Mazda вернёт на рынок роторные двигатели в составе гибридов в 2022 году
Принцип устройства роторного двигателя внутреннего сгорания известен многим по школьному курсу физики, а вот на практике с ним сталкиваются единицы. Японская компания Mazda выпускала серийные автомобили с роторными ДВС с 1967 по 2012 годы, но собирается вернуть их на рынок в 2022 году уже в составе гибридных автомобилей.
Источник изображения: Википедия
По замыслу японских инженеров, как отмечает издание Nikkei Asian Review, в составе гибридной силовой установки роторный двигатель сможет служить приводом генератора, вырабатывающего электроэнергию для вращения колёс посредством электродвигателей. Первым носителем необычной силовой установки станет компактный кроссовер MX-30, который будет модернизирован в 2022 году.
Источник изображения: Mazda
Базовая версия MX-30 продаётся с 2020 года в качестве электромобиля, обеспечивающего запас хода не более 200 км.
Дальнейшая эволюция модельного ряда Mazda будет придерживаться двух параллельных траекторий. К малым транспортным средствам будут отнесены электромобили и все типы гибридов, включая варианты с роторным двигателем. В «большом» классе Mazda будет делать упор на применение ДВС с шестью цилиндрами объёмом более трёх литров, включая дизели.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Что случилось с двигателем Ванкеля и куда он исчез с авторынка: Движение: Ценности: Lenta.ru
В этом году отмечается полувековой юбилей сразу двух знаковых для истории автомобилестроения моделей. Немецкий NSU Ro 80 и «японка» Mazda Cosmo стали первыми автомобилями с роторным двигателем, подходившими под определение «массовые». Но, увы, изобретенному инженерами фирмы NSU Ванкелем и Фройде новому типу двигателя внутреннего сгорания так и не удалось завоевать мир.
После создания в конце XIX столетия поршневого двигателя внутреннего сгорания прогресс в этой области пошел по пути разработки уже имеющейся концепции. Инженеры создавали все более мощные и совершенные двигатели, но суть оставалась все той же — в цилиндрическую камеру тем или иным способом попадало топливо, образовывавшиеся после сгорания топлива газы толкали поршень. И только в конце 1950-х два немецких инженера, работавшие в известной тогда своими мотоциклами фирме NSU Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, предложили принципиально новую конструкцию.
В их двигателе цилиндры отсутствовали как класс: установленный на валу трехгранный ротор был жестко соединен с зубчатым колесом, входившим в зацепление с неподвижной шестерней — статором. По сравнению с обычным поршневым мотором внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля (как он стал известен по имени одного из создателей) имел меньшие в 1,5-2 раза габариты, большую удельную мощность, меньшее число деталей (два-три десятка вместо нескольких сотен), а также — за счет отсутствия коленвала и шатунов — более высокие динамические показатели.
Впрочем, были и недостатки, с которыми так и не удалось справиться за все время выпуска автомобилей с роторными двигателями: довольно высокий расход топлива на низких оборотах, повышенное потребление масла и сложность в производстве (из-за необходимости точности геометрических форм деталей).
NSU Spider
Фото: Science Museum / Globallookpress.com
Любопытно, что сам Ванкель не умел водить автомобиль и не имел водительских прав — поскольку с раннего детства страдал сильной близорукостью. Это, впрочем, не помешало ему доработать первоначально мотоциклетный движок под нужды автопрома, и в 1964 году NSU выпустила первый в мире серийный роторный автомобиль — кабриолет NSU Spider на базе заднеприводной модели Sport Prinz. Машина выпускалась ограниченной серией (за три года было собрано 2375 экземпляров) и была довольно дорога, в пересчете на нынешние деньги — около 22 тысяч долларов за двухместную малолитражку длиной 3,6 метра.
В 1967 году на рынок вышли сразу две модели с роторными двигателями, ставшие действительно массовыми.
NSU представила топовый седан Ro 80, а японская фирма Mazda — спортивное купе Cosmo, первое в полувековой череде машин с двигателем Ванкеля в своей линейке. Немецкая машина, увы, оказалась довольно капризной и «сырой», хотя и была признана «автомобилем года-1968» в Европе. Постоянные рекламации и необходимость дорогостоящего ремонта уже проданных авто привели компанию практически к банкротству — в 1969 году она была куплена концерном Volkswagen и слита в одно подразделение с маркой Audi. Производство Ro 80 тем не менее продолжалось до 1977 года; всего было выпущено более 37 тысяч автомобилей. Передовой для конца 1960-х дизайн кузова, сперва не оцененный потребителями, оказал впоследствии влияние, в частности, на популярную модель Audi 100.
NSU Ro 80
Фото: CPC Collection / Alamy / DiomediaКстати, лицензию на «ванкель» купил и СССР. 140-сильным роторным двигателем оборудовались версии вазовских «пятерок» и «семерок» для милиции и КГБ. Внешне они не отличались от серийных машин, но на дороге демонстрировали необходимую резвость.
В 1990-е малой серией выпускались и «гражданские» 2108 и 21099 с роторным мотором ВАЗ-415, также абсолютно идентичные по дизайну кузова с «нормальными». Обманчивая внешность породила множество шоферских легенд: неприметная «девятка» вдруг срывалась с места и обгоняла солидный BMW (разгон до сотни у роторной версии занимал 9 секунд, а максимальная скорость достигала 190 километров в час).
Экспериментировали с двигателем Ванкеля и французы из Citroen. Однако модель GS Birotor с двухроторным двигателем вышла на рынок в октябре 1973 года — точно в месяц начала крупнейшего нефтяного кризиса. Машина стоила на 70 процентов дороже стандартной модели GS с четырехцилиндровым мотором, а топлива потребляла больше, чем представительская DS. В результате удалось с большим трудом продать 847 экземпляров, после чего производство было свернуто.
В конечном счете на рынке «ванкелей» осталась только Mazda, продолжавшая совершенствовать двигатель и выпустившая около 20 моделей с роторным двигателем.
Инженерам японской компании удалось повысить экономичность и снизить объем токсичных выхлопов (еще одна «врожденная болезнь» роторных двигателей), но даже со всеми усовершенствованиями последняя выпускавшаяся роторная модель, RX-8, не соответствовала нормам Евросоюза. В 2010 году ее прекратили продавать в Европе, а в 2012-м было свернуто производство и для других рынков. Спортивные роторные модели Mazda, однако, за почти полвека производства успели завоевать поклонников во многих странах, включая нашу. Вот что рассказывает о своей RX-8 москвич Олег, автолюбитель со стажем:
«Приобрести RX-8 я решил вовсе не из-за роторного двигателя, а скорее вопреки ему. Но ничего похожего на рынке тогда не было: полноценное четырехместное купе с дверями, которые по старой памяти именуют suicide doors — разве что Rolls-Royce. А еще эти «надбровные дуги» над передними колесами… Однако все, с кем я делился идеей, крутили пальцем у виска: «больше 30 тысяч ротор не ходит», «масла жрет столько же, сколько и бензина», «а бензина — как американский грузовик», «ниже нуля не заводится» и так далее.
«Зато не угонят», — решил я. Машина пришла зимой, и первые же недели показали, что перемещение по заснеженной Москве не то что бы совсем невозможно, но требует очень крепких нервов — машина норовила уйти в занос в каждом повороте или забуксовать там, где легко проезжала любая переднеприводная малолитражка. Но, как назло, даже в лютый мороз заводилась исправно. Да и сколько той зимы.
Mazda RX-8
Фото: National Motor Museum / Heritage Images / Getty Images
Снег сошел, и Mazda, наконец, оказалась в своей стихии. Да, масло (каждую тысячу приходилось открывать капот и доливать до рисочки), да, расход (в особенно хорошие дни бывало и больше 20 литров на сотню), но все это компенсировалось возможностью обмануть слух окружающих и, раскрутив двигатель до 9000 оборотов, прикинуться гоночным мотоциклом. Точный руль, задний привод и 230 лошадиных сил превращали любую, еще не изобиловавшую тогда камерами дорогу, в гоночный трек практически без моего участия. Даже стоя под окном, машина, казалось, куда-то ехала.
Из-под этого окна, разоблачив тем самым еще один миф, ее и угнали. К тому времени, несмотря на то, что роторного двигателя побаивались даже «официалы», машина прошла 70 тысяч километров без намеков на какие-либо неполадки.
Audi A1 E-Tron Concept
Фото: Adrian Moser / Bloomberg / Getty Images
Хотя производство серийных автомобилей с роторным двигателем прекратилось еще пять лет назад, разработчики, похоже, не собираются навсегда расставаться с «ванкелем». Перспективными в этом смысле представляются гибридные силовые установки — благодаря малому размеру роторно-поршневого двигателя. Так, Audi в 2010 году продемонстрировала в Женеве гибридный прототип A1 e-tron concept с 60-сильным электромотором и двигателем Ванкеля рабочим объемом всего 250 кубических сантиметров, развивающим мощность 20 лошадиных сил и выполняющим фактически функцию генераторной установки.
Mazda возобновит производство роторных двигателей. Они станут экстендерами
orgЯпонская компания Mazda объявила о намерении возобновить выпуск роторных двигателей, которые будут использоваться в качестве экстендеров на перспективных гибридных автомобилях. Как пишет AutoBlog, первый серийный автомобиль с новым роторным двигателем будет выпущен в 2019 году.
Экстендерами принято называть небольшие двигатели внутреннего сгорания на гибридных автомобилях, отвечающие за привод генератора, который, в свою очередь, подзаряжает аккумуляторы и питает ходовые электромоторы в поездке. Экстендер получил такое название благодаря способности увеличивать дальность электрического хода автомобиля.
Компания Mazda занималась выпуском роторных двигателей с 1960-х годов и фактически была единственным серийным производителем таких силовых установок.
Они ставились на спортивные автомобили RX-7, Cosmo и RX-8. В 2012 году выпуск автомобилей RX-8 прекратился, а вместе с ними компания перестала производить и роторные двигатели.
В роторных двигателях внутреннего сгорания, в отличие от распространенных поршневых, основу силовой установки составляет ротор, планетарно вращающийся вокруг вала и передающий вращение на него. Во время работы двигателя между ротором и корпусом установки образуются полости переменного объема, выполняющие роль цилиндров. Роторные двигатели Mazda имеют ротор в виде треугольника Рело.
В целом роторные двигатели Mazda имели меньшие, чем поршневые, размеры, но при этом могли выдавать большие мощность и крутящий момент. Тем не менее роторные силовые установки были сложнее в техническом обслуживании.
Как ожидается, на перспективном гибридном автомобиле Mazda, который, предположительно, по своим размерам будет соответствовать Mazda 3, будет установлен роторный двигатель с одним ротором. При этом сама установка будет ориентирована горизонтально.
Двигатель будет приводить вал электрогенератора.
Следует отметить, что Mazda уже проводила эксперименты с использованием роторного двигателя в качестве экстендера. В 2013 году компания представила демонстратор технологий гибридного автомобиля с роторным мотором Mazda 2 EV. Дальность хода этой машины на аккумуляторах составляла 200 километров и 380 километров с использованием экстендера.
Василий Сычёв
Давайте разберёмся, почему роторные двигатели канули в лету
Первым в мире серийным автомобилем, оснащенным роторным Ванкелем стал NSU Spider 1964 года выпуска. С тех пор двигатель просуществовал до 2011 года, и закончил свою жизнь под капотом Mazda RX-8. Возникает несколько вопросов:
— Как работает роторный двигатель?
— Каковы его преимущества? (Зачем его изобрели)
— Каковы его недостатки? (Почему его перестали производить)
Как работает роторный двигатель
youtube.com/embed/sd6pJtR4PaY?rel=0?wmode=opaque» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Процесс, происходящий при работе роторного двигателя, весьма схож с обычным. Разница в том, что вместо поршней тут имеется ротор треугольной формы, а вместо цилиндра – овальная полость.
Впуск
Вращаясь внутри полости, ротор создает воздушный карман, тем самым создавая вакуум. Вакуум распространяется на впускные каналы, из которых в камеру внутреннего сгорания и поступают топливо и воздух.
Сжатие
Ротор продолжает вращаться, сжимая смесь воздуха и топлива о прямую сторону овальной полости.
Мощность
Две свечи зажигания используются для розжига смеси топлива и воздуха, помогая ускорить процесс внутреннего сгорания и убедиться в том, что большая часть смеси выгорит. Выделяемая энергия позволяет ротору вращаться далее.
Выхлоп
Похож на цикл впуска, только теперь, вращаясь, ротор выталкивает под давлением выхлопные газы через выхлопные каналы.
Важный момент состоит в том, что поскольку в двигателе имеется всего один ротор и одна полость, все эти процессы идут практически одновременно. Таким образом, с одной стороны происходит впуск с другой выделяется энергия, а с третьей выходят выхлопы.
Преимущества Ванкеля
Соотношение массы и мощности
Одним из самых крупных достоинств является небольшой размер Ванкеля. Несмотря на свои маленькие размеры, роторные движки выжимают неплохую мощность.
Меньше подвижных деталей
Частенько в инженерии самое легкое решение является самым лучшим. Роторный двигатель не требует большого количества подвижных деталей. Если быть точнее, то в двухроторном моторе подвижных деталей всего три.
Плавный набор высоких оборотов
Роторный двигатель не имеет возвратно-движущей массы, как клапаны и поршни в традиционном двигателе, что ведет к отличному балансу и плавному набору оборотов.
Почему Ванкель сняли с производства
youtube.com/embed/v3uGJGzUYCI?rel=0?wmode=opaque» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Mazda RX-8 2011 была последним серийным автомобилем, который оснащался роторным двигателем Renesis 1.3 л. Как бы то ни было, весь мир автолюбителей пустил горькую слезу, закрывая важную страницу в истории двигателей внутреннего сгорания. Так что же произошло? RX-8 не удалось пройти по соответствию стандарту Euro-5, поэтому после 2010 года он не мог продаваться в странах Европы. Хоть он все еще и разрешен в США, производитель был вынужден отречься от Ванкеля.
Недостатки роторного двигателя
Низкий тепловой КПД
В связи с наличием уникальной длинной камеры внутреннего сгорания, тепловой КПД Ванкеля значительно ниже, в сравнении с обычным двигателем. Это часто ведет к тому, что в выхлоп попадает масса несгоревшего топлива (поэтому они и считаются самыми огнедышащими)
Пей, малыш, пей
Ванкели априори жрут масло вёдрами. Во впускном коллекторе установлены разбрызгиватели масла, а также имеются инжекторы, подающие масло непосредственно в камеру внутреннего сгорания.
Это значит не только то, что водитель должен постоянно следить за уровнем масла, но еще и то, что из вашей выхлопной трубы будет выходить масса дряни. Окружающая среда не одобряет.
Изоляция ротора
Изолировать роторный движок нелегко, поскольку, если вы помните, в нем одновременно происходит несколько процессов, которые оставляют после себя разные температуры. Например, верхняя часть движка сравнительно холодная, в то время как его днище горячо как ад. С точки зрения изоляции, это проблема, поскольку такая разница температур не дает выбрать один вариант изоляции. Можно, конечно, использовать охлаждающую рубашку, но это многого не изменит.
Выбросы в атмосферу
Именно этот пункт убил роторные движки. Совокупность неэффективного сгорания, прожорливости по маслу и сложностей с изоляцией привела в итоге к тому, что двигатель не проходит по современным стандартам.
Что касается показателей RX-8 в сравнении с другими автомобилями, то из плюсов можно сразу выделить низкий вес и высокую мощность, а из минусов, конечно, огромный расход.
Впрочем RX-8, покупателю вряд ли есть дело до экономии топлива, поэтому он может насладиться автомобилем в полной мере.
Подпишись на наш Telegram-канал
Mazda будет выпускать роторные двигатели для беспилотников Toyota — Авторевю
Фото: компания Mazda | Леонид Голованов
Производство роторно-поршневых двигателей Ванкеля компания Mazda свернула еще в 2012 году вместе со спорткаром RX-8. Повышенный расход масла, траты на продленные гарантийные обязательства, большие сложности с соответствием современным эконормам — все эти проблемы, казалось, поставили крест на экзотической конструкции. Mazda хоть и предпринимала попытки создать РПД нового поколения, но пока они не увенчались успехом.
Как рассказал президент североамериканского подразделения компании Mazda Масахиро Моро в интервью изданию Bloomberg, роторные двигатели нового поколения будут устанавливать на электрические беспилотники марки Toyota (ей принадлежат 5,25% акций Мазды). РПД станут использовать как range extender, который приводит электрогенератор для подзарядки тяговой батареи.
Опытный образец РПД Mazda для бензогенератора. Рабочий объем единственной секции — 330 см³
Над подобным применением роторных моторов в Мазде задумались давно: еще четыре года назад нам удалось поездить на прототипе хэтчбека Demio EV с электроприводом и односекционным двигателем Ванкеля в качестве удлинителя хода. По сравнению с традиционными поршневыми моторами РПД беспрецедентно компактен и сбалансирован, а именно эти качества особенно важны для мотор-генератора, ведь он не должен привлекать внимание обитателей салона своей работой.
К сожалению, пока точно не известно, когда появятся электрические Тойоты с маздовскими роторными удлинителями хода. Но Масахиро Моро заявил, что это будет целое семейство машин, пригодных для разных целей — от доставки пиццы до перевозки людей.
Устройство автомобиля. Роторно-поршневой двигатель. Конец истории?
Автомобили с роторно-поршневыми двигателями впору заносить в Красную книгу: в 2011 году закончился выпуск последней в этом ряду модели Mazda RX-8. А ведь полвека назад за подобными моторами видели будущее – большая литровая мощность, высокие обороты, компактные размеры… Что же пошло не так?
Заглянув под капот роторного автомобиля впервые, недоумеваешь: а мотор-то где? Сквозь дебри навесных агрегатов виднеется лишь непонятный цилиндр.
По своей конструкции роторно-поршневой двигатель (РПД) и вправду кардинально отличается от привычных нам поршневых моторов, хотя в обоих случаях осуществляется один и тот же четырехтактный цикл – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Разница лишь в том, что у роторного двигателя нет ни поршней с шатунами, ни системы газораспределения. Вместо них – треугольный ротор, совершающий сложное планетарное движение.
Плюсы и минусы
Вращаясь одновременно вокруг собственной оси и вокруг центральной шестерни, ротор своими вершинами описывает хитрую поверхность корпуса, образуя три отдельные камеры сгорания. Объем каждой из них, ограниченный корпусом и гранью ротора, за один оборот меняется от максимального к минимальному четыре раза, позволяя реализовать четырехтактный цикл. Функции же газораспределения осуществляются путем перекрывания впускных и выпускных окон самим ротором – подобно двухтактным поршневым моторам. И никаких распредвалов, клапанов и цепей! Отсюда и поразительная компактность роторных агрегатов: при сопоставимой мощности они оказываются примерно вдвое короче и настолько же легче поршневых, упрощая задачу компоновки автомобиля.
Не доставляют проблем и вибрации – единственная центробежная сила уравновешивается двумя противовесами на валу. Вспышки, правда, происходят не часто: поскольку выходной вал вращается в три раза быстрее ротора, то одному обороту вала соответствует одна вспышка или один рабочий ход, что эквивалентно двухцилиндровому поршневому двигателю. Но двухсекционные РПД, то есть фактически сдвоенные моторы, работающие на общий вал, имеют уже две вспышки на оборот, как четырехцилиндровый двигатель. При этом пульсации крутящего момента оказываются даже меньше, поскольку рабочий ход у РПД длится в течение 270° поворота вала против 180° у поршневого. В результате по плавности работы двухсекционный мотор близок к рядной «шестерке».
А вот с мощностью все уже не так однозначно. Конструкция РПД позволяет добиться отличного наполнения камер сгорания: на торцевой или боковой поверхности можно разместить сразу несколько впускных окон, снижая общее сопротивление впускного тракта – в моторе Mazda RX-8 таких окон аж пять штук на секцию! Причем открываются они очень быстро, что способствует проявлению эффекта динамического напора, дополнительно улучшающего наполнение на определенных оборотах.
Две стороны медали
Роторные двигатели часто нахваливают за хорошую за оборотистость – та же Mazda RX-8 способна загонять стрелку тахометра к 9000 об/мин. Однако мало кто вспоминает, что с такой скоростью вращается лишь выходной вал, а сам ротор крутится в три раза медленнее – всего 3000 об/мин. В поршневом же двигателе на каждый оборот коленвала приходится движение поршней вверх-вниз, а потому даже привычные 6000–7000 об/мин оказываются гораздо большим достижением, нежели 9000 об/мин роторного мотора.
Однако сам процесс сгорания протекает крайне плохо. Сильно вытянутая серповидная камера обладает значительными потерями тепла и не обеспечивает полного сгорания топлива по краям. Частично улучшить воспламенение помогает установка двух свечей зажигания, но за это приходится расплачиваться повышенным прорывом газов в соседнюю камеру в момент пересечения торцом ротора свечных отверстий. Иными словами, роторный мотор способен втянуть большое количество топливно-воздушной смеси, но эффективно извлечь из нее полезную энергию не может.
Одни головоломки
Получается, что за счет отличного наполнения РПД оказывается все-таки сопоставим по литровой мощности с поршневым мотором, одновременно сильно уступая ему в экономичности. Тем не менее в равенство литровой мощности поначалу трудно поверить. Какой поршневой агрегат сравнится c ротором Mazda RX-8, выдающим 230 л.с. с двух секций общим объемом 1,3 л.? Это же 176 «лошадей» с литра!
Так-то оно так, но нужно помнить, что за один оборот вала роторный двигатель отрабатывает весь рабочий объем, а поршневой – только половину, причем и тот и другой способны выдать за этот оборот полную мощность. Таким образом, при сравнении удельной мощности объем поршневого двигателя справедливо делить на два. Возьмем, например, Nissan 350Z – одного из конкурентов RX-8. Его 300-сильный V6 имеет объем 3,5 л, то есть 1,75 л на одном обороте и 171 «лошадку» с литра. Практически как у RX-8! При этом, несмотря на 30-процентное преимущество в мощности и чуть более тяжелый кузов, он расходует столько же топлива в смешанном цикле, сколько и RX-8.
Пытаясь как-то снизить расход топлива в роторе, инженеры пробовали применить непосредственный впрыск, но неудачная форма камеры сгорания мешала организовать вихревое смесеобразование, лишая возможности работы на обедненной смеси. Задумывались и о дизельном топливе, но успеха это направление тоже не принесло: слишком велики нагрузки на ротор, да и уплотнение рабочих камер организовать труднее, ведь степень сжатия должна быть почти в два раза больше.
А уплотнения и без того, отдельная головная боль. Если в поршневом двигателе кольца всегда находятся под одним и тем же углом к поверхности трения, то в роторном рабочий угол радиальных пластин постоянно меняется. Меняется и усилие их прижима к поверхности корпуса – оно определяется центробежной силой, а потому сильно зависит от оборотов. А как организовать их смазку? Только впрыскиванием масла в рабочую камеру подобно двухтактным поршневым моторам. Но это влечет значительный расход масла на угар (около 1 л на 1000 км) и повышает риск закоксовывания уплотнений.
Достаточно сказать, что именно из-за того, что оказалось невозможно хорошо герметизировать рабочие камеры, было отброшено множество других более замысловатых роторных конструкций, обладавших рядом преимуществ. В привычном же нам РПД задачу удалось до некоторой степени решить, хотя уплотнения все же остаются слабым местом мотора.
Автора!
Создателем известного нам РПД принято считать Феликса Ванкеля, однако сам он предлагал несколько иную конструкцию: в его двигателе ротор и корпус вращались вокруг неподвижного вала. Такая схема упрощала работу уплотнительных соединений камер сгорания и не требовала противовесов для уравновешивания, хотя при этом возникали огромные проблемы с подводом впускных и выпускных каналов, а также с передачей напряжения на вращающие свечи. Поэтому в серию пошел РПД, предложенный Вальтером Фройде, в то время как Ванкель сосредоточился на исследованиях механических уплотнений.
Проблемы доставляет и очень неравномерный нагрев корпуса. Это в поршневом двигателе вспышки чередуются по цилиндрам, а после рабочего хода камера охлаждается на такте впуска.
В роторном же вспышки происходят только в одной части двигателя, причем происходят постоянно, в то время как противоположная часть непрерывно охлаждается всасываемым воздухом. Такой перепад температур деформирует картер двигателя, заставляя еще на этапе проектирования учитывать это отклонение формы в процессе прогрева. Разумеется, все это не способствует лучшей работе уплотнительных соединений и долговечности материалов. В итоге преимущества конструктивной простоты РПД нивелируются его малым ресурсом – пробег до капремонта редко превышает 100 тыс. км.
Окончательным же приговором роторным двигателям стала экология. Низкая экономичность означает большие выбросы CO2, а неоптимальный процесс сгорания повышает уровни токсичных соединений, к которым подмешиваются еще и продукты горения масла. И все это на фоне повального стремления к экологической чистоте, на что автопроизводители расходуют огромные средства. В результате даже Mazda, потратившая немало усилий на раскрутку роторной идеологии, была вынуждена от нее отказаться.
Конец истории? Видимо, да. Но окончательно прощаться с роторными моторами все же рано: пускай им уже и не занять основное место под капотом, они вполне могут быть востребованы в качестве резервного генератора для подзарядки батарей электромобиля. Впрочем, все ДВС со временем ожидает та же участь.
- Автор
- Олег Карелов, эксперт по подбору автомобилей AutoTechnic.su
- Издание
- Автопанорама №4 2015
Роторный двигатель. Устройство, принцип работы. Плюсы и минусы ротора.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало толчок к производству автомобилей, передвигающихся на жидком виде топлива. Двигатели эти на протяжении всей истории автомобилестроения эволюционировали: появлялись различные конструкции моторов. Одной из прогрессивных, но так и не получивших распространение конструкций двигателей стал роторно-поршневой агрегат. Об особенностях этого типа двигателя, его достоинствах и недостатках мы поговорим в сегодняшнем материале.
История
Разработчиком роторно-поршневого двигателя стал дуэт инженеров компании NSU – Феликс Ванкель и Вальтер Фройде. И хотя основная роль в создании роторного двигателя принадлежит именно Фройде (второй участник проекта в это время работал над конструкцией иного двигателя), в автомобильной среде силовой агрегат известен как мотор Ванкеля.
Феликс Ванкель и роторный двигательЭта силовая установка была собрана и испытана в 1957 году. Первым автомобилем, на который установили роторно-поршневой двигатель, стал спорткар NSU Spider, который развивал скорость 150 км/час при мощности мотора 57 лошадиных сил. Производилась эта модель на протяжении трех лет (1964-1967 годы).
NSU SpiderПо настоящему массовым автомобилем с роторным двигателем стало второе детище компании NSU – седан Ro-80.
NSU Ro-80В названии автомобиля указывалось, что модель оснащается роторным агрегатом. Впоследствии роторные двигатели устанавливались на автомобили Citroen (GS Birotor), Mercedes-Benz (С111), Chevrolet (Corvette), ВАЗ (21018) и так далее.
Но самый массовый выпуск моделей с роторным двигателем был налажен японской компанией Mazda. Начиная с 1964 года, компания произвела несколько автомобилей с подобным типом силовой установки, а пионером в этом деле стала модель Cosmo Sport. Самая известная модель с роторно-поршневым двигателем, которая выпускалась этим производителем – RX (Rotor-eXperiment). Производство последней модели из этого семейства, Mazda RX8 в специальной версии Spirit R, было свернуто в середине 2012 года. Впрочем, не все экземпляры роторной «восьмерки» еще распроданы – официальный дилер Mazda в Индонезии еще продает эти автомобили.
Устройство
Особенностью роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания стало присутствие в его конструкции трехгранного ротора – поршня. Он вращается в цилиндре, который имеет специальную форму. Ротор насажен на вал, и соединен с зубчатым колесом, которое, в свою очередь, имеет сцепление со статором – шестерней. Ротор вращается вокруг статора по так называемой эпитрохоидальной кривой, его лопасти попеременно перекрывают камеры цилиндра, в которых происходит сгорание топлива.
В конструкции роторного двигателя отсутствует газораспределительный механизм – его функцию выполняет сам ротор, который при помощи своих лопастей распределяет поступающую горючую смесь и выпускает отработанные в цилиндре газы. Подобная конструкция двигателя позволяет обойтись без множества узлов, крайне необходимых для простого поршневого двигателя (например, коленчатый вал, шатуны), что, во-первых, позволяет уменьшить размер и массу силового агрегата, а во-вторых – уменьшить стоимость его производства.
Достоинства и недостатки
Роторно-поршневой двигатель не зря привлек внимание многих именитых автомобильных компаний. Его конструкция и принцип действия позволяли получить несколько довольно весомых преимуществ перед обычными двигателями.
Во-первых, роторно-поршневой мотор в силу своей конструкции обладал лучшей среди остальных типов силовых установок сбалансированностью, и был подвержен минимальным вибрациям.
Во-вторых, у этой силовой установки отмечались отменные динамические характеристики: без существенной нагрузки на двигатель, авто с роторно-поршневым мотором легко можно разогнать до 100 км/час и более на низкой передаче при высоких оборотах двигателя.
В-третьих, роторный двигатель компактнее и легче, чем стандартный поршневой силовой агрегат. Эта особенность позволяла конструкторам добиться практически идеальной развесовки по осям, что влияло на устойчивость автомобиля на дороге.
В-четвертых, в нем используется намного меньшее количество узлов и агрегатов, чем в обычном двигателе.
Наконец, в-пятых, роторный двигатель обладает высокой удельной мощностью.
Недостатки
К минусам роторно-поршневого двигателя, из-за которых он так и не смог получить массового применения и не используется сегодня в автомобилях всех брендов, относится, во-первых, большой расход топлива на низких оборотах. На некоторых моделях он достигает 20 литров на 100 км пробега, что, согласитесь, совсем не экономично и бьет по карману владельца авто с роторным двигателем.
Во-вторых, недостатком этого типа двигателей является сложность изготовления его деталей: чтобы ротор правильно прошел эпитрохоидальную кривую, необходима высокая геометрическая точность при создании как самого ротора, так и цилиндра.
Для этого производители роторных двигателей используют высокоточное и дорогостоящее оборудование, а стоимость производства закладывают в цену автомобиля.
В-третьих, роторный двигатель склонен к перегреву из-за особенности конструкции камеры сгорания: она имеет линзовидную форму, а не сферическую, как у обычных поршневых моторов. Топливная смесь, сгорая в такой камере, превращается в тепловую энергию, которая расходуется в большей части неэффективно – ее избыток нагревает цилиндр, что в конечном итоге приводит к износу и выходу его из строя.
В-четвертых, высокий износ уплотнителей между форсунками ротора из-за перепадов давления в камерах сгорания двигателя. Именно поэтому ресурс таких двигателей составляет 100-150 тысяч км, после чего, как правило, требуется капитальный ремонт силового агрегата.
В-пятых, роторно-поршневой двигатель нуждается в своевременной и четко соблюдаемой процедуре смены моторного масла: мотор потребляет примерно 600 мл моторного масла на 1000 км, так что менять его приходится раз в 5000 км пробега.
Если его вовремя не заменить, это чревато выходом из строя узлов и агрегатов мотора, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. То есть, к эксплуатации и обслуживанию роторно-поршневых двигателей следует подходить более ответственно, чем к обслуживанию обычных моторов, вовремя проводя их техническое обслуживание и капитальный ремонт.
Mazda вернёт на рынок роторные двигатели в составе гибридов в 2022 году
устройство роторного двигателя внутренне известно многим по школьному курсу физики, а вот на практике с ним сталкиваются единицы. Японская компания Mazda выпускает серийные автомобили с роторными ДВС с 1967 по 2012 годы, но собирается вернуть их на рынок в 2022 году уже в составе гибридных автомобилей.
Источник изображения: Википедия
По замыслу японских инженеров, как отмечает издание Nikkei Asian Review, в составе гибридной силовой установки роторный двигатель служит приводом генератора, вырабатывающего электроэнергию для вращения колёс посредством электродвигателей.
Первым носителем необычной силовой установки станет компактный кроссовер MX-30, который будет модернизирован в 2022 году.
Источник изображения: Mazda
Базовая версия MX-30 продаётся с 2020 года в качестве электромобиля, обеспечивающего запас хода не более 200 км. Подобная рассчитанная характеристика вынуждает многих потребителей терять интерес к этому электромобилю, но Mazda вводит удвоить запас хода за счёт добавления в состав силовой установки роторного двигателя внутреннего сгорания.Он характеризуется высокими оборотами и высокой удельной мощностью, компактными размерами и низким уровнем вибрации. Отдельной проблемой является компоновка дверей модели MX-30 — задняя створка распахивается против хода, что делает проблематичным ее использование в узких пространствах, а для женщин с детьми, нередко выбирающих компактные кроссоверы, дверь получилась слишком тяжёлой. Что будет сделано для устранения данной проблемы, источник не конкретизирует.
Дальнейшая эволюция модельного ряда Mazda будет придерживаться двух параллельных траекторий.
К малым транспортным средствам будут отнесены электромобили и все типы гибридов, включая варианты с роторным двигателем. В «большом» классе Mazda будет делать упор на применение ДВС с шестью цилиндрами объёмом более трёх литров, включая дизели. Такими силовыми установками будут оснащаться крупные седаны с задним приводом и большие кроссоверы. С их помощью Mazda приблизиться к премиальному ценовому сегменту, вот только останется ли к 2025 году достаточное количество ценителей классических ДВС, остаётся большим вопросом, с учётом ужесточения экологических норм во всём мире.Чтобы формально удовлетворять этим требованиям, свои флагманские модели Mazda превратит в «мягкие» гибриды.
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL + ENTER.
Что случилось с двигателем Ванкеля и куда он исчез с авторынка: Движение: Ценности: Lenta.ru
В этом году отмечается полувековой юбилей сразу двух знаковых для истории автомобилестроения моделей.
Немецкий NSU Ro 80 и «японка» Mazda Cosmo стали первыми автомобилями с роторным двигателем, подходившими под определение «массовые».Но, увы, изобретенному инженерами фирмы НГУ Ванкелем и Фройде новому типу двигателя сгорания так и не удалось завоевать мир.
После создания в конце XIX века поршневого двигателя внутреннего сгорания прогресс в этой области пошел по пути разработки уже имеющейся концепции. Инженеры создавали все более совершенные и совершенные двигатели, но суть оставалась все той же — в цилиндрическую мощную камеру тем или иным способом попадало топливо, образовавшиеся после сгорания топлива газы толкали поршень.И только в конце 1950-х два немецких инженера, работающие в известной тогда своими мотоциклами фирме NSU Феликс Ванкель и Вальтер Фройде, предложили принципиально новую конструкцию.
В их двигателе отсутствовали как класс: установленный на валу трехгранный ротор был жестко соединен с зубчатым колесом, входившим в зацепление с неподвижным шестерней — статором.
По сравнению с обычным поршневым мотором внутреннего сгорания, двигатель Ванкеля имел меньшие в 1,5-2 раза габариты, большую удельную мощность, меньшее число деталей (два-десятка вместо нескольких сотен), а также — за счет отсутствия коленвала и шатунов — более высокие динамические показатели.Впрочем, были и недостатки, которые не удалось справиться за все время выпуска автомобилей с роторными двигателями: довольно высокий расход топлива на низких оборотах, повышенное потребление масла и сложность в производстве (из-за необходимости геометрических форм деталей).
NSU Spider
Фото: Музей науки / Globallookpress.com
Любопытно, что сам Ванкель не умел водить автомобиль и не имел водительских прав — с раннего детства страдал сильной близорукостью.Это, впрочем, не помешало ему доработать мотоциклетный движок под нужды автопрома, и в 1964 году NSU выпустила первый в мире серийный роторный автомобиль — кабриолет NSU Spider на базе заднеприводной модели Sport Prinz. Машина выпускалась ограниченной серией (за три года было собрано 2375 экземпляров) и была довольно дорога, в пересчете на нынешние деньги — около 22 тысяч за двухместную малолитражку длиной 3,6 метра.
В 1967 году на рынке вышли сразу две модели с роторными двигателями, ставшие действительно массовыми.NSU представила топовый седан Ro 80, японская фирма Mazda — спортивное купе Cosmo, первое в полувековой череде машин с двигателем Ванкеля в своей линейке. Немецкая машина, увы, оказалась довольно капризной и «сырой», хотя и признана «автомобилем года-1968» в Европе. Постоянные рекламации и необходимость дорогостоящего ремонта уже проданных авто такси компанию практически к банкротству — в 1969 году она была куплена концерном Volkswagen и слита в одно подразделение с маркой Audi. Производство Ro 80 тем не менее продолжалось до 1977 года; всего было выпущено более 37 тысяч автомобилей.Передовой для конца 1960-х дизайн кузова, сперва не оцененными потребителями, оказал влияние, в частности, популярную модель Audi 100.
NSU Ro 80
Фото: CPC Collection / Alamy / Diomedia Кстати, лицензию на «ванкель» купил и СССР. 140-сильным роторным двигателем оборудовались версии вазовских «пятерок» и «семерок» для милиции и КГБ.
Внешне они не отличались от серийных машин, но на дороге демонстрировали отличную резвость. В 1990-е малой серией выпускались и «гражданские» 2108 и 21099 с роторным мотором ВАЗ-415, также абсолютно идентичные по дизайну кузова с «нормальными».Обманчивая внешность породила множество шоферских легенд: неприметная «девятка» вдруг срывалась с места и обгоняла солидный BMW (разгон до сотни у роторной версии занимал 9 секунд, максимальная скорость достигла 190 километров в час).
Экспериментировали с двигателем Ванкеля и французы из Citroen. Однако модель GS Birotor с двухроторным двигателем вышла на рынок в октябре 1973 года — точно в месяц начала нефтяного кризиса. Машина стоила на 70 процентов дороже стандартной модели GS с четырехцировым мотором, а топлива потребляла больше, чем представительская DS.В результате удалось с большим трудом продать 847 экземпляров, после чего производство было свернуто.
В целях на рынке «ванкелей» осталась только Mazda, продолжавшая совершенствовать двигатель и выпустившая около 20 моделей с роторным двигателем.
Инженерам японской компании удалось повысить экономичность и снизить объем токсичных выхлопов (еще одна «врожденная болезнь» роторных двигателей), но даже со всеми усовершенствованиями последняя выпускавшаяся роторная модель, RX-8, не соответствовала нормам Евросоюза.В 2010 году ее прекратили продавать в Европе, а в 2012-м было свернуто производство и для других рынков. Спортивные роторные модели Mazda, однако, за почти полвека производства успели завоевать поклонников во многих странах, включая нашу. Вот что говорит о своей RX-8 москвич Олег, автолюбитель со стажем:
«Приобрести RX-8 я решил вовсе не из-за роторного двигателя, а скорее вопреки ему. Но ничего похожего на тогдашнем рынке не было: полноценное четырехместное купе с дверями, которые по старой памяти именуют двери смертников — разве что Роллс-Ройс.А еще эти «надбровные дуги» над передними колесами … Однако все, с кем я делился идеей, крутили пальцем у виска: «больше 30 тысяч ротор не ходит», «масла жрет столько же, сколько и бензина», «а бензина — как американский грузовик «,» ниже нуля не заводится «и так далее.
«Зато не угонят», — решил я. Машина пришла зимой, и первые же недели показали, что перемещение по заснеженной Москве не то что бы совсем невозможно, но требует очень крепкихов — машина норовила войти в занос в каждом повороте или забуксовать там, где легко проезжала любую переднеприводную малолитражка.Но, как назло, даже в лютый мороз заводилась исправно. Да и сколько той зимы.
Mazda RX-8
Фото: Национальный автомобильный музей / Heritage Images / Getty Images
Снег сошел, и Mazda, наконец, оказалась в его стихии. Да, масло (каждое тысячу приходилось открывать капот и доливать до рисочки), да, расход (особенно хорошие дни бывало и больше 20 литров на сотню), но все это компенсировалось обмануть слух окружающих и, раскрутив двигатель до 9000 оборотов, прикинуться гоночным мотоциклом.Точный руль, задний привод и 230 лошадиных сил превращали любую, еще не изобиловавшую камерами дорогу, в гоночный трек практически без моего участия. Даже стоя под окном, машина, казалось, куда-то ехала.
Из-под этого окна, разоблачив тем еще один миф, ее и угнали. К тому времени, несмотря на то, что роторного двигателя поблагодарили даже «официалы», машина прошла 70 тысяч километров без намеков на какие-либо неполадки.
Audi A1 E-Tron Concept
Фото: Адриан Мозер / Bloomberg / Getty Images
Хотя производство серийных автомобилей с роторным двигателем прекратилось еще пять лет назад, разработчики, похоже, не собираются навсегда расставаться с «ванкелем».Перспективными в этом смысле представляются гибридные силовые установки — малому размеру роторно-поршневого двигателя. Так, Audi в 2010 году гибридная концепция E-tron с 60-м электромотором и двигателем Ванкеля объемом всего 250 кубических сантиметров, развивающая мощность 20 лошадиных сил и выполняющих функцию функции генераторной установки.
Роторный двигатель. Устройство, принцип работы. Плюсы и минусы ротора.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания дало толчок к производству автомобилей, передвигающегося на жидком виде топлива.
Двигатели на протяжении всей истории автомобилестроения эволюционировали: появлялись различные конструкции моторов. Одной из прогрессивных, но так и не получивших распространение конструкций двигателей стал роторно-поршневой агрегат. Об особенностях этого типа двигателя, его достоинствах и недостатках мы поговорим в сегодняшнем материале.
История
Разработчиком роторно-поршневого двигателя стал дуэт инженеров компании НСУ — Феликс Ванкель и Вальтер Фройде.И хотя основная роль в создании роторного двигателя принадлежит Фройде (второй участник проекта в это время работал над конструкцией иного двигателя), в автомобильной среде силовой агрегат известен как мотор Ванкеля.
Феликс Ванкель и роторный двигатель Эта силовая установка была собрана и испытана в 1957 году. Первым автомобилем, на который установили роторно-поршневой двигатель, стал спорткар NSU Spider, который развивал скорость 150 км / час при мощности мотора 57 лошадиных сил.Производилась эта модель на протяжении трех лет (1964-1967 годы).
По настоящему массовым автомобилем с роторным двигателем стало второе детище компании NSU — седан Ro-80.
NSU Ro-80В названии автомобиля указывалось, что модель оснащается роторным агрегатом. Вперед роторные двигатели устанавливаются на автомобили Citroen (GS Birotor), Mercedes-Benz (С111), Chevrolet (Corvette), ВАЗ (21018) и так далее. Но самый массовый выпуск моделей с роторным двигателем был налажен японской компанией Mazda.Начиная с 1964 года, компания произвела несколько автомобилей с подобным типом силовой установки, а пионером в этом деле стала модель Cosmo Sport. Самая известная модель с роторно-поршневым двигателем, которая выпускалась этим вариантом — RX (Rotor-eXperiment). Производство последней модели из этого семейства, Mazda RX8 в специальной версии Spirit R, было свернуто в середине 2012 года. Впрочем, не все экземпляры роторной «восьмерки» еще распроданы — официальный дилер Mazda в Индонезии еще продает эти автомобили.
Mazda RX-8Устройство
Особенностью роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания стало присутствие в его конструкции трехгранного ротора — поршня.
Он вращается в цилиндре, который имеет специальную форму. Ротор насажен на вал, и соединен с зубчатым колесом, которое, в свою очередь, имеет сцепление со статором — шестерней. Ротор вращается вокруг статора по так называемой эпитрохоидальной кривой, его лопасти поперечно перекрывают камеру цилиндра, происходит сгорание топлива.
В конструкции роторного двигателя отсутствует газораспределительный механизм — его функция сам ротор, который при помощи лопастей распределяет поступающую горючую смесь и выпускаемые в цилиндре газы. Подобная конструкция двигателя позволяет обойтись без множества узлов, крайне необходимых для простого поршневого двигателя (например, коленчатый вал, шатуны), что, во-первых, позволяет уменьшить размер и массу силового агрегата, а во-второй — уменьшить стоимость его производства.
Достоинства и недостатки
Роторно-поршневой двигатель не зря привлек внимание многих именитых автомобильных компаний. Его конструкция и принцип действия позволяют получить несколько весомых преимуществ перед обычными двигателями.
Во-первых, роторно-поршневой мотор в силу своей конструкции обладал лучшим среди других силовых установок, и был подвержен минимальным вибрациям.
Во-вторых, у этой силовой установки отмечаются отменные динамические характеристики: без существенной нагрузки на двигатель, авто с роторно-поршневым мотором легко можно разогнать до 100 км / час и более низкой передачей при высоких оборотах двигателя.
роторный двигатель Мазда RX-8Третий, роторный двигатель компактнее и легче, чем стандартный поршневой силовой агрегат. Эта особенность позволяет конструкторам добиться практически идеальной развесовки по осям, что оказываетло на устойчивость автомобиля на дороге.
В-четвертых, используется намного меньшее количество узлов и агрегатов, чем в обычном двигателе.
Наконец, в-пятых, роторный двигатель обладает высокой удельной мощностью.
Недостатки
К минусам роторно-поршневого двигателя, из которых он так и не смог получить массового применения и не используется сегодня в автомобилях всех брендов, относится, во-первых, большой расход топлива на низких оборотах.
На некоторых моделях он достигает 20 литров на 100 км пробега, что, согласитесь, совсем не экономично и бьет по карману владельца авто с роторным двигателем.
Во-вторых, недостатком этого двигателя является сложность его деталей: чтобы ротор правильно прошел эпитрохоидальную кривую, необходима высокая точность геометрического при создании как самого ротора, так и цилиндра. Для этого роторных двигателей используют высокоточное и дорогостоящее оборудование, а стоимость производства производители закладывают в цену автомобиля.
В-третьих, роторный двигатель склонен к перегреву из-за особенностей конструкции камеры сгорания: она имеет линзовидную форму, а не сферическую, как у обычных поршневых моторов. Топливная смесь, сгорая в такой камере, превращается в тепловую энергию, которая расходуется в большей части неэффективно — ее избыток нагревает цилиндр, что в конечном итоге приводит к износу и выходу его из строя.
В-четвертых, высокие износ уплотнителей между форсунками ротора из-за перепадов давления в камерах сгорания двигателя.
Именно поэтому ресурс таких двигателей составляет 100-150 тысяч км, после чего, как правило, требуется капитальный ремонт силового агрегата.
В-пятых, роторно-поршневой двигатель нуждается в своевременной и четко соблюдаемой процедуре смены моторного масла: мотор потребляет примерно 600 мл моторного масла на 1000 км, так что менять его приходится раз в 5000 км пробега. Если его вовремя не заменить, это чревато выходом из узлов неисправности и агрегатов мотора, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт.То есть, к эксплуатации и обслуживанию роторно-поршневых двигателей подходить более ответственно, чем к обслуживанию обычных моторов, вовремя проводя их техническое обслуживание и капитальный ремонт.
Mazda может вернуть в серию роторный мотор уже в ближайшие годы
ВЕК ПРОТИВ КОНВЕНЦИИ: MAZDA 1920-2020
Mazda RX-7: новый взгляд на удовольствие от вождения с роторным двигателем
Леверкузен, 04.06.2020
Удовольствие от вождения, легкий дизайн и роторный двигатель: три элемента, которые определяют ДНК Mazda и продолжают восхищать команду автомобильного завода в Хиросиме.
Одна Mazda выделяется среди всех остальных тем, что придает всем этим элементам новый уровень значения, укрепляя компактный спортивный автомобиль с роторным двигателем в умах энтузиастов вождения в Европе и во всем мире.
Та модель? Mazda RX-7. Выпущенный на рынок в 1978 году, первый спортивный автомобиль Mazda для массового рынка стал самым продаваемым роторным транспортным средством в истории. И это также привело к беспрецедентному успеху бренда на гоночной трассе.
Характерный вой двухроторной силовой установки RX-7 с самого начала потряс гоночные трассы в Европе и за ее пределами, выиграв чемпионат Британских седанов в классе 1600–2300 см3 в 1980 и 1981 годах и продемонстрировав свою надежность, захватив клетчатый флаг на гонке 24 часа спа, также в 1981 году.И в других местах это был золотой век. В США RX-7 выиграла более 100 гонок IMSA, больше, чем любая другая модель любого бренда, доминируя в классе GTU (менее 2500 см3), включая 24 часа Daytona, в течение беспрецедентных 12 лет подряд (с 1982 по 1993 год).
. RX-7 также зарекомендовал себя в австралийском чемпионате на выносливость, выиграв с 1982 по 1984 год, а также в чемпионате этой страны Bathurst 12 Hour (чемпион 1992-95).
Проверено на дорожке качения
Этот обширный опыт, полученный в гонках на RX-7, перейдет в четырехроторную Mazda 787B мощностью 710 л.с., которая шокировала гоночную арену с поршневым двигателем в 1991 году, одержав победу в знаменитых 24 часах Ле-Мана.Он остается единственным автомобилем-победителем без поршневого двигателя и, несомненно, одним из величайших моментов в истории роторных двигателей.
Это достижение тем более поразительно, если учесть, что будущее роторных двигателей оказалось под угрозой, когда Mazda начала разработку RX-7. Автопроизводитель предлагал роторные двигатели для большинства своих моделей до нефтяного кризиса 1973-74 годов, когда стремительный рост цен на топливо вытолкнул энергичные, но жаждущие силовые установки в немилость потребителей. Mazda решила отказаться от двигателей для большинства своих седанов, хэтчбеков и универсалов и, возможно, отказалась от них полностью, как и любой другой автопроизводитель.
Но тогдашний руководитель отдела исследований и разработок Кеничи Ямамото сопротивлялся, аргументируя это тем, что роторный двигатель важен для компании.
Ямамото, возглавлявший команду инженеров, которые разработали первые роторные двигатели Mazda в 1960-х годах, намеревался провести капитальный ремонт существующего двигателя 12A и значительно улучшить экономию топлива. Среди прочего, его команда добавила более прочные уплотнения вершины — проблемное место — и улучшила смазку. Затем они помогли создать для него идеальный автомобиль. Маленький и легкий, но плавный, мощный и быстрый, поворотный механизм идеально подходил для спортивного автомобиля.И RX-7, гладкое купе с низкой посадкой, носовой частью в форме клина и круглым окном на заднем люке, был построен специально для этого двигателя.
Создание поворотного значка
Первое поколение RX-7 (платформа «FB»), поступившее в продажу в Японии в 1978 году и прибывшее в Европу в следующем году, сразу произвело фурор.
При снаряженной массе чуть более 1 тонны двигатель 12A мощностью 100–135 л.с. (в зависимости от рынка) имеет большое значение с точки зрения производительности. Передняя центральная компоновка двигателя — компактный двигатель располагался за передней осью — приводила в движение задние колеса с почти идеальным распределением веса, также обеспечивала потрясающую управляемость.Аэродинамический RX-7 был намного выше своего ценового класса, и управлять им было чрезвычайно интересно, обеспечивая особую связь между водителем и автомобилем. К двухроторному двигателю 12A объемом 1146 см3 позже присоединилась версия с турбонаддувом мощностью 160 л.с. для Японии, в то время как Северная Америка получила немного более крупную силовую установку 13B с впрыском топлива.
Второе поколение RX-7 (FC), представленное в 1985 году, отличалось дизайном, вдохновленным Porsche, и рядом усовершенствованных характеристик, таких как DTSS (система динамической отслеживающей подвески) Mazda и турбонаддув.
Оказывается, принудительная индукция очень хорошо подходит для роторных двигателей благодаря характеристикам потока выхлопных газов и весьма эффективна для увеличения крутящего момента в среднем диапазоне. 1,3-литровый 13B теперь был стандартным для всех рынков, и хотя RX-7 первоначально предлагался в Европе с безнаддувным двигателем мощностью 150 л.с., за ним последуют версии с турбонаддувом мощностью 180 л.с. и более поздние 200 л.с. Модель с более высокой мощностью может разгоняться от 0 до 100 км / ч за 6 секунд и развивать максимальную скорость 240 км / ч.
Третье и последнее поколение («FD»), появившееся в 1992 году, было действительно мощным автомобилем.Новый последовательный сдвоенный турбонагнетатель увеличил мощность последнего двигателя 13B до 239 л.с. в европейской версии. Фанаты считают, что это лучшая управляемость среди всех RX-7, спринт за 5,3 секунды 0-100 км / ч и максимальная скорость 250 км / ч (ограниченная) поставили двухместный автомобиль весом 1300 кг в лигу с высококлассными спортивными автомобилями.
для бренда, который только что выиграл в Ле-Мане. К сожалению, производство RX-7 было прекращено в большей части Европы к 1996 году из-за правил выбросов, хотя Mazda продолжала производить автомобили для рынков с правым рулем, в конечном итоге увеличив выходную мощность на более поздних моделях, предназначенных только для Японии, до 280 л.с.
Разрушение рекорда после записи
2002 год ознаменовал конец одного из самых выдающихся спортивных автомобилей в истории. В период с 1978 по 2002 год было произведено 811 634 экземпляра, что на сегодняшний день больше, чем у роторных моделей. Попутно модифицированные версии каждого поколения устанавливали рекорды наземной скорости в своем классе на соляных равнинах Бонневилля в США в 1978 году (FB, 296 км / ч), 1986 (FC, 383,7 км / ч) и 1995 (FD, 389 км / ч). час).
Дух RX-7 жив. В Mazda RX-8, появившейся в 2003 году и заложившей основу для многих будущих инженерных инноваций.Среди них были роторные Mazda с водородным двигателем, такие как RX-8 Hydrogen RE, который работал либо на h3, либо на бензине, и Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, MPV с электродвигателем и двухтопливным роторным двигателем.
Позже компания разработала прототип Mazda2 EV с небольшим однороторным двигателем, используемым в качестве расширителя диапазона. Аналогичная система может найти свое применение в Mazda MX-30, новом электрическом кроссовере-внедорожнике с аккумуляторной батареей, который поступит в автосалоны в этом году.
В особенности среди энтузиастов, RX-7 остается иконой спортивных автомобилей с роторным двигателем и даже серийных роторных автомобилей.Mazda сделала большой шаг вперед с RX-7 с точки зрения легкости конструкции, спортивного дизайна и удовольствия от вождения, опыта, который она применила и развивала для каждой текущей модели Mazda. Автомобиль, который, возможно, лучше всего олицетворяет репутацию Mazda и ее приверженность нетрадиционным вещам, RX-7 продолжает оказывать влияние на дизайнеров и инженеров, работающих над Mazda будущего.
КУНСТ! Mazda отмечает 40-летие производства роторных двигателей — ДРАЙВ
В современном автомобильном мире становится всё меньше марок, обладающими яркой индивидуальностью.
Всё больше ценится серая надёжность, и мало кому нужен яркий дизайн или оригинальные технические решения. Но есть компании, которые продолжают гнуть свою линию. Например, Mazda, в этом году отмечается сорокалетие своих серийных роторно-поршневых двигателей.
Спортивные модели Mazda и роторно-поршневые двигатели — сейчас это практически синонимы. Но сам мотор придумали вовсе не японцы. В 1951 году, работая на компании NSU, Феликс Ванкель (Феликс Ванкель) начал разрабатывать мотор собственной конструкции.Первый рабочий прототип автомобиля с получився агрегатом появился лишь шесть лет спустя. Вперед много кто занимался «движками» подобной конструкции — их применяли на автомобилях, мотоциклах и даже автобусах. А компания Rolls-Royce в начале 60-х даже сделала дизельную версию роторно-поршневого двигателя Ванкеля.
Mazda Cosmo Sport — первая роторная ласточка фирмы — была сделана тиражом чуть больше 1,5 тысяч экземпляров.
Mazda с «ротором» была Cosmo Sport.
Прототип этого красивейшего купе был сделан ещё в 1963 году. А в 65-м и 66-м компания построила 80 автомобилей, на которых проводились испытания, и лишь в мае 67-го конвейера сошли серийные машины. Mazda Cosmo Sport, также известная как 110S, стала не только первой роторной Маздой, но первым автомобилем с двухсекционным мотором — с двумя роторами и секциями объёмом по 491 см 3 . Cosmo Sport образца 1967 года имел двигатель всего в 982 «кубика», но его мощность была вполне приличной — 110 лошадиных сил.Это позволяетло ей разгоняться до 185 километров в час — недурно для того времени.
Автобус Mazda Parkway 26. Даже он оснащался роторным двигателем.
Почему роторные двигатели развивают такую мощность при столь малом объёме? Во-первых, в отличие от ДВС, в котором поршни движутся вверх-вниз, здесь крутится треугольник-ротор. А это значит, что и нагрузка на него меньше. Именно поэтому современные роторные «движки» влёгкую крутятся до 9 с лишним тысяч оборотов.
Во-вторых, рабочий объём у «Ванкелей» используется более полно и постоянно. За впуск и выпускает разные «зоны» мотора, а не одна и та же. Ротор делит рабочую часть на три части, каждый из которых постоянно работает, в то время как в обычном поршневом двигателе один и тот же объём сначала работает на сжатие, а затем на воспламенение. Поэтому так называемый приведённый рабочий объём (грубо эквивалент обычного в поршневых ДВС) в два раза больше номинального. Кроме того, роторные моторы очень компактны и до неприличия легки — а это сулит одни лишь плюсы.
Вот так работает роторно-поршневой двигатель Ванкеля.
Идеальный мотор? Если бы! Проблем с двигателями Ванкеля просто огромное количество. Во-первых, они обладают высоким крутящим моментом, максимальная мощность у них, соответственно, достигается при высоких оборотах. Поэтому мотор для получения большой мощности надо «крутить», а это значит, что совершается больше циклов, и на ресурс это отражается, естественно, самым лучшим образом.
Во-вторая камера сгорания у РПД некомпактная, а это приводит к низкому КПД. Отсюда и высокий расход топлива. В-третьих, у такого двигателя большие проблемы с уплотнения подвижных сопряжений ротора и стенок секции. И масло РПД пожирает ну просто в промышленных масштабах — причём это не неисправность, а особенность конструкции.
Двигатель Renesis в разрезе.
Короче, все, поэкспериментировав немного с роторными двигателями и столкнувшись с вышеперечисленными проблемами, задвинули свои разработки, куда подальше и отказались от затеи.Все, кроме Mazda. На сегодняшний день компания остаётся используемым, не только делающим РПД, но и активно их совершенствующим.
До появления двигателя Renesis многие роторные моторы Mazda были оснащены турбонаддувом.
Надёжность своих «роторов» Mazda доказала, выставив в 1968 году две машины на старт 84-часового марафона де ла Рут на знаменитом Нюрбургринге.
Серийные Cosmo Sport со 130-сильными РПД практически всю гонку держались на четвёртом и пятом месте (из 58 стартовавших экипажей) и… сошли! Но вовсе не из-за проблем с моторами, а из-за повреждений полуосей всего за два часа до финиша.
В семидесятых годах у Mazda сложились обозначения роторных машин — их начали звать RX.
К слову об автоспорте. Своего высшего успеха роторные двигатели добились именно с компанией Mazda, когда болид 787B в 1991 году выиграл 24-часовой марафон в Ле-Мане. После этого РПД были поставлены под запрет в этой гонке. А в Америке даже существует серия Formula Mazda, где гоняются болиды с роторными моторами.
Mazda 787B — единственный японский автомобиль, победивший в знаменитом Ле-Мане в классе прототипов.
Последняя разработка Mazda — мотор Renesis, устанавливается на купе RX-8. В ходе его разработки инженерам Mazda удалось победить многие врожденные пороки конструкции, такие, как небольшой ресурс и высокое потребление топлива.
При мощности под 250 лошадиных сил, он «кушает» немногим более 11 литров бензина в смешанном режиме.
На RX-8 дебютировал роторный двигатель Mazda нового поколения, а сама машина стала бестселлером.
Даже экспериментальные водородные автомобили у Mazda — роторные.
Но и на этом японцы не останавливаются. Во-первых, они готовят новое поколение «движка» Renesis, а во-второй приспосабливают нынешнее для работы на водороде. Первые Mazda RX-8 с роторными моторами, способными работать как на бензине, так и на водороде, уже ездят по улицам Токио. Так что юбилей получился и правда знатный — ведь Mazda единственная компания, которая не остановилась и продолжала считывать конструкцию. И не просто доказала миру её жизнеспособность, но и довела практически до совершенства.
Mazda будет выпускать роторные двигатели для беспилотников Toyota — Авторевю
Фото: компания Mazda | Леонид Голованов
Производство роторно-поршневых двигателей Ванкеля компания Mazda свернула еще в 2012 году вместе со спорткаром RX-8.
Повышенный расход масла, траты на продленные гарантийные обязательства, большие сложности с соответствием современным эконормам — все эти проблемы, казалось, поставили крест на экзотической конструкции. Mazda хоть и предприняла попытки создать РПД нового поколения, но пока они не увенчались успехом. Однако теперь роторные моторы получили вторую жизнь — уже в новой роли.
Как рассказал президент североамериканского подразделения компании Mazda Масахиро Моро в интервью изданию Bloomberg, роторные двигатели нового поколения будут устанавливать на электрические беспилотники марки Toyota (ей принадлежат 5,25% акций Мазды).РПД использовать как расширитель диапазона, который приводит батареи электрогенератор для подзарядки тяговой.
Опытный образец РПД Mazda для бензогенератора. Рабочий объем единственной секции — 330 см³
Над подобным применением роторных моторов в Мазде задумались давно: еще четыре года назад нам удалось поездить на прототипе хэтчбека Demio EV с электроприводом и односекционным двигателем Ванкеля в качестве удлинителя хода.
По сравнению с традиционными поршневыми моторами РПД беспрецедентно компактен и сбалансирован, именно эти качества особенно важны для мотор-генератора, ведь он не должен привлекать внимание обитателей салона своей работой.А проблемы с расходом масла и экологичностью частично нивелируются тем, что расширитель диапазона работает в наиболее оптимальном режиме.
К сожалению, пока точно не известно, когда появятся электрические Тойоты с маздовскими роторными удлинителями хода. Но Масахиро Моро заявлено, что это будет целое семейство машин, пригодных для разных целей — от доставки пиццы перевозки людей.
Устройство роторного двигателя
После создания двигателя внутреннего сгорания началась эра автомобилей.Самое большое распространение при этом получил мотор поршневого типа. Но при этом моменте создания ДВС перед конструкторами стала задача извлечения КПД при минимальных затратах топлива.
Решается эта задача использования путями — от технического улучшения уже других видов конструкций, до создания новых, с другой конструкцией. Одним из таковых стал роторный двигатель.
Роторный двигатель
Появился он значительно позже поршневого, в 30-х годах. Полноценно работоспособная же модель такого двигателя появилась и вовсе в 50-х годах.После появления роторный двигатель вызвал заинтересованность у многих автопроизводителей, и все они кинулись разрабатывать свои модели роторных силовых установок, однако вскоре от них отказались в использовании обычных поршневых. Из приверженцев роторного мотора осталась только японская фирма Mazda, которая сделала такой тип мотор своей визитной карточкой.
Особенность такой мотора является его конструкцией, которая вообще не предусматривает наличие поршней. В целом это сильно сказалось на конструктивной простоте.
В поршневых моторах энергии сгораемого топлива движется поршнем, который за счет своего возвратно-поступательного движения передает ее на кривошипы коленвала, ему вращение.
У роторных же двигателей энергия сразу преобразовывается во вращение вала, минуя возвратно-поступательное движение. Это сказывается на уменьшении потерь на трение, меньшую металлоемкость и простоту конструкции. За счет этого КПД двигателя значительно возрастает.
Конструкция
Чтобы понять принцип работы, следует разобраться, какова конструкция роторного двигателя.Итак, вместо поршней энергии сгорания топлива у такого силового агрегата воспринимается ротором. Ротор имеет вид равностороннего треугольника. Каждая сторона этого треугольника и играет роль поршня.
Ротор
Чтобы обеспечить процесс горения, роторное помещается в закрытое пространство, состоящее из трех элементов — двух боковых корпусов, и одного центрального, называемого статором. Пространство, в котором происходит процесс горения, сделано в статоре, боковые корпуса обеспечивает только герметичность этого пространства.
Внутри статора сделан цилиндр, в котором и размещается ротор.
Чтобы внутри этого цилиндра происходили все необходимые процессы, он был выполнен в виде овала, с немного прижатыми боками.
Сам статор с одной стороны имеет место для впуска топливовоздушной смеси или воздуха, и выпуска отработанных газов. Противоположно им сделано отверстие под свечи зажигания.
Устройство двигателя
Особенность движения ротора в цилиндре статора является то, что его вершина постоянно контактирует с поверхностью цилиндра, его движение сделано по эксцентриковому типу.Он не только вращается вокруг своей оси, но еще и смещается относительно нее.
Для этого в роторе сделано большое отверстие, с одной стороны этого отверстия имеется зубчатый сектор. С другой стороны в ротор вставлен вал с эксцентриком.
Чтобы обеспечить вращение в боковой корпус установлена неподвижная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым сектором ротора, она является опорной точкой для него. При своем эксцентриковом движении он опирается на неподвижную шестерню, а зацепление обеспечивает его вращательное движение.
Вращаясь, он обеспечивает и вращение вала с эксцентриком, на который он одет.
Принцип работы
Теперь о самом принципе работы. Выполнение работы поршня внутри цилиндров называется тактами. Классический поршневой двигатель имеет четыре такта:
- впуск — в цилиндр подается горючая смесь;
- сжатие — увеличение давления в цилиндре за счет уменьшения объема;
- рабочий ход — энергия, выделенная при сгорании смеси, преобразовывается во вращение вала;
- выпуск — из цилиндра выводятся отработанные газы;
Данные такты все двигатели внутреннего сгорания имеют определенное движение поршня.
Однако они выполняются по-разному. Существуют двухтактные поршневые двигатели, в которых такты совмещены, но такие моторы чаще применяются на мотоциклах и другой бензиновой технике, хотя раньше создавались и дизельные двухтактные моторы. В них одно движение поршня включает два такта. При движении вниз — впуск и сжатие, а при движении вниз — рабочий ход и выпуск.
Все это обеспечивается наличием впускных и выпускных окон.
Классические автомобильные поршневые двигатели обычно являются 4-тактными, где каждый такт отделен.Но для этого в двигатель включен механизм газораспределения, который значительно усложняет конструкцию.
Что касается роторного двигателя, то отсутствие поршня как такового требует несколько совместить конструктивные особенности 2-тактных и 4-тактных моторов.
Принцип работы
цилиндр роторного двигателя имеет впускные и выпускные окна, то надобность в газораспределительном механизме отпала, при этом сам процесс работы сохранил все такта по отдельности.
Теперь рассмотрим, как все это происходит внутри статора. Углы ротора постоянно контактируют с цилиндром статора, герметичное пространство между сторонами ротора.
Овальная форма цилиндра статора обеспечивает изменение пространства между стенкой цилиндра и двумя соседними вершинами ротора.
Далее рассмотрим действие внутри цилиндра только с одной стороны ротора.
Итак, при вращении ротора, одна из его вершин, проходя сужение овала цилиндра, открывает впускное окно и в полость между треугольника ротора и стенкой цилиндра начинает поступать горючая смесь или воздух.При этом движение продолжается, эта вершина официальная часть овала и дальше идет на сужение. Возможность постоянного контакта вершины ротора обеспечивается его эксцентриковым движением.
Впуск воздуха производится до тех пор, пока вторая вершина ротора не перекроет впускное окно. В этом пространстве между цилиндром и большей стороной ротора становится меньше в объеме — происходит такт сжатия.
В момент, когда сторона ротора проходит максимальное сужение, в пространстве между стороной ротора и стенкой цилиндра подается искра, которая воспламеняет горючую смесь, сжатую между зауженной стенкой цилиндра и стороной ротора.
Особенность роторного двигателя является то, что воспламенение происходит не перед прохождением стороны так называемой «мертвой точки», как это делается в поршневом двигателе, а после ее прохождения.
Делается это для того, чтобы энергия, выделенная при сгорании, воздействовала на ту часть стороны ротора, которая уже прошла ВМТ (верхняя мёртвая точка).Этим обеспечивается вращение ротора в нужную сторону.
После прохождения свечи, первая вершина ротора начинает открывать выпускное окно, и постепенно, пока вторая вершина не перекроет выпускное окно — производится отвод газов.
Такты двигателя
Следует отметить, что был описан весь процесс, сделанный только одной стороной ротора, все стороны проделывают процесс один за другим. То есть, за одно вращение ротора происходит одновременно три — пока в полости между одной стороной ротора и цилиндра запускается воздух или горючая смесь, в это время вторая сторона ротора проходит ВМТ, а третье — выпускает отработанные газы.
Теперь о вращении вала, на эксцентрик которого надет ротор. За счет этого эксцентрика полный оборот вала создается меньше, чем за один оборот ротора. То есть, за один полный цикл вал сделает три оборота, при этом отдавая полезное действие дальше.
В поршневом двигателе один цикл происходит за два оборота коленчатого вала и только один полуоборот при этом является полезным. Этим обеспечивается высокий выход КПД.
Если сравнить роторный двигатель с поршневым, то выход мощности с одной секции, которая состоит из одного ротора и статора, равна мощности 3-цилиндрового двигателя.
Если Mazda устанавливает на свои авто двухсекционные роторные моторы, то по мощности они не уступают 6-цилиндровым поршневым моторам.
Достоинства и недостатки
Теперь о достоинствах роторных моторов, а их вполне много. Выходит, что одна секция по мощности равна 3-цилиндровому мотору, при этом она в габаритных размерах значительно меньше. Это сказывается на компактности самых моторов. Об этом можно судить по моделям Mazda RX-8. Этот автомобиль, обладая хорошим показателем мощности, имеет средне моторную компоновку, удалось добиться точной развесовки авто по осям, обладающей высокой устойчивостью и управляемость авто.
Помимо компактных размеров в этом двигателе отсутствует газораспределительный механизм (ГРМ), ведь все фазы газораспределения выполняются самим ротором.
Это значительно уменьшило металлоемкость конструкции, и как следствие — массу двигателя.
Из-за ненадобности поршней и ГРМ снижено количество подвижных частей в двигателе, что сказывается на надежности конструкции.
Сам двигатель из-за отсутствия разнонаправленных движений, которые есть в поршневом моторе, при работе меньше вибрирует.
Но и недостатков у такого двигателя тоже хватает. Начнем с того, что система смазки у него с системой 2-тактного двигателя. То есть, смазка поверхности цилиндра производится вместе с топливом. Но только организация подачи масла несколько иная. Если в 2-тактном двигателе масло для смазки добавляется прямо в топливо, то в роторном оно подается через форсунки, а потом оно уже смешивается с топливом.
Использование такого типа смазки привело к тому, что для двигателя подходит только минеральное масло или специализированное полусинтетическое.При этом в процессе работы масло сгорает, что негативно сказывается на составе выхлопных газов.
По экологичности роторный двигатель сильно уступает 4-тактному поршневому двигателю.
При всей простоте конструкции роторный мотор обладает сравнительно небольшим ресурсом. У той же Mazda пробег до капитального ремонта составляет всего 100 тыс. Руб. км. В первую очередь «страдают» апексы — аналоги компрессионных колец в поршневом двигателе. Апексы размещаются на вершинах ротора и обеспечивают плотное прилегание вершины к стенке цилиндра.
Недостатком является также невозможностью проведения восстановительных работ. Если у ротора изношены посадочные места апексов — ротор полностью заменяется, поскольку восстановить эти места невозможно.
То же касается и цилиндра статора. При его повреждении расточка невозможна из-за сложности выполнения такой работы.
Из-за большой скорости вращения эксцентрикового вала, его вкладыши изнашиваются значительно быстрее.
В общем, его работы роторный двигатель оказывается по надежности значительно хуже поршневого.
Но в целом, роторный двигатель не является тупиковой ветвью развития двигателей внутреннего сгорания. Та же Mazda постоянно совершенствует данный тип мотора. К примеру, мотор, устанавливается на RX-8 по токсичности уже мало отличается от поршневого, что является большим достижением.
Теперь они стараются еще и увеличить ресурс. Однако это скорее всего будет выполнено за счет использования особых материалов изготовления элементов двигателя, а также из-за высокой степени обработки, что еще больше осложнений и увеличит стоимость ремонта.
.