Test drive în urmărirea unui vis: de la Wankel la motorul HCCI

Cum a ajutat motorul rotativ marca japoneză Mazda să devină ceea ce este astăzi

La 60 de ani de la crearea primului prototip funcțional al motorului Wankel, la 50 de ani de la lansarea acestuia de către Mazda și de la anunțul oficial al companiei că a creat un motor HCCI funcțional, aceasta este o ocazie de a reveni la istoria acestui unic. motor termic.

Mazda nu mai ascunde faptul că dezvoltarea unui motor care funcționează într-o gamă largă de operare în modurile HCCI - sau amestecare omogenă și aprindere prin compresie, a avut succes și intenționează să înceapă producția de serie a unui astfel de motor din 2019. Nu e de mirare că Mazda poate surprinde întotdeauna comunitatea auto. Chiar și o scurtă privire asupra analelor istorice ale mărcii este suficientă pentru a găsi sursele acestei afirmații. Până de curând, compania japoneză a fost singurul și zelos transportator al ideii Wankel și primul producător de mașini cu motoare care funcționează pe ciclul Miller (Mazda Xedos 9 din 1993 până în 2003, iar apoi Demio, cunoscută în Europa ca Mazda 2).

De menționat aici este motorul diesel Comprex cu compresie val, cascadă, twin-jet și geometrie variabilă forțată pentru un motor pe benzină (diferite versiuni ale Mazda RX-7), sisteme de direcție active pe puntea spate 626 de la sfârșitul anilor 80. ani, sistemul unic i-Stop start-stop, în care pornirea este susținută de procesul de ardere, și sistemul de recuperare a energiei folosind condensatoare i-Eloop. În sfârșit, rețineți faptul că este singurul producător japonez care a câștigat 24 de ore de la Le Mans - cu o mașină alimentată de Wankel, desigur! În ceea ce privește stilul, modelele precum Luce, iconicul Wankel Cosmo Sport, RX-7 și RX-8, MX-5 Roadster și Mazda 6 vorbesc multe despre unicitatea mărcii în acest domeniu. Dar asta nu este tot - în ultimii ani, motoarele Skyactiv au demonstrat nu numai că motorul cu ardere mai are un drum lung de parcurs, dar că Mazda își poate arăta propriul drum.

Vom spune multe mai multe despre evoluțiile inginerilor companiei după viitoarea noastră vizită la invitația Mazda în Japonia la sfârșitul lunii octombrie. Cu toate acestea, motivele acestui articol nu sunt singurele care pot fi găsite în subpoziția de mai sus. Pentru că pentru a înțelege motivele pentru care creatorii Mazda au reușit să își creeze motorul HCCI, este posibil să trebuiască să ne întoarcem la istoria companiei.

Motorul rotativ ca bază pentru Skyactiv-X

Întrebați un ultramaratonist care a parcurs un traseu de 160 de kilometri dacă vor exista probleme la finalizarea unui maraton standard de 42 de kilometri. Ei bine, s-ar putea să nu le ruleze timp de două ore, dar cu siguranță poate continua cel puțin încă 42 de ore într-un ritm destul de decent. Cu această mentalitate, dacă compania ta are sediul în Hiroshima, dacă de zeci de ani te-ai luptat cu probleme uriașe de rotație a pistonului motorului rotativ și ai rezolvat sute de probleme cu lubrifierea sau emisiile, efectele valurilor și turboalimentarea, sau mai ales procesele de ardere în camera seceră cu bloc variabil volum bazat pe Wankel, puteți avea o bază mult mai stabilă pentru construirea unui motor HCCI. Începutul oficial al proiectului Skyactiv a fost dat în urmă cu exact zece ani, în 2007 (același an în care Mercedes a introdus prototipul sofisticat de motor HCCI Diesotto), iar la acea vreme Mazda RX-8 alimentat de Wankel era încă în producție. După cum știți, inginerii companiei japoneze experimentează modurile de operare HCCI tocmai atunci când dezvoltă prototipuri de motoare rotative Skyactiv-R. Probabil, proiectul HCCI, numit Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) sau Skyactiv-X, a implicat ingineri atât din departamentul rotativ, cât și din departamentul de motoare pe benzină și diesel, deoarece chiar și în dezvoltarea procesului de ardere în Skyactiv-D am poate recunoaște scrierea de mână a persoanelor implicate în dezvoltarea procesului HCCI. Dumnezeu știe când evoluția motoarelor Skyactiav s-a transformat într-un motor omogen cu agitație și autoaprindere – se știe de mult timp că inginerii Mazda sunt implicați în acest subiect – dar probabil că s-a întâmplat când motorul Wankel era încă în viață.

Decenii de producție de mașini rotative, majoritatea singure, poate să nu aducă Mazda un profit financiar serios, dar va aduce și recunoașterea spiritului de neclintit, găsirea de soluții la tot felul de probleme, perseverență incredibilă și, ca urmare, acumularea de experiență vastă și foarte neprețuită. Cu toate acestea, potrivit lui Kiyoshi Fujiwara, care este responsabil cu planificarea produsului la Mazda, fiecare dintre designerii implicați în proiectul Skyactiv poartă spiritul unui motor Wankel, dar se transformă într-o oportunitate de a îmbunătăți un motor convențional. Sau în HCCI netradițional. „Dar pasiunea este aceeași. Ea este cea care face din Skyactiv o realitate. Această adevărată aventură a devenit cea mai mare bucurie din viața mea. Este adevărat că fiecare companie produce mașini pentru a vinde și a face bani”, explică Seita Kanai, Șef de dezvoltare la Mazda, „dar credeți-mă, pentru noi, cei de la Mazda, faptul că mașinile pe care le construim este la fel de important. își au originea în inimile noastre și de fiecare dată construcția lor devine o aventură romantică pentru noi. Principala forță motrice din spatele acestui proces este pasiunea noastră. A fi cel mai bun este dragostea mea de inginerie.”

Visul unui tânăr

Poate că în anii 60, inginerii primei mașini Mazda lansate recent au găsit „un roman de inginerie al lor” în motorul Wankel. Pentru că motorul rotativ s-a născut din visul unui băiat german de 17 ani în 1919 și se numește Felix Wankel. Pe atunci, născut în 1902 în regiunea Lahr din Germania (unde s-au născut Otto, Daimler și Benz), le-a spus prietenilor săi că mașina lui de vis avea un motor jumătate turbină, jumătate piston. La acea vreme, el nu avea încă cunoștințe de bază despre motoarele cu combustie internă alternativă, dar credea intuitiv că motorul său poate efectua patru cicluri de lucru - admisie, compresie, acțiune și evacuare atunci când pistonul se rotește. Această intuiție îl va conduce mult timp să creeze un motor rotativ funcțional, pe care alți designeri l-au încercat fără succes de nenumărate ori încă din secolul al XVI-lea.

Tatăl lui Wankel a murit în timpul primului război mondial, după care tânărul a vândut lucrări tipărite și a citit multă literatură tehnică. În 1924, la vârsta de 22 de ani, a fondat un mic laborator pentru dezvoltarea unui motor rotativ, iar în 1927 a realizat primele desene ale „Die Drehkolbenmaschine” (mașină cu piston rotativ). În 1939, ingeniosul Minister al Aviației a descoperit un bob rațional în motorul rotativ și s-a îndreptat către Hitler, care a ordonat personal eliberarea lui Wankel, care se afla atunci în închisoare la ordinul localului Gauleiter, și să doteze un laborator experimental de pe lac. Constance. Acolo a proiectat prototipuri pentru BMW, Lillethal, DVL, Junkers și Daimler-Benz. Cu toate acestea, primul motor experimental Wankel a venit prea târziu pentru a ajuta la supraviețuirea celui de-al Treilea Reich. După cedarea Germaniei, francezii l-au închis pe Wankel - același lucru pe care îl făcuseră deja cu Ferdinand Porsche. Un an mai târziu, Felix a fost eliberat și, din lipsa unei ocupații mai productive, a început să scrie o carte despre motoarele cu piston rotativ. Mai târziu a fondat Institutul Tehnic pentru Cercetări Inginerie și a continuat să dezvolte motoare rotative și compresoare pentru uz industrial. În 1951, un designer ambițios a reușit să-l convingă pe șeful departamentului de motociclete sportive NSU, Walter Frede, să coopereze. Wankel și NSU și-au concentrat eforturile pe un motor rotativ cu o cameră în formă de măr (trochoid) și un piston triunghiular cu pereți arcuiți. În 1957, primul prototip funcțional al motorului a fost construit sub numele DKN. Aceasta este data de naștere a motorului Wankel.

Anii 60: viitorul promițător al motorului rotativ

DKM arată că motorul rotativ nu este doar un vis. Un adevărat motor Wankel practic în forma de caroserie fixă ​​pe care îl știm este următorul KKM. NSU și Wankel au implementat împreună ideile timpurii legate de etanșarea pistonului, poziționarea bujiilor, umplerea orificiilor, evacuarea evacuarii, lubrifierea, procesele de ardere, materialele și golurile de fabricație. Cu toate acestea, rămân multe probleme...

Acest lucru nu împiedică NSU să anunțe oficial crearea motorului viitorului în 1959. Peste 100 de companii oferă cooperare tehnică, inclusiv Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN și o serie de companii de inginerie mecanică cumpără licențe. Printre aceștia se numără și Mazda, al cărei președinte Tsunei Matsuda vede un mare potențial în motor. Pe lângă consultările concomitente cu inginerii NSU, Mazda își înființează propriul departament de dezvoltare a motoarelor Wankel, care include inițial 47 de ingineri.

New York Herald Tribune declară motorul Wankel o invenție revoluționară. La acel moment, acțiunile NSU au explodat literalmente - dacă în 1957 s-au tranzacționat cu 124 de mărci germane, atunci în 1960 au ajuns la 3000 cosmic! În 1960, a fost introdusă prima mașină alimentată de Wankel, NSU Prinz III. A fost urmat în septembrie 1963 de NSU Wankel Spider cu un motor de 500 cmc cu o singură cameră, care a câștigat campionatul german doi ani mai târziu. Cu toate acestea, senzația de la Salonul Auto de la Frankfurt din 3 a fost noul NSU Ro 1968. Sedanul elegant, proiectat de Klaus Lüthe, este avangardist din toate punctele de vedere, iar formele sale aerodinamice (un factor de flux de 80 în sine face ca mașina să fie unică pentru timpul său) au fost posibile de un motor cu rotor dublu KKM 0,35 de dimensiuni mici. Transmisia are ambreiaj hidraulic, patru frâne cu disc, iar partea din față este situată lângă transmisie. Ro 612 a fost atât de impresionant pentru timpul său încât a câștigat Mașina Anului în 80. În anul următor, Felix Wankel și-a luat doctoratul la Universitatea Tehnică din München și a primit medalia de aur a Federației Germane a Inginerilor, cel mai prestigios premiu pentru realizările științifice și tehnice din Germania.

(a urma)

Text: Georgy Kolev