Test drive em busca de um sonho: do motor Wankel ao HCCI

Como o motor rotativo ajudou a marca japonesa Mazda a se tornar o que é hoje

60 anos após a criação do primeiro protótipo funcional do motor Wankel, 50 anos após o seu lançamento pela Mazda e o anúncio oficial da empresa de que criou um motor HCCI funcional, esta é uma ocasião para regressar à história deste único motor térmico.

A Mazda não esconde mais o fato de que o desenvolvimento de um motor que opera em uma ampla faixa operacional nos modos HCCI - ou mistura homogênea e ignição por compressão - foi bem-sucedido e pretende iniciar a produção em série de tal motor a partir de 2019. Não admira que a Mazda consiga sempre surpreender a comunidade automóvel. Mesmo uma olhada superficial nos anais históricos da marca é suficiente para encontrar as fontes dessa afirmação. Até recentemente, a empresa japonesa era a única e zelosa transportadora da ideia Wankel e a primeira fabricante de carros com motores operando no ciclo Miller (Mazda Xedos 9 de 1993 a 2003, e depois Demio, conhecido na Europa como Mazda 2).

Vale a pena mencionar aqui o motor diesel Comprex de compressão de ondas, cascata, jato duplo e geometria variável forçada para um motor a gasolina (diferentes versões do Mazda RX-7), sistemas de direção ativa do eixo traseiro 626 do final dos anos 80. anos, o exclusivo sistema i-Stop start-stop, no qual a partida é suportada pelo processo de combustão, e o sistema de recuperação de energia usando capacitores i-Eloop. Por fim, note que é o único fabricante japonês a ter vencido as 24 Horas de Le Mans - com um carro movido a Wankel, claro! Em termos de estilo, modelos como o Luce, o icônico Wankel Cosmo Sport, o RX-7 e RX-8, o MX-5 Roadster e o Mazda 6 falam muito sobre a singularidade da marca nesta área. Mas isso não é tudo - nos últimos anos, os motores Skyactiv mostraram não apenas que o motor de combustão ainda tem um longo caminho a percorrer, mas que a Mazda pode mostrar seu próprio caminho.

Contaremos muito mais sobre os desenvolvimentos dos engenheiros da empresa após nossa próxima visita a convite da Mazda para o Japão no final de outubro. No entanto, as razões deste artigo não são as únicas que podem ser encontradas no subtítulo acima. Porque para entender as razões pelas quais os criadores da Mazda conseguiram criar seu motor HCCI, talvez tenhamos que voltar à história da empresa.

Motor rotativo como base para Skyactiv-X

Pergunte a um ultramaratonista que completou uma rota de 160 quilômetros se haverá algum problema para completar uma maratona padrão de 42 quilômetros. Bem, ele pode não executá-los por duas horas, mas com certeza pode continuar por pelo menos mais 42 horas em um ritmo bastante decente. Com essa mentalidade, se sua empresa está sediada em Hiroshima, se por décadas você lutou com enormes problemas de rotação de pistão de motores rotativos e resolveu centenas de problemas com lubrificação ou emissões, efeitos de onda e turboalimentação, ou especialmente processos de combustão de câmara de foice com um bloco variável volume baseado no Wankel, você pode ter uma base muito mais estável para construir um motor HCCI. O início oficial do projeto Skyactiv foi dado há exatos dez anos, em 2007 (o mesmo ano em que a Mercedes apresentou o sofisticado protótipo do motor HCCI Diesotto), e naquela época o Mazda RX-8 com motor Wankel ainda estava em produção. Como você sabe, os engenheiros da empresa japonesa estão experimentando os modos de operação HCCI precisamente ao desenvolver protótipos de motores rotativos Skyactiv-R. Provavelmente, o projeto HCCI, denominado Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) ou Skyactiv-X, envolveu engenheiros tanto do departamento rotativo quanto do departamento de motores a gasolina e diesel, pois mesmo no desenvolvimento do processo de combustão no Skyactiv-D pode reconhecer a caligrafia das pessoas envolvidas no desenvolvimento do processo HCCI. Deus sabe quando a evolução dos motores Skyactiav se transformou em um motor homogêneo de agitação e autoignição – os engenheiros da Mazda há muito são conhecidos por estarem envolvidos neste tópico – mas provavelmente aconteceu quando o motor Wankel ainda estava vivo.

Décadas fabricando carros rotativos, a maioria deles sozinhos, podem não trazer um retorno financeiro sério para a Mazda, mas também trarão o reconhecimento de um espírito inabalável, encontrando soluções para todos os tipos de problemas, incrível perseverança e, como resultado, o acúmulo de vasta e inestimável experiência. No entanto, de acordo com Kiyoshi Fujiwara, responsável pelo planejamento de produto da Mazda, cada um dos designers envolvidos no projeto Skyactiv carrega o espírito de um motor Wankel, mas se transforma em uma oportunidade de melhorar um motor convencional. Ou em HCCI não tradicional. “Mas a paixão é a mesma. É ela quem torna o Skyactiv uma realidade. Esta verdadeira aventura se tornou a maior alegria da minha vida. É verdade que todas as empresas fabricam carros para vender e ganhar dinheiro,” explica Seita Kanai, Chefe de Desenvolvimento da Mazda, “mas confie em mim, para nós da Mazda, o facto de os carros que construímos é igualmente importante. eles se originam em nossos corações, e toda vez que sua construção se torna uma aventura romântica para nós. A principal força motriz por trás desse processo é a nossa paixão. Ser o melhor é o meu romance de engenharia.”

Sonho de jovem

Talvez nos anos 60, os engenheiros do primeiro carro Mazda lançado recentemente tenham encontrado "um romance de engenharia próprio" no motor Wankel. Porque o motor rotativo nasceu do sonho de um jovem alemão de 17 anos em 1919 e seu nome é Felix Wankel. Naquela época, nascido em 1902 na região de Lahr, na Alemanha (onde nasceram Otto, Daimler e Benz), ele dizia aos amigos que o carro dos seus sonhos tinha um motor metade turbina, metade pistão. Naquela época, ele ainda não tinha conhecimento básico sobre motores alternativos de combustão interna, mas intuitivamente acreditava que seu motor poderia realizar quatro ciclos de trabalho - admissão, compressão, ação e exaustão quando o pistão gira. É essa intuição que o levará por muito tempo a criar um motor rotativo funcional, que outros designers tentaram sem sucesso inúmeras vezes desde o século XVI.

O pai de Wankel morreu durante a Primeira Guerra Mundial, após a qual o jovem vendeu trabalhos impressos e leu muita literatura técnica. Em 1924, aos 22 anos, fundou um pequeno laboratório para o desenvolvimento de um motor rotativo e, em 1927, fez os primeiros desenhos da "Die Drehkolbenmaschine" (máquina de pistão rotativo). Em 1939, o engenhoso Ministério da Aviação descobriu um grão racional no motor rotativo e recorreu a Hitler, que ordenou pessoalmente a libertação de Wankel, então preso por ordem do Gauleiter local, e equipar um laboratório experimental no Lago Constância. Lá ele projetou protótipos para BMW, Lillethal, DVL, Junkers e Daimler-Benz. No entanto, o primeiro motor Wankel experimental chegou tarde demais para ajudar na sobrevivência do Terceiro Reich. Após a rendição da Alemanha, os franceses prenderam Wankel - a mesma coisa que já haviam feito com Ferdinand Porsche. Um ano depois, Felix foi solto e, por falta de ocupação mais produtiva, começou a escrever um livro sobre motores de pistão rotativo. Mais tarde, ele fundou o Instituto Técnico de Pesquisa em Engenharia e passou a desenvolver motores rotativos e compressores para uso industrial. Em 1951, um designer ambicioso conseguiu convencer o chefe do departamento de motocicletas esportivas da NSU, Walter Frede, a cooperar. Wankel e NSU concentraram seus esforços em um motor rotativo com uma câmara em forma de maçã (trocóide) e um pistão triangular de paredes arqueadas. Em 1957, o primeiro protótipo funcional do motor foi construído sob o nome DKN. Esta é a data de nascimento do motor Wankel.

Anos 60: o futuro promissor do motor rotativo

DKM mostra que o motor rotativo não é apenas um sonho. Um motor Wankel realmente prático na forma de corpo fixo que conhecemos é o próximo KKM. A NSU e a Wankel implementaram em conjunto as primeiras ideias relacionadas à vedação do pistão, posicionamento da vela de ignição, preenchimento de orifícios, limpeza de escapamento, lubrificação, processos de combustão, materiais e lacunas de fabricação. No entanto, muitos problemas permanecem...

Isso não impede a NSU de anunciar oficialmente a criação do motor do futuro em 1959. Mais de 100 empresas oferecem cooperação técnica, incluindo Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN e vários fabricantes de máquinas compram licenças. Entre eles está a Mazda, cujo presidente Tsunei Matsuda vê um grande potencial no motor. Além de consultas simultâneas com engenheiros da NSU, a Mazda está montando seu próprio Departamento de Desenvolvimento de Motor Wankel, que inicialmente inclui 47 engenheiros.

O New York Herald Tribune declara o motor Wankel uma invenção revolucionária. Naquela época, as ações da NSU literalmente explodiram - se em 1957 eram negociadas por 124 marcos alemães, em 1960 atingiram 3000 cósmicos! Em 1960, o primeiro carro com motor Wankel, o NSU Prinz III, foi lançado. Foi seguido em setembro de 1963 pelo NSU Wankel Spider com um motor de 500 cc de câmara única, que venceu o campeonato alemão dois anos depois. No entanto, a sensação no Salão Automóvel de Frankfurt de 3 foi o novo NSU Ro 1968. O elegante sedã, projetado por Klaus Lüthe, é vanguardista em todos os sentidos e suas formas aerodinâmicas (um fator de fluxo de 80 em si torna o carro único para a época) foram possíveis graças a um pequeno motor de dois rotores KKM 0,35. A transmissão possui embreagem hidráulica, quatro freios a disco e a parte dianteira está localizada próxima à transmissão. O Ro 612 foi tão impressionante para a época que ganhou o prêmio de Carro do Ano em 80. No ano seguinte, Felix Wankel recebeu seu PhD pela Universidade Técnica de Munique e recebeu a medalha de ouro da Federação Alemã de Engenheiros, o prêmio de maior prestígio por realizações científicas e técnicas na Alemanha.

(seguir)

Texto: Georgy Kolev