Proovisõit unistuse jahtimisel: Wankelist HCCI mootorini

Kuidas rootormootor aitas Jaapani kaubamärgil Mazda saada selliseks, nagu ta praegu on

60 aastat pärast Wankeli mootori esimese töötava prototüübi loomist, 50 aastat pärast selle turuletoomist Mazda poolt ja ettevõtte ametlikku teadet, et ta on loonud funktsionaalse HCCI mootori, on see võimalus naasta selle ainulaadse mootori ajaloo juurde. soojusmootor.

Mazda ei varja enam, et HCCI režiimides – ehk homogeense segamise ja survesüütega – laias töövahemikus töötava mootori arendamine on olnud edukas ning kavatseb sellise mootori seeriatootmist alustada 2019. aastast. Pole ime, et Mazda suudab autotööstuse üldsust alati üllatada. Selle väite allikate leidmiseks piisab isegi põgusast pilgust kaubamärgi ajaloolistele annaalidele. Jaapani ettevõte oli kuni viimase ajani Wankeli idee ainuke ja innukas kandja ning esimene Milleri tsüklil töötavate mootoritega autode tootja (9–1993 Mazda Xedos 2003 ja seejärel Demio, Euroopas tuntud kui Mazda 2).

Siinkohal väärib mainimist Comprexi lainekompressiooniga diiselmootor, kaskaad-, kahejoa- ja sundmuutuva geomeetriaga bensiinimootorile (Mazda RX-7 erinevad versioonid), 626ndate lõpust pärit aktiivsed tagasilla roolisüsteemid 80. aastate unikaalne start-stop süsteem i-Stop, milles käivitamist toetab põlemisprotsess, ning i-Eloop kondensaatoreid kasutav energiatagastussüsteem. Lõpuks pange tähele tõsiasja, et see on ainus Jaapani tootja, kes on võitnud Le Mansi 24 tunni sõidu – loomulikult Wankeli jõul töötava autoga! Stiili osas räägivad sellised mudelid nagu Luce, ikooniline Wankel Cosmo Sport, RX-7 ja RX-8, MX-5 Roadster ja Mazda 6 margi ainulaadsusest selles valdkonnas. Kuid see pole veel kõik – viimastel aastatel on Skyactivi mootorid näidanud mitte ainult seda, et sisepõlemismootoriga on veel pikk tee minna, vaid ka seda, et Mazda suudab sellele oma teed näidata.

Räägime palju rohkem ettevõtte inseneride arengutest pärast meie eelseisvat visiiti Mazda kutsel Jaapanisse oktoobri lõpus. Selle artikli põhjused pole aga ainsad, mis ülaltoodud alapealkirjast leiate. Sest mõistmaks põhjuseid, miks Mazda loojad suutsid oma HCCI mootorit luua, peame võib-olla naasma ettevõtte ajalukku.

Skyactiv-X aluseks rootormootor

Küsige 160-kilomeetrise marsruudi läbinud ultramaratoonarilt, kas tavalise 42-kilomeetrise maratoni läbimisel ei teki probleeme. Noh, ta ei pruugi neid kahte tundi joosta, kuid ta suudab kindlasti veel vähemalt 42 tundi päris korraliku tempoga sõita. Sellise mõtteviisiga, kui teie ettevõtte peakontor asub Hiroshimas, kui olete aastakümneid maadelnud tohutute pöörlevate mootorite kolvi pöörlemisprobleemidega ja lahendanud sadu probleeme, mis on seotud määrimise või heitgaaside, laineefektide ja turboülelaadimisega või eriti muutuva plokiga sirpkambri põlemisprotsessidega. Wankelil põhinev helitugevus, saate HCCI mootori ehitamiseks palju stabiilsema aluse. Skyactivi projekti ametlik algus anti täpselt kümme aastat tagasi, 2007. aastal (samal aastal, mil Mercedes tutvustas keerukat HCCI Diesotto mootori prototüüpi) ja sel ajal oli Wankeli jõul töötav Mazda RX-8 veel tootmises. Nagu teate, katsetavad Jaapani ettevõtte insenerid HCCI töörežiime just Skyactiv-R pöördmootorite prototüüpide väljatöötamisel. Tõenäoliselt kaasati HCCI projekti nimega Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) või Skyactiv-X insenerid nii rotatsiooniosakonnast kui ka bensiini- ja diiselmootorite osakonnast, sest isegi Skyactiv-D põlemisprotsessi arendamisel me tunneb ära HCCI protsessi arendamisega seotud inimeste käekirja. Jumal teab, millal muutus Skyactiavi mootorite evolutsioon homogeenseks segamis- ja isesüttimismootoriks – Mazda insenerid on selle teemaga juba ammu seotud olnud –, kuid tõenäoliselt juhtus see siis, kui Wankeli mootor veel elas.

Aastakümnete pikkune pöörlevate autode tootmine, enamik neist üksi, ei pruugi Mazdale tõsist rahalist tulu tuua, kuid see toob kaasa ka tunnustuse vankumatust vaimust, kõikvõimalikele probleemidele lahenduste leidmisest, uskumatust sihikindlusest ja sellest tulenevalt autode kogunemise. suur ja hindamatu kogemus. Kuid Mazda tooteplaneerimise eest vastutava Kiyoshi Fujiwara sõnul kannab iga Skyactivi projektiga seotud disainer Wankeli mootori hõngu, kuid muutub võimaluseks tavamootorit täiustada. Või mittetraditsioonilises HCCI-s. “Aga kirg on sama. Just tema muudab Skyactivi reaalsuseks. Sellest tõelisest seiklusest on saanud mu elu suurim rõõm. On tõsi, et iga ettevõte toodab autosid selleks, et müüa ja raha teenida,“ selgitab Mazda arendusjuht Seita Kanai, „kuid uskuge mind, meie jaoks Mazdas on tõsiasi, et meie ehitatavad autod on sama olulised. need pärinevad meie südametest ja iga kord, kui nende ehitamine muutub meie jaoks romantiliseks seikluseks. Selle protsessi peamine liikumapanev jõud on meie kirg. Parim olla on minu inseneriromantika.

Noore mehe unistus

Võib-olla leidsid 60ndatel hiljuti välja lastud esimese Mazda auto insenerid Wankeli mootorist "oma inseneriromaani". Sest rootormootor sündis 17-aastase saksa poisi unistustest 1919. aastal ja tema nimi on Felix Wankel. Toona, sündinud 1902. aastal Saksamaal Lahri piirkonnas (kus sündisid Otto, Daimler ja Benz), rääkis ta sõpradele, et tema unistuste autol oli pooleldi turbiin-, pooleldi kolb-mootor. Tol ajal polnud tal veel algteadmisi kolb-sisepõlemismootorite kohta, kuid ta uskus intuitiivselt, et tema mootor suudab kolvi pöörlemisel teha nelja töötsüklit – sisselaske-, surve-, toime- ja väljalasketsüklit. Just see intuitsioon viib teda pikka aega looma töötavat pöörlevat mootorit, mida teised disainerid on alates 16. sajandist lugematuid kordi edutult proovinud.

Wankeli isa suri Esimese maailmasõja ajal, pärast mida müüs noormees trükiseid ja luges palju tehnilist kirjandust. 1924. aastal, 22-aastaselt, asutas ta väikese labori pöörleva mootori arendamiseks ja 1927. aastal tegi esimesed joonised "Die Drehkolbenmaschine" (pöördkolbmasin). 1939. aastal avastas geniaalne lennundusministeerium rootormootoris ratsionaalse tera ja pöördus Hitleri poole, kes andis isiklikult käsu vabastada toona kohaliku Gauleiteri käsul vangis istunud Wankel ja varustada järvel eksperimentaallabor. Constance. Seal kujundas ta prototüübid BMW-le, Lillethalile, DVL-ile, Junkersile ja Daimler-Benzile. Esimene eksperimentaalne Wankeli mootor tuli aga liiga hilja, et aidata kaasa Kolmanda Reichi ellujäämisele. Pärast Saksamaa alistumist vangistasid prantslased Wankeli – sama, mida nad olid juba teinud Ferdinand Porschega. Aasta hiljem vabastati Felix ja produktiivsema ameti puudumise tõttu hakkas ta kirjutama raamatut pöörlevate kolbmootorite kohta. Hiljem asutas ta Tehnikauuringute Instituudi ja töötas edasi tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud rootormootoreid ja kompressoreid. 1951. aastal õnnestus ambitsioonikal disaineril veenda NSU sportmootorrataste osakonna juhatajat Walter Fredet koostööd tegema. Wankel ja NSU keskendusid oma jõupingutused õunakujulise (trohhoidse) kambri ja kaarekujulise seinaga kolmnurkse kolviga pöördmootorile. 1957. aastal ehitati DKN nime all esimene töötav mootori prototüüp. See on Wankeli mootori sünnikuupäev.

60ndad: pöördmootori paljulubav tulevik

DKM näitab, et pöörlev mootor pole lihtsalt unistus. Tõeline praktiline Wankeli mootor fikseeritud kerega, mida me teame, on järgmine KKM. NSU ja Wankel rakendasid ühiselt varaseid ideid, mis olid seotud kolvi tihendamise, süüteküünalde positsioneerimise, aukude täitmise, heitgaaside eemaldamise, määrimise, põlemisprotsesside, materjalide ja tootmislünkadega. Siiski on palju probleeme...

See ei takista NSU-l 1959. aastal ametlikult teatamast tulevikumootori loomisest. Tehnilist koostööd pakub üle 100 ettevõtte, sealhulgas Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN ja mitmed masinaehitajad ostavad litsentse. Nende hulgas on ka Mazda, mille president Tsunei Matsuda näeb mootoris suurt potentsiaali. Lisaks samaaegsetele konsultatsioonidele NSU inseneridega loob Mazda oma Wankeli mootorite arendusosakonda, kuhu esialgu kuulub 47 inseneri.

New York Herald Tribune kuulutab Wankeli mootori revolutsiooniliseks leiutiseks. Toona plahvatasid NSU aktsiad sõna otseses mõttes - kui 1957. aastal kaubeldi 124 Saksa margaga, siis 1960. aastal jõuti kosmilise 3000ni! 1960. aastal esitleti esimest Wankeli jõul töötavat autot NSU Prinz III. Sellele järgnes 1963. aasta septembris ühekambrilise 500 cm3 mootoriga NSU Wankel Spider, mis võitis kaks aastat hiljem Saksamaa meistritiitli. 1968. aasta Frankfurdi autonäituse sensatsiooniks kujunes aga uus NSU Ro 80. Klaus Lüthe disainitud elegantne sedaan on igati avangardne ja selle aerodünaamilised vormid (voolutegur 0,35 muudab auto juba iseenesest ainulaadseks). oma aja kohta) said võimalikuks väikesemõõtmeline kahe rootoriga mootor KKM 612. Käigukastil on hüdrosidur, neli ketaspidurit ning esiosa asub käigukasti kõrval. Ro 80 oli oma aja kohta nii muljetavaldav, et võitis 1968. aastal Aasta Auto tiitli. Järgmisel aastal omandas Felix Wankel Müncheni Tehnikaülikoolis doktorikraadi ja sai Saksamaa Inseneride Föderatsiooni kuldmedali, mis on Saksamaa prestiižseim auhind teaduse ja tehnika saavutuste eest.

(järgima)

Tekst: Georgy Kolev