Θα κάνουμε μία σύντομη αναδρομή πάνω σε κάποια πράγματα πάνω στην λειτουργία του περιστροφικού κινητήρα, θα μιλήσουμε συγκεκριμένα, λύνοντας έστω και της τελευταίες απορίες κάποιων ανθρώπων για την περιστροφική αυτή δύναμη που λέγεται Wankel.
Η χρήση του κινητήρα Wankel σημαδεύτηκε από προβλήματα αξιοπιστίας που έκαναν το κοινό επιφυλακτικό για αυτά τα μοντέλα, ειδικά για τα γρήγορα RX-7 της τρίτης γενιάς.Τα προβλήματα όμως οφείλονταν στα δομικά χαρακτηριστικά του κινητήρα Wankel εκείνης της εποχής.
Ο Wankel ονομάστηκε περιστροφικός εξαιτίας: της κίνησης ενός δρομέα με σχήμα τριγώνου με καμπυλόγραμμες πλευρές μέσα σε ένα κέλυφος ειδικού σχήματος, ώστε καθώς ο ρότορας περιστρέφεται να σχηματίζονται από αυτή την κίνηση οι τέσσερις λειτουργίες των θαλάμων ενός τετράχρονου κινητήρα.
Σε αντίθεση με τον παλινδρομικό κινητήρα: όπου η γραμμική κίνηση του εμβόλου μετατρέπεται μέσω της μπιέλας σε περιστροφή του στρόφαλου.! Στον κινητήρα Wankel η περιστροφή του τριγωνικού ρότορα μεταδίδεται απευθείας σε άξονα που έχει έκεντρα και όχι σε στροφαλοφόρο. Μιλάμε δηλαδή για μετάδοση κίνησης σε «εκκεντροφόρο άξονα»!
Σε κάθε περιστροφή του ρότορα αντιστοιχούν τρεις στροφές του άξονα. Τα χαρακτηριστικά της κίνησης του ρότορα μέσα στο κέλυφος καθορίζονται σύμφωνα με τη διαρκή επαφή ενός εσωτερικού σπειρώματος του ρότορα με ένα εξωτερικό του σταθερού κελύφους, δηλαδή όπως λειτουργούν δυο συνεργαζόμενα γρανάζια.
Εσωτερικά το σχήμα του κελύφους είναι τέτοιο ώστε πάντοτε και οι τρεις κορυφές του τριγωνικού ρότορα να είναι σε επαφή με το κέλυφος μέσω ειδικών μικρών ελασμάτων (¨λαμάκια¨ ή ¨μαχαίρια¨), τα οποία είναι κατασκευασμένα από όσο το δυνατόν πιο σκληρό και άθραυστο υλικό. Τα ¨μαχαίρια¨ είναι τοποθετημένα σε ειδικές εγκοπές με σκοπό τη στεγανοποίηση των ¨θαλάμων¨ για την προσρόφηση του καύσιμου μίγματος, τη συμπίεσή του, την ανάφλεξη και την απομάκρυνση των καυσαερίων.
Το σχήμα αυτό ονομάζεται επιτροχοειδές, και δημιουργείται από την τροχιά ενός συγκεκριμένου σημείου της περιφέρειας ενός κύκλου καθώς αυτός κυλά χωρίς να ολισθαίνει στην περιφέρεια ενός άλλου κύκλου (ο οποίος στην περίπτωση του Wankel έχει διπλάσια διάμετρο).
Η εισροή του φρέσκου μίγματος και η απομάκρυνση των καυσαερίων γίνεται μέσω των αντίστοιχων θυρίδων εισαγωγής και εξαγωγής , οι οποίες επικαλύπτονται και αποκαλύπτονται από την κίνηση του ρότορα. Στον κινητήρα του RX7 οι θυρίδες εισ./εξ. βρίσκονται στην περιφέρεια του κελύφους. Έτσι, ο Wankel δεν καταπονείται από την αδράνεια και τους κραδασμούς των βαλβίδων, των εκκεντροφόρων και των υπόλοιπων μερών που βρίσκουμε σε ένα συμβατικό παλινδρομικό τετράχρονο μοτέρ.
Τα προβλήματα για τον Wankel ξεκινούν από το γεγονός ότι τα μαχαίρια: δεν παρέχουν πλήρη στεγανοποίηση υπό όλες τις συνθήκες μεταξύ των ¨θαλάμων¨ εισαγωγής και εξαγωγής μίγματος. Επίσης για κάποιο συγκεκριμένο χρονικό κομμάτι της κίνησης του ρότορα και εξαιτίας της περιφερειακής τους θέσης, αποκαλύπτονται ταυτόχρονα τμήματα της θυρίδας εξαγωγής και της θυρίδας εισαγωγής (overlap). Αμεση συνέπεια αυτού είναι η πιθανότητα να μετακινηθεί φρέσκο στη θυρίδα εξαγωγής και άκαυτο μίγμα ή καυσαέρια στη θυρίδα εισαγωγής!
Υπο συνθήκες η επανακυκλοφορία καυσαερίων στον επόμενο κύκλο έχει θετική επίδραση λόγω της μείωσης των άκαυστων υδρογονανθράκων, αλλά είναι καταστρεπτικό να καταλήγει άκαυτο μίγμα στη θυρίδα εξαγωγής. Επιπλεόν, η παρουσία καυσαερίων στο φρέσκο μίγμα καθιστά την καύση του μίγματος ασταθή και αναγκάζει το κινητήρα να το εμπλουτίσει, με αποτέλεσμα η κατανάλωση να αυξάνεται.
Φυσικά η Mazda τα ήξερε καλά όλα αυτά. Από το 1995, και ενώ το RX7 ΙΙΙ ήταν ακόμα σε παραγωγή, είχε ξεκινήσει το project ¨επόμενη έκδοση RX με καθαρό και αξιόπιστο Wankel¨ παρουσιάζοντας το RX-01, και το 1999 συνέχισε με το RX-EVOLV. Τα πρωτότυπα αυτά είχαν εξοπλιστεί με μια νέα γενιά του κινητήρα Wankel, με διαφορετική θέση θυρίδων και χωρίς υπερσυμπιεστή. Ο κινητήρας αυτός ονομάστηκε RENESIS (Rotary Engine Genesis), εξελίχτηκε και τοποθετήθηκε στην τελική έκδοση του πολυαναμενόμενου νέου sport μοντέλου της Mazda, το RX-8! Στόχος των μηχανικών της Mazda ήταν να πετύχουν τιμές ισχύος παρόμοιες με του τελευταίου RX7, αλλά με αισθητά μειωμένη κατανάλωση και λιγότερους εκπεμπόμενους ρύπους.
Έτσι ξεφορτώθηκαν το διπλό turbo (δυο συμπιεστές που μοιράζονταν κοινό κέλυφος στροβίλου) της Hitachi με τη σειριακή λειτουργία (μέσω κατάλληλων κλαπέτων), και αύξησαν τη συμπίεση από το 9:1 του 13Β REW (RX7 III) στο ¨ατμοσφαιρικό¨ 10:1. Ο κυβισμός παρέμεινε στα 654cc ανά ρότορα, δηλαδή η ολική χωρητικότητα του Wankel είναι 1.308cc. Το αποτέλεσμα είναι η επίτευξη ονομαστικής ισχύος 231Ps/ 8.200rpm και ονομαστικής ροπής 21,5kgm/ 5.500rpm για την έκδοση High Power. Για την έκδοση Standard Power οι αντίστοιχες τιμές είναι 192Ps/ 7.000rpm και 22,4kgm/ 5.000rpm.όπως θα προσέξατε το Standard Power έχει 1,5κιλό ροπή παραπάνω απο το High Power.
Δεύτερη θεμελιώδης αλλαγή είναι η μεταφορά των θυρίδων από την περιφέρεια του κελύφους στη πλευρική του επιφάνεια. Το οverlap των θυρίδων εισαγωγής/ εξαγωγής τώρα μηδενίζεται, η ποσότητα των καυσαερίων προς την εισαγωγή ελαχιστοποιείται και οι άκαυτοι υδρογονάνθρακες του προηγούμενου κύκλου έχουν άλλη μια ευκαιρία να καούν στον κύκλο που ακολουθεί. Επoμένως το απαιτούμενο μίγμα φτωχαίνει, και ο Renesis στην έκδοση High Power καταναλώνει σε μικτό κύκλο μόνο 11,4li /100km και 40% λιγότερο από τον 13Β REW στο ρελαντί, και πληροί τις προδιαγραφές εκπομπών ρύπων Εuro4.
Η επιφάνεια των θυρίδων εισαγωγής (3 ανά ρότορα για την έκδοση High Power, 2 για την Standard Power) αυξήθηκε κατά 30%, ενώ το εμβαδό των θυρίδων εξαγωγής (2 ανά ρότορα και στις δύο εκδόσεις) σχεδόν διπλασιάστηκε.
Η πεταλούδα του γκαζιού στην εισαγωγή είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενη και υψηλής ακριβείας. Το σύστημα εισαγωγής του Renesis ονομάζεται S-DAIS (Sequential-Dynamic Air lntake System), και μέσω ενός ηλεκτροκινητήρα και κατάλληλων επενεργητών ελέγχεται η θέση των δευτερευόντων βαλβίδων που υπάρχουν σε κάθε αυλό εισαγωγής ώστε να βελτιστοποιείται η ροή και η ογκομετρική απόδοση σε όλο το φάσμα των στροφών.
Στην έκδοση High Power χρησιμοποιείται ένας αγωγός μεταβλητού μήκους. Μετά τις 7.250rpm το συνολικό μήκος του αυλού κονταίνει με το κλείσιμο ενός κλαπέτου, ευνοώντας την απόδοση σε αυτό το φάσμα στροφών. Αυτή η εισαγωγή είναι κατασκευασμένη από πλαστικό για μικρότερο βάρος και μειωμένη αντίσταση στη ροή του εισερχόμενου αέρα. Τα τοιχώματα του συστήματος εξαγωγής είναι διπλά ώστε να απάγεται όσο το δυνατό λιγότερη θερμική ενέργεια από τα καυσαέρια μέχρι αυτά να φτάσουν στον τριοδικό καταλύτη, ώστε αυτός να ζεσταθεί γρηγορότερα. Για να βελτιωθεί η ευστροφία και η απόκριση, οι νέοι ρότορες είναι ελαφρύτεροι κατά 11% και το βολάν κατά 20%.
Οι Wankel λειτουργούν πιο αθόρυβα και με λιγότερους κραδασμούς από τους παλινδρομικούς. Στον Renesis αυτό ενισχύεται από το γεγονός ότι οι δυο λοβοί του έκκεντρου άξονα του κινητήρα σχηματίζουν μεταξύ τους σχετική γωνία 180ο, δημιουργώντας ένα ιδανικά ζυγοσταθμισμένο σύνολο. Σχετικά με την τροφοδοσία του καυσίμου, σε κάθε ρότορα αντιστοιχούν 3 μπεκ, από τα οποία ένα ψεκάζει κατευθείαν στο θάλαμο καύσης. Ο ψεκασμός του μπεκ γίνεται ακόμα πιο αποτελεσματικός με την προσθήκη ενός ακροφυσίου που διοχετεύει υπό πίεση αέρα που προέρχεται από την εισαγωγή, συνεισφέροντας στη διασπορά του μίγματος στο θάλαμο καύσης.
Η ανάφλεξη γίνεται με 2 μπουζί ανά ρότορα, τα οποία έχουν ηλεκτρόδιο από ιρίδιο και όχι πλατίνα όπως στη προηγούμενη γενιά του κινητήρα.
Στο σύστημα λίπανσης περιλαμβάνεται υγρό κάρτερ, το οποίο είναι κατά 50% κοντύτερο από του 13Β REW και έχει ύψος μόνο 40mm. Χάρη στη σχεδίαση των διαμερισμάτων του κάρτερ, στις στροφές δεν συγκεντρώνεται το λιπαντικό μόνο στη μια πλευρά της λεκάνης αφήνοντας την άλλη ¨στεγνή¨. Σύμφωνα με τη Mazda, με τη χρήση ενός συστήματος ξηρού κάρτερ θα είχαμε μεγαλύτερες απώλειες πίεσης από την τρόμπα λαδιού απ' ό,τι με αυτό το σύστημα. Συνολικά ο κινητήρας με ύψος 338mm είναι πολύ περιορισμένος σε διαστάσεις, και έχει σχεδόν ίδιο μέγεθος με το εξατάχυτο κιβώτιο της έκδοσης High Power.
Η μεταφορά της ισχύος από το κιβώτιο στο πίσω διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης γίνεται με άξονα από carbon.Τα περισσότερα ανάλογα συστήματα μετάδοσης πίσω κίνησης έχουν διαιρούμενο κεντρικό άξονα μέσω έδρασης στο πάτωμα του αυτοκινήτου, αλλά στο RX8 ο άξονας είναι ενιαίος και 5 κιλά ελαφρύτερος από ένα συμβατικό άξονα δυο κομματιών. Αυτό έγινε εφικτό μειώνοντας την απόσταση κιβωτίου-διαφορικού, τοποθετώντας τον κινητήρα 60mm πιο πίσω και 40mm πιο χαμηλά σε σχέση με το μοτέρ του RX7.
Αυτή η κίνηση ωφέλησε και την κατανομή του βάρους που φτάνει το ιδανικό 50:50 στους δυο άξονες, και συγκέντρωσε όσον το δυνατόν περισσότερη μάζα κοντά στον κατακόρυφο άξονα του αυτοκινήτου (μικρότερη ροπή αδράνειας ως προς αυτόν), κάνοντας το αυτοκίνητο να συμπεριφέρεται λιγότερο απότομα και να είναι πολύ πιο εύκολο στο χειρισμό κατά την πλαγιολίσθηση. Αυτό εξηγεί επίσης γιατί τα αυτοκίνητα με το κινητήρα πίσω δεν μαζεύονται όταν το γλίστρημα της ουράς ξεπεράσει κάποιο όριο!
Στην ανάρτηση, μπροστά χρησιμοποιούνται διπλά ψαλίδια από σφυρήλατο αλουμίνιο, τα οποία στηρίζονται σε ειδικό υποπλαίσιο, ενώ πίσω τοποθετήθηκε μια διάταξη πολλαπλών συνδέσμων, πέντε σε κάθε πλευρά. Η γεωμετρία του πίσω υποπλαισίου επιτρέπει τη χρήση μαλακότερων silent blocks, χωρίς να χρειαστεί να θυσιαστεί έτσι ποσοστό της άνεσης στο βωμό της οδηγικής ακρίβειας του αυτοκινήτου.
Στον τομέα των φρένων το RX8 ποντάρει στους αεριζόμενους μπροστινούς και πίσω δίσκους, διαμέτρου 323mm και 302mm αντίστοιχα, στο ABS και στο EBD (σύστημα ηλεκτρονικής κατανομής δύναμης πέδησης). Σύμφωνα με τη Mazda το RX8 χρειάζεται 36m για το 100-0km/h.
Άφησα τελευταίο το πλαίσιο και αμάξωμα του RX8 που καινοτομεί, αφού ουσιαστικά είναι το πρώτο τετράπορτο coupe με τις πίσω πόρτες να ανοίγουν από το μπροστινό τους μέρος (μέγιστη γωνία ανοίγματος για τις μπροστινές πόρτες 67 μοίρες, και 80ο για τις πίσω). Μεσαία κολόνα δεν υπάρχει!
Το πλαίσιο έχει κεντρική ¨ραχοκοκαλιά¨ που διατρέχει το πάτωμα από μπροστά μέχρι πίσω, η οποία συνθέτει το πάνω μέρος του κεντρικού τούνελ της μετάδοσης. Σε συνδυασμό με τις εγκάρσιες ατσάλινες τραβέρσες προσφέρει στρεπτική ακαμψία μεγαλύτερη ακόμα και από εκείνη των sedan με αντίστοιχο μεταξόνιο (2.700mm για το RX8).
Η αντοχή σε ενδεχόμενη πλευρική σύγκρουση εξασφαλίζεται από τις κατακόρυφες ατσάλινες μπάρες στο εσωτερικό των πίσω θυρών. Μόλις οι πόρτες κλείσουν οι ενισχύσεις αυτές ¨κλειδώνουν¨στο κυρίως αμάξωμα παίζοντας το ρόλο της κεντρικής κολόνας.
http://www.youtube.com/v/cX2FasyKQW8
http://www.youtube.com/v/rORKtxb_J3Y
