اختبر القيادة سعياً وراء حلم: من محرك وانكل إلى محرك HCCI

كيف ساعد المحرك الدوار علامة Mazda اليابانية على أن تصبح على ما هي عليه اليوم

بعد 60 عامًا من إنشاء أول نموذج أولي يعمل لمحرك Wankel ، وبعد مرور 50 عامًا على إطلاقه بواسطة Mazda والإعلان الرسمي للشركة عن إنشاء محرك HCCI وظيفي ، هذه مناسبة للعودة إلى تاريخ هذا المحرك الفريد محرك حراري.

لم تعد Mazda تخفي حقيقة أن تطوير محرك يعمل في نطاق تشغيل واسع في أوضاع HCCI - أو الخلط المتجانس والاشتعال بالضغط ، كان ناجحًا ، وينوي بدء إنتاج سلسلة من هذا المحرك اعتبارًا من عام 2019. لا عجب أن Mazda يمكنها دائمًا مفاجأة مجتمع السيارات. حتى إلقاء نظرة خاطفة على السجلات التاريخية للعلامة التجارية يكفي للعثور على مصادر هذا البيان. حتى وقت قريب ، كانت الشركة اليابانية هي الناقل الوحيد والمتحمس لفكرة Wankel وأول شركة مصنعة للسيارات بمحركات تعمل على دورة Miller (Mazda Xedos 9 من 1993 إلى 2003 ، ثم Demio ، المعروفة في أوروبا باسم Mazda 2).

تجدر الإشارة هنا إلى محرك الديزل Comprex ذو الضغط الموجي ، والهندسة المتغيرة المتتالية ، والنفاثة المزدوجة والمتغيرة القسرية لمحرك البنزين (إصدارات مختلفة من Mazda RX-7) ، وأنظمة توجيه المحور الخلفي النشطة 626 من أواخر الثمانينيات. سنوات ، نظام بدء التشغيل الفريد i-Stop ، حيث يتم دعم البدء من خلال عملية الاحتراق ، ونظام استعادة الطاقة باستخدام مكثفات i-Eloop. أخيرًا ، لاحظ حقيقة أنها الشركة المصنعة اليابانية الوحيدة التي فازت بسباق 80 Hours of Le Mans - مع سيارة تعمل بالطاقة Wankel ، بالطبع! فيما يتعلق بالتصميم ، فإن الطرازات مثل Luce و Wankel Cosmo Sport الشهيرة و RX-24 و RX-7 و MX-8 Roadster و Mazda 5 تتحدث كثيرًا عن تفرد العلامة التجارية في هذا المجال. لكن هذا ليس كل شيء - في السنوات الأخيرة ، أظهرت محركات Skyactiv ليس فقط أن محرك الاحتراق لا يزال أمامه طريق طويل ليقطعه ، ولكن يمكن لمازدا أن تظهره بطريقته الخاصة.

سنخبر الكثير عن تطورات مهندسي الشركة بعد زيارتنا القادمة بدعوة من Mazda لليابان في نهاية أكتوبر. ومع ذلك ، فإن أسباب هذه المقالة ليست هي الأسباب الوحيدة التي يمكن العثور عليها في العنوان الفرعي أعلاه. لأنه لفهم الأسباب التي جعلت مبتكري Mazda قادرين على إنشاء محرك HCCI الخاص بهم ، قد نضطر إلى العودة إلى تاريخ الشركة.

المحرك الدوار كأساس لـ Skyactiv-X

اسأل أحد المتسابقين الذين أكملوا مسارًا بطول 160 كيلومترًا عما إذا كانت هناك أي مشاكل في إكمال ماراثون قياسي بطول 42 كيلومترًا. حسنًا ، قد لا يديرها لمدة ساعتين ، لكن يمكنه بالتأكيد الاستمرار لمدة 42 ساعة أخرى على الأقل بوتيرة مناسبة جدًا. مع هذه العقلية ، إذا كان المقر الرئيسي لشركتك في هيروشيما ، إذا كنت قد عانيت لعقود من المشاكل الضخمة في دوران مكبس المحرك الدوار وحلت مئات المشاكل المتعلقة بالتزييت أو الانبعاثات ، وتأثيرات الموجات والشحن التوربيني ، أو خاصة عمليات احتراق غرفة المنجل مع كتلة متغيرة حجم يعتمد على Wankel ، يمكنك الحصول على أساس أكثر استقرارًا لبناء محرك HCCI. أعطيت البداية الرسمية لمشروع Skyactiv قبل عشر سنوات بالضبط ، في عام 2007 (نفس العام الذي قدمت فيه مرسيدس النموذج الأولي لمحرك HCCI Diesotto المتطور) ، وفي ذلك الوقت كانت Mazda RX-8 التي تعمل بمحرك Wankel لا تزال قيد الإنتاج. كما تعلم ، يقوم مهندسو الشركة اليابانية بتجربة أوضاع تشغيل HCCI على وجه التحديد عند تطوير نماذج أولية لمحركات Skyactiv-R الدوارة. من المحتمل أن مشروع HCCI ، المسمى Mazda SPCCI (الإشعال بالضغط المحكم في Spark Plug) أو Skyactiv-X ، اشتمل على مهندسين من كل من قسم الدوران وقسم محرك البنزين والديزل ، لأنه حتى في تطوير عملية الاحتراق في Skyactiv-D نحن يمكن التعرف على الكتابة اليدوية للأشخاص المشاركين في تطوير عملية HCCI. يعلم الله متى تحول تطور محركات Skyactiav إلى محرك اهتزاز واشتعال ذاتي متجانس - لطالما عُرف مهندسو Mazda بالمشاركة في هذا الموضوع - ولكن ربما حدث ذلك عندما كان محرك Wankel لا يزال على قيد الحياة.

إن عقودًا من تصنيع السيارات الدوارة ، معظمها بمفردها ، قد لا تجلب لشركة Mazda عائدًا ماليًا جادًا ، ولكنها ستجلب أيضًا الاعتراف بالروح التي لا تتزعزع ، وإيجاد حلول لجميع أنواع المشاكل ، والمثابرة المذهلة ، ونتيجة لذلك ، تراكم خبرة واسعة ولا تقدر بثمن. ومع ذلك ، وفقًا لـ Kiyoshi Fujiwara ، المسؤول عن تخطيط المنتج في Mazda ، فإن كل من المصممين المشاركين في مشروع Skyactiv يحمل روح محرك Wankel ، لكنه يتحول إلى فرصة لتحسين محرك تقليدي. أو في HCCI غير التقليدية. "لكن الشغف هو نفسه. هي التي تجعل Skyactiv حقيقة. أصبحت هذه المغامرة الحقيقية أعظم متعة في حياتي. يوضح سيتا كاناي ، رئيس قسم التطوير في Mazda ، "صحيح أن كل شركة تصنع سيارات للبيع وكسب المال ، لكن ثق بي ، بالنسبة لنا في Mazda ، حقيقة أن السيارات التي نصنعها لا تقل أهمية. نشأت في قلوبنا ، وفي كل مرة يصبح بنائها مغامرة رومانسية بالنسبة لنا. القوة الدافعة الرئيسية وراء هذه العملية هي شغفنا. أن أكون الأفضل هو رومانسيتي الهندسية ".

حلم الشاب

ربما في الستينيات ، وجد مهندسو سيارة مازدا الأولى التي تم إصدارها مؤخرًا "رواية هندسية خاصة بهم" في محرك وانكل. لأن المحرك الدوار ولد من حلم صبي ألماني يبلغ من العمر 60 عامًا عام 17 واسمه فيليكس وانكل. في ذلك الوقت ، ولد عام 1919 في منطقة لار بألمانيا (حيث وُلد أوتو ودايملر وبنز) ، أخبر أصدقاءه أن سيارة أحلامه بها محرك نصف توربين ونصف مكبس. في ذلك الوقت ، لم يكن لديه بعد معرفة أساسية بمحركات الاحتراق الداخلي الترددية ، لكنه اعتقد بشكل حدسي أن محركه يمكن أن يؤدي أربع دورات من العمل - السحب والضغط والعمل والعادم عندما يدور المكبس. هذا الحدس هو الذي سيقوده لفترة طويلة إلى إنشاء محرك دوار عامل ، والذي حاول المصممون الآخرون دون جدوى مرات عديدة منذ القرن السادس عشر.

توفي والد وانكل خلال الحرب العالمية الأولى ، وبعد ذلك قام الشاب ببيع الأعمال المطبوعة وقراءة الكثير من المؤلفات الفنية. في عام 1924 ، عندما كان يبلغ من العمر 22 عامًا ، أسس مختبرًا صغيرًا لتطوير محرك دوار ، وفي عام 1927 قام بعمل الرسومات الأولى لـ "Die Drehkolbenmaschine" (آلة المكبس الدوار). في عام 1939 ، اكتشفت وزارة الطيران العبقري حبة عقلانية في المحرك الدوار وتحولت إلى هتلر ، الذي أمر شخصيًا بالإفراج عن وانكل ، الذي كان في ذلك الوقت في السجن بناءً على أوامر من Gauleiter المحلي ، وتجهيز مختبر تجريبي على البحيرة. كونستانس. هناك صمم نماذج أولية لسيارات BMW و Lillethal و DVL و Junkers و Daimler-Benz. ومع ذلك ، جاء أول محرك Wankel التجريبي بعد فوات الأوان للمساعدة في بقاء الرايخ الثالث. بعد استسلام ألمانيا ، سجن الفرنسيون وانكل - نفس الشيء الذي فعلوه بالفعل مع فرديناند بورش. بعد مرور عام ، تم إطلاق سراح فيليكس ، وبسبب عدم وجود مهنة أكثر إنتاجية ، بدأ في كتابة كتاب عن المحركات المكبسية الدوارة. أسس لاحقًا المعهد الفني للأبحاث الهندسية وطور محركات دوارة وضواغط للاستخدام الصناعي. في عام 1951 ، تمكن مصمم طموح من إقناع رئيس قسم الدراجات النارية الرياضية في NSU ، والتر فريد ، بالتعاون. ركز Wankel و NSU جهودهما على محرك دوار مع حجرة على شكل تفاحة (تروكويد) ومكبس مثلثي مقوس الجدران. في عام 1957 ، تم بناء أول نموذج أولي عملي للمحرك تحت اسم DKN. هذا هو تاريخ ميلاد محرك وانكل.

الستينيات: المستقبل الواعد للمحرك الدوار

يظهر DKM أن المحرك الدوار ليس مجرد حلم. محرك وانكل العملي الحقيقي في شكل الجسم الثابت الذي نعرفه هو محرك KKM التالي. نفذت NSU و Wankel بشكل مشترك أفكارًا مبكرة تتعلق بإغلاق المكبس ، وتحديد موضع شمعة الاحتراق ، وملء الفتحات ، وكسح العادم ، والتشحيم ، وعمليات الاحتراق ، والمواد وثغرات التصنيع. ومع ذلك ، لا تزال هناك مشاكل كثيرة ...

هذا لا يمنع NSU من الإعلان رسميًا عن إنشاء محرك المستقبل في عام 1959. تقدم أكثر من 100 شركة التعاون الفني ، بما في ذلك Mercedes و Rolls-Royce و GM و Alfa Romeo و Porsche و Citroen و MAN وعدد من شركات الهندسة الميكانيكية تشتري التراخيص. من بينها Mazda ، التي يرى رئيسها Tsunei Matsuda إمكانات كبيرة في المحرك. بالإضافة إلى المشاورات المتزامنة مع مهندسي NSU ، تقوم Mazda بإنشاء قسم تطوير محرك Wankel الخاص بها ، والذي يضم في البداية 47 مهندسًا.

أعلنت صحيفة نيويورك هيرالد تريبيون أن محرك وانكل اختراع ثوري. في ذلك الوقت ، انفجرت أسهم NSU حرفيًا - إذا تم تداولها في عام 1957 مقابل 124 ماركًا ألمانيًا ، ثم في عام 1960 وصلت إلى 3000 كوني! في عام 1960 ، تم تقديم أول سيارة تعمل بالطاقة Wankel ، NSU Prinz III. تبع ذلك في سبتمبر 1963 من قبل NSU Wankel Spider بمحرك 500 cc ذو غرفة واحدة ، والذي فاز بالبطولة الألمانية بعد ذلك بعامين. ومع ذلك ، كان الإحساس في معرض فرانكفورت للسيارات عام 3 هو NSU Ro 1968 الجديد. سيارة السيدان الأنيقة ، التي صممها كلاوس لوث ، هي رائدة في كل شيء ، وأشكالها الديناميكية الهوائية (عامل تدفق يبلغ 80 في حد ذاته يجعل السيارة فريدة من نوعها في ذلك الوقت) بفضل محرك KKM 0,35 صغير الحجم ثنائي الدوار. يحتوي ناقل الحركة على قابض هيدروليكي ، وأربعة مكابح قرصية ، ويقع الجزء الأمامي بجوار ناقل الحركة. كان Ro 612 مثيرًا للإعجاب في وقته لدرجة أنه فاز بجائزة سيارة العام في عام 80. في العام التالي ، حصل فيليكس وانكل على درجة الدكتوراه من جامعة ميونيخ التقنية وحصل على الميدالية الذهبية من الاتحاد الألماني للمهندسين ، وهي أرقى جائزة للإنجازات العلمية والتقنية في ألمانيا.

(للمتابعة)

النص: جورجي كوليف