Test drive dalam mengejar mimpi: dari Wankel ke mesin HCCI

Bagaimana mesin rotari membantu merek Jepang Mazda menjadi seperti sekarang ini

60 tahun setelah pembuatan prototipe kerja pertama mesin Wankel, 50 tahun setelah peluncurannya oleh Mazda dan pengumuman resmi perusahaan bahwa mereka telah menciptakan mesin HCCI yang berfungsi, ini adalah kesempatan untuk kembali ke sejarah keunikan ini. mesin panas.

Mazda tidak lagi menyembunyikan fakta bahwa pengembangan mesin yang beroperasi dalam rentang pengoperasian yang luas dalam mode HCCI - atau pencampuran homogen dan pengapian kompresi, telah berhasil, dan berniat untuk memulai produksi seri mesin semacam itu mulai 2019. Tak heran Mazda selalu bisa mengejutkan komunitas otomotif. Bahkan sekilas sejarah sejarah merek sudah cukup untuk menemukan sumber pernyataan ini. Sampai saat ini, perusahaan Jepang adalah satu-satunya pembawa ide Wankel yang bersemangat dan pabrikan pertama mobil dengan mesin yang beroperasi pada siklus Miller (Mazda Xedos 9 dari 1993 hingga 2003, dan kemudian Demio, yang dikenal di Eropa sebagai Mazda 2).

Perlu disebutkan di sini adalah mesin diesel kompresi gelombang Comprex, kaskade, jet ganda, dan geometri variabel paksa untuk mesin bensin (versi berbeda dari Mazda RX-7), sistem kemudi gandar belakang aktif 626 dari akhir tahun 80-an. tahun, sistem start-stop i-Stop yang unik, di mana start didukung oleh proses pembakaran, dan sistem pemulihan energi menggunakan kapasitor i-Eloop. Terakhir, perhatikan fakta bahwa ini adalah satu-satunya pabrikan Jepang yang memenangkan Le Mans 24 Jam - tentu saja dengan mobil bertenaga Wankel! Dalam hal gaya, model seperti Luce, Wankel Cosmo Sport yang ikonik, RX-7 dan RX-8, MX-5 Roadster, dan Mazda 6 berbicara banyak tentang keunikan merek di area ini. Tapi bukan itu saja - dalam beberapa tahun terakhir, mesin Skyactiv telah menunjukkan tidak hanya bahwa mesin pembakaran masih memiliki jalan yang panjang, tetapi juga Mazda dapat menunjukkan caranya sendiri.

Kami akan bercerita lebih banyak tentang perkembangan insinyur perusahaan setelah kunjungan kami yang akan datang atas undangan Mazda ke Jepang pada akhir Oktober. Namun, alasan artikel ini bukan satu-satunya alasan yang dapat ditemukan pada subjudul di atas. Karena untuk memahami alasan kreator Mazda dapat membuat mesin HCCI mereka, kita mungkin harus kembali ke sejarah perusahaan.

Mesin rotary sebagai dasar dari Skyactiv-X

Tanyakan kepada seorang ultramarathoner yang telah menyelesaikan rute 160 kilometer apakah akan ada masalah dalam menyelesaikan maraton standar 42 kilometer. Yah, dia mungkin tidak menjalankannya selama dua jam, tapi dia pasti bisa terus melakukannya setidaknya selama 42 jam lagi dengan kecepatan yang lumayan. Dengan pola pikir ini, jika perusahaan Anda berkantor pusat di Hiroshima, jika selama beberapa dekade Anda telah berjuang dengan masalah putaran piston mesin rotari yang besar dan menyelesaikan ratusan masalah dengan pelumasan atau emisi, efek gelombang dan turbocharging, atau terutama proses pembakaran ruang sabit dengan blok variabel volume berdasarkan Wankel, Anda dapat memiliki basis yang jauh lebih stabil untuk membuat mesin HCCI. Awal resmi proyek Skyactiv diberikan tepat sepuluh tahun yang lalu, pada tahun 2007 (tahun yang sama ketika Mercedes memperkenalkan prototipe mesin canggih HCCI Diesotto), dan saat itu Mazda RX-8 bertenaga Wankel masih diproduksi. Seperti yang Anda ketahui, para insinyur perusahaan Jepang bereksperimen dengan mode operasi HCCI justru saat mengembangkan prototipe mesin rotari Skyactiv-R. Mungkin, proyek HCCI, yang disebut Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) atau Skyactiv-X, melibatkan insinyur baik dari departemen putar maupun dari departemen mesin bensin dan diesel, karena bahkan dalam pengembangan proses pembakaran di Skyactiv-D kami dapat mengenali tulisan tangan orang yang terlibat dalam pengembangan proses HCCI. Tuhan tahu kapan evolusi mesin Skyactiav berubah menjadi agitasi homogen dan mesin self-ignition – insinyur Mazda telah lama diketahui terlibat dalam topik ini – tetapi itu mungkin terjadi ketika mesin Wankel masih hidup.

Puluhan tahun memproduksi mobil rotari, kebanyakan dari mereka sendirian, mungkin tidak membawa keuntungan finansial yang serius bagi Mazda, tetapi juga akan membawa pengakuan atas semangat yang tak tergoyahkan, menemukan solusi untuk semua jenis masalah, ketekunan yang luar biasa dan, sebagai hasilnya, akumulasi pengalaman yang sangat luas dan sangat berharga. Namun, menurut Kiyoshi Fujiwara, penanggung jawab perencanaan produk di Mazda, setiap desainer yang terlibat dalam proyek Skyactiv mengusung semangat mesin Wankel, namun berubah menjadi peluang untuk meningkatkan mesin konvensional. Atau di HCCI non-tradisional. “Tapi semangatnya sama. Dialah yang membuat Skyactiv menjadi kenyataan. Petualangan nyata ini telah menjadi kegembiraan terbesar dalam hidup saya. Memang benar bahwa setiap perusahaan membuat mobil untuk dijual dan menghasilkan uang,” jelas Seita Kanai, Kepala Pengembangan di Mazda, “tetapi percayalah, bagi kami di Mazda, fakta bahwa mobil yang kami buat sama pentingnya. mereka berasal dari hati kita, dan setiap kali konstruksi mereka menjadi petualangan romantis bagi kita. Kekuatan pendorong utama di balik proses ini adalah semangat kami. Menjadi yang terbaik adalah romansa teknik saya.”

Impian seorang pria muda

Mungkin di tahun 60-an, para insinyur dari mobil Mazda pertama yang baru dirilis menemukan "novel teknik mereka sendiri" di mesin Wankel. Pasalnya, mesin rotari lahir dari mimpi seorang bocah Jerman berusia 17 tahun pada tahun 1919 bernama Felix Wankel. Saat itu, lahir pada tahun 1902 di wilayah Lahr Jerman (tempat kelahiran Otto, Daimler dan Benz), dia memberi tahu teman-temannya bahwa mobil impiannya memiliki mesin setengah turbin, setengah piston. Saat itu, ia belum memiliki pengetahuan dasar tentang mesin pembakaran dalam bolak-balik, tetapi secara intuitif percaya bahwa mesinnya dapat melakukan empat siklus kerja - pemasukan, kompresi, aksi, dan pembuangan saat piston berputar. Intuisi inilah yang akan membawanya untuk waktu yang lama untuk menciptakan mesin rotari yang berfungsi, yang telah dicoba berkali-kali oleh desainer lain yang gagal sejak abad ke-16.

Ayah Wankel meninggal selama Perang Dunia Pertama, setelah itu pemuda itu menjual karya cetak dan membaca banyak literatur teknis. Pada tahun 1924, pada usia 22 tahun, ia mendirikan laboratorium kecil untuk pengembangan mesin rotari, dan pada tahun 1927 ia membuat gambar pertama "Die Drehkolbenmaschine" (mesin piston putar). Pada tahun 1939, Kementerian Penerbangan yang cerdik menemukan butiran rasional di mesin putar dan menoleh ke Hitler, yang secara pribadi memerintahkan pembebasan Wankel, yang saat itu berada di penjara atas perintah Gauleiter setempat, dan untuk melengkapi laboratorium eksperimental di Danau Constance. Di sana ia merancang prototipe untuk BMW, Lillethal, DVL, Junkers, dan Daimler-Benz. Namun, mesin Wankel eksperimental pertama datang terlambat untuk membantu kelangsungan hidup Reich Ketiga. Setelah Jerman menyerah, Prancis memenjarakan Wankel - hal yang sama yang telah mereka lakukan dengan Ferdinand Porsche. Setahun kemudian, Felix dibebaskan dan, karena kurangnya pekerjaan yang lebih produktif, mulai menulis buku tentang mesin piston putar. Dia kemudian mendirikan Technical Institute for Engineering Research dan terus mengembangkan mesin rotari dan kompresor untuk keperluan industri. Pada tahun 1951, seorang desainer yang ambisius berhasil meyakinkan kepala departemen sepeda motor sport NSU, Walter Frede, untuk bekerja sama. Wankel dan NSU memfokuskan upaya mereka pada mesin rotari dengan ruang berbentuk apel (trochoid) dan piston segitiga berdinding melengkung. Pada tahun 1957, prototipe kerja pertama mesin dibangun dengan nama DKN. Ini adalah tanggal lahir mesin Wankel.

60-an: masa depan yang menjanjikan dari mesin rotari

DKM menunjukkan bahwa mesin rotari bukan sekadar angan-angan. Mesin Wankel yang benar-benar praktis dalam bentuk bodi tetap yang kita kenal adalah KKM berikutnya. NSU dan Wankel bersama-sama mengimplementasikan gagasan awal terkait penyegelan piston, pemosisian busi, pengisian lubang, pembersihan knalpot, pelumasan, proses pembakaran, material, dan celah produksi. Namun, masih banyak masalah...

Ini tidak mencegah NSU untuk secara resmi mengumumkan pembuatan mesin masa depan pada tahun 1959. Lebih dari 100 perusahaan menawarkan kerjasama teknis, termasuk Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN dan sejumlah perusahaan teknik mesin membeli lisensi. Di antara mereka adalah Mazda, yang presidennya Tsunei Matsuda melihat potensi besar di mesin. Selain konsultasi bersamaan dengan insinyur NSU, Mazda mendirikan Departemen Pengembangan Mesin Wankel sendiri, yang awalnya mencakup 47 insinyur.

The New York Herald Tribune menyatakan mesin Wankel sebagai penemuan revolusioner. Pada saat itu, saham NSU benar-benar meledak - jika pada tahun 1957 mereka berdagang dengan 124 mark Jerman, maka pada tahun 1960 mereka mencapai 3000 kosmik! Pada tahun 1960, mobil bertenaga Wankel pertama, NSU Prinz III, diperkenalkan. Diikuti pada September 1963 oleh NSU Wankel Spider dengan mesin satu ruang 500 cc, yang memenangkan kejuaraan Jerman dua tahun kemudian. Namun, sensasi di Frankfurt Motor Show 3 adalah NSU Ro 1968 baru. Sedan elegan yang dirancang oleh Klaus Lüthe ini avant-garde dalam segala hal, dan bentuk aerodinamisnya (faktor aliran 80 dengan sendirinya membuat mobil ini unik pada masanya) dimungkinkan oleh mesin twin-rotor berukuran kecil KKM 0,35. Transmisinya memiliki kopling hidrolik, empat rem cakram, dan bagian depan terletak di sebelah transmisi. Ro 612 sangat mengesankan pada masanya sehingga memenangkan Car of the Year pada tahun 80. Tahun berikutnya, Felix Wankel menerima gelar PhD dari Universitas Teknik Munich dan menerima medali emas dari Federasi Insinyur Jerman, penghargaan paling bergengsi untuk pencapaian ilmiah dan teknis di Jerman.

(mengikuti)

Teks: Georgy Kolev