追夢試駕：從 Wankel 到 HCCI 引擎

旋轉發動機如何幫助日本品牌馬自達成為今天的樣子

距離第一台汪克爾發動機工作樣機問世 60 週年，距馬自達推出該發動機 50 週年，以及該公司正式宣布其已打造出功能性 HCCI 發動機 XNUMX 週年，這是一個回顧這款獨特發動機歷史的機會。熱機。

馬自達不再隱瞞這樣一個事實，即在 HCCI 模式（即均勻混合和壓縮自點火）下運行的寬工作範圍的發動機的開發已經成功，並且從 2019 年開始，馬自達打算將這種發動機投入批量生產。馬自達總是能為汽車界帶來驚喜，這並不奇怪。即使粗略地瀏覽品牌的歷史年鑑，也足以找到這句話的來源。直到最近，這家日本公司還是Wankel 理念的唯一且熱心的載體，也是第一家配備米勒循環發動機的汽車製造商（9 年至1993 年生產馬自達Xedos 2003，然後生產Demio，在歐洲稱為馬自達2）。

這裡值得一提的是柴油發動機，配備波浪空氣壓縮 Comprex、級聯、雙噴射和可變幾何形狀的汽油發動機（馬自達 RX-7 的不同版本），後軸 626 的主動轉向系統80 年代。多年來，獨特的 i-Stop 啟停系統（其中啟動由燃燒過程支援）以及使用 i-Eloop 電容器的能量回收系統。最後，我們注意到這樣一個事實：它是唯一一家贏得勒芒 24 小時耐力賽冠軍的日本製造商 - 當然是使用 Wankel 動力的汽車！在造型方面，Luce、標誌性的 Wankel Cosmo Sport、RX-7 和 RX-8、MX-5 Roadster 和馬自達 6 等車型充分體現了該品牌在這一領域的獨特性。但這還不是全部——近年來，Skyactiv引擎不僅表明內燃機還有很長的路要走，而且馬自達可以展示自己的方式。

應馬自達XNUMX月底日本之行的訪問，我們將進一步介紹該公司工程師的發展。但是，本文的原因並不是在上面的小標題中可以找到的唯一原因。因為要了解馬自達的創建者能夠創建其HCCI引擎的原因，所以我們可能不得不追溯到公司的歷史。

旋轉發動機是Skyactiv-X的基礎

詢問已完成 160 英里路線的超級馬拉松運動員在完成標準 42 英里馬拉松時是否有任何問題。好吧，他可能無法跑完兩個小時，但他絕對可以以相當不錯的配速再跑至少 42 小時。帶著這種心態，如果您的公司總部位於廣島，如果您幾十年來一直在與旋轉發動機的巨大活塞旋轉問題作鬥爭，並解決了數百個潤滑或排放、脈動效應和渦輪增壓問題，或者特別是新月形燃燒過程的問題，基於可變體積汪克爾缸體，您可以擁有更穩定的基礎來建造 HCCI 引擎。 Skyactiv 計畫在整整十年前的 2007 年正式啟動（同一年，梅賽德斯推出了先進的 HCCI Diesotto 引擎原型），當時由 Wankel 驅動的馬自達 RX-8 仍在生產。如您所知，這家日本公司的工程師在開發 Skyactiv-R 轉子引擎原型時，正在精確地試驗 HCCI 操作模式。 HCCI 項目，稱為馬自達 SPCCI（火星塞控制壓縮點火）或 Skyactiv-X，很可能涉及來自轉子引擎部門以及汽油和柴油引擎部門的工程師，因為即使在 Skyactiv 燃燒過程的開發中-D 我們可以識別參與HCCI流程開發的人員的筆跡。天知道 Skyactiav 發動機何時演變成同質混合自燃發動機——眾所周知，馬自達工程師很早就參與了這個話題——但這很可能發生在 Wankel 發動機還活著的時候。

幾十年來，大部分都是在孤獨中生產旋轉汽車，可能不會為馬自達帶來太多的經濟收入，但它也會帶來對堅定不移的精神的認可，找到各種問題的解決方案，令人難以置信的堅持，以及由此而來的積累一次巨大且非常寶貴的經歷。不過，根據馬自達產品規劃官藤原清表示，參與Skyactiv專案的每位設計師都承載著Wankel引擎的精神，卻化作了改進傳統引擎的機會。或在非傳統 HCCI 中。「但熱情是一樣的。這就是 Skyactiv 成為現實的原因。這次真正的冒險已經成為我人生中最大的樂趣。馬自達開發主管 Seita Kanai 解釋說，確實，每家公司生產汽車都是為了銷售和賺錢，但相信我，對我們馬自達來說，我們製造的汽車也很重要。它們起源於我們的內心，每次它們的建造對我們來說都成為一次浪漫的冒險。這個過程的主要驅動力是我們的熱情。成為最好的人是我的工程小說。”

一個年輕人的夢想

也許在 60 年代，最近發布的第一款馬自達汽車的工程師在汪克爾引擎中發現了「他們自己的工程浪漫」。因為轉子引擎誕生於17年一個1919歲的德國男孩的夢想，他的名字叫做菲利克斯‧旺克爾(Felix Wankel)。 1902 年，他出生在德國拉爾地區（奧托、戴姆勒和賓士的誕生地），當時他告訴朋友們，他夢想中的汽車由半渦輪、半活塞的引擎提供動力。當時，他還沒有活塞內燃機的基本知識，但直覺地認為，他的引擎可以隨著活塞的旋轉而進行四個工作循環——進氣、壓縮、作動和排氣。正是這種直覺在很長一段時間裡引導他創造出一種可以工作的轉子發動機，自 16 世紀以來其他設計師已經無數次嘗試過這種發動機，但均以失敗告終。

旺克爾的父親在第一次世界大戰期間去世，此後年輕人出售印刷品並閱讀了大量技術文獻。 1924 年，22 歲的他成立了一個小型實驗室來開發旋轉發動機，並於 1927 年製作了“Die Drehkolbenmaschine”（旋轉活塞機）的第一張圖紙。 1939年，巧妙的航空部發現了轉子發動機中的合理顆粒，並求助於希特勒，希特勒親自下令釋放後來被當地州長下令監禁的旺克爾，並在康斯坦茨湖上建立了一個實驗實驗室。在那裡，他為 BMW、Lillethal、DVL、Junkers 和 Daimler-Benz 開發了原型機。然而，第一台實驗性汪克爾引擎出現得太晚，無法以任何方式幫助第三帝國的生存。德國投降後，法國人監禁了旺克爾——就像他們對費迪南德·保時捷所做的那樣。一年後，菲利克斯被釋放，由於缺乏更有成效的事情可做，他開始寫一本關於旋轉活塞發動機的書。後來他成立了工程研究技術研究所，並繼續開發工業用旋轉發動機和壓縮機。 1951 年，這位雄心勃勃的設計師成功說服 NSU 運動摩托車部門負責人 Walter Frede 進行合作。 Wankel 和 NSU 的研究重點是具有蘋果形室（次擺線）和帶有拱形壁的三角形活塞的旋轉發動機。 1957 年，第一台引擎原型機 DKN 誕生。這就是汪克爾引擎的誕生日期。

60年代：旋轉發動機的光明前景

DKM 表明轉子引擎不僅僅是一個夢想。我們所知道的真正實用的固定框架形式的汪克爾引擎是下一個 KKM。 NSU 和 Wankel 合作研究了與活塞密封、火星塞定位、孔填充、排氣淨化、潤滑、燃燒過程、材料和製造間隙相關的早期想法。然而，許多問題仍然存在...

這並不妨礙 NSU 在 1959 年正式宣布創建未來引擎。 100多家公司提供技術合作，包括梅賽德斯、勞斯萊斯、通用、阿爾法羅密歐、保時捷、雪鐵龍、MAN等多家機械工程公司購買牌照。其中包括馬自達，其總裁松田恆榮看到了發動機的巨大潛力。除了與 NSU 工程師同時進行諮詢外，馬自達還成立了自己的汪克爾發動機開發部門，該部門最初包括 47 名工程師。

《紐約先驅論壇報》宣稱汪克爾引擎是一項革命性的發明。當時，NSU 的股價簡直爆炸了——如果 1957 年它們的交易價格為 124 德國馬克，那麼到 1960 年它們就達到了 3000 德國馬克！ 1960 年，第一輛配備 Wankel 引擎的汽車問世 - NSU Prinz III。 1963 年 500 月，配備 3 cc 單凸輪軸引擎的 NSU Wankel Spider 緊隨其後，兩年後贏得了德國冠軍。然而，轟動1968年法蘭克福車展的卻是新款NSU Ro 80。這款由Klaus Lute設計的優雅轎車在各方面都十分前衛，其空氣動力學外形（本身0,35的流量係數）使該車獨一無二。它的時代）是由小型雙轉子引擎KKM 612 實現的。變速箱有一個液壓離合器，四個煞車是碟式的，前部位於變速箱旁。 Ro 80 在當時令人印象深刻，因此榮獲 1968 年年度汽車獎。隔年，菲利克斯·萬克爾在慕尼黑工業大學獲得博士學位，並獲得德國工程師聯合會金質獎章，這是德國科技成果最負盛名的獎項。

（跟隨）

文字：Georgy Kolev