Koeajo unelman perässä: Wankelista HCCI-moottoriin

Kuinka pyörivä moottori auttoi japanilaista Mazda-merkkiä tulemaan nykyiseksi

60 vuotta ensimmäisen toimivan Wankel-moottorin prototyypin luomisen jälkeen, 50 vuotta sen jälkeen, kun Mazda lanseerasi sen ja yritys ilmoitti virallisesti, että se on luonut toimivan HCCI-moottorin, tämä on tilaisuus palata tämän ainutlaatuisen moottorin historiaan. lämpömoottori.

Mazda ei enää peittele sitä, että laajalla toiminta-alueella HCCI-moodeissa - eli homogeenisella sekoitus- ja puristussytytyksellä - toimivan moottorin kehittäminen on onnistunut ja aikoo aloittaa tällaisen moottorin sarjatuotannon vuodesta 2019 alkaen. Ei ihme, että Mazda voi aina yllättää autoteollisuuden. Jopa pintapuolinen vilkaisu brändin historiallisiin aikakirjoihin riittää löytääkseen tämän lausunnon lähteet. Viime aikoihin asti japanilainen yritys oli Wankel-idean ainoa ja innokas kantaja ja ensimmäinen Miller-syklillä moottoreilla varustettujen autojen valmistaja (Mazda Xedos 9 vuosina 1993–2003 ja sitten Demio, joka tunnettiin Euroopassa nimellä Mazda 2).

Mainitsemisen arvoinen tässä on Comprex-aaltopuristusdieselmoottori, kaskadi-, kaksisuihku- ja pakotettu muuttuva geometria bensiinimoottorille (Mazda RX-7:n eri versiot), aktiiviset taka-akselin ohjausjärjestelmät 626 80-luvun lopulta. vuosien ainutlaatuinen i-Stop start-stop -järjestelmä, jossa käynnistystä tukee polttoprosessi, sekä i-Eloop-kondensaattoreita käyttävä energian talteenottojärjestelmä. Lopuksi huomaa, että se on ainoa japanilainen valmistaja, joka on voittanut Le Mansin 24 tunnin ajon – tietysti Wankel-moottorilla varustetulla autolla! Tyylin osalta mallit, kuten Luce, ikoninen Wankel Cosmo Sport, RX-7 ja RX-8, MX-5 Roadster ja Mazda 6, kertovat paljon merkin ainutlaatuisuudesta tällä alueella. Mutta se ei ole vielä kaikki - viime vuosina Skyactiv-moottorit ovat osoittaneet paitsi sen, että polttomoottorilla on vielä pitkä matka kuljettavana, myös että Mazda voi näyttää sen omalla tavallaan.

Kerromme paljon enemmän yhtiön insinöörien kehityksestä seuraavan vierailun jälkeen Mazda-kutsusta Japaniin lokakuun lopussa. Tämän artikkelin syyt eivät kuitenkaan ole ainoita, jotka löytyvät yllä olevasta alaotsakkeesta. Koska ymmärrämme syyt, miksi Mazdan luojat pystyivät luomaan HCCI-moottorinsa, joudumme ehkä palaamaan yrityksen historiaan.

Pyörivä moottori Skyactiv-X: n perustana

Kysy 160 kilometrin reitin suorittaneelta ultramaratoonarilta, tuleeko normaalin 42 kilometrin maratonin suorittamisessa ongelmia. No, hän ei ehkä juosta niitä kahta tuntia, mutta hän voi varmasti jatkaa ainakin vielä 42 tuntia melko kohtuullisessa vauhdissa. Tällä ajattelutavalla, jos yrityksesi pääkonttori on Hiroshimassa, jos olet vuosikymmeniä kamppaillut valtavien pyörivän moottorin männän pyörimisongelmien kanssa ja ratkaissut satoja ongelmia, jotka liittyvät voiteluun tai päästöihin, aaltoilmiöihin ja turboahtimeen tai erityisesti sirppikammiopolttoprosesseihin muuttuvan lohkon avulla. Wankeliin perustuvan äänenvoimakkuuden ansiosta sinulla voi olla paljon vakaampi perusta HCCI-moottorin rakentamiselle. Skyactiv-projektin virallinen aloitus annettiin tasan kymmenen vuotta sitten, vuonna 2007 (sama vuonna, kun Mercedes esitteli hienostuneen HCCI Diesotto -moottoriprototyypin), ja tuolloin Wankel-moottorilla varustettu Mazda RX-8 oli vielä tuotannossa. Kuten tiedät, japanilaisen yrityksen insinöörit kokeilevat HCCI-käyttötiloja juuri kehittäessään Skyactiv-R-pyörivien moottoreiden prototyyppejä. Todennäköisesti HCCI-projekti, nimeltään Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) tai Skyactiv-X, osallistui insinööreihin sekä rotaatioosastolta että bensiini- ja dieselmoottoriosastolta, koska jopa Skyactiv-D:n palamisprosessin kehittämisessä me osaa tunnistaa HCCI-prosessin kehittämiseen osallistuneiden ihmisten käsialan. Jumala tietää, milloin Skyactiav-moottorien evoluutio muuttui homogeeniseksi sekoitus- ja itsesytytysmoottoriksi – Mazdan insinöörien on tiedetty jo pitkään osallistuneen tähän aiheeseen – mutta se tapahtui luultavasti, kun Wankel-moottori oli vielä elossa.

Vuosikymmeniä jatkunut pyörivien autojen valmistus, useimmat yksinään, eivät välttämättä tuo Mazdalle vakavaa taloudellista tuottoa, mutta se tuo myös tunnustusta horjumattomasta hengestä, ratkaisujen löytämisestä kaikenlaisiin ongelmiin, uskomatonta sinnikkyyttä ja sen seurauksena autojen kertymistä. laaja ja erittäin arvokas kokemus. Mazdan tuotesuunnittelusta vastaavan Kiyoshi Fujiwaran mukaan jokainen Skyactiv-projektiin osallistuva suunnittelija kantaa kuitenkin Wankel-moottorin henkeä, mutta se muuttuu mahdollisuudeksi parantaa perinteistä moottoria. Tai ei-perinteisessä HCCI:ssä. "Mutta intohimo on sama. Hän tekee Skyactivista totta. Tästä todellisesta seikkailusta on tullut elämäni suurin ilo. On totta, että jokainen yritys valmistaa autoja myydäkseen ja ansaitakseen rahaa”, selittää Seita Kanai, Mazdan kehitysjohtaja, ”mutta luota minuun, meille Mazdalle se, että rakentamamme autot ovat yhtä tärkeitä. ne syntyvät sydämissämme, ja joka kerta niiden rakentamisesta tulee meille romanttinen seikkailu. Tämän prosessin tärkein liikkeellepaneva voima on intohimomme. Paras oleminen on insinööriromantiikkaani."

Nuoren miehen unelma

Ehkä 60-luvulla äskettäin julkaistun ensimmäisen Mazda-auton insinöörit löysivät "oman insinööriromaanin" Wankel-moottorista. Koska pyörivä moottori syntyi 17-vuotiaan saksalaisen pojan unelmasta vuonna 1919 ja hänen nimensä on Felix Wankel. Tuolloin, syntynyt vuonna 1902 Lahrin alueella Saksassa (jossa Otto, Daimler ja Benz syntyivät), hän kertoi ystävilleen, että hänen unelma-autossaan oli moottori, joka oli puoliksi turbiini, puoliksi mäntä. Tuolloin hänellä ei vielä ollut perustietoja mäntäpolttomoottoreista, mutta hän uskoi intuitiivisesti, että hänen moottorinsa pystyi suorittamaan neljä työjaksoa - imu, puristus, toiminta ja pako, kun mäntä pyörii. Tämä intuitio johtaa hänet pitkään luomaan toimivan pyörivän moottorin, jota muut suunnittelijat ovat epäonnistuneet lukemattomia kertoja 16-luvulta lähtien.

Wankelin isä kuoli ensimmäisen maailmansodan aikana, minkä jälkeen nuori mies myi painoteoksia ja luki paljon teknistä kirjallisuutta. Vuonna 1924, 22-vuotiaana, hän perusti pienen laboratorion pyörivän moottorin kehittämiseksi, ja vuonna 1927 hän teki ensimmäiset piirustukset "Die Drehkolbenmaschine" (pyörivä mäntäkone). Vuonna 1939 nerokas ilmailuministeriö löysi pyörivästä moottorista rationaalisen jyvän ja kääntyi Hitlerin puoleen, joka henkilökohtaisesti käski vapauttaa Wankelin, joka oli tuolloin vankilassa paikallisen Gauleiterin käskystä, ja varustaa kokeellisen laboratorion järvelle. Constance. Siellä hän suunnitteli prototyyppejä BMW:lle, Lillethalille, DVL:lle, Junkersille ja Daimler-Benzille. Ensimmäinen kokeellinen Wankel-moottori tuli kuitenkin liian myöhään auttamaan Kolmannen valtakunnan selviytymistä. Saksan antautumisen jälkeen ranskalaiset vangitsivat Wankelin - saman asian he olivat jo tehneet Ferdinand Porschen kanssa. Vuotta myöhemmin Felix vapautettiin, ja tuottavamman ammatin puutteessa hän alkoi kirjoittaa kirjaa pyörivistä mäntämoottoreista. Myöhemmin hän perusti teknisen tutkimuslaitoksen ja jatkoi pyörivien moottoreiden ja kompressorien kehittämistä teolliseen käyttöön. Vuonna 1951 kunnianhimoinen suunnittelija onnistui vakuuttamaan NSU:n urheilumoottoripyöräosaston johtajan Walter Freden yhteistyöhön. Wankel ja NSU keskittyivät pyörivään moottoriin, jossa oli omenan muotoinen (trokoidi) kammio ja kaariseinämäinen kolmiomäntä. Vuonna 1957 moottorin ensimmäinen toimiva prototyyppi rakennettiin nimellä DKN. Tämä on Wankel-moottorin syntymäaika.

60-luku: pyörivän moottorin lupaava tulevaisuus

DKM osoittaa, että pyörivä moottori ei ole vain unelma. Todellinen käytännöllinen Wankel-moottori kiinteässä runkomuodossa, jonka tiedämme, on seuraava KKM. NSU ja Wankel toteuttivat yhdessä varhaisia ​​ideoita, jotka liittyvät männän tiivistykseen, sytytystulppien sijoitteluun, reikien täyttöön, pakokaasujen poistoon, voiteluun, palamisprosesseihin, materiaaleihin ja valmistusaukoihin. Monet ongelmat kuitenkin jäävät...

Tämä ei estä NSU:ta ilmoittamasta virallisesti tulevaisuuden moottorin luomisesta vuonna 1959. Teknistä yhteistyötä tarjoaa yli 100 yritystä, mukaan lukien Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN ja useat koneenrakentajat ostavat lisenssejä. Heidän joukossaan on Mazda, jonka presidentti Tsunei Matsuda näkee moottorissa suurta potentiaalia. Samanaikaisten NSU-insinöörien kanssa käytyjen neuvottelujen lisäksi Mazda on perustamassa omaa Wankel-moottorien kehitysosastoa, johon kuuluu aluksi 47 insinööriä.

New York Herald Tribune julistaa Wankel-moottorin vallankumoukselliseksi keksinnöksi. Tuolloin NSU:n osakkeet kirjaimellisesti räjähtivät - jos vuonna 1957 ne vaihtoivat 124 Saksan markkaa, niin vuonna 1960 ne saavuttivat kosmisen 3000! Vuonna 1960 esiteltiin ensimmäinen Wankel-moottorilla varustettu auto, NSU Prinz III. Sitä seurasi syyskuussa 1963 yksikammioisella 500 cc:n moottorilla varustettu NSU Wankel Spider, joka voitti Saksan mestaruuden kaksi vuotta myöhemmin. Sensaatio vuoden 3 Frankfurtin autonäyttelyssä oli kuitenkin uusi NSU Ro 1968. Klaus Lüthen suunnittelema elegantti sedan on kaikin puolin avantgarde, ja sen aerodynaamiset muodot (virtauskerroin 80 sinänsä tekevät autosta ainutlaatuisen) aikaansa) mahdollisti pienikokoinen kaksiroottorimoottori KKM 0,35. Vaihteistossa on hydraulinen kytkin, neljä levyjarrua ja etuosa on vaihteiston vieressä. Ro 612 oli omaan aikaansa niin vaikuttava, että se voitti Vuoden autoksi vuonna 80. Seuraavana vuonna Felix Wankel valmistui tohtoriksi Münchenin teknisestä yliopistosta ja sai Saksan insinööriliiton kultamitalin, Saksan arvostetuimman palkinnon tieteellisistä ja teknisistä saavutuksista.

(seurata)

Teksti: Georgy Kolev