Test drive all'inseguimento di un sogno: da Wankel al motore HCCI

Come il motore rotativo ha aiutato il marchio giapponese Mazda a diventare quello che è oggi

60 anni dopo la creazione del primo prototipo funzionante del motore Wankel, 50 anni dopo il suo lancio da parte di Mazda e l'annuncio ufficiale dell'azienda di aver creato un motore HCCI funzionante, questa è un'occasione per tornare alla storia di questo motore unico motore termico.

Mazda non nasconde più il fatto che lo sviluppo di un motore che opera in un'ampia gamma operativa in modalità HCCI - o miscelazione omogenea e accensione spontanea - ha avuto successo e intende iniziare la produzione in serie di un tale motore dal 2019. Non c'è da stupirsi che Mazda riesca sempre a sorprendere la comunità automobilistica. Basta uno sguardo superficiale agli annali storici del marchio per trovare le fonti di questa affermazione. Fino a poco tempo fa, l'azienda giapponese è stata l'unica e zelante portatrice dell'idea Wankel e la prima casa costruttrice di automobili con motori funzionanti sul ciclo Miller (Mazda Xedos 9 dal 1993 al 2003, e poi Demio, conosciuta in Europa come Mazda 2).

Vale la pena menzionare qui il motore diesel Comprex a compressione d'onda, cascata, doppio getto e geometria variabile forzata per un motore a benzina (diverse versioni della Mazda RX-7), sistemi di sterzo dell'asse posteriore attivo 626 della fine degli anni '80. anni, l'esclusivo sistema start-stop i-Stop, in cui l'avviamento è supportato dal processo di combustione, e il sistema di recupero dell'energia tramite condensatori i-Eloop. Da notare infine il fatto che è l'unico costruttore giapponese ad aver vinto la 24 Ore di Le Mans - con un'auto motorizzata Wankel, ovviamente! In termini di stile, modelli come Luce, l'iconica Wankel Cosmo Sport, RX-7 e RX-8, MX-5 Roadster e Mazda 6 la dicono lunga sull'unicità del marchio in quest'area. Ma non è tutto: negli ultimi anni, i motori Skyactiv hanno dimostrato non solo che il motore a combustione ha ancora molta strada da fare, ma che Mazda può mostrarla a modo suo.

Racconteremo molto di più sugli sviluppi degli ingegneri dell'azienda dopo la nostra prossima visita su invito di Mazda in Giappone alla fine di ottobre. Tuttavia, le ragioni di questo articolo non sono le uniche che possono essere trovate nel sottotitolo sopra. Perché per capire i motivi per cui i creatori di Mazda sono stati in grado di creare il loro motore HCCI, potremmo dover tornare alla storia dell'azienda.

Motore rotativo come base per Skyactiv-X

Chiedi a un ultramaratoneta che ha completato un percorso di 160 chilometri se ci saranno problemi nel completare una maratona standard di 42 chilometri. Beh, potrebbe non eseguirli per due ore, ma può sicuramente andare avanti per almeno altre 42 ore a un ritmo abbastanza decente. Con questa mentalità, se la tua azienda ha sede a Hiroshima, se per decenni hai lottato con enormi problemi di rotazione dei pistoni dei motori rotativi e risolto centinaia di problemi con la lubrificazione o le emissioni, gli effetti delle onde e il turbocompressore, o soprattutto i processi di combustione a camera falcata con un blocco variabile volume basato sul Wankel, puoi avere una base molto più stabile per costruire un motore HCCI. L'inizio ufficiale del progetto Skyactiv è stato dato esattamente dieci anni fa, nel 2007 (lo stesso anno in cui Mercedes ha presentato il sofisticato prototipo di motore HCCI Diesotto), e all'epoca era ancora in produzione la Mazda RX-8 motorizzata Wankel. Come sapete, gli ingegneri dell'azienda giapponese stanno sperimentando le modalità operative HCCI proprio durante lo sviluppo dei prototipi dei motori rotativi Skyactiv-R. Probabilmente, il progetto HCCI, chiamato Mazda SPCCI (Spark Plug Conrolled Compression Ignition) o Skyactiv-X, ha coinvolto ingegneri sia del reparto rotativo che del reparto motori benzina e diesel, perché anche nello sviluppo del processo di combustione in Skyactiv-D abbiamo è in grado di riconoscere la calligrafia delle persone coinvolte nello sviluppo del processo HCCI. Dio sa quando l'evoluzione dei motori Skyactiav si è trasformata in un motore omogeneo ad agitazione e autoaccensione – gli ingegneri Mazda sono noti da tempo per essere coinvolti in questo argomento – ma probabilmente è successo quando il motore Wankel era ancora vivo.

Decenni di produzione di auto rotanti, la maggior parte delle quali da sole, potrebbero non portare a Mazda un serio ritorno finanziario, ma porteranno anche il riconoscimento di uno spirito incrollabile, la ricerca di soluzioni a tutti i tipi di problemi, un'incredibile perseveranza e, di conseguenza, l'accumulo di vasta e preziosa esperienza. Tuttavia, secondo Kiyoshi Fujiwara, responsabile della pianificazione del prodotto in Mazda, ciascuno dei designer coinvolti nel progetto Skyactiv porta lo spirito di un motore Wankel, ma si trasforma in un'opportunità per migliorare un motore convenzionale. O in HCCI non tradizionale. “Ma la passione è la stessa. È lei che rende Skyactiv una realtà. Questa vera avventura è diventata la gioia più grande della mia vita. È vero che ogni azienda produce auto per venderle e fare soldi", spiega Seita Kanai, responsabile dello sviluppo di Mazda, "ma credetemi, per noi di Mazda il fatto che le auto che costruiamo è altrettanto importante. nascono nei nostri cuori, e ogni volta la loro costruzione diventa per noi un'avventura romantica. La principale forza trainante di questo processo è la nostra passione. Essere il migliore è la mia storia d'amore ingegneristica.

Il sogno di un giovane

Forse negli anni '60, gli ingegneri della prima auto Mazda recentemente rilasciata hanno trovato "un loro romanzo ingegneristico" nel motore Wankel. Perché il motore rotativo nasce dal sogno di un ragazzo tedesco di 17 anni nel 1919 e si chiama Felix Wankel. All'epoca, nato nel 1902 nella regione tedesca di Lahr (dove nacquero Otto, Daimler e Benz), disse ai suoi amici che l'auto dei suoi sogni aveva un motore per metà turbina e per metà pistone. A quel tempo, non aveva ancora una conoscenza di base dei motori a combustione interna alternativi, ma intuitivamente credeva che il suo motore potesse eseguire quattro cicli di lavoro: aspirazione, compressione, azione e scarico quando il pistone ruota. È questa intuizione che lo porterà per lungo tempo a realizzare un motore rotativo funzionante, che altri progettisti hanno provato senza successo innumerevoli volte a partire dal XVI secolo.

Il padre di Wankel morì durante la prima guerra mondiale, dopodiché il giovane vendette opere stampate e lesse molta letteratura tecnica. Nel 1924, all'età di 22 anni, fondò un piccolo laboratorio per lo sviluppo di un motore rotativo, e nel 1927 realizzò i primi disegni della "Die Drehkolbenmaschine" (macchina a pistoni rotanti). Nel 1939, l'ingegnoso Ministero dell'Aviazione scoprì una grana razionale nel motore rotativo e si rivolse a Hitler, che ordinò personalmente il rilascio di Wankel, allora in prigione per ordine del Gauleiter locale, e di attrezzare un laboratorio sperimentale sul lago Costanza. Lì ha progettato prototipi per BMW, Lillethal, DVL, Junkers e Daimler-Benz. Tuttavia, il primo motore Wankel sperimentale arrivò troppo tardi per aiutare la sopravvivenza del Terzo Reich. Dopo la resa della Germania, i francesi imprigionarono Wankel, la stessa cosa che avevano già fatto con Ferdinand Porsche. Un anno dopo, Felix fu rilasciato e, in mancanza di un'occupazione più produttiva, iniziò a scrivere un libro sui motori a pistoni rotanti. In seguito ha fondato l'Istituto Tecnico per la Ricerca Ingegneristica e ha continuato a sviluppare motori rotativi e compressori per uso industriale. Nel 1951, un ambizioso progettista riuscì a convincere il capo del reparto motociclette sportive della NSU, Walter Frede, a collaborare. Wankel e NSU hanno concentrato i loro sforzi su un motore rotativo con una camera a forma di mela (trocoide) e un pistone triangolare con pareti arcuate. Nel 1957 fu costruito il primo prototipo funzionante del motore con il nome DKN. Questa è la data di nascita del motore Wankel.

Anni '60: il promettente futuro del motore rotativo

DKM dimostra che il motore rotativo non è solo un sogno. Un vero motore Wankel pratico nella forma del corpo fisso che conosciamo è il prossimo KKM. NSU e Wankel hanno implementato congiuntamente le prime idee relative alla tenuta dei pistoni, al posizionamento delle candele, al riempimento dei fori, al lavaggio dei gas di scarico, alla lubrificazione, ai processi di combustione, ai materiali e alle lacune di produzione. Restano però molti problemi...

Ciò non impedisce alla NSU di annunciare ufficialmente la creazione del motore del futuro nel 1959. Più di 100 aziende offrono cooperazione tecnica, tra cui Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN e un certo numero di società di ingegneria meccanica acquistano licenze. Tra questi c'è Mazda, il cui presidente Tsunei Matsuda vede un grande potenziale nel motore. Oltre alle consultazioni simultanee con gli ingegneri della NSU, Mazda sta creando il proprio dipartimento di sviluppo dei motori Wankel, che inizialmente comprende 47 ingegneri.

Il New York Herald Tribune dichiara il motore Wankel un'invenzione rivoluzionaria. A quel tempo, le azioni NSU sono letteralmente esplose: se nel 1957 venivano scambiate per 124 marchi tedeschi, nel 1960 raggiunsero i 3000 cosmici! Nel 1960 fu introdotta la prima auto con motore Wankel, la NSU Prinz III. Fu seguita nel settembre 1963 dalla NSU Wankel Spider con motore monocamera da 500 cc, che due anni dopo vinse il campionato tedesco. Tuttavia, la sensazione al Salone di Francoforte del 3 fu la nuova NSU Ro 1968. L'elegante berlina, disegnata da Klaus Lüthe, è all'avanguardia sotto ogni aspetto, e le sue forme aerodinamiche (un fattore di flusso di 80 di per sé rende l'auto unica per l'epoca) sono stati resi possibili da un piccolo motore a doppio rotore KKM 0,35. La trasmissione ha una frizione idraulica, quattro freni a disco e la parte anteriore si trova accanto alla trasmissione. La Ro 612 era così impressionante per l'epoca che vinse Car of the Year nel 80. L'anno successivo, Felix Wankel ha conseguito il dottorato di ricerca presso l'Università tecnica di Monaco e ha ricevuto la medaglia d'oro della Federazione tedesca degli ingegneri, il premio più prestigioso per i risultati scientifici e tecnici in Germania.

(da seguire)

Testo: Georgy Kolev