Prueba de conducción en busca de un sueño: de Wankel al motor HCCI

Cómo el motor rotativo ayudó a la marca japonesa Mazda a convertirse en lo que es hoy

60 años después de la creación del primer prototipo funcional del motor Wankel, 50 años después de su lanzamiento por parte de Mazda y el anuncio oficial de la empresa de que ha creado un motor HCCI funcional, esta es una ocasión para volver a la historia de este motor único. motor térmico.

Mazda ya no oculta el hecho de que el desarrollo de un motor que opera en un amplio rango de operación en modos HCCI - o mezcla homogénea y encendido por compresión, ha sido exitoso, y tiene la intención de comenzar la producción en serie de dicho motor a partir de 2019. No es de extrañar que Mazda siempre pueda sorprender a la comunidad automotriz. Incluso una mirada superficial a los anales históricos de la marca es suficiente para encontrar las fuentes de esta declaración. Hasta hace poco, la empresa japonesa fue la única y celosa portadora de la idea de Wankel y el primer fabricante de automóviles con motores que funcionan con el ciclo Miller (Mazda Xedos 9 de 1993 a 2003, y luego Demio, conocido en Europa como Mazda 2).

Cabe mencionar aquí el motor diésel Comprex wave-compression, en cascada, twin-jet y geometría variable forzada para un motor de gasolina (diferentes versiones del Mazda RX-7), sistemas de dirección activa del eje trasero 626 de finales de los 80. años, el exclusivo sistema start-stop i-Stop, en el que el arranque se apoya en el proceso de combustión, y el sistema de recuperación de energía mediante condensadores i-Eloop. Finalmente, tenga en cuenta el hecho de que es el único fabricante japonés que ha ganado las 24 Horas de Le Mans, ¡con un automóvil con motor Wankel, por supuesto! En términos de estilo, modelos como el Luce, el icónico Wankel Cosmo Sport, el RX-7 y el RX-8, el MX-5 Roadster y el Mazda 6 dicen mucho sobre la singularidad de la marca en esta área. Pero eso no es todo: en los últimos años, los motores Skyactiv han demostrado no solo que el motor de combustión aún tiene un largo camino por recorrer, sino que Mazda puede mostrar su propio camino.

Contaremos mucho más sobre los desarrollos de los ingenieros de la compañía después de nuestra próxima visita por invitación de Mazda a Japón a finales de octubre. Sin embargo, las razones de este artículo no son las únicas que se pueden encontrar en el subtítulo anterior. Porque para comprender las razones por las que los creadores de Mazda pudieron crear su motor HCCI, es posible que tengamos que remontarnos a la historia de la empresa.

Motor rotativo como base para Skyactiv-X

Pregúntale a un ultramaratonista que haya completado una ruta de 160 kilómetros si habrá algún problema para completar una maratón estándar de 42 kilómetros. Bueno, es posible que no los ejecute durante dos horas, pero definitivamente puede continuar durante al menos otras 42 horas a un ritmo bastante decente. Con esta mentalidad, si su empresa tiene su sede en Hiroshima, si durante décadas ha luchado con grandes problemas de rotación de pistones de motores rotativos y ha resuelto cientos de problemas con lubricación o emisiones, efectos de onda y turboalimentación, o especialmente procesos de combustión de cámara de hoz con un bloque variable volumen basado en Wankel, puede tener una base mucho más estable para construir un motor HCCI. El inicio oficial del proyecto Skyactiv se dio hace exactamente diez años, en 2007 (el mismo año en que Mercedes presentó el sofisticado prototipo del motor HCCI Diesotto), y en ese momento aún se encontraba en producción el Mazda RX-8 con motor Wankel. Como sabéis, los ingenieros de la empresa japonesa están experimentando con los modos de funcionamiento HCCI precisamente a la hora de desarrollar prototipos de motores rotativos Skyactiv-R. Probablemente, el proyecto HCCI, llamado Mazda SPCCI (Spark Plug Controled Compression Ignition) o Skyactiv-X, involucró a ingenieros tanto del departamento rotativo como del departamento de motores de gasolina y diesel, porque incluso en el desarrollo del proceso de combustión en Skyactiv-D puede reconocer la letra de las personas involucradas en el desarrollo del proceso HCCI. Dios sabe cuándo la evolución de los motores Skyactiav se convirtió en un motor homogéneo de agitación y autoencendido (se sabe desde hace mucho tiempo que los ingenieros de Mazda están involucrados en este tema), pero probablemente sucedió cuando el motor Wankel todavía estaba vivo.

Décadas de fabricación de autos rotativos, la mayoría de ellos solos, pueden no brindarle a Mazda un rendimiento financiero serio, pero también brindará el reconocimiento de un espíritu inquebrantable, la búsqueda de soluciones a todo tipo de problemas, una perseverancia increíble y, como resultado, la acumulación de vasta y muy valiosa experiencia. Sin embargo, según Kiyoshi Fujiwara, responsable de planificación de producto de Mazda, cada uno de los diseñadores que participan en el proyecto Skyactiv lleva el espíritu de un motor Wankel, pero se convierte en una oportunidad de mejora sobre un motor convencional. O en HCCI no tradicional. “Pero la pasión es la misma. Es ella quien hace realidad Skyactiv. Esta verdadera aventura se ha convertido en la mayor alegría de mi vida. Es cierto que todas las empresas fabrican automóviles para vender y ganar dinero”, explica Seita Kanai, director de desarrollo de Mazda, “pero créanme, para nosotros en Mazda, el hecho de que los automóviles que construimos es igual de importante. nacen en nuestro corazón, y cada vez su construcción se convierte para nosotros en una aventura romántica. El principal motor de este proceso es nuestra pasión. Ser el mejor es mi romance de ingeniería”.

El sueño de un joven

Quizás en los años 60, los ingenieros del primer automóvil Mazda recientemente lanzado encontraron "una novela de ingeniería propia" en el motor Wankel. Porque el motor rotativo nació del sueño de un chico alemán de 17 años en 1919 y su nombre es Felix Wankel. En aquel entonces, nacido en 1902 en la región alemana de Lahr (donde nacieron Otto, Daimler y Benz), les dijo a sus amigos que el auto de sus sueños tenía un motor mitad turbina, mitad pistón. En ese momento, aún no tenía un conocimiento básico de los motores alternativos de combustión interna, pero intuitivamente creía que su motor podía realizar cuatro ciclos de trabajo: admisión, compresión, acción y escape cuando gira el pistón. Es esta intuición la que lo llevará durante mucho tiempo a crear un motor rotativo que funcione, que otros diseñadores han intentado sin éxito en innumerables ocasiones desde el siglo XVI.

El padre de Wankel murió durante la Primera Guerra Mundial, después de lo cual el joven vendió obras impresas y leyó mucha literatura técnica. En 1924, a la edad de 22 años, fundó un pequeño laboratorio para el desarrollo de un motor rotativo, y en 1927 realizó los primeros dibujos de la "Die Drehkolbenmaschine" (máquina de pistón rotativo). En 1939, el ingenioso Ministerio de Aviación descubrió un grano racional en el motor rotativo y recurrió a Hitler, quien personalmente ordenó la liberación de Wankel, que entonces estaba en prisión por orden del Gauleiter local, y equipar un laboratorio experimental en el lago. Constanza. Allí diseñó prototipos para BMW, Lillethal, DVL, Junkers y Daimler-Benz. Sin embargo, el primer motor Wankel experimental llegó demasiado tarde para ayudar a la supervivencia del Tercer Reich. Después de la rendición de Alemania, los franceses encarcelaron a Wankel, lo mismo que ya habían hecho con Ferdinand Porsche. Un año después, Félix fue puesto en libertad y, a falta de una ocupación más productiva, comenzó a escribir un libro sobre motores de pistones rotativos. Más tarde fundó el Instituto Técnico de Investigación en Ingeniería y pasó a desarrollar motores rotativos y compresores para uso industrial. En 1951, un diseñador ambicioso logró convencer al jefe del departamento de motocicletas deportivas de NSU, Walter Frede, para que cooperara. Wankel y NSU centraron sus esfuerzos en un motor rotativo con una cámara en forma de manzana (trocoide) y un pistón triangular de paredes arqueadas. En 1957, se construyó el primer prototipo funcional del motor con el nombre de DKN. Esta es la fecha de nacimiento del motor Wankel.

Años 60: el futuro prometedor del motor rotativo

DKM demuestra que el motor rotativo no es solo un sueño. Un motor Wankel realmente práctico en la forma de cuerpo fijo que conocemos es el próximo KKM. NSU y Wankel implementaron conjuntamente las primeras ideas relacionadas con el sellado del pistón, el posicionamiento de las bujías, el llenado de orificios, la eliminación de gases de escape, la lubricación, los procesos de combustión, los materiales y las brechas de fabricación. Sin embargo, quedan muchos problemas...

Esto no impide que NSU anuncie oficialmente la creación del motor del futuro en 1959. Más de 100 empresas ofrecen cooperación técnica, incluidas Mercedes, Rolls-Royce, GM, Alfa Romeo, Porsche, Citroen, MAN y varios fabricantes de maquinaria compran licencias. Entre ellos se encuentra Mazda, cuyo presidente Tsunei Matsuda ve un gran potencial en el motor. Además de las consultas simultáneas con los ingenieros de NSU, Mazda está creando su propio Departamento de Desarrollo de Motores Wankel, que inicialmente incluye a 47 ingenieros.

El New York Herald Tribune declara que el motor Wankel es un invento revolucionario. En ese momento, las acciones de NSU literalmente explotaron: si en 1957 se negociaron por 124 marcos alemanes, ¡entonces en 1960 alcanzaron los 3000 cósmicos! En 1960, se presentó el primer automóvil con motor Wankel, el NSU Prinz III. Le siguió en septiembre de 1963 el NSU Wankel Spider con motor monocámara de 500 cc, que ganó el campeonato alemán dos años después. Sin embargo, la sensación en el Salón del Automóvil de Frankfurt de 3 fue el nuevo NSU Ro 1968. El elegante sedán, diseñado por Klaus Lüthe, es vanguardista en todos los sentidos, y sus formas aerodinámicas (un factor de flujo de 80 en sí mismo hace que el coche sea único). para su época) fueron posibles gracias a un motor de dos rotores de tamaño pequeño KKM 0,35. La transmisión tiene un embrague hidráulico, cuatro frenos de disco y la parte delantera está ubicada junto a la transmisión. El Ro 612 fue tan impresionante para su época que ganó el premio al Auto del Año en 80. Al año siguiente, Felix Wankel recibió su doctorado de la Universidad Técnica de Munich y recibió la medalla de oro de la Federación Alemana de Ingenieros, el premio más prestigioso por logros científicos y técnicos en Alemania.

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Texto: Georgy Kolev