение следующего десятилетия ненадлежащим качеством продукции. Частые отказы двигателя снова и снова посылали владельцев к дилеру и в магазин за запчастями. Вскоре нередко можно было обнаружить модели NSU Spider или Ro 80, в которых было поменяно три и более роторных двигателей Ванкеля.
Проблема заключалась в уплотнениях вершины ротора – тонких полосках металла между наконечниками вращающихся роторов и корпусами роторов. NSU сделал их из трех слоев, что вызывало неравномерный износ. Это была бомба замедленного действия не только для автомобилей фирмы, но и самого автопроизводителя. Мазда решила проблему уплотнения (крайне важного элемента мотора, без которого он просто не был способен работать из-за отсутствия давления), сделав их однослойными. Силовой агрегат начали устанавливать в 1967 году на спортивные люксовые модели Cosmo…
В начале 70-х годов Mazda представила целую линейку автомобилей с двигателем Ванкеля – мечта, которая была разбита нефтяным кризисом 1973 года. Пришлось поубавить аппетит и оставить мотор там, где в нем больше всего нуждались – в легком спортивном купе Mazda RX-7. С 1978 по 2002 год было выпущено более 800 тыс. этих легендарных спорткаров с необычным двигателем, у которого больше не было аналогов.
Из Германии в Японию, из Японии в СССР – вот путь двигателя, разработанного в 20-х годах XX века Ванкелем
Любим и ненавидим
Фанаты техники любят роторные двигатели потому, что они другие. Многие автолюбители, хорошо разбиравшиеся в технике, питали определенную слабость к такому странному двигателю, работающему на обычном топливе, но при этом не выглядевшему как стандартный набор поршней, клапанов и других неотъемлемых элементов обычного поршневого мотора.
В зависимости от специфики мотора ротор линейно поставляет мощность до 7.000-8.000 об/мин – бесперебойно, практически на одном уровне крутящего момента. Эта ровная полка момента как раз и отличает его от подавляющего большинства поршневых ДВС, в которых наблюдается много мощности на высоких оборотах и ее нехватка при низких.
Автопроизводителям также понравился роторный двигатель благодаря плавности его работы. Роторы, вращаясь вокруг центральной оси, не создают никакой вибрации по сравнению с поршневыми двигателями, у которых верхняя и нижняя точки хождения поршня отчетливо прослеживаются даже внутри салона автомобиля.
Но необычный двигатель – это словно необъезженная лошадь, своенравное животное, поэтому в противовес обожателям идеи Ванкеля концепция также внушает свою долю ненависти в среде автомобильных фанатов и механиков. И, казалось бы, почему?
Ведь у двигателя простой дизайн: отсутствует ремень ГРМ, отсутствует распределительный вал, нет привычной системы клапанов. Но за простоту приходится платить большой точностью производства деталей. Они должны быть сделаны безукоризненно, что поднимает их стоимость в разы, по сравнению с запчастями для обычных поршневых двигателей. Второе – этих запчастей мало в природе. И в-третьих, в мире почти нет специалистов, которые занимались бы починкой роторных моторов. В Москве, говорят, есть пара, но очередь к ним – на год вперед.
Из минусов еще можно назвать своеобразную работу роторного силового агрегата. Конструкция подразумевает сгорание масла в цилиндрах мотора, куда нагнетаются небольшие количества моторного масла прямо в камеры сгорания. Делается это для того, чтобы смазывать прилегающие площади роторов, вращающихся на бешеной скорости. Сизоватый дым, иногда выходящий из выхлопной трубы, – это признак беды, он отпугивает незнающих людей от моделей вроде RX-7 или 8.
Роторные моторы также предпочитают минеральные масла синтетическим, а их дизайн означает, что вы должны время от времени подливать масло в этот ненасытный агрегат, чтобы оно не закончилось.
Ну и наконец, те уплотнения вершины ротора, которые не удалось сделать NSU, все же недостаточно долговечны. Раз в 130-160 тыс. км мотору требуется капитальная переборка. А это удовольствие, как вы уже понимаете, дорогое. Да и что такое 130.000 км? Пять-шесть лет эксплуатации? Маловато будет!
Современные водители также наиболее чувствительны к другим недостаткам роторных движков: высоким выбросам вредных веществ в атмосферу (этим, скорей, обеспокоены в Greenpeace) и экономии топлива из-за тенденции двигателя не полностью сжигать топливно-воздушную смесь перед отправкой ее восвояси (здесь, конечно, удар наносится по карману автовладельца). Да, роторные двигатели имеют отменный «аппетит».
Для RX-8 Mazda частично решила эти проблемы, разместив выпускные отверстия по бокам камер сгорания. Но сейчас борьба за экологию обострилась и предложенных улучшений оказалось недостаточно. Это явилось еще одной причиной, по которой RX-8 стал последним автомобилем с двигателем Ванкеля под капотом. Он продавался 10 лет, с 2002 по 2012 год, но его убила экология.
Время для повторного возвращения
Вернемся к слухам Mazda о том, что компания может использовать какой-то роторный двигатель в качестве «расширителя» диапазона для своего будущего электрического автомобиля. Эта штука имела бы смысл.
Еще в 2012 году Mazda арендовала в Японии 100 электромобилей Demio EV, они были хороши, но напрягал небольшой диапазон без подзарядки – менее 200 км.
Изучив дело, в 2013 году Mazda создала прототип, который получил небольшой роторный моторчик, тот самый «расширитель» диапазона, который почти удвоил этот диапазон. Модель назвали «Mazda2 RE Range Extender».
Поскольку роторный двигатель не мог отправлять мощность на колеса, Mazda2 RE не был гибридом, как Volt или Prius. Силовой агрегат Ванкеля, скорее, был бортовым генератором, который добавлял энергии аккумуляторам.
Такая же компактность и легкий вес, которые сделали ротор Ванкеля отличным двигателем для спортивного автомобиля, такого как RX-7, также делают его идеальным в новом качестве – расширяющего диапазон генератора на автомобиле, особенно том, который уже имеет электродвигатели и батареи, конкурирующие за пространство, и не может позволить себе много «лишнего» веса.
Роторные двигатели Мазда сделали себе репутацию в основном как моторы для спортивного автомобиля. В былые времена слухи об уникальных возможностях такого рода силовых агрегатов преодолели даже железный занавес СССР, где уже наши инженеры вносили и успешно интегрировали диковинные моторы в отечественные автомобили.
Наверное, будет не совсем правильно делать из такого легендарного двигателя всего лишь генератор для электромобиля. Но такова сегодняшняя реальность: время роторных моторов прошло, и его не получится вернуть обратно.
Читайте также: