Skúšobná jazda za snom: od Wankelu po motor HCCI

Ako rotačný motor pomohol japonskej značke Mazda stať sa tým, čím je dnes

60 rokov po vytvorení prvého funkčného prototypu Wankelovho motora, 50 rokov po jeho uvedení na trh spoločnosťou Mazda a oficiálnom vyhlásení spoločnosti, že vytvorila funkčný motor HCCI, je to príležitosť vrátiť sa do histórie tohto unikátu. tepelný motor.

Mazda sa už netají tým, že vývoj motora, ktorý pracuje v širokom prevádzkovom rozsahu v režimoch HCCI – čiže homogénnom zmiešavacom a kompresnom zapaľovaní, bol úspešný a od roku 2019 hodlá spustiť sériovú výrobu takéhoto motora. Niet divu, že Mazda dokáže automobilovú komunitu vždy prekvapiť. Na nájdenie zdrojov tohto tvrdenia stačí aj letmý pohľad do historických letopisov značky. Japonská spoločnosť bola donedávna jediným a horlivým nositeľom Wankelovej myšlienky a prvým výrobcom automobilov s motormi pracujúcimi v Millerovom cykle (Mazda Xedos 9 v rokoch 1993 až 2003 a potom Demio, v Európe známe ako Mazda 2).

Za zmienku tu stojí vznetový motor Comprex s vlnovou kompresiou, kaskádový, dvojprúdový a nútene variabilná geometria pre benzínový motor (rôzne verzie Mazdy RX-7), aktívne systémy riadenia zadnej nápravy 626 z konca 80. rokov. rokov unikátny systém štart-stop i-Stop, v ktorom je štartovanie podporované spaľovacím procesom, a systém rekuperácie energie pomocou kondenzátorov i-Eloop. Nakoniec si všimnite fakt, že je to jediný japonský výrobca, ktorý vyhral 24 hodín Le Mans – samozrejme s autom poháňaným Wankelom! Pokiaľ ide o štýl, modely ako Luce, ikonický Wankel Cosmo Sport, RX-7 a RX-8, MX-5 Roadster a Mazda 6 hovoria jasnou rečou o jedinečnosti značky v tejto oblasti. To však nie je všetko – motory Skyactiv v posledných rokoch ukázali nielen to, že spaľovací motor má pred sebou ešte dlhú cestu, ale aj to, že Mazda mu vie ukázať svoje.

O vývoji inžinierov spoločnosti povieme oveľa viac po našej nadchádzajúcej návšteve na pozvanie Mazdy do Japonska na konci októbra. Dôvody tohto článku však nie sú jediné, ktoré možno nájsť v podpoložke vyššie. Pretože aby sme pochopili dôvody, pre ktoré sa tvorcom Mazdy podarilo vytvoriť ich motor HCCI, možno sa budeme musieť vrátiť do histórie spoločnosti.

Rotačný motor ako základ pre Skyactiv-X

Opýtajte sa ultramaratónca, ktorý absolvoval 160-kilometrovú trasu, či budú nejaké problémy pri absolvovaní štandardného 42-kilometrového maratónu. No, možno ich neprebehne dve hodiny, ale určite dokáže pokračovať ešte minimálne 42 hodín v celkom slušnom tempe. S týmto nastavením mysle, ak má vaša spoločnosť sídlo v Hirošime, ak už desaťročia zápasíte s obrovskými problémami s rotáciou piestu rotačného motora a riešite stovky problémov s mazaním či emisiami, vlnovými efektmi a preplňovaním turbodúchadlom, alebo najmä spaľovacími procesmi kosáčikovej komory s variabilným blokom objem založený na Wankelovi, môžete mať oveľa stabilnejší základ pre stavbu motora HCCI. Oficiálny začiatok projektu Skyactiv bol daný presne pred desiatimi rokmi, v roku 2007 (v tom istom roku, keď Mercedes predstavil sofistikovaný prototyp motora HCCI Diesotto), a vtedy sa Mazda RX-8 poháňaná Wankelom ešte vyrábala. Ako viete, inžinieri japonskej spoločnosti experimentujú s prevádzkovými režimami HCCI práve pri vývoji prototypov rotačných motorov Skyactiv-R. Pravdepodobne sa na projekte HCCI s názvom Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) alebo Skyactiv-X podieľali inžinieri z oddelenia rotácie aj oddelenia benzínových a naftových motorov, pretože aj pri vývoji spaľovacieho procesu v Skyactiv-D sme dokáže rozpoznať rukopis ľudí zapojených do vývoja procesu HCCI. Boh vie, kedy sa evolúcia motorov Skyactiav zmenila na homogénny miešací a samozápalový motor – o inžinieroch Mazdy je už dlho známe, že sa tejto téme venujú – ale pravdepodobne sa to stalo, keď bol Wankelov motor ešte nažive.

Desaťročia výroby rotačných automobilov, väčšinou osamotených, možno neprinesú Mazde serióznu finančnú návratnosť, ale prinesú aj uznanie neochvejného ducha, hľadanie riešení najrôznejších problémov, neuveriteľnú vytrvalosť a v dôsledku toho hromadenie obrovské a veľmi neoceniteľné skúsenosti. Podľa Kiyoshiho Fujiwaru, ktorý je v Mazde zodpovedný za produktové plánovanie, sa však každý z dizajnérov zapojených do projektu Skyactiv nesie v duchu Wankelovho motora, no mení sa na príležitosť na zlepšenie konvenčného motora. Alebo v netradičnom HCCI. „Ale vášeň je rovnaká. Práve ona robí Skyactiv realitou. Toto skutočné dobrodružstvo sa stalo najväčšou radosťou v mojom živote. Je pravda, že každá spoločnosť vyrába autá na predaj a zarábanie peňazí,“ vysvetľuje Seita Kanai, vedúci vývoja v Mazde, „ale verte mi, pre nás v Mazde je rovnako dôležitý fakt, že autá, ktoré vyrábame, sú rovnako dôležité. vznikajú v našich srdciach a zakaždým sa pre nás ich stavba stáva romantickým dobrodružstvom. Hlavnou hnacou silou tohto procesu je naša vášeň. Byť najlepší je môj inžiniersky románik.“

Sen mladého muža

Možno v 60. rokoch našli inžinieri nedávno vydaného prvého automobilu Mazda vo Wankelovom motore „vlastný inžiniersky román“. Pretože rotačný motor sa zrodil zo sna 17-ročného nemeckého chlapca v roku 1919 a volá sa Felix Wankel. Vtedy, narodený v roku 1902 v nemeckom regióne Lahr (kde sa narodili Otto, Daimler a Benz), povedal svojim priateľom, že jeho vysnívané auto má motor napoly turbínový a napoly piestový. V tom čase ešte nemal základné znalosti o piestových spaľovacích motoroch, no intuitívne veril, že jeho motor dokáže vykonávať štyri pracovné cykly – nasávanie, kompresiu, činnosť a výfuk pri otáčaní piestu. Práve táto intuícia ho ešte dlho privedie k vytvoreniu fungujúceho rotačného motora, o ktorý sa iní konštruktéri už od 16. storočia neúspešne pokúšali nespočetne veľakrát.

Wankelov otec zomrel počas prvej svetovej vojny, po ktorej mladý muž predával tlačené diela a čítal veľa technickej literatúry. V roku 1924 ako 22-ročný založil malé laboratórium na vývoj rotačného motora a v roku 1927 urobil prvé kresby „Die Drehkolbenmaschine“ (stroj s rotačnými piestami). V roku 1939 dômyselné ministerstvo letectva objavilo racionálne zrno v rotačnom motore a obrátilo sa na Hitlera, ktorý osobne nariadil prepustenie Wankela, ktorý bol vtedy vo väzení na príkaz miestneho Gauleitera, a vybavenie experimentálneho laboratória na jazere. Constance. Tam navrhol prototypy pre BMW, Lillethal, DVL, Junkers a Daimler-Benz. Prvý experimentálny Wankelov motor však prišiel príliš neskoro na to, aby pomohol k prežitiu Tretej ríše. Po kapitulácii Nemecka Francúzi uväznili Wankela – to isté, čo už urobili s Ferdinandom Porsche. O rok neskôr bol Felix prepustený a kvôli nedostatku produktívnejšieho povolania začal písať knihu o motoroch s rotačnými piestami. Neskôr založil Technický inštitút pre inžiniersky výskum a pokračoval vo vývoji rotačných motorov a kompresorov pre priemyselné využitie. Ambicióznemu konštruktérovi sa v roku 1951 podarilo presvedčiť k spolupráci šéfa oddelenia športových motocyklov NSU Waltera Fredeho. Wankel a NSU zamerali svoje úsilie na rotačný motor s komorou v tvare jablka (trochoid) a trojuholníkovým piestom s oblúkovými stenami. V roku 1957 bol postavený prvý funkčný prototyp motora pod názvom DKN. Toto je dátum narodenia Wankelovho motora.

60. roky: sľubná budúcnosť rotačného motora

DKM ukazuje, že rotačný motor nie je len snom. Skutočne praktický Wankelov motor vo forme pevnej karosérie, ktorú poznáme, je ďalším KKM. NSU a Wankel spoločne implementovali prvé nápady týkajúce sa tesnenia piestov, umiestnenia zapaľovacích sviečok, plnenia otvorov, čistenia výfukových plynov, mazania, spaľovacích procesov, materiálov a výrobných medzier. Veľa problémov však zostáva...

To nebráni NSU v tom, aby v roku 1959 oficiálne oznámila vytvorenie motora budúcnosti. Technickú spoluprácu ponúka viac ako 100 spoločností vrátane Mercedesov, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN a množstvo strojárskych spoločností, ktoré kupujú licencie. Medzi nimi aj Mazda, ktorej prezident Tsunei Matsuda vidí v motore veľký potenciál. Okrem súbežných konzultácií s inžiniermi NSU Mazda zakladá vlastné oddelenie vývoja motorov Wankel, ktoré spočiatku zahŕňa 47 inžinierov.

New York Herald Tribune vyhlasuje Wankelov motor za revolučný vynález. Akcie NSU vtedy doslova explodovali – ak sa v roku 1957 obchodovali za 124 nemeckých mariek, tak v roku 1960 dosiahli kozmických 3000! V roku 1960 bolo predstavené prvé auto poháňané Wankelom, NSU Prinz III. V septembri 1963 ho nasledoval NSU Wankel Spider s jednokomorovým motorom s objemom 500 cm3, ktorý o dva roky neskôr vyhral nemecký šampionát. Senzáciou na frankfurtskom autosalóne v roku 1968 sa však stal nový NSU Ro 80. Elegantný sedan navrhnutý Klausom Lüthem je avantgardný vo všetkých smeroch a jeho aerodynamické tvary (faktor prietoku 0,35 sám o sebe robí auto jedinečným na svoju dobu) umožnil malorozmerový dvojrotorový motor KKM 612. Prevodovka má hydraulickú spojku, štyri kotúčové brzdy, predná časť je umiestnená vedľa prevodovky. Ro 80 bol na svoju dobu taký pôsobivý, že v roku 1968 vyhral Auto roka. Nasledujúci rok Felix Wankel získal doktorát na Technickej univerzite v Mníchove a získal zlatú medailu Nemeckej federácie inžinierov, najprestížnejšie ocenenie za vedecké a technické úspechy v Nemecku.

(nasledovať)

Text: Georgy Kolev