Testovací jízda za snem: od Wankel k motoru HCCI
Jak rotační motor pomohl japonské značce Mazda stát se tím, čím je dnes
60 let po vytvoření prvního funkčního prototypu Wankelova motoru, 50 let po jeho uvedení na trh společností Mazda a oficiálním oznámení společnosti, že vytvořila funkční motor HCCI, je to příležitost vrátit se do historie tohoto jedinečného tepelný motor.
Mazda se již netají tím, že vývoj motoru, který pracuje v širokém provozním rozsahu v režimech HCCI – neboli homogenní směšovací a kompresní zapalování, byl úspěšný a od roku 2019 hodlá zahájit sériovou výrobu takového motoru. Není divu, že Mazda dokáže automobilovou komunitu vždy překvapit. I letmý pohled do historických letopisů značky stačí k nalezení zdrojů tohoto tvrzení. Japonská společnost byla donedávna jediným a horlivým nositelem Wankelovy myšlenky a prvním výrobcem vozů s motory pracujícími v Millerově cyklu (Mazda Xedos 9 v letech 1993 až 2003 a poté Demio, v Evropě známé jako Mazda 2).
Zde stojí za zmínku vznětový motor Comprex s vlnovou kompresí, kaskádový, dvouproudový a nuceně variabilní geometrie pro benzínový motor (různé verze Mazdy RX-7), aktivní systémy řízení zadní nápravy 626 z konce 80. let. let unikátní systém start-stop i-Stop, ve kterém je startování podporováno spalovacím procesem, a systém rekuperace energie pomocí kondenzátorů i-Eloop. Nakonec si všimněte faktu, že je to jediný japonský výrobce, který vyhrál 24 hodin Le Mans – samozřejmě s vozem poháněným Wankelem! Co se týče stylu, modely jako Luce, ikonický Wankel Cosmo Sport, RX-7 a RX-8, MX-5 Roadster a Mazda 6 vypovídají o jedinečnosti značky v této oblasti. To ale není vše – motory Skyactiv v posledních letech ukázaly nejen to, že spalovací motor má před sebou ještě dlouhou cestu, ale že Mazda to umí ukázat po svém.
Po naší nadcházející návštěvě na pozvání Mazdy do Japonska na konci října si povíme mnohem více o vývoji inženýrů společnosti. Důvody pro tento článek však nejsou jediné, které lze najít v podnadpisu výše. Protože abychom pochopili důvody, proč tvůrci Mazdy dokázali vytvořit svůj motor HCCI, možná se budeme muset vrátit do historie společnosti.
Rotační motor jako základ pro Skyactiv-X
Zeptejte se ultramaratonce, který absolvoval 160kilometrovou trasu, zda budou nějaké problémy s dokončením standardního 42kilometrového maratonu. No, možná je nepoběží dvě hodiny, ale určitě vydrží pokračovat minimálně dalších 42 hodin v docela slušném tempu. S tímto myšlením, pokud vaše společnost sídlí v Hirošimě, pokud se po desetiletí potýkáte s obrovskými problémy s rotací pístů rotačních motorů a řešíte stovky problémů s mazáním nebo emisemi, vlnovými efekty a přeplňováním turbodmychadlem nebo zejména procesy spalování se srpovou komorou s variabilním blokem objem založený na Wankelovi, můžete mít mnohem stabilnější základ pro stavbu motoru HCCI. Oficiální start projektu Skyactiv byl dán přesně před deseti lety, v roce 2007 (ve stejném roce, kdy Mercedes představil sofistikovaný prototyp motoru HCCI Diesotto), a v té době se Mazda RX-8 poháněná Wankelem ještě vyráběla. Jak víte, inženýři japonské společnosti experimentují s provozními režimy HCCI právě při vývoji prototypů rotačních motorů Skyactiv-R. Do projektu HCCI, nazvaný Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) nebo Skyactiv-X, se pravděpodobně podíleli inženýři jak z rotačního oddělení, tak z oddělení benzinových a naftových motorů, protože i při vývoji spalovacího procesu ve Skyactiv-D jsme dokáže rozpoznat rukopis lidí zapojených do vývoje procesu HCCI. Bůh ví, kdy se evoluce motorů Skyactiav proměnila v homogenní míchací a samovznětový motor – o inženýrech Mazdy je již dlouho známo, že se tímto tématem zabývají – ale pravděpodobně se to stalo, když byl Wankelův motor ještě naživu.
Desítky let výroby rotačních vozů, většinou samotných, možná nepřinesou Mazdě vážnou finanční návratnost, ale přinesou také uznání neochvějného ducha, hledání řešení nejrůznějších problémů, neuvěřitelnou vytrvalost a v důsledku toho hromadění obrovská a velmi neocenitelná zkušenost. Podle Kiyoshi Fujiwara, který je v Mazdě zodpovědný za produktové plánování, se však každý z konstruktérů zapojených do projektu Skyactiv nese v duchu Wankelova motoru, ale proměňuje se v příležitost k vylepšení konvenčního motoru. Nebo v netradičním HCCI. „Ale vášeň je stejná. Je to ona, kdo dělá Skyactiv realitou. Toto skutečné dobrodružství se stalo největší radostí v mém životě. Je pravda, že každá společnost vyrábí auta, aby je prodávala a vydělávala peníze,“ vysvětluje Seita Kanai, vedoucí vývoje ve společnosti Mazda, „ale věřte mi, pro nás v Mazdě je skutečnost, že auta, která vyrábíme, stejně důležitá. vznikají v našich srdcích a pokaždé se pro nás jejich stavba stává romantickým dobrodružstvím. Hlavní hnací silou tohoto procesu je naše vášeň. Být nejlepší je moje inženýrská romance.“
Sen mladého muže
Možná v 60. letech našli inženýři nedávno vydaného prvního vozu Mazda ve Wankelově motoru „vlastní inženýrský román“. Protože rotační motor se zrodil ze snu 17letého německého chlapce v roce 1919 a jmenuje se Felix Wankel. Tehdy, narozený v roce 1902 v oblasti Lahr v Německu (kde se narodili Otto, Daimler a Benz), řekl svým přátelům, že jeho vysněné auto má motor napůl turbínový a napůl pístový. V té době ještě neměl základní znalosti o pístových spalovacích motorech, ale intuitivně věřil, že jeho motor dokáže vykonat čtyři cykly práce – sání, kompresi, akci a výfuk při otáčení pístu. Právě tato intuice ho ještě dlouho povede k vytvoření fungujícího rotačního motoru, o který se jiní konstruktéři od 16. století neúspěšně pokoušeli nesčetněkrát.
Wankelův otec zemřel během první světové války, po které mladík prodával tištěná díla a četl spoustu technické literatury. V roce 1924, ve svých 22 letech, založil malou laboratoř pro vývoj rotačního motoru a v roce 1927 vytvořil první kresby „Die Drehkolbenmaschine“ (stroj s rotačními písty). V roce 1939 objevilo důmyslné ministerstvo letectví racionální zrno v rotačním motoru a obrátilo se na Hitlera, který osobně nařídil propustit Wankel, který byl tehdy na příkaz místního Gauleitera ve vězení, a vybavit experimentální laboratoř na jezeře Kostnice. Tam navrhoval prototypy pro BMW, Lillethal, DVL, Junkers a Daimler-Benz. První experimentální Wankelův motor však přišel příliš pozdě na to, aby pomohl přežití Třetí říše. Po kapitulaci Německa Francouzi uvěznili Wankela – totéž, co už udělali s Ferdinandem Porsche. O rok později byl Felix propuštěn a kvůli nedostatku produktivnějšího povolání začal psát knihu o motorech s rotačními písty. Později založil Technický ústav pro inženýrský výzkum a pokračoval ve vývoji rotačních motorů a kompresorů pro průmyslové použití. V roce 1951 se ambicióznímu konstruktérovi podařilo přesvědčit ke spolupráci vedoucího oddělení sportovních motocyklů NSU Waltera Fredea. Wankel a NSU zaměřili své úsilí na rotační motor s komorou ve tvaru jablka (trochoidní) a trojúhelníkovým pístem s klenutými stěnami. V roce 1957 byl postaven první funkční prototyp motoru pod názvem DKN. Toto je datum narození Wankelova motoru.
60. léta: slibná budoucnost rotačního motoru
DKM ukazuje, že rotační motor není jen sen. Skutečně praktický Wankelův motor ve formě pevné karoserie, kterou známe, je další KKM. NSU a Wankel společně implementovaly rané nápady týkající se těsnění pístů, umístění zapalovacích svíček, plnění otvorů, čištění výfukových plynů, mazání, spalovacích procesů, materiálů a výrobních mezer. Mnoho problémů však zůstává...
To NSU nebrání v tom, aby v roce 1959 oficiálně oznámila vytvoření motoru budoucnosti. Technickou spolupráci nabízí více než 100 společností, včetně Mercedesů, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN a řada výrobců strojů kupuje licence. Mezi nimi je i Mazda, jejíž prezident Tsunei Matsuda vidí v motoru velký potenciál. Kromě souběžných konzultací s inženýry NSU zakládá Mazda vlastní oddělení vývoje motorů Wankel, které zpočátku zahrnuje 47 inženýrů.
The New York Herald Tribune prohlašuje Wankelův motor za revoluční vynález. Akcie NSU tehdy doslova explodovaly – pokud se v roce 1957 obchodovaly za 124 německých marek, tak v roce 1960 dosáhly vesmírných 3000! V roce 1960 byl představen první vůz poháněný Wankelem, NSU Prinz III. Po něm následoval v září 1963 NSU Wankel Spider s jednokomorovým motorem 500 ccm, který o dva roky později vyhrál německý šampionát. Senzací na frankfurtském autosalonu 3 se však stal nový NSU Ro 1968. Elegantní sedan navržený Klausem Lüthem je ve všech směrech avantgardní a jeho aerodynamické tvary (faktor proudění 80 sám o sobě činí vůz jedinečným na svou dobu) umožnil malorozměrový dvourotorový motor KKM 0,35. Převodovka má hydraulickou spojku, čtyři kotoučové brzdy a přední část je umístěna vedle převodovky. Ro 612 byl na svou dobu tak působivý, že v roce 80 vyhrál Auto roku. Následující rok Felix Wankel získal doktorát na Technické univerzitě v Mnichově a získal zlatou medaili Německé federace inženýrů, nejprestižnější ocenění za vědecké a technické úspěchy v Německu.
(následovat)
Text: Georgy Kolev
