Toetsrit in die najaag van 'n droom: van Wankel- tot HCCI-enjin
Hoe die draai-enjin die Japanse handelsmerk Mazda gehelp het om te word soos dit vandag is
60 jaar na die skepping van die eerste werkende prototipe van die Wankel-enjin, 50 jaar na sy bekendstelling deur Mazda en die amptelike aankondiging van die maatskappy dat hy 'n funksionele HCCI-enjin geskep het, is dit 'n geleentheid om terug te keer na die geskiedenis van hierdie unieke hitte-enjin.
Mazda verberg nie meer die feit dat die ontwikkeling van ’n enjin wat in ’n wye bedryfsreeks in HCCI-modusse werk nie – of homogene vermenging en kompressie-ontsteking, suksesvol was nie, en beoog om vanaf 2019 met serieproduksie van so ’n enjin te begin. Geen wonder Mazda kan altyd die motorgemeenskap verras nie. Selfs 'n vlugtige blik op die historiese annale van die handelsmerk is genoeg om die bronne van hierdie stelling te vind. Tot onlangs was die Japannese maatskappy die enigste en ywerige draer van die Wankel-idee en die eerste vervaardiger van motors met enjins wat op die Miller-siklus werk (Mazda Xedos 9 van 1993 tot 2003, en toe Demio, in Europa bekend as Mazda 2).
Die moeite werd om hier te noem is die Comprex-golfkompressie-dieselenjin, kaskade-, tweestraal- en gedwonge veranderlike geometrie vir 'n petrolenjin (verskillende weergawes van die Mazda RX-7), aktiewe agteras-stuurstelsels 626 uit die laat 80's. jaar, die unieke i-Stop begin-stop-stelsel, waarin aanskakeling deur die verbrandingsproses ondersteun word, en die energieherwinningstelsel wat i-Eloop-kapasitors gebruik. Let ten slotte op die feit dat dit die enigste Japannese vervaardiger is wat die 24-uur van Le Mans gewen het - met 'n Wankel-aangedrewe motor, natuurlik! Wat stilering betref, spreek modelle soos die Luce, die ikoniese Wankel Cosmo Sport, die RX-7 en RX-8, die MX-5 Roadster en die Mazda 6 boekdele oor die handelsmerk se uniekheid op hierdie gebied. Maar dit is nie al nie – die afgelope paar jaar het Skyactiv-enjins nie net gewys dat die verbrandingsenjin nog ’n lang pad het om te stap nie, maar dat Mazda dit op sy eie manier kan wys.
Ons sal baie meer vertel oor die ontwikkelinge van die ingenieurs van die maatskappy na ons komende besoek op uitnodiging van Mazda aan Japan einde Oktober. Die redes vir hierdie artikel is egter nie die enigste wat in die subopskrif hierbo gevind kan word nie. Omdat ons die redes moet verstaan waarom die skeppers van Mazda hul HCCI-enjin kon skep, moet ons dalk teruggaan na die geskiedenis van die maatskappy.
Draai-enjin as basis vir Skyactiv-X
Vra 'n ultramarathon-loper wat 'n 160-kilometer-roete voltooi het of daar enige probleme sal wees om 'n standaard 42-kilometer-marathon te voltooi. Wel, hy sal hulle dalk nie vir twee uur hardloop nie, maar hy kan beslis vir ten minste nog 42 uur aanhou teen 'n redelike ordentlike pas. Met hierdie ingesteldheid, as jou maatskappy sy hoofkwartier in Hiroshima het, as jy vir dekades lank gesukkel het met groot roterende enjinsuier-rotasieprobleme en honderde probleme opgelos het met smering of emissies, golfeffekte en turbo-aanjaging, of veral sekelkamerverbrandingsprosesse met 'n veranderlike blok volume gebaseer op die Wankel, kan jy 'n baie meer stabiele basis hê om 'n HCCI-enjin te bou. Die amptelike begin van die Skyactiv-projek is presies tien jaar gelede gegee, in 2007 (dieselfde jaar wat Mercedes die gesofistikeerde HCCI Diesotto-enjinprototipe bekend gestel het), en op daardie stadium was die Wankel-aangedrewe Mazda RX-8 nog in vervaardiging. Soos u weet, eksperimenteer die ingenieurs van die Japannese maatskappy met HCCI-bedryfsmodusse presies wanneer hulle prototipes van Skyactiv-R-draaienjins ontwikkel. Waarskynlik het die HCCI-projek, genaamd Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) of Skyactiv-X, ingenieurs van beide die roterende afdeling en die petrol- en dieselenjinafdeling betrek, want selfs in die ontwikkeling van die verbrandingsproses in Skyactiv-D het ons kan die handskrif van mense wat betrokke is by die ontwikkeling van die HCCI-proses herken. God weet wanneer die evolusie van Skyactiav-enjins in 'n homogene roer- en selfontbrandingsenjin verander het – Mazda-ingenieurs is lank reeds bekend dat hulle by hierdie onderwerp betrokke was – maar dit het waarskynlik gebeur toe die Wankel-enjin nog gelewe het.
Dekades se vervaardiging van roterende motors, meeste van hulle alleen, sal dalk nie vir Mazda 'n ernstige finansiële opbrengs bring nie, maar dit sal ook erkenning bring van onwrikbare gees, die vind van oplossings vir allerlei probleme, ongelooflike deursettingsvermoë en, as gevolg daarvan, die opbou van groot en baie onskatbare ervaring. Volgens Kiyoshi Fujiwara, wat verantwoordelik is vir produkbeplanning by Mazda, dra elk van die ontwerpers wat by die Skyactiv-projek betrokke is egter die gees van 'n Wankel-enjin, maar verander in 'n geleentheid om op 'n konvensionele enjin te verbeter. Of in nie-tradisionele HCCI. “Maar die passie is dieselfde. Dit is sy wat Skyactiv 'n werklikheid maak. Hierdie ware avontuur het die grootste vreugde in my lewe geword. Dit is waar dat elke maatskappy motors maak om te verkoop en geld te maak,” verduidelik Seita Kanai, hoof van ontwikkeling by Mazda, “maar glo my, vir ons by Mazda, is die feit dat die motors wat ons bou net so belangrik is. hulle ontstaan in ons harte, en elke keer word hul konstruksie vir ons 'n romantiese avontuur. Die belangrikste dryfveer agter hierdie proses is ons passie. Om die beste te wees is my ingenieursromanse.”
'N Jong man se droom
Miskien in die 60's het die ingenieurs van die onlangs vrygestelde eerste Mazda-motor "'n ingenieursroman van hul eie" in die Wankel-enjin gevind. Want die roterende enjin is gebore uit die droom van 'n 17-jarige Duitse seun in 1919 en sy naam is Felix Wankel. Destyds, gebore in 1902 in die Lahr-streek van Duitsland (waar Otto, Daimler en Benz gebore is), het hy vir sy vriende gesê sy droommotor het 'n enjin wat half turbine, half suier was. Hy het op daardie stadium nog nie ’n basiese kennis van wederkerende binnebrandenjins gehad nie, maar het intuïtief geglo dat sy enjin vier siklusse werk kon verrig – inlaat, kompressie, aksie en uitlaat wanneer die suier draai. Dit is hierdie intuïsie wat hom vir 'n lang tyd sal lei om 'n werkende roterende enjin te skep, wat ander ontwerpers sedert die 16de eeu al talle kere onsuksesvol probeer het.
Wankel se pa is tydens die Eerste Wêreldoorlog oorlede, waarna die jong man gedrukte werke verkoop het en baie tegniese literatuur gelees het. In 1924, op die ouderdom van 22, stig hy 'n klein laboratorium vir die ontwikkeling van 'n roterende enjin, en in 1927 maak hy die eerste tekeninge van die "Die Drehkolbenmaschine" (draaisuiermasjien). In 1939 het die vernuftige Ministerie van Lugvaart 'n rasionele graan in die roterende enjin ontdek en hom tot Hitler gewend, wat persoonlik opdrag gegee het om Wankel, wat toe in die tronk was in opdrag van die plaaslike Gauleiter, vry te laat en om 'n eksperimentele laboratorium op die meer toe te rus. Constance. Daar het hy prototipes vir BMW, Lillethal, DVL, Junkers en Daimler-Benz ontwerp. Die eerste eksperimentele Wankel-enjin het egter te laat gekom om die voortbestaan van die Derde Ryk te help. Na die oorgawe van Duitsland het die Franse Wankel gevange geneem – dieselfde ding wat hulle reeds met Ferdinand Porsche gedoen het. ’n Jaar later is Felix vrygelaat en, weens ’n gebrek aan ’n meer produktiewe beroep, het hy ’n boek oor roterende suierenjins begin skryf. Hy het later die Tegniese Instituut vir Ingenieursnavorsing gestig en voortgegaan om roterende enjins en kompressors vir industriële gebruik te ontwikkel. In 1951 het 'n ambisieuse ontwerper daarin geslaag om die hoof van die NSU-sportmotorfietsafdeling, Walter Frede, te oortuig om saam te werk. Wankel en NSU het hul pogings gefokus op 'n roterende enjin met 'n appelvormige (trochoïde) kamer en 'n boogwandige driehoekige suier. In 1957 is die eerste werkende prototipe van die enjin onder die naam DKN gebou. Dit is die geboortedatum van die Wankel-enjin.
60's: die belowende toekoms van die roterende enjin
DKM wys dat die roterende enjin nie net 'n droom is nie. 'n Regte praktiese Wankel-enjin in die vaste bakvorm wat ons ken, is die volgende KKM. NSU en Wankel het gesamentlik vroeë idees geïmplementeer wat verband hou met suierverseëling, vonkpropposisionering, gatevul, uitlaatopruiming, smering, verbrandingsprosesse, materiale en vervaardigingsgapings. Daar is egter baie probleme ...
Dit verhoed nie die NSU om die skepping van die toekomsenjin in 1959 amptelik aan te kondig nie. Meer as 100 maatskappye bied tegniese samewerking, insluitend Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN en 'n aantal masjienbouers koop lisensies. Onder hulle is Mazda, wie se president Tsunei Matsuda groot potensiaal in die enjin sien. Benewens gelyktydige konsultasies met NSU-ingenieurs, is Mazda besig om sy eie Wankel-enjinontwikkelingsafdeling op die been te bring, wat aanvanklik 47 ingenieurs insluit.
Die New York Herald Tribune verklaar die Wankel-enjin as 'n revolusionêre uitvinding. Op daardie tydstip het NSU-aandele letterlik ontplof - as hulle in 1957 vir 124 Duitse mark verhandel het, dan het hulle in 1960 'n kosmiese 3000 bereik! In 1960 is die eerste Wankel-aangedrewe motor, die NSU Prinz III, bekend gestel. Dit is in September 1963 gevolg deur die NSU Wankel Spider met 'n enkelkamer 500 cc-enjin, wat twee jaar later die Duitse kampioenskap gewen het. Die sensasie by die 3 Frankfurt-motorskou was egter die nuwe NSU Ro 1968. Die elegante sedan, ontwerp deur Klaus Lüthe, is in alle opsigte avant-garde, en sy aërodinamiese vorms ('n vloeifaktor van 80 op sigself maak die motor uniek) vir sy tyd) is moontlik gemaak deur 'n klein-grootte dubbelrotor-enjin KKM 0,35. Die ratkas het 'n hidrouliese koppelaar, vier skyfremme, en die voorste deel is langs die ratkas geleë. Die Ro 612 was so indrukwekkend vir sy tyd dat dit die Motor van die Jaar in 80 gewen het. Die volgende jaar het Felix Wankel sy PhD van die Tegniese Universiteit van München ontvang en die goue medalje van die Duitse Federasie van Ingenieurs ontvang, die mees gesogte toekenning vir wetenskaplike en tegniese prestasies in Duitsland.
(om te volg)
Teks: Georgy Kolev
