47 роторных ронинов

Идея роторного двигателя — одна из самых красивых в двигателестроении. Минимум деталей, отсутствие возвратно-поступательных движений, идеальная сбалансированность, способность выдерживать высокие обороты в течение долгого времени, высокая мощность при крошечном объеме камеры сгорания... Вид ротора, описывающего эпитрохоиду и постоянно поддерживающий контакт трех своих вершин со стенкой статора, способен загипнотизировать энтузиаста своей механической красотой и математическим совершенством! Но это на бумаге.

Реальность роторного двигателя намного прозаичнее: низкая экономичность и экологичность, малый крутящий момент на «низах», чрезвычайно высокие требования к точности сборки и качеству обслуживания. Именно поэтому «ротор» принято регулярно хоронить, а приверженность ему способны сохранить, видимо, лишь люди с истинно самурайским подходом: именно такие работают в компании Mazda, которая спустя пять лет после остановки производства купе RX-8 наконец-то официально подтвердила: новому роторному двигателю быть. Чтобы скрасить ожидание, мы решили собрать воедино все факты, слухи и домыслы о новинке и, посмотрев на них через призму истории, представить, что за автомобиль сейчас создается в «секретных лабораториях» Хиросимы.

Слева — доктор Феликс Ванкель, придумавший концепцию роторного двигателя. Справа — Кенити Ямамото, сделавший двигатель Феликса Ванкеля реальностью для широких масс

Начнем издалека, с факта, упоминание о котором необходимо, чтобы понять отношение Мазды к «ротору». В 1960 году Цунедзи Мацуда, тогдашний президент компании Тойо Коге, ныне известной под названием Mazda, принял решение искать светлое будущее компании в перспективных технологиях. Выбор пал на набирающую популярность технологию роторных двигателей. В то время с ними экспериментировали многие, но японцы отдали предпочтение конструкции Феликса Ванкеля, которую развивала компания NSU. Делегация, отправленная в Западную Германию, привезла с собой контракт на использование ноу-хау, опытный образец роторного двигателя и неутешительные новости — разработка столкнулась с неразрешимой проблемой: спустя несколько часов работы на внутренних стенках статора появляются царапины, нарушающие герметичность, а значит, делающие мотор фактически непригодным к работе. Инженеры прозвали их «отметинами от когтей дьявола».

Это тот самый прототип роторного двигателя, который японцы привезли с завода NSU. На фото в центре отчетливо видны царапины на статоре. Справа — часть команды разработчиков нового мотора

В течение следующих трех лет команда из 47 молодых инженеров билась над решением этой проблемы. Кенити Ямамото, возглавивший отдел, сравнивал их миссию с подвигом 47 ронинов, легендарных воинов, отправившихся на верную смерть, чтобы отомстить за своего погибшего господина. И у него на то были все основания, ведь в компании не верили в успех проекта, а работу отдела считали бессмысленным разбазариванием денег, которое чуть ли не сведет фирму в могилу. Несмотря на этот прессинг, в 1963 году причина появления отметин была найдена, вслед за ней появилось и решение — нужно было всего лишь изменить конструкцию уплотнителей так, чтобы они не были подвержены резонансным колебаниям. Год спустя посетители Токийского автосалона увидели прототип купе Mazda Cosmo — первой роторной Мазды.

Первая роторная Mazda — купе Cosmo — начинала свою жизнь с литровым двигателем Ванкеля мощностью 110 л.с.

Четвертое поколение автомобиля в 1996 году оснащалось трехсекционным «ротором» 20B-REW с парой турбокомпрессоров, выдавало 300 «лошадей» и 380 Нм, имело GPS-навигацию, мобильный телефон, телеприемник, а экран мультимедийной системы был сенсорным!

Об истории автомобилей с двигателем Ванкеля мы уже рассказывали довольно подробно, так что сейчас включаем быструю перемотку и переносимся в 2011 год. Бензин дорожает, покупатели становятся все более прижимистыми, да к тому же на горизонте маячит введение стандарта Евро-6, в который двигатель купе Mazda RX-8 «впихнуть» невозможно в принципе. В Хиросиме принимают решение свернуть производство модели, при этом ни слова не говоря о судьбе роторного двигателя, чем порождают массу слухов и домыслов.

Гоночный прототип Mazda 787B

Рассказывая о роторном двигателе, нельзя не упомянуть спорт-прототип Mazda 787B. Этот автомобиль в 1991 году принес компании первую в истории победу в абсолютном зачете суточного марафона 24 часа Ле-Мана. Это единственная победа японского автопроизводителя и машины без обычного поршневого двигателя. Несмотря на все разговоры о ненадежности роторных двигателей, Мазде удалось обыграть конкурентов именно благодаря отсутствию технических проблем. Автомобиль буквально с финиша забрали в Японию на детальную инспекцию и, разобрав его до винтика, поняли, что износ деталей мотора настолько мал, что машину можно было снова выставлять на 24-часовую гонку.

В течение следующих четырех лет в информационном поле регулярно появляются очаги противоречивых сплетен: кто-то из инсайдеров заявляет, что проект решено похоронить, другой утверждает, и я лично был тому свидетелем, что «ротор — это ДНК Мазды» и его разработка просто поставлена на паузу, так как у компании недостаточно средств... За эти годы двигатель Ванкеля хоронили и воскрешали раз десять, если не больше, и вот первое официальное заявление японцев. На домашнем автосалоне в Токио они представляют концепт-кар Mazda RX-Vision, а также подтверждают название нового мотора — Skyactive-R. О подробностях остается лишь догадываться, чем мы и займемся, благо в последние годы инсайдеры оставили нам немало «хлебных крошек», намекающих на конструкцию и характеристики будущего мотора.

Последний на данный момент роторный автомобиль Mazda — четырехдверное купе RX-8. Частично решив проблему грязного выхлопа и прожорливости, японцы сделали мотор 13B MSP (он же Renesis) атмосферным. К сожалению, первые его версии были ненадежными из-за проблем с подачей масла. В итоге их решили добавлением в каждую из двух секций по третьей масляной форсунке на машинах от 2008 года выпуска, а на более старых — изменив программу подачи масла. Чтобы убедить американских покупателей в надежности «ротора», японцы даже увеличили гарантию на мотор до восьми лет, причем даже для не новых уже машин. Но большинство и по сей день думает, что двигатель RX-8 долго не живет

Первая из них — специальная веб-страничка, посвященная истории «ротора» и новому, перспективному роторному двигателю, выпущенная в свет американским подразделением Мазды к 45-летию. Сейчас этот сайт недоступен, однако на нем шла речь о моторе с полностью переработанной геометрией и увеличенным до 1,6 л рабочим объемом. Согласно теоретическим выкладкам, представленным на сайте, секции должны были стать «выше», но уже. Увеличение объема одновременно с уменьшением глубины должно было сделать длиннее траекторию, описываемую апексами за рабочий цикл, то есть, говоря языком поршневых ДВС, увеличить ход поршня. Так же, как в случае с обычными агрегатами, такие перемены призваны увеличить крутящий момент, особенно «на низах», что для высокооборотистых моторов — традиционная проблема, и «ванкель» тут не исключение. Судя по иллюстрациям, на разработку этой версии двигателя, получившей индекс 16X, потрачено много времени и сил, а значит, скорее всего, серийный агрегат будет к нему близок.

Следующий фрагмент пазла компания Mazda озвучила дважды, в 2007 году и во время премьеры концепта RX Vision. Речь идет о непосредственном впрыске, и, судя по всему, его появление можно считать свершившимся фактом. Раньше, учитывая то, что роторным двигателям не нужен механизм газораспределения, система впрыска также была простой: смесь попадала в камеру сгорания через специальные окна в боковых стенках секции. Что может дать «ротору» непосредственный впрыск? Например, большую свободу в настройке параметров смеси в разных режимах работы или лучшее смесеобразование, которое позволит обеспечить более полное сгорание. И нельзя забывать, что такой тип впрыска отлично охлаждает двигатель, а роторные моторы ой как горячи! Это нововведение может заметно сказаться на экономичности и сроке службы мотора.

Сравнение топливных форсунок SkyActiv и DISI

Слева — форсунка от одного из нынешних моторов Mazda с бейджиком SkyActiv, справа — предыдущий вариант непосредственного впрыска DISI (Direct Injection Spark Ignition), такой, к примеру, был на Mazda 3 MPS. Новый тип инжекторов позволяет адаптировать впрыск топлива в больших пределах, как относительно режима работы двигателя, так и относительно формы камеры сгорания. К тому же раздельные струи вызывают больше завихрений смеси и улучшают ее параметры.

Третья подсказка прилетела к нам из Японии буквально на днях: оказывается, мотористы из Хиросимы всерьез рассматривают появление на новом роторном моторе турбонаддува или компрессора. Тут необходимо отметить несколько моментов. Во-первых, сочетание двигателя Ванкеля с принудительным нагнетанием смеси явление не новое: все-таки купе Mazda RX-7 серии FD с ее 280-сильным «битурборотором» стало так популярно во многом из-за крышесносящего соотношения мощности мотора и его объема.

Под капотом у этого купе Mazda RX-7 600 «лошадей». При объеме мотора в 1,3 л. Да здравствует турбонаддув и, конечно же, ротор!

Во-вторых, о турбонаддуве для нового «ротора» мы слышим далеко не впервые. Эта информация уже всплывала ранее, правда, тогда речь шла об экзотической на тот момент технологии электронаддува. После того как большинство лишь покрутило пальцем у виска, прочитав эту новость, технологией вплотную заинтересовались в BMW и Audi, так что вряд ли она так уж фантастична и далека от серии. Что же может дать «ротору» электротурбина? Ее фундаментальное свойство — независимость от оборотов коленвала, так что в действие она может вступать именно тогда, когда двигатели Ванкеля по природе своей слабы — на низких оборотах. Насколько близким к серии окажется это решение — неясно. Возможно, наддув окажется традиционным, а возможно — комбинированным, однако идея выглядит очень разумной и логичной.

Говоря о смесеобразовании и  экономичности с экологичностью, нельзя забывать о самом процессе сгорания топлива: его полноте, характеристике направления фронта пламени и так далее. Для предыдущих исполнений роторного двигателя этот момент был «слабым звеном». Проблема в том, что оптимальное место для возникновения искры находится в толще смеси, то есть свеча зажигания должна выступать в полость камеры сгорания, что совершенно невозможно в случае с роторным двигателем. В нем свечи находятся в углублениях, далеко от оптимального положения. В итоге и смесь поджигается неоптимально, и ее фронт распространяется не строго в нужном направлении.

Лазерные свечи зажигания уже реальность. Вот они, светят и работают. Правда, пока лишь на опытных стендах

Одно из потенциальных решений проблемы — лазерные свечи зажигания. О том, что компания Mazda работает над такими, сообщалось пару лет назад. К сожалению, никаких официальных данных о статусе разработки с тех пор не появлялось, так что шанс встретить лазерные свечи в серийном двигателе примерно такой же, как увидеть динозавра на Тверской: 50/50 — либо увидишь, либо нет. Есть также небольшая вероятность того, что проблему неоптимального сгорания смеси в Хиросиме решат иначе, обойдясь, по сути, вообще без свечей. Дело в том, что не так давно мотористы из Мазды хвастались, что вплотную подошли к серийному воплощению технологии HCCI (Homogenous Charge Compression Ignition) — воспламенению топлива от сжатия смеси, как это происходит в дизельных двигателях.

Концепт Mazda RX-Vision, кроме прочего, показывает направление развития визуального стиля марки. Тот факт, что многие назвали его самым красивым автомобилем Токийского автосалона 2015 года, о многом говорит!

Будущее покажет, каким именно окажется следующий роторный автомобиль Mazda. Наши домыслы могут воплотиться в реальность в полном объеме, а могут быть реализованы лишь частично. Возможно, японцы и вовсе покажут что-то совершенно неожиданное, ведь нельзя забывать об экспериментах компании Mazda с двигателем Ванкеля, работающим на водороде. Да и гибридные силовые агрегаты сбрасывать со счетов нельзя, учитывая, что «ротор» с его любовью к высоким оборотам — почти идеальный партнер для электромоторов. Скорее всего, ждать раскрытия секретов осталось недолго, теперь уже скрытничать смысла нет, да и на попятную японцы не пойдут. Ведь в последние годы они снова, как и полвека назад, повторяли подвиг 47 ронинов, в полной тишине занимаясь делом, по всеобщему мнению обреченным на провал. И, похоже, снова преуспели.

Читайте также:

• Роторный двигатель. Великий, ужасный! Перспективный?