ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟ ΚΙΝΗΤΗΡΑ WANKEL

[ΑΝΤΩΝΙΟΣ RX8 COSMO Αντωνιος]

Αντληστε πληροφοριες για τον περιστροφικο κινητηρα(wankel) καθως να διαβασετε και για την εξελιξη του!
Διαβαστε τι τεχνολογια εχουν δωσει οι Ιαπωνες μηχανικοι απο το 1961!


ΤΕΧΝΙΚΟ
ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ WANKEL
Kείμενο: Παύλος Αθανασάτος

Rotary Reloaded

Τον τελευταίο καιρό το όνομα “Wankel” έχει αρχίσει να ακούγεται όλο και πιο συχνά, με αφορμή το νέο RX-8. Ο περιστροφικός κινητήρας έχει επιστρέψει για καλά, και αυτή τη φορά οι ανθρωποι της Mazda είναι αποφασισμένοι να μην αφήσουν το παραμικρό περιθώριο στους επικριτές του

Ολα άρχισαν...
…το 1924, όταν ο αυτοδίδακτος μηχανικός Felix Wankel έστησε στα 22 του ένα μικρό ερευνητικό κέντρο με σκοπό να αναπτύξει το όραμά του -τον περιστροφικό κινητήρα Wankel. Η ιστορία μάλιστα αναφέρει ότι ο Wankel εμπνεύστηκε τον περιστροφικό κινητήρα από ένα όνειρο που είχε δει όταν ήταν 17 χρονών.

Τουρμποπαλινδρομικά!
Ο Wankel περιέγραφε τον κινητήρα του ως “50% τουρμπινοκινητήρα και 50% παλινδρομικό”. Η εργασία του Felix Wankel απέσπασε το ενδιαφέρον του γερμανικού υπουργείου Αεροπορίας και διάφορων μεγάλων βιομηχανιών που διέκριναν τη δυναμική της ιδέας του.
Ο Wankel επέλεξε να συνεργαστεί με την NSU, τότε κατασκευαστή μοτοσικλετών. Η συνεργασία απέδωσε τους πρώτους καρπούς το 1957, τη χρονιά στην οποία παρουσιάστηκε το πρώτο πρωτότυπο του περιστροφικού κινητήρα DKM (DrehKolben Motor ~ Κινητήρας Απλής Περιστροφής). Ο κινητήρας DKM αποτελούνταν κυρίως από ένα κέλυφος (με εσωτερική επιφάνεια “επιτροχοειδούς καμπύλης δυο λοβών”), μέσα στο οποίο περιστρεφόταν ένας τριγωνικός ρότορας γύρω από έναν κεντρικό άξονα. Στον κινητήρα DKM ο κεντρικός άξονας ήταν ακίνητος, ενώ ο ρότορας και το κέλυφος (το οποίο μετέφερε και την ισχύ) περιστρέφονταν. Παρά την εκπληκτική ευστροφία του, η περιορισμένη πρακτικότητα του κινητήρα στην καθημερινή χρήση (π.χ. για να αλλαχτούν τα τρία μπουζί που ήταν πάνω στο ρότορα έπρεπε να λυθεί όλος ο κινητήρας) δεν επέτρεπε την εμπορική εκμετάλλευσή του.
Το 1958 παρουσιάστηκε ο κινητήρας ΚΚΜ (KreisKolben Motor ~ Κινητήρας Πλανητικής Περιστροφής Εμβόλου), με ακίνητο κέλυφος (στάτορα), περιστρεφόμενο ρότορα και κεντρικό άξονα. Η αρχιτεκτονική του ΚΚΜ ακολουθείται μέχρι σήμερα.
Τον Νοέμβριο του 1959 η NSU παρουσίασε επίσημα τον περιστροφικό κινητήρα. Περισσότερες από 100 εταιρίες (από τις οποίες οι 34 ιαπωνικές, ανάμεσά τους βεβαίως και η Mazda που τελικά επιλέχτηκε) πρότειναν συνεργασία. Οι διαπραγματεύσεις με τη Mazda κράτησαν μέχρι το 1961, οπότε υπογράφηκε το τελικό συμβόλαιο συνεργασίας. Παράλληλα με την NSU, η Mazda δημιούργησε το δικό της τμήμα R&D αποκλειστικά για τον Wankel. Από την αρχή φάνηκε ότι το αυτό το Τμήμα είχε ιδιαίτερα δύσκολο έργο.

Devil’s nails(καρβουνακια)
Οι πρώτοι περιστροφικοί κινητήρες εμφάνιζαν πρόωρη φθορά με τη μορφή ραβδώσεων στην περιφέρεια του στάτορα, χαρακτηριστικό που οδηγούσε σε μειωμένη συμπίεση, πτώση απόδοσης και υπέρμετρη κατανάλωση λαδιού. Γι’ αυτό σε μια μελοδραματική κρίση οι ραβδώσεις ονομάστηκαν “ νυχιές του διαβόλου”. Οι ραβδώσεις προκαλούνταν από την ταλάντωση του στεγανοποιητικού “μαχαιριού” του ρότορα, με συχνότητα ίση με την ιδιοσυχνότητά του. Επιπλέον υπήρχε διαρροή λαδιού προς το θάλαμο καύσης και από τα στεγανοποιητικά δαχτυλίδια στην πλευρική επιφάνεια του ρότορα. Χρειάστηκε η συνεργασία της Mazda με την Nippon Piston Ring Co. και την Nippon Oil Seal Co. στους τομείς των υλικών και της σχεδίασης του “μαχαιριού” ώστε να λυθούν τα προβλήματα. Οι πρώτοι κινητήρες της NSU είχαν ένα ρότορα αλλά η λειτουργία τους ήταν ασταθής στις χαμηλές rpm, με έντονες διακυμάνσεις της ροπής. Ετσι η Mazda στράφηκε προς την εξέλιξη διρότορων, τριρότορων και τετραρότορων περιστροφικών κινητήρων. Ο πρώτος περιστροφικός κινητήρας που κατασκεύασε η Mazda είχε κωδικό L8A, κυβισμό 0,8lt (399cc ανά ρότορα) και τοποθετήθηκε στο πρωτότυπο L402A, πρόγονο του τελικού μοντέλου παραγωγής Cosmo Sport. Tο L402A ήταν ειδικά σχεδιασμένο για να δεχτεί περιστροφικό κινητήρα. Τον Δεκέμβριο του 1964 σχεδιάστηκε ο κινητήρας 1.0 με κωδικό 3820 και κυβισμό 491cc ανά ρότορα, προπομπός του L10A που τοποθετήθηκε στο Cosmo Sport.

Cosmo Sport
Το 1967 παρουσιάστηκε το Cosmo Sport, το πρώτο μοντέλο παραγωγής της Mazda που χρησιμοποιούσε κινητήρα Wankel. Το αυτοκίνητο έγινε δεκτό με ενθουσιασμό. Ο κινητήρας 10Α απέδιδε 110 ίππους και εξασφάλιζε στο μικρό coupe εντυπωσιακές επιδόσεις. Τα “μαχαίρια” είχαν κατασκευαστεί από πυρογραφίτη, και σε δοκιμές είχαν συμπληρώσει πάνω από 1.000 ώρες συνεχούς λειτουργίας χωρίς πρόβλημα.
Το 1966 η Mazda είχε αρχίσει την έρευνα για τη μείωση των καυσαερίων του περιστροφικού κινητήρα. Το αποτέλεσμα ήταν η εξέλιξη ενός συστήματος καύσης των άκαυτων υδρογονανθράκων που διέφευγαν στην εξαγωγή. Οι εξελίξεις απέδειξαν ότι αυτό το γεγονός είχε τη δική του, ξεχωριστή σημασία.
Το πρώτο αυτοκίνητο που εξήχθη στην Αμερική, το Mazda R100 (Familia Rotary Coupe για την ιαπωνική αγορά) με τον κινητήρα 10Α διέθετε αυτό το σύστημα, με αποτέλεσμα να πληροί όχι μόνο τις τότε ισχύουσες προδιαγραφές εκπομπών ρύπων, αλλά και τις επερχόμενες, όπως καθορίζονταν από το δρακόντειο Muskie Act της Αμερικανικής Υπηρεσίας Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA).
Ο κινητήρας 10Α αποτέλεσε τη βάση για την εξέλιξη και των υπόλοιπων περιστροφικών μοτέρ της εταιρίας που παραθέτουμε εδώ.


12Α
Ο κινητήρας αυτός παρουσιάστηκε το 1970 στο μοντέλο RX-2. Το πάχος του ρότορα είχε αυξηθεί κατά 10mm σε σχέση με τον 10Α (από τα 60 στα 70mm) με αποτέλεσμα η συνολική χωρητικότητα του κινητήρα ν’ ανέβει στα 1,2lt (2x573cc). Ηταν διαθέσιμος σε ατμοσφαιρική μορφή με καρμπιρατέρ, ενώ υπήρξε και έκδοση με ψεκασμό και υπερτροφοδότη καυσαερίων, που εξόπλιζε τα ιαπωνικά RX-7 πρώτης γενιάς και τα Cosmo.

13Β
Αυτό το μοτέρ πρωτοπαρουσιάστηκε το 1973 στο sedan RX-4 (στην ιαπωνική αγορά Luce), που το είδαμε και στην Ελλάδα. Το πάχος του κάθε ρότορα αυξήθηκε στα 80mm και η χωρητικότητα του κινητήρα σκαρφάλωσε στα 1,3lt (2x654cc). Είναι με διαφορά ο πιο δημοφιλής περιστροφικός κινητήρας, αφου χρησιμοποιήθηκε σε πολλά μοντέλα αυτοκινήτων, σε μικρά πούλμαν (το Parkway Rotary 26 του 1974) και σε φορτηγάκια pick-up για την αγορά των ΗΠΑ. Μια ενδεικτική λίστα των μοντέλων που χρησιμοποίησαν τον κινητήρα αυτόν είναι: RX-4, RX5, η δεύτερη και η τρίτη γενιά του RX-7, και τα JC Cosmo και 929.
Αρχικά ο 13Β ήταν ατμοσφαιρικός με καρμπιρατέρ, αλλά αργότερα απέκτησε ψεκασμό και ένα turbo (στην δεύτερη γενιά του RX-7) ή δυο (στην τρίτη). Hταν ο πρώτος περιστροφικός κινητήρας με τρεις θυρίδες εισαγωγής ανά ρότορα σε κάποιες εκδόσεις του.

20Β
Ο σπάνιος αυτός κινητήρας χρησιμοποιήθηκε μόνο στο μεγάλο coupe Eunos Cosmo του 1990, το οποίο προοριζόταν για την ιαπωνική αγορά. Χρησιμοποιεί τρεις ρότορες, ίδιους με του 13Β, με αποτέλεσμα η συνολική του χωρητικότητα να είναι 2lt (3x654cc). Ηταν γνωστός για τη δύναμη, την πολιτισμένη λειτουργία του που μπορούσε να συγκριθεί με ενός V12, αλλά και την κατασκευαστική του πολυπλοκότητα.

R26B
Δεν χρησιμοποιήθηκε σε κανένα μοντέλο παραγωγής, αλλά του αξίζει ιδιαίτερη μνεία επειδή είναι ο κινητήρας του Mazda 787B που το 1991, 3 χρόνια μετά τον θάνατο του Felix Wankel, τερμάτισε πρώτο στις 24 Ωρες του Mans κατατροπώνοντας αντιπάλους όπως η Mercedes και η Jaguar. Το μοτέρ είχε τέσσερις ρότορες, ίδιους με του 13Β, συνολική χωρητικότητα 2,6lt (4x654cc) και απέδιδε περίπου 700Ps. Μετά το τέλος του αγώνα, ο κινητήρας του αυτοκινήτου λύθηκε παρουσία δημοσιογράφων, ώστε να διαπιστώσουν ιδίοις όμμασι ότι το εξοντωτικό 24ωρο δεν του είχε προκαλέσει μεγάλες φθορές. Πράγματι η φθορά στα “μαχαίρια” -που υποφέρουν περισσότερο σε κάθε περιστροφικό κινητήρα- δεν ξεπερνούσε το 1/3 με 1/2 της μέγιστης επιτρεπτής τιμής. Ενα στέλεχος της Mazda είχε δηλώσει τότε ότι “…είναι κρίμα που ο Felix Wankel δεν είναι κοντά μας για να το δει”. Καμία άλλη ιαπωνική ομάδα μέχρι σήμερα δεν έχει κατακτήσει τη νίκη στον θρυλικό αγώνα αντοχής του Mans.


Twilight Zone
Παρ’ όλη την προσπάθεια της Mazda ώστε οι Wankel να γίνουν ισάξιοι των συμβατικών εμβολοφόρων στη συνείδηση των αγοραστών, οι περιστροφικοί κινητήρες δεν κατάφεραν ποτέ να ξεφύγουν απολύτως από τη …ζώνη του λυκόφωτος της αυτοκίνησης. Στα αυτοκίνητα καθημερινής χρήσης εξακολουθούσαν να υπάρχουν προβλήματα με την φθορά των κινούμενων μερών και την πτώση της απόδοσης των κινητήρων μετά από μερικά χιλιόμετρα, ιδίως αν ο οδηγός δεν πρόσεχε το μοτέρ όπως έπρεπε.
Επιπλέον η υψηλή κατανάλωση λαδιού του Wankel ξένιζε πολλούς και θεωρούνταν “κουσούρι”, μολονότι στην πραγματικότητα είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία του.

Rotary Basics
Ο περιστροφικός κινητήρας Wankel είναι ένας τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης. Η βασική αρχή παραγωγής της ισχύος του είναι ίδια με του κλασικού τετράχρονου εμβολοφόρου, αφού χρησιμοποιεί την ισχύ από την καύση της βενζίνης για να παράξει μηχανικό έργο και να κινήσει το όχημα. Ομως σε αντίθεση με τον τυπικό βενζινοκινητήρα, ο Wankel χρησιμοποιεί τριγωνικό ρότορα (αντί για πιστόνια και μπιέλες), στάτορα (αντί για μπλοκ), και περιστρεφόμενο κεντρικό άξονα για τη μετάδοση της ισχύος (αντί για στροφαλοφόρο άξονα). Εδώ πρέπει να σημειώσουμε ότι, λόγω δημοτικότητας, στο κείμενο χρησιμοποιούμε ως παράδειγμα το διρότορο μοτέρ 13Β.
Ο στάτορας του κινητήρα 13Β αποτελείται από 5 κύρια τμήματα (τα δυο κελύφη που περικλείουν τους ρότορες, ένα ενδιάμεσο τμήμα και δυο ακριανά καλύμματα). Οι δύο ρότορες είναι στερεωμένοι στον κεντρικό άξονα με ρουλεμάν και οδηγούνται σε περιστροφή από δυο σταθερά γρανάζια πάνω στα πλευρικά καλύμματα του κελύφους (οι ρότορες διαθέτουν και αυτοί γρανάζι με εσωτερική όμως οδόντωση). Η σχέση μετάδοσης των δυο γραναζιών είναι τέτοια, ώστε για κάθε περιστροφή του ρότορα ο κεντρικός άξονας περιστρέφεται 3 φορές. Το εσωτερικό του κελύφους που περικλείει τους ρότορες έχει και εδώ τη μορφή επιτροχοειδούς γεωμετρικής καμπύλης δυο λοβών. Ενα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του κινητήρα Wankel είναι ότι, καθώς ο ρότορας περιστρέφεται μέσα στο κέλυφός του δημιουργούνται 3 κοιλότητες ταυτόχρονα, καθεμία από τις οποίες εκτελεί και από μια φάση λειτουργίας του τετράχρονου κινητήρα. Πρακτικά λοιπόν, ο κάθε ρότορας αντιστοιχεί σε τρία πιστόνια ενός τετράχρονου εμβολοφόρου κινητήρα, συνεπώς ένας κινητήρας Wankel με δυο ρότορες αντιστοιχεί σε ένα συμβατικό εξακύλινδρο μοτέρ. Η λειτουργία του κινητήρα Wankel θυμίζει ένα υβρίδιο δίχρονου και τετράχρονου εμβολοφόρου βενζινοκινητήρα. Και αυτό επειδή, μολονότι έχει τέσσερις διακριτούς χρόνους, ο κινητήρας Wankel παράγει έργο μια φορά για κάθε μια περιστροφή του κεντρικού του άξονα (όπως ο δίχρονος παλινδρομικός βενζινοκινητήρας), αντί μια φορά για κάθε δυο περιστροφές όπως ο τετράχρονος. Το αποτέλεσμα είναι ο κινητήρας Wankel να αποδίδει ισχύ ανάλογη ενός τετράχρονου βενζινοκινητήρα με διπλάσια χωρητικότητα. Σε σύγκριση με τον ανταγωνιστή του, ο κινητήρας Wankel έχει τα εξής σημαντικά πλεονεκτήματα: -- Πολύ μικρότερο μέγεθος και κυρίως μικρότερο ύψος. Ετσι απαιτεί μικρότερο μηχανοστάσιο, επομένως το μπροστινό μέρος ενός αυτοκινήτου με Wankel μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε να έχει μικρότερη μετωπική επιφάνεια, άρα να είναι πιο αεροδυναμικό
-- Ο Wankel έχει πολύ λιγότερα κινούμενα μέρη από έναν παλινδρομικό κινητήρα, επειδή δεν επιβαρύνεται από εξαρτήματα όπως οι βαλβίδες και οι εκκεντροφόροι. Αυτό συνεπάγεται λιγότερες τριβές, μειωμένες απώλειες ισχύος, μικρότερο βάρος, και κυρίως μικρότερη αδράνεια των κινούμενων μερών του κινητήρα, η οποία εξασφαλίζει στον Wankel κορυφαία ευστροφία. Αλλη μια συνέπεια της μικρότερης αδράνειας των κινούμενων μερών είναι ότι, διάφορα περιφερειακά συστήματα του κινητήρα (όπως η μίζα) μπορούν να σχεδιαστούν μικρότερα, συντελώντας ακόμα περισσότερο στην εξοικονόμηση βάρους
-- Η κίνηση στον Wankel είναι συνεχής και έχει μια φορά (ζήτημα που απασχολεί τους μηχανικούς και ερευνητές όλου του κόσμου από τον 16ο αιώνα). Δεν υπάρχει τίποτε αντίστοιχο με την αντιστροφή της φοράς κίνησης των πιστονιών του εμβολοφόρου κινητήρα. Αυτό συνεπάγεται πρακτικά εξάλειψη των κραδασμών στον περιστροφικό κινητήρα. Ετσι ο Wankel δεν χρησιμοποιεί αντικραδασμικούς άξονες, με όλα τα οφέλη που αυτό συνεπάγεται
-- Η απόδοση της ισχύος στον κινητήρα Wankel είναι πιο ομαλή από ενός εμβολοφόρου βενζινοκινητήρα. Αυτό συμβαίνει κυρίως για δυο λόγους. Ο πρώτος είναι η μεγαλύτερη διάρκεια της φάσης εκτόνωσης στον Wankel (270ο έναντι 180ο περίπου του εμβολοφόρου). Ο δεύτερος είναι ότι ο Wankel παράγει έργο μια φορά για κάθε 360ο περιστροφής του κεντρικού άξονα αντί για μια φορά για κάθε 720ο, όπως ο τετράχρονος εμβολοφόρος. Ετσι έχουμε μικρότερο κενό ανάμεσα σε δυο διαδοχικές φάσεις παραγωγής έργου, άρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μικρότερο βολάν (που επίσης βοηθά στην ευστροφία του μοτέρ)
-- Η απουσία βαλβίδων βοηθά την αναπνοή του Wankel, άρα και την απόδοσή του στις μεσαίες και υψηλές rpm
-- Λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας στο θάλαμο καύσης του Wankel σε σχέση με ενός εμβολοφόρου βενζινοκινητήρα, οι εκπομπές οξειδίων του αζώτου είναι μειωμένες

Φυσικά, ο κινητήρας Wankel λόγω του σχεδιασμού του υστερεί σε μερικούς τομείς σε σχέση με τον εμβολοφόρο:
-- Ο μακρύς και στενός θάλαμος καύσης του κινητήρα Wankel μειώνει το θερμοδυναμικό βαθμό απόδοσης του κινητήρα, κι αυτό συνεπάγεται αύξηση της κατανάλωσης. Κει επειδή το σχήμα του θαλάμου καύσης δυσκολεύει τη διάδοση της φλόγας, η Mazda χρησιμοποιεί δυο μπουζί ανά ρότορα στους κινητήρες της.
-- Λόγω της απουσίας βαλβίδων, η ταχύτητα του αέρα στις χαμηλές rpm είναι μικρή. Συνεπώς η ανάμιξη του μίγματος είναι ατελής και η απόδοση στις χαμηλές rpm υστερεί
-- Οι παλαιότεροι κινητήρες Wankel είχαν αυξημένες εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα και άκαυστων υδρογονανθράκων

Η πρόκληση
Η δεκαετία που διανύουμε αποτέλεσε πρόκληση για τη Mazda, αφού οι ολοένα αυστηρότερες νόρμες εκπομπής ρύπων έθεσαν ανυπέρβλητα εμπόδια στον κινητήρα 13Β-REW, το μοτέρ του RX-7 τρίτης γενιάς. Το αποτέλεσμα ήταν να εξοστρακιστεί από την ευρωπαϊκή και την αμερικάνικη αγορά και να περιοριστεί στην ιαπωνική -αλλά η Mazda δεν είχε πει ακόμα την τελευταία της λέξη. Αντί να οπισθοχωρήσει, σήκωσε το γάντι της νέας αυτής πρόκλησης και στο 33ο Σαλόνι Αυτοκινήτου στο Tokyo παρουσίασε το πρωτότυπο RX-EVOLV με τη νέα γενιά του κινητήρα 13Β, την 13Β-MSP (Multi Side Port).
Ο νέος κινητήρας έγινε γνωστός ως Renesis (Rotary Engine Genesis) και η κατασκευή του βασίστηκε στον πειραματικό κινητήρα MSP-RE του παλαιότερου πρωτότυπου RX-01 που είχε παρουσιαστεί στο Σαλόνι του Tokyo το 1995. Το τελικό μοντέλο παραγωγής, το Mazda RX-8, παρουσιάστηκε το 2003.
Ο κινητήρας Renesis είναι ο πρώτος περιστροφικός κινητήρας συμβατός με τις προδιαγραφές OBD II και καλύπτει τόσο τις προδιαγραφές εκπομπής καυσαερίων EURO IV της ΕΕ όσο και εκείνες για τα οχήματα LEV (Low Emissions Vehicle ~ Χαμηλής Εκπομπής Ρύπων) που ισχύουν στην California. Ο Renesis διατίθεται σε δυο εκδόσεις: τη High Power των 231Ps που κινεί το RX-8 Cosmo, και τη Standard Power των 192Ps που τοποθετείται στο RX-8 Challenge.

RENESIS Vs 13B-REW
Σε σύγκριση με τον 13Β-REW ο RENESIS είναι ατμοσφαιρικός, με σχέση συμπίεσης 10:1 αντί 8,5:1, και ελαφρύτερος κατά σχεδόν 36kgr. Οι ρότορές του είναι κατά 14% ελαφρύτεροι και ο κεντρικός άξονας έχει ενισχυθεί.
Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των δυο κινητήρων είναι παρόμοια, με εξαίρεση τη θέση των θυρίδων εξαγωγής. Στον Renesis οι θυρίδες εξαγωγής έχουν μεταφερθεί στις πλευρικές επιφάνειες του στάτορα, ενώ στον 13Β-REW βρίσκονταν στην περιφέρεια του κελύφους. Με αυτό τον τρόπο κάθε ρότορας έχει πλέον δυο θυρίδες εξαγωγής.
Η νέα διάταξη των θυρίδων έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πρώτο και κύριο, εκμηδενίστηκε το overlap μεταξύ εισαγωγής και εξαγωγής, το οποίο άφηνε άκαυστο μίγμα να διαφύγει προς την εξαγωγή και επιβάρυνε με καυσαέρια το καύσιμο μίγμα. Ετσι μειώθηκαν οι εκπομπές ρύπων και η κατανάλωση σε σχέση με τα προηγούμενα περιστροφικά μοτέρ της Mazda.
Αλλο ένα πλεονέκτημα της νέας διάταξης είναι ότι επέτρεψε στους σχεδιαστές να αυξήσουν το συνολικό μέγεθος των θυρίδων τόσο στην εισαγωγή (κατά 30%) όσο και στην εξαγωγή (σχεδόν κατά 100%, αφού πλέον χρησιμοποιούνται δυο θυρίδες εξαγωγής ανά ρότορα). Οι θυρίδες εισαγωγής έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε ν’ ανοίγουν νωρίτερα, ενώ με τη χρήση εγκοπών στο ρότορα καθυστερεί το κλείσιμο των θυρίδων εξαγωγής κατά περίπου 15ο προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερος θερμοδυναμικός βαθμός απόδοσης.
Επιπλέον, με τις πλευρικά τοποθετημένες θυρίδες εξαγωγής τα “μαχαίρια” είναι συνεχώς σε επαφή με το τοίχωμα του κελύφους, εξασφαλίζοντας καλύτερη λίπανση και μειωμένη κατανάλωση λαδιού.
To σύστημα λίπανσης του Renesis έχει αναβαθμιστεί προκειμένου να ανταποκριθεί στις νέες απαιτήσεις, με αποτέλεσμα, εκτός των άλλων, η κατανάλωση λαδιού να μειωθεί κατά 50%. Τώρα χρησιμοποιούνται 2 μπεκ ανά ρότορα για τον ψεκασμό λαδιού πάνω στα “μαχαίρια”, και έχουν καταργηθεί τα μπεκ ψεκασμού λαδιού στους αυλούς εισαγωγής που είχε ο κινητήρας 13Β-REW. Η παροχή λαδιού της αντλίας ρυθμίζεται μέσω ενός βηματικού κινητήρα ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του μοτέρ. Κάθε 12η φορά που ο κινητήρας παίρνει μπροστά, ο βηματικός κινητήρας διενεργεί αυτοέλεγχο μεταβάλλοντας την παροχή της αντλίας από το ελάχιστο στο μέγιστο. Σε περίπτωση βλάβης η αντλία μένει στο minimun της παροχής της και οι στροφές του κινητήρα δεν μπορούν να ξεπεράσουν τις 3.000.

High Power ή Standard Power?
Η “μεγάλη” και η “μικρή” έκδοση του κινητήρα Renesis έχουν δυο βασικές διαφορές: μια στο σύστημα εισαγωγής και μια στο σύστημα ψεκασμού καυσίμου.

Σύστημα Ψεκασμού
Ο Renesis High Power έχει 6 μπεκ ψεκασμού καυσίμου, τρία για κάθε ρότορα. Τα μπεκ ονομάζονται Primary, Secondary, και Primary 2. Τα Primary είναι τα κυρίως μπεκ του κινητήρα και λειτουργούν υπό όλες τις συνθήκες. Αν οι στροφές του κινητήρα ξεπεράσουν τις 3.750rpm και το φορτίο του είναι αυξημένο, τότε ενεργοποιούνται και τα Secondary, τα οποία προσφέρουν extra βενζίνη. Αν ο κινητήρας βρεθεί σε συνθήκες μέγιστου φορτίου, ενεργοποιούνται και τα μπεκ Primary 2 για να προσφέρουν τη μέγιστη παροχή καυσίμου. Ο Renesis Standard Power διαθέτει μόνο τα μπεκ Primary και Secondary.

Σύστημα Εισαγωγής
Οι μηχανικοί της Mazda, στην προσπάθειά τους να αντιμετωπίσουν το μειωμένο στροβιλισμό του μίγματος που προκαλεί η απουσία βαλβίδων στον κινητήρα Wankel (χαρακτηριστικό με πολύ αρνητικές συνέπειες στην απόδοση, κυρίως στις χαμηλές rpm) εξέλιξαν ένα έργο τέχνης. Ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα αλλάζει η διαδρομή του αέρα εισαγωγής από το περιβάλλον μέχρι το θάλαμο καύσης, με σκοπό τη βελτιστοποίηση των ροϊκών του χαρακτηριστικών.
Στο σύστημα εισαγωγής εντοπίζεται η κυριότερη διαφορά μεταξύ των εκδόσεων High Power και Standard Power. Ο Renesis High Power έχει τρεις θυρίδες εισαγωγής ανά ρότορα (οι οποίες συνδέονται με ισάριθμους αυλούς εισαγωγής) αντί για δυο του Standard Power. Με λογική παρόμοια με αυτή που ακολουθείται στα μπεκ ψεκασμού, οι δυο θυρίδες ονομάζονται Primary και Secondary Ports, και η επιπλέον τρίτη θυρίδα του κινητήρα High Power ονομάζεται Auxiliary Port. Οι αυλοί εισαγωγής που συνδέονται με τις θυρίδες Secondary και Auxiliary μπορούν να κλείσουν μέσω κλαπέτων, ενώ οι αυλοί των Primary Ports μένουν πάντοτε ανοικτοί.
Μια δεύτερη διαφορά εντοπίζεται στη χοάνη της εισαγωγής πριν από το φίλτρο. Ο κινητήρας High Power διαθέτει ένα επιπλέον άνοιγμα που ανοιγοκλείνει μέσω βαλβίδας.

Λειτουργία περιοχής <3.250rpm
Μέχρι τις 3.250rpm η ροή του αέρα γίνεται μόνο μέσω των Primary Ports. Με αυτό τον τρόπο επιταχύνεται ο αέρας έτσι ώστε να αναμιχθεί όσο το δυνατόν καλύτερα με το καύσιμο. Προς αυτή την κατεύθυνση κινείται και η ύπαρξη δυο βοηθητικών παροχετεύσεων αέρα κάτω από τα μπεκ ψεκασμού καυσίμου. Ο αέρας εισαγωγής βγαίνει από τις παροχετεύσεις με πολύ μεγάλη ταχύτητα και συγκρούεται με τη δέσμη του καυσίμου, με αποτέλεσμα τον λεπτότερο διαμερισμό του μίγματος, κάτι που βοηθά στην καλύτερη καύση του.

Λειτουργία περιοχής 3.250-5.500rpm
Στις 3.250rpm τα κλαπέτα στους Secondary αυλούς εισαγωγής ανοίγουν, και ο τότε ο Wankel χρησιμοποιεί δυο αυλούς και δυο θυρίδες εισαγωγής ανά ρότορα. Ετσι αυξάνεται η ποσότητα του αέρα προς τον κινητήρα για καλύτερη απόδοση. Μέχρι τις 5.500rpm ο τρόπος λειτουργίας των εκδόσεων High Power και Standard Power είναι πανομοιότυπος.

Λειτουργία περιοχής 5.500-6.250rpm
Στις 5.500rpm ανοίγει μέσω βαλβίδας το δεύτερο άνοιγμα στη χοάνη της εισαγωγής ώστε να μειωθούν ακόμη περισσότερο οι αντιστάσεις του εισερχόμενου αέρα. Το συγκεκριμένο σύστημα υπάρχει μόνο στον κινητήρα High Power (στον κινητήρα Standard Power η χοάνη εισαγωγής διαθέτει ένα μόνο άνοιγμα, λίγο φαρδύτερο από του High Power), που η Mazda το ονομάζει VFAD (Variable Fresh Air Duct).

Λειτουργία περιοχής 6.250-7.250rpm
Στις 6.250rpm ανοίγουν τα κλαπέτα των Auxiliary Ports (υπάρχουν μόνο στον κινητήρα High Power), και τότε ο αέρας χρησιμοποιεί 3 θυρίδες ανά ρότορα για την εισαγωγή. Για την κίνηση των κλαπέτων φροντίζει ένας ηλεκτροκινητήρας με μηχανισμό κρεμαγιέρας. Για να αποφεύγονται οι επικαθήσεις άνθρακα, τα κλαπέτα ανοίγουν και κλείνουν μια φορά κάθε φορά που ξεκινά ο κινητήρας.

Λειτουργία περιοχής >7.250rpm
Μετά τις 7.250rpm ανοίγει ένα επιπλέον κλαπέτο που ενώνει τους αυλούς εισαγωγής των δυο ροτόρων. Αυτό γίνεται για να εκμεταλλευτεί ο κινητήρας το φαινόμενο των κυμάτων πίεσης που προκαλούνται από το απότομο κλείσιμο των θυρίδων εισαγωγής. Αυτά τα κύματα αυξάνουν στιγμιαία την πίεση του εισερχόμενου αέρα και έτσι μεγαλώνει ο βαθμός πλήρωσης των θαλάμων καύσης (σαν “ατμοσφαιρική υπερτροφοδότηση”). Αυτό το κλαπέτο ονομάζεται Variable Dynamic Effect Intake Valve (VDEIV).

Κρύα εκκίνηση
Ειδικά για την περίπτωση κρύας εκκίνησης ο Renesis χρησιμοποιεί μια δευτερεύουσα ηλεκτρική αντλία που λειτουργεί για 60sec και αυξάνει την παροχή αέρα στην εισαγωγή. Ετσι ο καταλύτης έρχεται γρηγορότερα σε θερμοκρασία λειτουργίας, ενώ διευκολύνεται η οξείδωση του μονοξειδίου του άνθρακα σε διοξείδιο αλλά και η καύση των άκαυτων υδρογονανθράκων. Κατά την κρύα εκκίνηση το αβάνς της ανάφλεξης και το σύστημα ψεκασμού ρυθμίζονται ανάλογα από τον εγκέφαλο του κινητήρα.

RENESIS green
Στόχος της Mazda είναι το RX-8 να πληροί όχι μόνο τις τωρινές, αλλά και μελλοντικές προδιαγραφές εκπομπής ρύπων. Γι’ αυτό ο καταλύτης του Renesis έχει ένα υπόστρωμα από ζεόλιθο κάτω από την κεραμική επιφάνειά του, το οποίο δρα ως παγίδα υδρογονανθράκων. Χάρη στους μικροπόρους που έχει ο ζεόλιθος, τα μόρια των άκαυστων υδρογονανθράκων παγιδεύονται για τα 20 πρώτα sec μετά από μια ψυχρή εκκίνηση. Στη συνέχεια, μόλις ο καταλύτης φτάσει σε θερμοκρασία λειτουργίας, απελευθερώνονται και οξειδώνονται μέσα σε αυτόν, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Επίσης χρησιμοποιούνται δυο αισθητήρες λ, ένας ευρέως φάσματος για τον ακριβή καθορισμό της περιεκτικότητας των καυσαερίων σε οξυγόνο και ένας κοινός αισθητήρας ζιρκονίου που ελέγχει την καλή λειτουργία του καταλύτη.

Η ταμπακέρα
Δύσκολα μπορεί να ισχυριστεί κάποιος ότι ο περιστροφικός κινητήρας του Felix Wankel άλλαξε την μορφή της αυτοκίνησης. Μολονότι έχει εντυπωσιακή σύλληψη και πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τον εμβολοφόρο βενζινοκινητήρα, τα μειονεκτήματα των πρώτων Wankel αποθάρρυναν τους υπόλοιπους μεγάλους κατασκευαστές από το να τον υιοθετήσουν.
Μήπως λοιπόν η δουλειά της Mazda στον Wankel είναι χωρίς αντίκρισμα?
Σαφώς όχι. Οι μηχανικοί της Mazda με αυταπάρνηση και εντατική έρευνα επί 4 και πλέον δεκαετίες κατόρθωσαν να μεταμορφώσουν τον αρχικά ασύμφορο και αναξιόπιστο κινητήρα Wankel σε ένα 100% χρηστικό σύνολο, του οποίου ο ιδιοκτήτης δεν χαρακτηρίζεται πλέον σαν “βιτσιόζος” ή “γραφικός της αυτοκίνησης”. Αντίθετα, μπορεί να αισθάνεται περήφανος αφού το αυτοκίνητο που οδηγεί έχει ένα μοναδικό κινητήρα. Σήμερα, όπου τα μοντέλα-καρμπόν πολλαπλασιάζονται, αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία.