mazda-auto hírlevél

Használt autók

Az APEX éltömítések evolúciója.

Felix Wankel a forgódugattyús motor feltalálója már az első működőképes motorjánál szembesült az egyik legnagyobb problémával, a rotor éltömítéseinek viszonylag alacsony élettartamával. A Wankel motornak ez az alkatrésze komoly fejlődésen ment keresztül azóta.Ne felejtsük el, a forgódugattyús motornak feleannyi ideje volt a fejlődésre, mint a dugattyús belső égésű motornak.Nézzük most lépésről-lépésre a Mazda fejlesztőinek munkáját.

Korai kutatások-Megjelenő vibrációs kopás (1960)

Messze a legnagyobb akadály, amibe a wankel rendszerű motor fejlesztői, kutatói botlottak a motor éltömétéseinek vibrációja miatt keletkező "az ördög karmolásának" is nevezett kopás a rotorház külső falán. Nem megfelelő kenés a trochoid ház külső felén, a tömítések rezgése, és a sztatikus, illetve a mozgásból adódó súrlódás együttesen súlyosbíthatják ezt a kopást.

 Üreges tömítés

Az első lépés a vibrációs kopás probléma megoldása felé az öntött vas éltömítés alkalmazása, amelynek üreges belseje volt. Ezek az üregek segítettek csökkenteni a tömítés magasfrekvenciás rezgéseit. Habár reményteli próbálkozásnak tűnt, nagyon bonyolult, és drága volt az előállítása, így más megoldás kellett.

Alumíniummal impregnált szén tömítés (1967-1973)

Az első szériagyártású Mazda wankelmotor, az L10A típusú kétrotoros motor alumíniummal impregnált szén apex tömítéseket használt, amit a Mazda és a Nihon Carbon együtt fejlesztett ki, a későbbi Pyro-Grafit nagyszilárdságú szenet alkalmazva.A szén összetevő egy bizonyos mértékig önkenést biztosít, így megoldás a  trochoid ház külső felének kenési elégtelenségére.Ez a tömítés krómozott csúszási felülettel ellátott alumínium rotorház mellett volt alkalmazva.A széntömítés 6 mm vastag volt. A Mazda egészen 1988-ig alkalmazta versenymotorjaiban ezt a fajta tömítést.

Két darabos fém tömítés (1973-1975)

Egy nagyon kemény öntött vas apex tömítés váltotta a korábbi szén tömítést a 70-es évek közepén.Ezt az új "tűhegy" porózus krómbevonat tette lehetővé a trochoid ház rotorral érintkező részein, amellyel javult a tömítettség, illetve az apex tömítések kenése. A tömítés külső része karbidok formájában kristályosítva lett. Ezzel ezek a részek a kerámiához váltak hasonlatossá.A tömítés anyagának megváltoztatása lehetővé tette a két darabos, egy fő rész, illetve egy kisebb sarok elemből álló tömítés alkalmazását, amellyel nagymértékben javult a tömítések illeszkedése a felülethez, azaz a tömítettség. A tömítés vastagsága 3mm-re csökkent.

Az apex tömítés megkoronázása és rugós saroktömítés (1975-1980)

Az apex tömítések nagy hőterhelésnek, illetve a centrifugális erő által nagy terhelésnek vannak kitéve nagy sebességnél és teljesgázas üzemmódban. Egy vékony "koronaív", - 0,05 mm a középső legmagasabb pontján a tömítésnek - kompenzálja a trochoid ház enyhe deformációját a nagy terheléseknél, így biztosítva a kellő tömítettséget. További módosítás, hogy új sarok tömítés lett alkalmazva. Korábban egy kicsi cilindertömítés tartotta a rotor mélyedésében az apex tömítést, amely mellett a gáz el-el szökhetett. Az új rugós sarok tömítés minimális hézagokat hagyva, jobb tömítettséget ad.

Metszett csúcsos apex tömítés (1980-1985)

A tömítés két darabjának csatlakozásánál történt kicsi "lemetszés" a kisebb darab tetejénél csökkenti az elszökő gáz mennyiségét ezen a ponton, a tömítettség javításával.

Három darabos apex tömítés (1985-2002)

Az apex tömítés vastagsága tovább csökkent egészen 2 mm-ig.A korábbi két darabos kialakítást felváltotta a három darabos széria.A fő tőmítés két darabra lett osztva, a háromszögletű záróvég megmaradt.A fő tömítés két darabja szögben találkozik egymással, így kismértékben le-fel tud csúszkálni a felső darab.Itt szintén a jobb tömítettség volt a módosítás célja.A Mazda mérnökei csökkentették a tömítés merevségét is e cél érdekében. A rugós sarok tömítés centrális ürege hőálló gumiszerű (epoxi)anyaggal lett feltöltve, hogy kiküszöböljék a minimális gázszökést is.

Új két darabos apex tömítés (2003 RX-8 Renesis)

Új két darabos speciális öntött vas apex tömítések lettek alkalmazva, minimális szén tartalommal, a RENESIS két rotoros motorban. A tömítés magassága redukálva lett 4,5 mm-re, szemben a három darabos széria 4,8 mm-es magasságával. A digitálisan kontrollált,  már 1973-1975 alkalmazott edzési technológiával mélyebben és egyenletesebben erősítették meg a tömítés felületét.Az apex tömítés "koronaíves", a szélei lekerekítettek, így jobban követi a trochoid ház vonalát, akár 9000-es fordulatszám mellett is.A rugós sarok tömítés érintkező felülete krómozott, és felülete gyémántszerű szénnel (DLC) van bevonva. A korábbi rugalmas dugót a saroktömítésben felváltotta egy öntött vas dugó, mivel most közelebb kerül ez a rész a forró kipufogó nyilás térségéhez. Az RX-8 ilyen apex tömítésének 1 mm a kopástartománya, amely az autó legkeményebb használata mellett is 240 000 km-re elegendő. Normális használati körülmények között lényegesen hosszabb ezek élettartama, azaz nincs szükség cseréjükre az autó teljes élete alatt. Nyilván ennek alapfeltétele az olajcserék, és az állandóan megfelelő olajszint betartása.

 Szál erősített kerámia apex tömítés az R26B 4-rotoros motorhoz. (1991)

Ahogy a verseny wankel motorok teljesítménye és sebessége növekedett, úgy vált egyre nyilvánvalóbbá, hogy a végül 1988-ig használt szén apex tömítés erőssége már nem elegendő. Egy kerámia apex tömítés lett kifejlesztve, hogy elérjék a kívánt erősséget és kopásállóságot.Egy 1 darabból álló szilikon-nitrit bázisú kerámiatömítés lett beszerelve a 13J-M2 négyrotoros versenymotorba 1989-ben.Később az anyaga tovább lett erősítve hozzáadott rövid szilikon-karbid szálakkal.Ez lehetővé tette a tömítés két darabra osztását.Az 1991-ben első helyezést elért 787B versenyautó R26B motorjában is ilyen tömítések voltak.

 * források alapján Varga István.