Testna vožnja v zasledovanju sanj: od Wankel do HCCI motorja

Kako je rotacijski motor pomagal japonski znamki Mazda, da postane to, kar je danes

60 let po izdelavi prvega delujočega prototipa Wanklovega motorja, 50 let po njegovem lansiranju s strani Mazde in uradni objavi podjetja, da je ustvarilo delujoč motor HCCI, je to priložnost, da se vrnemo v zgodovino tega edinstvenega motorja. toplotni motor.

Mazda ne skriva več, da je bil razvoj motorja, ki deluje v širokem območju delovanja v načinih HCCI – oziroma homogeno mešanje in kompresijski vžig, uspešen, in namerava od leta 2019 začeti serijsko proizvodnjo takšnega motorja. Nič čudnega, da lahko Mazda vedno preseneti avtomobilsko skupnost. Že bežen pogled v zgodovinske anale znamke je dovolj, da najdemo vire te izjave. Japonsko podjetje je bilo do nedavnega edini in vneti nosilec Wanklove ideje in prvi proizvajalec avtomobilov z motorji, ki delujejo po Millerjevem ciklu (Mazda Xedos 9 od 1993 do 2003, nato pa Demio, v Evropi znana kot Mazda 2).

Omeniti velja dizelski motor Comprex z valovno kompresijo, kaskadno, dvocevno in prisilno spremenljivo geometrijo za bencinski motor (različne različice Mazde RX-7), sisteme aktivnega krmiljenja zadnje osi 626 iz poznih 80. let. let, edinstveni sistem i-Stop start-stop, pri katerem je zagon podprt s procesom izgorevanja, in sistem rekuperacije energije s pomočjo kondenzatorjev i-Eloop. Nazadnje, upoštevajte dejstvo, da je edini japonski proizvajalec, ki je zmagal na dirki 24 ur Le Mansa – seveda z avtomobilom na Wanklov pogon! Z vidika stila modeli, kot so Luce, ikonični Wankel Cosmo Sport, RX-7 in RX-8, MX-5 Roadster in Mazda 6, govorijo o edinstvenosti znamke na tem področju. A to še ni vse – v zadnjih letih so motorji Skyactiv pokazali ne le, da je pred motorjem z notranjim izgorevanjem še dolga pot, ampak da ji lahko Mazda pokaže svojo pot.

Veliko več o razvoju inženirjev podjetja bomo povedali po prihodnjem obisku Mazde na Japonsko konec oktobra. Razlogi za ta članek pa niso edini, ki jih najdemo v zgornjem podnaslovu. Ker da bi razumeli razloge, zakaj so Mazdini ustvarjalci lahko ustvarili svoj motor HCCI, se bomo morda morali vrniti k zgodovini podjetja.

Rotacijski motor kot osnova za Skyactiv-X

Vprašajte ultramaratonca, ki je pretekel 160-kilometrsko traso, ali bo pri standardnem 42-kilometrskem maratonu kaj težav. No, morda jih ne bo vodil dve uri, vsekakor pa lahko nadaljuje še vsaj 42 ur s precej spodobnim tempom. S to miselnostjo, če je sedež vašega podjetja v Hirošimi, če ste se desetletja spopadali z velikimi težavami z vrtenjem bata rotacijskega motorja in rešili na stotine težav z mazanjem ali emisijami, valovnimi učinki in turbopolnjenjem ali zlasti procesi zgorevanja v srpastih komorah s spremenljivim blokom prostornine, ki temelji na Wanklu, lahko imate veliko bolj stabilno osnovo za izdelavo motorja HCCI. Projekt Skyactiv se je uradno začel pred natanko desetimi leti, leta 2007 (istega leta, ko je Mercedes predstavil sofisticirani prototip motorja HCCI Diesotto), takrat pa je bila Mazda RX-8 z Wanklovim motorjem še v proizvodnji. Kot veste, inženirji japonskega podjetja eksperimentirajo z načini delovanja HCCI ravno pri razvoju prototipov rotacijskih motorjev Skyactiv-R. Verjetno je projekt HCCI, imenovan Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) ali Skyactiv-X, vključeval inženirje tako iz rotacijskega oddelka kot oddelka za bencinske in dizelske motorje, saj smo tudi pri razvoju zgorevalnega procesa v Skyactiv-D lahko prepozna rokopis ljudi, ki sodelujejo pri razvoju procesa HCCI. Bog ve, kdaj se je evolucija motorjev Skyactiav spremenila v homogen motor z vznemirjenjem in samovžigom – Mazdini inženirji so že dolgo vpleteni v to temo – vendar se je to verjetno zgodilo, ko je bil Wanklov motor še živ.

Desetletja izdelovanja rotacijskih avtomobilov, večinoma povsem sama, Mazdi morda ne bodo prinesla resnega finančnega zaslužka, bodo pa prinesla tudi priznanje za neomajni duh, iskanje rešitev za najrazličnejše težave, neverjetno vztrajnost in posledično kopičenje ogromno in zelo neprecenljivo izkušnjo. Vendar pa po besedah ​​Kiyoshija Fujiwara, ki je pri Mazdi odgovoren za načrtovanje izdelkov, vsak od oblikovalcev, vključenih v projekt Skyactiv, nosi duh Wanklovega motorja, vendar se spremeni v priložnost za izboljšanje običajnega motorja. Ali v netradicionalnem HCCI. »A strast je enaka. Ona je tista, ki Skyactiv uresničuje. Ta prava avantura je postala največje veselje v mojem življenju. Res je, da vsako podjetje izdeluje avtomobile za prodajo in zaslužek,« pojasnjuje Seita Kanai, vodja razvoja pri Mazdi, »toda verjemite mi, za nas v Mazdi je dejstvo, da so avtomobili, ki jih izdelujemo, enako pomembni. izvirajo iz naših src in vsakič, ko njihova gradnja postane za nas romantična dogodivščina. Glavna gonilna sila tega procesa je naša strast. Biti najboljši je moja inženirska romanca.”

Sanje mladeniča

Morda so v 60. letih prejšnjega stoletja inženirji nedavno izdanega prvega Mazdinega avtomobila v Wanklovem motorju našli "svoj inženirski roman". Ker se je rotacijski motor rodil iz sanj 17-letnega nemškega fanta leta 1919 in njegovo ime je Felix Wankel. Takrat, rojen leta 1902 v pokrajini Lahr v Nemčiji (kjer so se rodili Otto, Daimler in Benz), je svojim prijateljem povedal, da ima njegov sanjski avto motor, ki je pol turbina, pol bata. Takrat še ni imel osnovnega znanja o batnih motorjih z notranjim zgorevanjem, ampak je intuitivno verjel, da lahko njegov motor opravi štiri cikle dela – sesanje, kompresijo, delovanje in izpuh ob vrtenju bata. Prav ta intuicija ga bo dolgo vodila k ustvarjanju delujočega rotacijskega motorja, ki so ga drugi oblikovalci že neštetokrat neuspešno poskušali od 16. stoletja.

Wanklov oče je umrl med prvo svetovno vojno, po kateri je mladenič prodajal tiskovine in prebral veliko strokovne literature. Leta 1924 je pri 22 letih ustanovil majhen laboratorij za razvoj rotacijskega motorja in leta 1927 izdelal prve risbe »Die Drehkolbenmaschine« (rotacijski batni stroj). Leta 1939 je iznajdljivo ministrstvo za letalstvo odkrilo racionalno zrno v rotacijskem motorju in se obrnilo na Hitlerja, ki je osebno ukazal izpustiti Wankla, ki je bil takrat po ukazu lokalnega gauleiterja v zaporu, in opremiti eksperimentalni laboratorij na jezeru. Constance. Tam je oblikoval prototipe za BMW, Lillethal, DVL, Junkers in Daimler-Benz. Vendar pa je prvi poskusni Wanklov motor prišel prepozno, da bi pomagal preživetju Tretjega rajha. Po kapitulaciji Nemčije so Francozi zaprli Wankla – enako so storili že s Ferdinandom Porschejem. Leto kasneje je bil Felix izpuščen in je zaradi pomanjkanja bolj produktivnega poklica začel pisati knjigo o rotacijskih batnih motorjih. Kasneje je ustanovil Tehnični inštitut za inženirske raziskave in nadaljeval z razvojem rotacijskih motorjev in kompresorjev za industrijsko uporabo. Leta 1951 je ambicioznemu oblikovalcu uspelo k sodelovanju prepričati vodjo oddelka za športne motocikle NSU Walterja Fredeja. Wankel in NSU sta svoja prizadevanja osredotočila na rotacijski motor s komoro v obliki jabolka (trohoida) in trikotnim batom z obokano steno. Leta 1957 je bil izdelan prvi delujoči prototip motorja pod imenom DKN. To je rojstni datum Wanklovega motorja.

60. leta: obetavna prihodnost rotacijskega motorja

DKM dokazuje, da rotacijski motor niso le sanje. Pravi praktičen Wankel motor v obliki fiksne karoserije, ki jo poznamo, je naslednji KKM. NSU in Wankel sta skupaj izvajala zgodnje zamisli v zvezi s tesnjenjem bata, pozicioniranjem svečk, polnjenjem lukenj, čiščenjem izpušnih plinov, mazanjem, procesi zgorevanja, materiali in proizvodnimi vrzelmi. Vendar ostaja veliko težav ...

To ne preprečuje NSU, da bi leta 1959 uradno objavil ustvarjanje motorja prihodnosti. Več kot 100 podjetij ponuja tehnično sodelovanje, med njimi Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN in številna podjetja za strojništvo kupujejo licence. Med njimi je tudi Mazda, katere predsednik Tsunei Matsuda vidi v motorju velik potencial. Poleg sočasnih posvetovanj z inženirji NSU Mazda ustanavlja svoj oddelek za razvoj Wankelovih motorjev, ki sprva vključuje 47 inženirjev.

New York Herald Tribune Wankel motor razglasi za revolucionaren izum. Takrat so delnice NSU dobesedno eksplodirale – če so leta 1957 trgovale za 124 nemških mark, so leta 1960 dosegle kozmičnih 3000! Leta 1960 je bil predstavljen prvi avtomobil z Wanklovim pogonom, NSU Prinz III. Septembra 1963 mu je sledil NSU Wankel Spider z enokomornim 500-kubičnim motorjem, ki je dve leti kasneje osvojil nemško prvenstvo. Senzacija na avtomobilskem salonu v Frankfurtu leta 3 pa je bil novi NSU Ro 1968. Elegantna limuzina, ki jo je zasnoval Klaus Lüthe, je avantgardna v vseh pogledih, njene aerodinamične oblike (koeficient pretoka 80 že sam po sebi naredi avto edinstven za svoj čas) omogočal majhen dvorotorski motor KKM 0,35. Menjalnik ima hidravlično sklopko, štiri disk zavore, sprednji del pa je nameščen ob menjalniku. Ro 612 je bil za svoj čas tako impresiven, da je leta 80 osvojil naslov Avto leta. Naslednje leto je Felix Wankel doktoriral na Tehnični univerzi v Münchnu in prejel zlato medaljo nemškega združenja inženirjev, najprestižnejšo nagrado za znanstvene in tehnične dosežke v Nemčiji.

(slediti)

Besedilo: Georgy Kolev