Mazda Renesis: Motor roku 2003 (detailní pohled)

Mazda Renesis: Motor roku 2003 (detailní pohled)

 
 

Mazdu RX-8 jsme v magazínu již dříve podrobně popsali, ale protože automobil je zajímavý nejen designem a provedením karosérie, ale hlavně použitým hnacím ústrojím, vracíme se k tomuto vozu ještě jednou tímto článkem.

Mazdu RX-8 jsme v magazínu již dříve podrobně popsali, ale protože automobil je zajímavý nejen designem a provedením karosérie, ale hlavně použitým hnacím ústrojím, vracíme se k tomuto vozu ještě jednou tímto článkem.

Wankel: Motor s rotujícím pístem

Vynález Felixe Wankela v 50. letech minulého století znamenal revoluční změnu v konstrukci spalovacího motoru, která se přesto udála až půlstoletí po tom, co vyjel první spalovacím motorem poháněný automobil. Přímočarý vratný pohyb pístu v klasickém spalovacím motoru s sebou nese mnoho nevýhod a cestou ze začarovaného kruhu se měla stát konstrukce, která eliminuje klikový mechanismus, zásadně snižuje počet pohybujících se částí a je přitom kompaktnější než srovnatelné konvenční spalovací motory. Na svět přišel rotační pístový motor častěji označovaný jako Wankelův motor, nebo jednoduše Wankel.

Jeho konstrukce sestává z trojúhelníkového pístu, který koná krouživý pohyb. Boky pístu jsou tvořeny válcovými plochami, které spolu se skříní tvoří tři pracovní prostory. Profil vnitřku skříně, ve které rotuje píst, je tvořen válcovou plochou, která se nazývá zkrácená epitrochoida. K této křivce vede několik geometrických postupů, ale v zásadě se jedná o rotaci kružnice po další kružnici o dvojnásobném průměru. Na malé kružnici se vyznačí bod, který pak vytváří požadovanou křivku.

Rotující píst mění objemy tří komor. Každá z komor vykoná za 3 otáčky jeden čtyřdobý pracovní cyklus. Pokud uvažujeme rotaci pístu doprava, v první komoře dochází k nasávání směsi a stlačování směsi, ve druhé komoře je dokončena komprese a dochází k zážehu, třetí komora se v té samé chvíli nachází ve fázi výfuku. Pohyb pístu je určen ozubeným převodem uvnitř pístu (pastorek je pevný, rotuje píst) a tento pohyb se přenáší přes excentr na výstupní hřídel motoru. Jednotlivé části Wankelu jsou pěkně vidět zde a animaci principu činnosti najdete zde. Díky převodu vykoná výstupní hřídel 3 otáčky, ale píst přitom absolvuje otáčku jedinou. Jako otáčky Wankelova motoru se udávají otáčky výstupního hřídele.

Mezi výhody Wankelova motoru ve srovnání s klasickým pístovým motorem patří:
- klidnější chod, neboť rotují jen hlavní části, které jsou navíc dokonale dynamicky vyváženy
- lepší ukazatele výkonové hmotnosti [kg/kW]
- menší zastavěný prostor [m3/kW]
- menší počet součástí, menší hmotnost

Mezi nevýhody Wankelova motoru ve srovnání s klasickým pístovým motorem patří:
- problémy s utěsněním spalovacích prostorů, nízká životnost těsnících lišt
- velké kluzné rychlosti radiálních těsnících lišt (omezují nejvyšší otáčky motoru)
- nevhodný tvar spalovacího prostoru (velký měrný povrch-vysoké tepelné ztráty)
- malá dosažitelná hodnota kompresního poměru
- velká měrná spotřeba (důsledek nízkého kompresního poměru a malé tepelné účinnosti)
- vyšší spotřeba oleje v důsledku nutnosti mazání těsnících lišt
- vyšší emise HC, CO a CO2

Nový motor s rotujícím pístem se objevil ve vozech NSU, Citroën a Mazda. Ovšem pouze Mazda, která vlastní licenci na výrobu Wankelů od roku 1961, se nevzdala a od šedesátých let pracuje na odstranění výše uvedených nevýhod tak, aby použití neobvyklé konstrukce nebylo pouze kuriozitou, ale spíše ukázkou technické vyspělosti automobilky. Mazda Wankelem vybavila několik modelů, přičemž zejména sportovní kupé RX-7 se stalo v 80. a 90. letech populárním v Evropě i v zámoří. V roce 1991 poslali japonští inženýři prototypy Mazda 787B do francouzského Le Mans, aby ukázaly světu že Wankel je schopen soupeřit se zavedenými konstrukcemi. A povedlo se. 24 hodin Le Mans vyhrála poprvé japonská automobilka a hned napoprvé to bylo s Wankelovým motorem.

Renesis: Wankel stále žije
Po trochu delším úvodu, se konečně dostáváme k motoru Mazdy RX-8, který automobilka pojmenovala Renesis, což má vyjadřovat spojení slov rotační motor (Rotary Engine) a geneze-vznik-zrod (Genesis). Motor vychází z původního Wankelu 13B z předchozí Mazdy RX-7. Hlavním cílem při vývoji nového motoru bylo dosažení stejného výkonu při atmosférickém plnění jako měl poslední přeplňovaný motor v RX-7, při přijatelnější spotřebě paliva a nižší produkci emisí. Motor Renesis je na trh uveden ve dvou výkonových variantách, které se však mohou v různých částech světa dále odlišovat. V Evropě se prodává Renesis se 141 kW nebo 170 kW.

Nový motor integruje několik dílčích zlepšení proti předchozím konstrukcím Wankelova motoru a my si je v následujících odstavcích popíšeme.

Uspořádání sacích a výfukových kanálů
Klíčovou inovací motoru Renesis je přemístění vyústění výfukových kanálů z čelní strany na bok pracovního prostoru, kde také ústí sací kanály. Žádný z kanálů již tedy není otevírán jen změnou polohy pístu. Hlavní výhodou tohoto řešení je odstranění překrytí otevření sacího a výfukového kanálu, což přispívá ke stabilnějšímu spalování a nižším emisím. V předchozím uspořádání opouštěly nespálené plyny spalovací prostor výfukovým kanálem v čelní stěně a zvyšovaly tak emise škodlivin. Nyní jsou tyto plyny ponechány v pracovním prostoru a spáleny v dalším cyklu. K dispozici jsou dva sací kanály. Větší výfukové kanály umožnily jejich pozdější otevření, delší expanzi, zvýšení tepelné účinnosti a příznivější spotřebu. Ve srovnání s předchozí generací Wankelu Mazdy došlo ke zvětšení plochy průřezu sacího otvoru v pracovním prostoru téměř o 30 %.

Výkonnější verze motoru disponuje třemi kanály: primárním, sekundárním a doplňkovým, které obsluhují spalovací prostory (tedy celkem šest vyústění ve dvou spalovacích prostorech). Variabilní systém sání otevírá nebo zavírá sekundární a doplňkový kanál v závislosti na otáčkách motoru, jak ukazuje naše tabulka. Podobně se také při 7250 ot/min zkracuje sací potrubí a otevřením příslušné klapky se k hlavnímu sání přidává kratší doplňkové sací potrubí (variable fresh air duct), což zvyšuje točivý moment a výkon při vysokých otáčkách. Rozdíl mezi motory ve verzi 141 kW a 170 kW je dobře vidět z tohoto schématu.

Otáčky [min-1]                3750      6250          7250
Ventil FAD          |<---------uzavřen----------------><-otevřen->|
Ventil přídav. sání |<-uzavřen-><----------otevřen--------------->|
Ventil variab. sání |<---------uzavřen----------------><-otevřen->|
Klapka v sekund.kan.|<---------uzavřena--><-------------otevřena->|

Technika pro zlepšení odezvy motoru, nižší vibrace a příznivější spotřebu
Předchozí motor 13B-REW produkoval maximální výkon při 6500 ot./min, nový Renesis dosahuje maxima při 8500 ot/min. Zvýšení otáček bylo možné díky novému rotoru (snížení hmotnosti o 11 %) a dalším úsporám hmotnosti rotujících hmot. O lepší rozprášení paliva v pracovním prostoru se nyní starají tři vstřikovače, elektronicky ovládaná škrtící klapka a 32bitová řídící jednotka.

Další zlepšení plynulosti chodu a snížení vibrací dvourotorového uspořádání Wankelu zajistila Mazda přechodem od staticky vyváženého ústrojí k dynamickému vyvážení, které uvažuje hmotnost mazacího oleje, vstupujícího do rotoru. Protizávaží, která rotovala stejným smyslem jako oba rotory, mají nyní vzájemně opačný smysl rotace.

Utěsnění jednotlivých prostorů, mají na starost dvojitá olejová těsnění a boční těsnění. Boční těsnění klínovitého tvaru zabraňují úniku výfukových plynů do sání a snižují riziko karbonizace. Do sacího potrubí je pro lepší atomizaci paliva vstřikován proud vzduchu, který vhodně urychlí vstříknuté palivo a napomáhá odstranění kapek paliva, které ulpívají na stěnách spalovací komory. Lepší zapálení směsi podporují zapalovací svíčky s mikroelektrodami, které snáze zapálí také chudé směsi. Pro vrchol středové elektrody je nyní místo platiny použito odolnější iridium.

Vedle již zmíněného uspořádání sacích kanálů, přispívá ke zlepšení hodnot emisí také přivádění sekundárního vzduchu pomocí elektrického čerpadla do mezery mezi výfukovými kanály při startování motoru. Přivedený vzduch napomáhá vyhořívání nespálených plynů ještě před tím než odejdou výfukem. Měření množství nasávaného vzduchu pomocí tlaku v sacím potrubí, bylo nahrazeno snímačem založeným na principu změny teploty vodiče. Jediný snímač kyslíku ve výfuku je nyní nahrazen dvojící snímačů (jeden z nich je před katalyzátorem, viz další schéma). Tyto změny vedly ke snížení emisí asi o 90 % ve srovnání s předchozí generací Wankelu.

Materiály v motoru Renesis

Zatímco skříň tvořící tvar pracovního prostoru je vyrobena z hliníkové slitiny, díly uzavírající prostor ze stran jsou vyrobeny z šedé litiny s honovanými styčnými plochami. V těchto odlitcích jsou také vedeny výfukové kanály, které jsou velmi tepelně namáhány a proto dostaly teplotně odolnou keramickou vložku. Také píst samotný je vyroben z šedé litiny. Kovaný hřídel s excentrem je ve srovnání s klikovou hřídelí běžného motoru podstatně jednodušší součást.

Hnací ústrojí Mazdy RX-8
Mazda RX-8 se vyznačuje klasicky uspořádaným hnacím ústrojím s motorem vpředu a pohonem zadních kol. Toto uspořádání s sebou nese riziko vibrací při vysokých otáčkách motoru a vysokých rychlostech, navíc čím delší je spojovací hřídel tím vyšší je riziko vibrací. To se v konvenčních vozech řeší rozdělením spojovacího hřídele na více částí (většinou dvě) a ukotvením centrálního ložiska ke karosérii. Jenže s řešením jednoho problému, přichází další, vyšší hmotnost celého ústrojí. V Mazdách RX-8 s manuální převodovkou je použit odlehčený jednodílný spojovací hřídel vyrobený z oceli, uhlíkového kompozitu a vysokopevných plastů a převodovka i diferenciál jsou uloženy na samostatném pomocném rámu (PPF-Power Plant Frame). Srovnání uspořádání hnacího ústrojí je na tomto schématu. Výsledkem je úspora hmotnosti 5 kg a nadále již není třeba centrálního ložiska uloženého v karosérii, což přispělo k dalšímu omezení vibrací. Pomocné rámy jsou vybaveny dynamickými tlumiči vibrací.

Kompaktní motor Renesis má stavební výšku 338 mm, což přibližně odpovídá rozměru převodovky a vzhledem k absenci přeplňování disponuje také nižší hmotností. Jeho uložení ve voze je nyní o 40 mm níže a 60 mm dále ke středu automobilu, ve srovnání s Mazdou RX-7. To je výhodné z hlediska jízdních vlastností, kdy je cílem rozložit hmotnost vozu tak, aby těžiště bylo co nejníže a moment setrvačnosti kolem svislé osy byl co nejnižší (k tomuto cíli vede snaha umístit hmotné části co nejblíže k teoretické ose otáčení). Současně byl zvětšen prostor pro posádku, posunutím přístrojové desky o 80 mm vpřed.

Mazda odvážně přivedla do sériové výroby evoluci neobvyklého motoru a právem jí za to patří ocenění International Engine of the Year 2003. Změny, které Mazda udělala na Wankelu byly proti ostatním soutěžícím konkurentům natolik zásadní, že 44 z 50 novinářů volilo právě Renesis jako nejlepší motor minulého roku.

Technická data Mazdy RX-8 Renesis (provedení pro Evropu)

                                      141 kW        170 kW  
Objem pracovního prostoru [cm3]       2 x 654       2 x 654  
Nejvyšší výkon [kW při ot./min]       141/7000      170/8200
Nejvyšší toč. mom.[kW při ot./min]    220/5000      211/5500
Kompresní poměr                       cca 10:1      cca 10:1 
Nejvyšší ot./min                      7500          9000 

Převody 1. rychlostní stupeň 3,483 3,760 2. rychlostní stupeň 2,015 2,269 3. rychlostní stupeň 1,484 1,645 4. rychlostní stupeň 1,000 1,187 5. rychlostní stupeň 0,762 1,000 6. rychlostní stupeň - 0,843 zpětný chod 3,288 3,564 stálý převod 4,444 4,444

Jízdní výkony a spotřeba Zrychlení z 0 na 100 km/h [s] 7,2 6,4 Nejvyšší rychlost [km/h] 223 235 Spotřeba město [l/100 km] 14,9 15,6 Spotřeba mimo město [l/100 km] 8,1 8,7 Spotřeba kombinovaná [l/100 km] 10,6 11,2

Emise CO2 [g/km] 267 284

Spolupracujeme s TipCars.com

Štítky Technika Mazda

 







Doporučujeme
Vyzkoušeli jsme kupé Škoda posledních osmdesáti let. Tudy kráčí historie! (+video) Vyzkoušeli jsme kupé Škoda posledních osmdesáti let

Dnešní doba patří automobilům SUV a atraktivních kupé…

Kontrolky v autě: Znáte jejich význam? Kontrolky v autě: Znáte jejich význam?

Co který symbol na palubní desce znamená, jsme psali již…

 

AutoRevue
Renault Scénic a Grand Scénic: MPV s příchutí crossoveru [první jízdní dojmy] Renault Scénic a Grand Scénic: MPV s příchutí crossoveru [první jízdní dojmy]

Renault v první polovině letošního roku představil novou…

Tohle bolí! Ultravzácné Ferrari F40 v Británii shořelo na popel Tohle bolí! Ultravzácné Ferrari F40 v Británii shořelo na popel

Někomu se nepoštěstí vidět Ferrari F40 jedinkrát za život…

 




Mazda RX-Vision s novým rotačním motorem SkyActiv-R odhalena Mazda RX-Vision s novým rotačním motorem SkyActiv-R odhalena

Na autosalonu v Tokiu představuje automobilka Mazda…

Šéfdesignér Mazdy chce novou RX s Wankelem Šéfdesignér Mazdy chce novou RX s Wankelem

Přes všechny více či méně zaručené zprávy nemá nová…

 



 
Exkluzivní spy video: Modernizovaná Škoda Octavia (2017) poprvé na silnici

Exkluzivní spy video: Modernizovaná Škoda Octavia (2017) poprvé na silnici

Včera

Třetí generace octavie se v rámci nadcházející modernizace dočká přepracovaného vzhledu a bohatší výbavy.




Blesk.cz

Wintonovy děti shání 3,2 milionu: Na hlavním nádraží chtějí postavit pomník svým rodičům

Wintonovy děti shání 3,2 milionu: Na hlavním nádraží…

Několik z „dětí“, kterým je dnes již kolem osmdesáti, se rozhodlo na Hlavním nádraží v Praze postavit pomník…

Silný výbuch a střelba ve švédském Malmö: Čtyři zranění, útočníci na útěku

Silný výbuch a střelba ve švédském Malmö: Čtyři…

Čtyři lidé utrpěli v neděli večer zranění při střelbě v centru jihošvédského města Malmö. Jeden z nich byl…

 

iSport.cz

Levého už pustili z nemocnice: Jsem v pořádku! Stres k fotbalu patří

Levého už pustili z nemocnice: Jsem v pořádku! Stres…

Dobrá zpráva od Stanislava Levého: „Jsem fit, v úterý budu na tréninku.“ Trenér Slovácka, jenž byl v poločase…

Rowdies na hřišti? Nic by neudělali, věřil Koubek. Ščasný je chápal

Rowdies na hřišti? Nic by neudělali, věřil Koubek.…

Nestačilo, že po mizerném výkonu prohráli derby se Slavií 0:2. Sparťanští fotbalisté museli po utkání čelit i…

 

Reflex.cz

První dáma české e-commerce Simona Kijonková: Myšlenka na Zásilkovnu přišla už v roce 2009

První dáma české e-commerce Simona Kijonková:…

Miluje výzvy i díry na trhu, které okamžitě zaplňuje svými projekty. Simona Kijonková skočila z IT rovnýma…

Mniši na kolech přejíždějí Himaláje. Chtějí tak upozornit na pašování dívek z Nepálu

Mniši na kolech přejíždějí Himaláje. Chtějí tak…

Červené cyklistické dresy, bílé helmy a zdánlivě nekonečný peleton cyklistů, kteří ve vysoké nadmořské výšce…