Prawf gyrru ar drywydd breuddwyd: o Wankel i injan HCCI

Sut y gwnaeth yr injan gylchdro helpu'r brand Siapaneaidd Mazda i ddod yr hyn ydyw heddiw

60 mlynedd ar ôl creu'r prototeip gweithredol cyntaf o'r injan Wankel, 50 mlynedd ar ôl ei lansio gan Mazda a chyhoeddiad swyddogol y cwmni ei fod wedi creu injan HCCI swyddogaethol, mae hwn yn achlysur i ddychwelyd at hanes yr unigryw hwn. injan gwres.

Nid yw Mazda bellach yn cuddio'r ffaith bod datblygiad injan sy'n gweithredu mewn ystod weithredu eang mewn moddau HCCI - neu danio cymysgu a chywasgu homogenaidd, wedi bod yn llwyddiannus, ac mae'n bwriadu dechrau cynhyrchu cyfres o injan o'r fath o 2019. Does ryfedd y gall Mazda bob amser synnu'r gymuned fodurol. Mae hyd yn oed cipolwg brysiog ar hanesion hanesyddol y brand yn ddigon i ddod o hyd i ffynonellau'r datganiad hwn. Tan yn ddiweddar, y cwmni Siapaneaidd oedd unig gludwr y syniad Wankel a'r gwneuthurwr ceir cyntaf gyda pheiriannau yn gweithredu ar gylchred Miller (Mazda Xedos 9 o 1993 i 2003, ac yna Demio, a elwir yn Ewrop fel Mazda 2).

Mae'n werth ei grybwyll yma yw'r injan diesel cywasgu tonnau Comprex, geometreg newidiol rhaeadru, dau-jet a gorfodi ar gyfer injan gasoline (fersiynau gwahanol o'r Mazda RX-7), systemau llywio echel gefn gweithredol 626 o ddiwedd yr 80au. blynyddoedd, y system cychwyn-stop unigryw i-Stop, lle mae cychwyn yn cael ei gefnogi gan y broses hylosgi, a'r system adfer ynni gan ddefnyddio cynwysorau i-Eloop. Yn olaf, nodwch y ffaith mai dyma'r unig wneuthurwr o Japan sydd wedi ennill 24 Awr Le Mans - gyda char wedi'i bweru gan Wankel, wrth gwrs! O ran steilio, mae modelau fel y Luce, yr eiconig Wankel Cosmo Sport, yr RX-7 a RX-8, y MX-5 Roadster a'r Mazda 6 yn siarad cyfrolau am unigrywiaeth y brand yn y maes hwn. Ond nid dyna'r cyfan - yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae peiriannau Skyactiv wedi dangos nid yn unig bod gan yr injan hylosgi ffordd bell i fynd o hyd, ond y gall Mazda ddangos ei ffordd ei hun.

Byddwn yn dweud llawer mwy am ddatblygiadau peirianwyr y cwmni ar ôl ein hymweliad sydd ar ddod ar wahoddiad Mazda i Japan ddiwedd mis Hydref. Fodd bynnag, nid y rhesymau dros yr erthygl hon yw'r unig rai sydd i'w gweld yn yr is-bennawd uchod. Oherwydd er mwyn deall y rhesymau pam y llwyddodd crewyr Mazda i greu eu peiriant HCCI, efallai y bydd yn rhaid i ni fynd yn ôl at hanes y cwmni.

Peiriant cylchdro fel sail i Skyactiv-X

Gofynnwch i ultramarathoner sydd wedi cwblhau llwybr 160-cilomedr os bydd unrhyw broblemau wrth gwblhau marathon 42 cilomedr safonol. Wel, efallai na fydd yn eu rhedeg am ddwy awr, ond yn bendant fe all ddal ati am o leiaf 42 awr arall ar gyflymder eithaf gweddus. Gyda'r meddylfryd hwn, os yw eich cwmni wedi'i bencadlys yn Hiroshima, os ydych chi ers degawdau wedi cael trafferth gyda phroblemau cylchdroi piston injan cylchdro enfawr ac wedi datrys cannoedd o broblemau gydag iro neu allyriadau, effeithiau tonnau a thwrbo-wefru, neu'n enwedig prosesau hylosgi siambr cryman gyda bloc newidiol. cyfaint yn seiliedig ar y Wankel, gallwch gael sail llawer mwy sefydlog ar gyfer adeiladu injan HCCI. Rhoddwyd cychwyn swyddogol prosiect Skyactiv union ddeng mlynedd yn ôl, yn 2007 (yr un flwyddyn ag y cyflwynodd Mercedes y prototeip injan Diesotto HCCI soffistigedig), a bryd hynny roedd y Mazda RX-8, a bwerwyd gan Wankel, yn dal i gael ei gynhyrchu. Fel y gwyddoch, mae peirianwyr y cwmni Siapaneaidd yn arbrofi gyda dulliau gweithredu HCCI yn union wrth ddatblygu prototeipiau o beiriannau cylchdro Skyactiv-R. Mae'n debyg bod y prosiect HCCI, o'r enw Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) neu Skyactiv-X, yn cynnwys peirianwyr o'r adran gylchdro a'r adran injan gasoline a disel, oherwydd hyd yn oed wrth ddatblygu'r broses hylosgi yn Skyactiv-D rydym yn yn gallu adnabod llawysgrifen pobl sy'n ymwneud â datblygu'r broses HCCI. Duw a ŵyr pan drodd esblygiad peiriannau Skyactiav yn injan gynnwrf a hunan-danio homogenaidd – mae’n hysbys ers tro bod peirianwyr Mazda yn ymwneud â’r pwnc hwn – ond mae’n debyg iddo ddigwydd pan oedd injan Wankel yn dal yn fyw.

Efallai na fydd degawdau o weithgynhyrchu ceir cylchdro, y rhan fwyaf ohonynt i gyd yn unig, yn dod â dychweliad ariannol difrifol i Mazda, ond bydd hefyd yn dod â chydnabyddiaeth o ysbryd diwyro, dod o hyd i atebion i bob math o broblemau, dyfalbarhad anhygoel ac, o ganlyniad, y casgliad o profiad helaeth ac amhrisiadwy iawn. Fodd bynnag, yn ôl Kiyoshi Fujiwara, sy'n gyfrifol am gynllunio cynnyrch yn Mazda, mae pob un o'r dylunwyr sy'n ymwneud â phrosiect Skyactiv yn cario ysbryd injan Wankel, ond yn troi'n gyfle i wella injan confensiynol. Neu mewn HCCI anhraddodiadol. “Ond yr un yw’r angerdd. Hi sy'n gwneud Skyactiv yn realiti. Mae'r antur go iawn hon wedi dod yn llawenydd mwyaf yn fy mywyd. Mae'n wir bod pob cwmni'n gwneud ceir i'w gwerthu ac i wneud arian,” eglura Seita Kanai, Pennaeth Datblygu Mazda, “ond ymddiriedwch fi, i ni yn Mazda, mae'r ffaith bod y ceir rydyn ni'n eu hadeiladu yr un mor bwysig. maent yn tarddu yn ein calonnau, a phob tro y mae eu hadeiladwaith yn dod yn antur ramantus i ni. Y prif ysgogiad y tu ôl i'r broses hon yw ein hangerdd. Bod y gorau yw fy rhamant peirianneg.”

Breuddwyd dyn ifanc

Efallai yn y 60au, canfu peirianwyr y car Mazda cyntaf a ryddhawyd yn ddiweddar "nofel beirianneg eu hunain" yn yr injan Wankel. Oherwydd bod yr injan cylchdro wedi'i eni o freuddwyd bachgen Almaenig 17 oed ym 1919 a'i enw yw Felix Wankel. Yn ôl wedyn, a aned ym 1902 yn rhanbarth Lahr yn yr Almaen (lle ganwyd Otto, Daimler a Benz), dywedodd wrth ei ffrindiau fod gan ei gar delfrydol injan a oedd yn hanner tyrbin, yn hanner piston. Ar y pryd, nid oedd ganddo wybodaeth sylfaenol eto am beiriannau tanio mewnol cilyddol, ond credai'n reddfol y gallai ei injan berfformio pedwar cylch gwaith - cymeriant, cywasgu, gweithredu a gwacáu pan fydd y piston yn cylchdroi. Y greddf hwn a fydd yn ei arwain am amser hir i greu injan cylchdro sy'n gweithio, y mae dylunwyr eraill wedi rhoi cynnig arni'n aflwyddiannus sawl gwaith ers yr 16eg ganrif.

Bu farw tad Wankel yn ystod y Rhyfel Byd Cyntaf, ac wedi hynny gwerthodd y dyn ifanc weithiau printiedig a darllenodd lawer o lenyddiaeth dechnegol. Yn 1924, yn 22 oed, sefydlodd labordy bach ar gyfer datblygu injan cylchdro, ac ym 1927 gwnaeth y lluniadau cyntaf o'r "Die Drehkolbenmaschine" (peiriant piston cylchdro). Ym 1939, darganfuodd y Weinyddiaeth Hedfan ddyfeisgar graen rhesymegol yn yr injan cylchdro a throi at Hitler, a orchmynnodd yn bersonol ryddhau Wankel, a oedd ar y pryd yn y carchar ar orchmynion y Gauleiter lleol, ac i arfogi labordy arbrofol ar Lyn Constance. Yno cynlluniodd brototeipiau ar gyfer BMW, Lillethal, DVL, Junkers a Daimler-Benz. Fodd bynnag, daeth yr injan Wankel arbrofol gyntaf yn rhy hwyr i helpu goroesiad y Drydedd Reich. Ar ôl ildio'r Almaen, carcharodd y Ffrancwyr Wankel - yr un peth yr oeddent eisoes wedi'i wneud â Ferdinand Porsche. Flwyddyn yn ddiweddarach, rhyddhawyd Felix ac, oherwydd diffyg galwedigaeth fwy cynhyrchiol, dechreuodd ysgrifennu llyfr ar beiriannau piston cylchdro. Yn ddiweddarach sefydlodd y Sefydliad Technegol ar gyfer Ymchwil Peirianneg ac aeth ymlaen i ddatblygu peiriannau cylchdro a chywasgwyr at ddefnydd diwydiannol. Ym 1951, llwyddodd dylunydd uchelgeisiol i argyhoeddi pennaeth adran beiciau modur chwaraeon yr NSU, Walter Frede, i gydweithredu. Canolbwyntiodd Wankel ac NSU eu hymdrechion ar injan cylchdro gyda siambr siâp afal (trochoid) a piston trionglog â waliau bwa. Ym 1957, adeiladwyd y prototeip gweithredol cyntaf o'r injan o dan yr enw DKN. Dyma ddyddiad geni injan Wankel.

60au: dyfodol addawol yr injan gylchdro

Mae DKM yn dangos nad breuddwyd yn unig yw'r injan cylchdro. Peiriant Wankel ymarferol go iawn ar ffurf corff sefydlog y gwyddom yw'r KKM nesaf. Ar y cyd, gweithredodd NSU a Wankel syniadau cynnar yn ymwneud â selio piston, lleoli plwg gwreichionen, llenwi tyllau, sborion gwacáu, iro, prosesau hylosgi, deunyddiau a bylchau gweithgynhyrchu. Fodd bynnag, erys llawer o broblemau...

Nid yw hyn yn atal NSU rhag cyhoeddi'n swyddogol bod injan y dyfodol yn cael ei chreu ym 1959. Mae mwy na 100 o gwmnïau'n cynnig cydweithrediad technegol, gan gynnwys Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN a nifer o adeiladwyr peiriannau yn prynu trwyddedau. Yn eu plith mae Mazda, y mae ei lywydd Tsunei Matsuda yn gweld potensial mawr yn yr injan. Yn ogystal ag ymgynghoriadau cydamserol â pheirianwyr NSU, mae Mazda yn sefydlu ei Adran Datblygu Peiriannau Wankel ei hun, sy'n cynnwys 47 o beirianwyr i ddechrau.

Mae'r New York Herald Tribune yn datgan bod injan Wankel yn ddyfais chwyldroadol. Bryd hynny, ffrwydrodd cyfranddaliadau NSU yn llythrennol - os oeddent yn masnachu am 1957 marc Almaeneg ym 124, yna ym 1960 fe gyrhaeddon nhw 3000 cosmig! Ym 1960, cyflwynwyd y car Wankel cyntaf, yr NSU Prinz III. Fe'i dilynwyd ym mis Medi 1963 gan yr NSU Wankel Spider gydag injan siambr sengl 500 cc, a enillodd bencampwriaeth yr Almaen ddwy flynedd yn ddiweddarach. Fodd bynnag, y teimlad yn Sioe Foduro Frankfurt 3 oedd yr NSU Ro 1968 newydd. Mae'r sedan cain, a ddyluniwyd gan Klaus Lüthe, yn avant-garde ym mhob ffordd, ac mae ei siapiau aerodynamig (ffactor llif o 80 ynddo'i hun yn gwneud y car yn unigryw am ei amser) eu gwneud yn bosibl gan injan dau-rotor maint bach KKM 0,35. Mae gan y trawsyriant gydiwr hydrolig, pedwar brêc disg, ac mae'r rhan flaen wedi'i lleoli wrth ymyl y trosglwyddiad. Roedd y Ro 612 mor drawiadol am ei gyfnod nes iddi ennill Car y Flwyddyn ym 80. Y flwyddyn ganlynol, derbyniodd Felix Wankel ei PhD o Brifysgol Dechnegol Munich a derbyniodd fedal aur Ffederasiwn Peirianwyr yr Almaen, y wobr fwyaf mawreddog am gyflawniadau gwyddonol a thechnegol yn yr Almaen.

(i ddilyn)

Testun: Georgy Kolev