Pandu uji dalam mengejar impian: dari Wankel ke enjin HCCI
Bagaimana enjin putar menolong Mazda jenama Jepun menjadi seperti sekarang
60 tahun selepas penciptaan prototaip pertama enjin Wankel yang berfungsi, 50 tahun selepas pelancarannya oleh Mazda dan pengumuman rasmi syarikat bahawa ia telah mencipta enjin HCCI yang berfungsi, ini adalah kesempatan untuk kembali ke sejarah unik ini enjin haba.
Mazda tidak lagi menyembunyikan fakta bahawa pembangunan enjin yang beroperasi dalam julat operasi yang luas dalam mod HCCI - atau pencampuran homogen dan pencucuhan mampatan, telah berjaya, dan berhasrat untuk memulakan pengeluaran siri enjin sedemikian mulai 2019. Tidak hairanlah Mazda sentiasa boleh mengejutkan komuniti automotif. Malah sepintas lalu pada sejarah sejarah jenama itu sudah cukup untuk mencari sumber kenyataan ini. Sehingga baru-baru ini, syarikat Jepun itu adalah satu-satunya pembawa idea Wankel yang bersemangat dan pengeluar pertama kereta dengan enjin yang beroperasi pada kitaran Miller (Mazda Xedos 9 dari 1993 hingga 2003, dan kemudian Demio, yang dikenali di Eropah sebagai Mazda 2).
Perlu disebut di sini ialah enjin diesel pemampatan gelombang Comprex, melata, jet berkembar dan geometri boleh ubah paksa untuk enjin petrol (versi berbeza Mazda RX-7), sistem stereng gandar belakang aktif 626 dari akhir 80-an. tahun, sistem mula-henti i-Stop yang unik, di mana permulaan disokong oleh proses pembakaran, dan sistem pemulihan tenaga menggunakan kapasitor i-Eloop. Akhir sekali, perhatikan fakta bahawa ia adalah satu-satunya pengeluar Jepun yang memenangi 24 Jam Le Mans - dengan kereta berkuasa Wankel, sudah tentu! Dari segi penggayaan, model seperti Luce, Wankel Cosmo Sport yang ikonik, RX-7 dan RX-8, MX-5 Roadster dan Mazda 6 bercakap banyak tentang keunikan jenama dalam bidang ini. Tetapi bukan itu sahaja - dalam beberapa tahun kebelakangan ini, enjin Skyactiv telah menunjukkan bukan sahaja bahawa enjin pembakaran masih jauh untuk pergi, tetapi Mazda boleh menunjukkannya dengan caranya sendiri.
Kami akan memberitahu lebih banyak mengenai perkembangan jurutera syarikat selepas lawatan kami yang akan datang atas jemputan Mazda ke Jepun pada akhir Oktober. Walau bagaimanapun, sebab artikel ini bukan satu-satunya yang boleh didapati dalam tajuk kecil di atas. Kerana untuk memahami sebab-sebab mengapa pencipta Mazda dapat membuat mesin HCCI mereka, kita mungkin harus kembali ke sejarah syarikat.
Enjin putar sebagai asas untuk Skyactiv-X
Tanya ahli ultramaraton yang telah menamatkan laluan 160 kilometer jika terdapat sebarang masalah untuk melengkapkan maraton standard 42 kilometer. Dia mungkin tidak menjalankannya selama dua jam, tetapi dia pasti boleh meneruskan sekurang-kurangnya 42 jam lagi pada kadar yang cukup baik. Dengan pemikiran ini, jika syarikat anda beribu pejabat di Hiroshima, jika selama beberapa dekad anda telah bergelut dengan masalah putaran omboh enjin berputar yang besar dan menyelesaikan beratus-ratus masalah dengan pelinciran atau pelepasan, kesan gelombang dan pengecasan turbo, atau terutamanya proses pembakaran ruang sabit dengan blok berubah-ubah volum berdasarkan Wankel, anda boleh mempunyai asas yang lebih stabil untuk membina enjin HCCI. Permulaan rasmi projek Skyactiv diberikan tepat sepuluh tahun yang lalu, pada tahun 2007 (tahun yang sama Mercedes memperkenalkan prototaip enjin HCCI Diesotto yang canggih), dan pada masa itu Mazda RX-8 berkuasa Wankel masih dalam pengeluaran. Seperti yang anda ketahui, jurutera syarikat Jepun sedang bereksperimen dengan mod operasi HCCI dengan tepat apabila membangunkan prototaip enjin berputar Skyactiv-R. Mungkin, projek HCCI, yang dipanggil Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) atau Skyactiv-X, melibatkan jurutera dari kedua-dua jabatan berputar dan jabatan enjin petrol dan diesel, kerana walaupun dalam pembangunan proses pembakaran di Skyactiv-D kami boleh mengenali tulisan tangan orang yang terlibat dalam pembangunan proses HCCI. Tuhan mengetahui apabila evolusi enjin Skyactiav bertukar menjadi enjin pengadukan dan penyalaan diri yang homogen - jurutera Mazda telah lama diketahui terlibat dalam topik ini - tetapi ia mungkin berlaku semasa enjin Wankel masih hidup.
Beberapa dekad pembuatan kereta berputar, kebanyakannya bersendirian, mungkin tidak membawa pulangan kewangan yang serius kepada Mazda, tetapi ia juga akan membawa pengiktirafan semangat yang tidak berbelah bahagi, mencari penyelesaian kepada semua jenis masalah, ketabahan yang luar biasa dan, akibatnya, pengumpulan pengalaman yang luas dan sangat berharga. Bagaimanapun, menurut Kiyoshi Fujiwara, yang bertanggungjawab untuk perancangan produk di Mazda, setiap pereka yang terlibat dalam projek Skyactiv membawa semangat enjin Wankel, tetapi bertukar menjadi peluang untuk menambah baik pada enjin konvensional. Atau dalam HCCI bukan tradisional. “Tetapi semangatnya sama. Dialah yang menjadikan Skyactiv sebagai realiti. Pengembaraan sebenar ini telah menjadi kegembiraan terbesar dalam hidup saya. Memang benar bahawa setiap syarikat membuat kereta untuk dijual dan menghasilkan wang,” jelas Seita Kanai, Ketua Pembangunan di Mazda, “tetapi percayalah, bagi kami di Mazda, hakikat bahawa kereta yang kami bina adalah sama pentingnya. ia berasal dari hati kita, dan setiap kali pembinaannya menjadi pengembaraan romantis untuk kita. Daya penggerak utama di sebalik proses ini ialah semangat kami. Menjadi yang terbaik ialah percintaan kejuruteraan saya.”
Impian seorang pemuda
Mungkin pada tahun 60-an, jurutera kereta Mazda pertama yang dikeluarkan baru-baru ini menemui "novel kejuruteraan mereka sendiri" dalam enjin Wankel. Kerana enjin berputar itu lahir dari impian seorang budak lelaki Jerman berusia 17 tahun pada tahun 1919 dan namanya Felix Wankel. Ketika itu, dilahirkan pada tahun 1902 di wilayah Lahr di Jerman (di mana Otto, Daimler dan Benz dilahirkan), dia memberitahu rakan-rakannya bahawa kereta idamannya mempunyai enjin separuh turbin, separuh piston. Pada masa itu, dia masih belum mempunyai pengetahuan asas mengenai enjin pembakaran dalaman salingan, tetapi secara intuitif percaya bahawa enjinnya boleh melakukan empat kitaran kerja - pengambilan, mampatan, tindakan dan ekzos apabila omboh berputar. Intuisi inilah yang akan membawanya untuk masa yang lama untuk mencipta enjin berputar yang berfungsi, yang mana pereka lain telah tidak berjaya mencuba berkali-kali sejak abad ke-16.
Bapa Wankel meninggal dunia semasa Perang Dunia Pertama, selepas itu lelaki muda itu menjual karya bercetak dan membaca banyak kesusasteraan teknikal. Pada tahun 1924, pada usia 22 tahun, beliau mengasaskan makmal kecil untuk pembangunan enjin berputar, dan pada tahun 1927 beliau membuat lukisan pertama "Die Drehkolbenmaschine" (mesin omboh berputar). Pada tahun 1939, Kementerian Penerbangan yang bijak menemui butiran rasional dalam enjin berputar dan beralih kepada Hitler, yang secara peribadi mengarahkan pembebasan Wankel, yang ketika itu berada di penjara atas arahan Gauleiter tempatan, dan untuk melengkapkan makmal eksperimen di Tasik Constance. Di sana dia mereka bentuk prototaip untuk BMW, Lillethal, DVL, Junkers dan Daimler-Benz. Walau bagaimanapun, enjin Wankel eksperimen pertama datang terlambat untuk membantu kemandirian Third Reich. Selepas penyerahan Jerman, Perancis memenjarakan Wankel - perkara yang sama telah mereka lakukan dengan Ferdinand Porsche. Setahun kemudian, Felix dibebaskan dan, kerana kekurangan pekerjaan yang lebih produktif, mula menulis buku mengenai enjin omboh berputar. Beliau kemudiannya mengasaskan Institut Teknikal untuk Penyelidikan Kejuruteraan dan terus membangunkan enjin berputar dan pemampat untuk kegunaan industri. Pada tahun 1951, seorang pereka yang bercita-cita tinggi berjaya meyakinkan ketua jabatan motosikal sukan NSU, Walter Frede, untuk bekerjasama. Wankel dan NSU menumpukan usaha mereka pada enjin berputar dengan ruang berbentuk epal (trochoid) dan omboh segi tiga berdinding melengkung. Pada tahun 1957, prototaip kerja pertama enjin dibina di bawah nama DKN. Ini adalah tarikh lahir enjin Wankel.
60-an: masa depan mesin putar yang menjanjikan
DKM menunjukkan bahawa enjin berputar bukan sekadar mimpi. Enjin Wankel praktikal sebenar dalam bentuk badan tetap yang kita tahu ialah KKM seterusnya. NSU dan Wankel bersama-sama melaksanakan idea awal yang berkaitan dengan pengedap omboh, kedudukan palam pencucuh, pengisian lubang, pembersihan ekzos, pelinciran, proses pembakaran, bahan dan jurang pembuatan. Namun, masih banyak masalah...
Ini tidak menghalang NSU daripada mengumumkan secara rasmi penciptaan enjin masa depan pada tahun 1959. Lebih daripada 100 syarikat menawarkan kerjasama teknikal, termasuk Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN dan beberapa syarikat kejuruteraan mekanikal membeli lesen. Antaranya ialah Mazda, yang presidennya Tsunei Matsuda melihat potensi besar dalam enjin. Selain perundingan serentak dengan jurutera NSU, Mazda sedang menubuhkan Jabatan Pembangunan Enjin Wankel sendiri, yang pada mulanya merangkumi 47 jurutera.
New York Herald Tribune mengisytiharkan enjin Wankel sebagai ciptaan revolusioner. Pada masa itu, saham NSU benar-benar meletup - jika pada tahun 1957 mereka berdagang untuk 124 markah Jerman, maka pada tahun 1960 mereka mencapai 3000 kosmik! Pada tahun 1960, kereta pertama berkuasa Wankel, NSU Prinz III, telah diperkenalkan. Ia diikuti pada September 1963 oleh NSU Wankel Spider dengan enjin 500 cc ruang tunggal, yang memenangi kejuaraan Jerman dua tahun kemudian. Walau bagaimanapun, sensasi di Pameran Motor Frankfurt 3 ialah NSU Ro 1968 yang baharu. Sedan elegan, yang direka oleh Klaus Lüthe, adalah avant-garde dalam semua cara, dan bentuk aerodinamiknya (faktor aliran 80 dengan sendirinya menjadikan kereta itu unik untuk masanya) dimungkinkan oleh enjin pemutar berkembar bersaiz kecil KKM 0,35. Transmisi mempunyai klac hidraulik, empat brek cakera, dan bahagian hadapan terletak di sebelah transmisi. Ro 612 sangat mengagumkan pada zamannya sehingga memenangi Car of the Year pada tahun 80. Pada tahun berikutnya, Felix Wankel menerima PhD dari Universiti Teknikal Munich dan menerima pingat emas Persekutuan Jurutera Jerman, anugerah paling berprestij untuk pencapaian saintifik dan teknikal di Jerman.
(ikut)
Teks: Georgy Kolev
