ทดลองขับเพื่อไล่ตามความฝัน: จาก Wankel สู่เครื่องยนต์ HCCI

เครื่องยนต์โรตารี่ช่วยให้ Mazda แบรนด์ญี่ปุ่นกลายมาเป็นอย่างทุกวันนี้ได้อย่างไร

60 ปีหลังจากการสร้างต้นแบบการทำงานครั้งแรกของเครื่องยนต์ Wankel, 50 ปีหลังจากการเปิดตัวโดย Mazda และการประกาศอย่างเป็นทางการของบริษัทว่าได้สร้างเครื่องยนต์ HCCI ที่ใช้งานได้ นี่เป็นโอกาสที่จะกลับมาสู่ประวัติศาสตร์ของเครื่องยนต์ที่ไม่เหมือนใครนี้ เครื่องยนต์ความร้อน

Mazda ไม่ปิดบังข้อเท็จจริงอีกต่อไปว่าการพัฒนาเครื่องยนต์ที่ทำงานในช่วงการทำงานกว้างในโหมด HCCI - หรือการจุดระเบิดแบบผสมผสานและการอัดเป็นเนื้อเดียวกันนั้นประสบความสำเร็จแล้ว และตั้งใจที่จะเริ่มการผลิตเครื่องยนต์ดังกล่าวตั้งแต่ปี 2019 ไม่น่าแปลกใจที่ Mazda สามารถสร้างความประหลาดใจให้กับชุมชนยานยนต์ได้เสมอ แม้แต่การมองคร่าวๆ ในประวัติศาสตร์ของแบรนด์ก็เพียงพอแล้วที่จะค้นหาแหล่งที่มาของข้อความนี้ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ บริษัทญี่ปุ่นเป็นผู้ให้บริการแนวคิด Wankel แต่เพียงผู้เดียวและเป็นผู้ผลิตรถยนต์รายแรกที่มีเครื่องยนต์ที่ทำงานในวงจร Miller (Mazda Xedos 9 ตั้งแต่ปี 1993 ถึง 2003 และ Demio ซึ่งเป็นที่รู้จักในยุโรปในชื่อ Mazda 2)

มูลค่าการกล่าวขวัญที่นี่คือเครื่องยนต์ดีเซลอัดคลื่น Comprex, เรียงซ้อน, เจ็ทคู่และรูปทรงแปรผันบังคับสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน (รุ่นต่างๆ ของ Mazda RX-7), ระบบบังคับเลี้ยวเพลาหลังแบบแอ็คทีฟ 626 จากปลายยุค 80 ระบบสตาร์ท-สต็อป i-Stop ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งการสตาร์ทได้รับการสนับสนุนโดยกระบวนการเผาไหม้ และระบบการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่โดยใช้ตัวเก็บประจุ i-Eloop สุดท้าย โปรดทราบว่าเป็นผู้ผลิตญี่ปุ่นเพียงรายเดียวที่ได้รับรางวัล 24 Hours of Le Mans ด้วยรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วย Wankel แน่นอน! ในแง่ของสไตล์ โมเดลต่างๆ เช่น Luce, Wankel Cosmo Sport อันโด่งดัง, RX-7 และ RX-8, MX-5 Roadster และ Mazda 6 บ่งบอกถึงเอกลักษณ์ของแบรนด์ในด้านนี้ได้เป็นอย่างดี แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด - ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องยนต์ Skyactiv ไม่เพียงแสดงให้เห็นแล้วว่าเครื่องยนต์สันดาปยังมีหนทางอีกยาวไกล แต่ Mazda สามารถแสดงให้เห็นแนวทางของมันเอง

เราจะบอกข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพัฒนาการของวิศวกรของ บริษัท หลังจากการเยี่ยมชมครั้งต่อไปตามคำเชิญของ Mazda ไปยังประเทศญี่ปุ่นในปลายเดือนตุลาคมนี้ อย่างไรก็ตามเหตุผลของบทความนี้ไม่ใช่เหตุผลเดียวที่สามารถพบได้ในหัวข้อย่อยด้านบน เนื่องจากเพื่อให้เข้าใจถึงเหตุผลที่ผู้สร้าง Mazda สามารถสร้างเครื่องยนต์ HCCI ของพวกเขาได้เราอาจต้องย้อนกลับไปที่ประวัติของ บริษัท

เครื่องยนต์โรตารีเป็นพื้นฐานสำหรับ Skyactiv-X

ถามนักวิ่งอัลตรามาราธอนที่ผ่านเส้นทาง 160 กิโลเมตรว่าจะมีปัญหาใดๆ ในการวิ่งมาราธอนมาตรฐาน 42 กิโลเมตรหรือไม่ เขาอาจไม่วิ่งเป็นเวลาสองชั่วโมง แต่เขาสามารถวิ่งต่อไปได้อีกอย่างน้อย 42 ชั่วโมงในจังหวะที่เหมาะสม ด้วยแนวคิดนี้ หากบริษัทของคุณมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่ฮิโรชิมา หากเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่คุณต่อสู้กับปัญหาการหมุนลูกสูบของเครื่องยนต์โรตารีขนาดใหญ่ และแก้ไขปัญหาหลายร้อยปัญหาเกี่ยวกับการหล่อลื่นหรือการปล่อยไอเสีย ผลกระทบของคลื่นและเทอร์โบชาร์จเจอร์ หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการเผาไหม้ในห้องรูปเคียวด้วยบล็อกแปรผัน ปริมาณขึ้นอยู่กับ Wankel คุณสามารถมีพื้นฐานที่มั่นคงมากขึ้นสำหรับการสร้างเครื่องยนต์ HCCI การเริ่มต้นอย่างเป็นทางการของโครงการ Skyactiv เกิดขึ้นเมื่อสิบปีที่แล้วในปี 2007 (ปีเดียวกับที่ Mercedes เปิดตัวต้นแบบเครื่องยนต์ HCCI Diesotto ที่ซับซ้อน) และในเวลานั้น Mazda RX-8 ที่ขับเคลื่อนด้วย Wankel ยังอยู่ในขั้นตอนการผลิต อย่างที่คุณทราบ วิศวกรของบริษัทญี่ปุ่นกำลังทดลองโหมดการทำงาน HCCI อย่างแม่นยำเมื่อพัฒนาต้นแบบของเครื่องยนต์โรตารี่ Skyactiv-R อาจเป็นไปได้ว่าโครงการ HCCI ที่เรียกว่า Mazda SPCCI (การจุดระเบิดด้วยแรงอัดด้วยหัวเทียน) หรือ Skyactiv-X นั้นเกี่ยวข้องกับวิศวกรจากทั้งแผนกโรตารีและแผนกเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล เพราะแม้แต่ในการพัฒนากระบวนการเผาไหม้ใน Skyactiv-D เราก็ สามารถจดจำลายมือของผู้ที่เกี่ยวข้องในการพัฒนากระบวนการ HCCI พระเจ้าทรงทราบเมื่อวิวัฒนาการของเครื่องยนต์ Skyactiav กลายเป็นเครื่องยนต์ที่มีการปั่นป่วนเป็นเนื้อเดียวกันและเครื่องยนต์ที่จุดระเบิดได้เอง - เป็นที่ทราบกันดีว่าวิศวกรของ Mazda มีส่วนร่วมในหัวข้อนี้มานานแล้ว - แต่อาจเกิดขึ้นเมื่อเครื่องยนต์ Wankel ยังมีชีวิตอยู่

ทศวรรษของการผลิตรถยนต์โรตารี่ ซึ่งส่วนใหญ่เพียงอย่างเดียว อาจไม่ได้ทำให้ Mazda ได้รับผลตอบแทนทางการเงินอย่างจริงจัง แต่จะนำมาซึ่งการยอมรับถึงจิตวิญญาณที่ไม่เปลี่ยนแปลง การค้นหาวิธีแก้ปัญหาทุกประเภท ความอุตสาหะอย่างไม่น่าเชื่อ และผลที่ตามมาคือการสะสม ประสบการณ์มากมายและล้ำค่ามาก อย่างไรก็ตาม จากคำกล่าวของ Kiyoshi Fujiwara ผู้รับผิดชอบด้านการวางแผนผลิตภัณฑ์ของ Mazda นักออกแบบแต่ละคนที่เกี่ยวข้องกับโครงการ Skyactiv มีจิตวิญญาณของเครื่องยนต์ Wankel แต่กลายเป็นโอกาสในการปรับปรุงเครื่องยนต์แบบเดิม หรือใน HCCI ที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม “แต่ความหลงใหลยังเหมือนเดิม เธอคือผู้ที่ทำให้ Skyactiv เป็นจริง การผจญภัยที่แท้จริงนี้กลายเป็นความสุขที่สุดในชีวิตของฉัน เป็นความจริงที่ทุกบริษัทผลิตรถยนต์เพื่อขายและสร้างรายได้” Seita Kanai หัวหน้าฝ่ายพัฒนาของ Mazda อธิบาย “แต่เชื่อฉันเถอะ สำหรับเราที่ Mazda แล้ว ความจริงที่ว่ารถยนต์ที่เราสร้างมีความสำคัญพอๆ กัน พวกเขาก่อกำเนิดขึ้นในหัวใจของเรา และทุกครั้งที่การก่อสร้างของพวกเขากลายเป็นการผจญภัยที่โรแมนติกสำหรับเรา แรงผลักดันหลักที่อยู่เบื้องหลังกระบวนการนี้คือความมุ่งมั่นของเรา สิ่งที่ดีที่สุดคือความโรแมนติกด้านวิศวกรรมของฉัน”

ความฝันของชายหนุ่ม

บางทีในทศวรรษที่ 60 วิศวกรของรถยนต์ Mazda คันแรกที่เพิ่งเปิดตัวเมื่อเร็วๆ นี้พบว่า "นวนิยายทางวิศวกรรมของพวกเขาเอง" ในเครื่องยนต์ Wankel เพราะเครื่องยนต์โรตารีเกิดจากความฝันของเด็กหนุ่มชาวเยอรมันวัย 17 ปี ในปี 1919 และชื่อของเขาคือ Felix Wankel ย้อนกลับไปตอนนั้น เขาเกิดในปี 1902 ในภูมิภาค Lahr ของเยอรมนี (บ้านเกิดของ Otto, Daimler และ Benz) เขาเล่าให้เพื่อนๆ ฟังว่า รถในฝันของเขามีเครื่องยนต์แบบครึ่งกังหัน ครึ่งลูกสูบ ในเวลานั้น เขายังไม่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ แต่เชื่อโดยสัญชาตญาณว่าเครื่องยนต์ของเขาสามารถทำงานได้สี่รอบ - ไอดี แรงอัด แรงกระทำ และไอเสียเมื่อลูกสูบหมุน สัญชาตญาณนี้จะนำเขามาเป็นเวลานานในการสร้างเครื่องยนต์โรตารี่ที่ใช้งานได้ซึ่งนักออกแบบคนอื่นพยายามไม่สำเร็จนับครั้งไม่ถ้วนตั้งแต่ศตวรรษที่ 16

พ่อของ Wankel เสียชีวิตในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง หลังจากนั้นชายหนุ่มก็ขายงานพิมพ์และอ่านวรรณกรรมทางเทคนิคมากมาย ในปี 1924 เมื่ออายุได้ 22 ปี เขาได้ก่อตั้งห้องทดลองขนาดเล็กสำหรับพัฒนาเครื่องยนต์โรตารี่ และในปี 1927 เขาได้วาดภาพแรกของ "Die Drehkolbenmaschine" (เครื่องโรตารี่ลูกสูบ) ในปี พ.ศ. 1939 กระทรวงการบินอันชาญฉลาดได้ค้นพบเมล็ดพืชที่มีเหตุผลในเครื่องยนต์โรตารี และหันไปหาฮิตเลอร์ ซึ่งเป็นผู้สั่งให้ปล่อยตัววันเกลเป็นการส่วนตัว ซึ่งขณะนั้นอยู่ในคุกตามคำสั่งของโกลไลเตอร์ในพื้นที่ และจัดเตรียมห้องปฏิบัติการทดลองในทะเลสาบ คอนสแตนซ์ ที่นั่นเขาได้ออกแบบต้นแบบสำหรับ BMW, Lillethal, DVL, Junkers และ Daimler-Benz อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ Wankel รุ่นทดลองเครื่องแรกมาช้าเกินไปที่จะช่วยให้อยู่รอดของ Third Reich หลังจากการยอมจำนนของเยอรมนี ชาวฝรั่งเศสได้คุมขัง Wankel ซึ่งเป็นแบบเดียวกับที่พวกเขาเคยทำกับ Ferdinand Porsche หนึ่งปีต่อมา Felix ได้รับการปล่อยตัวและเริ่มเขียนหนังสือเกี่ยวกับเครื่องยนต์ลูกสูบโรตารีเนื่องจากขาดอาชีพที่มีประสิทธิผลมากขึ้น ต่อมาเขาได้ก่อตั้งสถาบันเทคนิคเพื่อการวิจัยทางวิศวกรรม และพัฒนาเครื่องยนต์โรตารีและคอมเพรสเซอร์สำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ในปี 1951 นักออกแบบที่มีความทะเยอทะยานสามารถโน้มน้าวให้ Walter Frede หัวหน้าแผนกรถจักรยานยนต์กีฬาของ NSU ให้ความร่วมมือ Wankel และ NSU มุ่งเน้นไปที่เครื่องยนต์โรตารีที่มีห้องรูปแอปเปิ้ล (trochoid) และลูกสูบสามเหลี่ยมที่มีผนังโค้ง ในปี พ.ศ. 1957 เครื่องยนต์ต้นแบบที่ทำงานชิ้นแรกถูกสร้างขึ้นภายใต้ชื่อ DKN นี่คือวันเกิดของเครื่องยนต์ Wankel

60s: อนาคตที่สดใสของเครื่องยนต์โรตารี่

DKM แสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์โรตารี่ไม่ใช่แค่ความฝัน เครื่องยนต์ Wankel ที่ใช้งานได้จริงในรูปแบบตัวถังตายตัวที่เรารู้จักคือ KKM รุ่นถัดไป NSU และ Wankel ร่วมกันใช้แนวคิดแรกเริ่มที่เกี่ยวข้องกับการซีลลูกสูบ การวางตำแหน่งหัวเทียน การอุดรู การไล่ไอเสีย การหล่อลื่น กระบวนการเผาไหม้ วัสดุและช่องว่างในการผลิต อย่างไรก็ตามปัญหามากมายยังคงอยู่ ...

สิ่งนี้ไม่ได้ป้องกัน NSU จากการประกาศการสร้างเครื่องยนต์แห่งอนาคตอย่างเป็นทางการในปี 1959 บริษัทมากกว่า 100 แห่งเสนอความร่วมมือด้านเทคนิค รวมถึง Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN และบริษัทวิศวกรรมเครื่องกลจำนวนหนึ่งซื้อใบอนุญาต หนึ่งในนั้นคือ Mazda ซึ่งประธาน Tsunei Matsuda มองเห็นศักยภาพอันยิ่งใหญ่ในเครื่องยนต์ นอกเหนือจากการปรึกษาหารือร่วมกับวิศวกรของ NSU แล้ว มาสด้ายังได้จัดตั้งแผนกพัฒนาเครื่องยนต์ Wankel ขึ้นเอง ซึ่งในขั้นต้นประกอบด้วยวิศวกร 47 คน

The New York Herald Tribune ประกาศว่าเครื่องยนต์ Wankel เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ปฏิวัติวงการ ในเวลานั้นหุ้นของ NSU ระเบิดอย่างแท้จริง - หากในปี 1957 พวกเขาซื้อขายกันที่ 124 มาร์คเยอรมัน จากนั้นในปี 1960 พวกเขาก็ไปถึง 3000 จักรวาล! ในปี 1960 รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วย Wankel คันแรก NSU Prinz III ได้รับการแนะนำ ตามมาในเดือนกันยายน พ.ศ. 1963 โดย NSU Wankel Spider ที่มีเครื่องยนต์ห้องเดียวขนาด 500 ซีซี ซึ่งคว้าแชมป์เยอรมันในอีกสองปีต่อมา อย่างไรก็ตาม ความรู้สึกที่งานแฟรงก์เฟิร์ตมอเตอร์โชว์ปี 3 คือ NSU Ro 1968 ใหม่ รถซีดานที่หรูหราซึ่งออกแบบโดย Klaus Lüthe มีความล้ำหน้าในทุกด้าน และรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ (ปัจจัยการไหล 80 ในตัวมันเองทำให้รถมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ในช่วงเวลานั้น) เกิดขึ้นได้ด้วยเครื่องยนต์โรเตอร์คู่ขนาดเล็ก KKM 0,35 ระบบส่งกำลังมีคลัตช์ไฮดรอลิก ดิสก์เบรกสี่ล้อ และส่วนหน้าอยู่ถัดจากชุดเกียร์ Ro 612 นั้นน่าประทับใจมากในช่วงเวลานั้นจนได้รับรางวัล Car of the Year ในปี 80 ในปีต่อมา Felix Wankel ได้รับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิก และได้รับเหรียญทองจาก German Federation of Engineers ซึ่งเป็นรางวัลอันทรงเกียรติที่สุดสำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคในเยอรมนี

(ติดตาม)

ข้อความ: Georgy Kolev