Kategoriat
Felix Wankel (1902-1988) tunnetaan nimeään kantavan, mekaniikaltaan yksinkertaiselta vaikuttavan kiertomäntämoottorin isänä. Uusin Wankel-moottorisovellus on käytössä Mazdan hiljattain julkaisemassa lataushybridissä.
Uuttera keksijä
Felix Wankel luonnosteli kiertomäntämoottorin idean jo 1924, mutta kopiointiepäilyjen vuoksi hänen patenttihakemuksensa evättiin. Kaikesta päätellen hän oli keksijänä varsin uuttera, sillä joitain vuosia myöhemmin päivitetty patenttihakemus viimein hyväksyttiin.
Toisen maailmansodan päättyessä Wankel oli ideansa kanssa edelleen kutakuinkin lähtökuopissa. Tilannetta ei helpottanut, että Wankel virui liittoutuneiden toimesta vuoden vankilassa epäiltynä ties minkälaisista vehkeilyistä natsi-Saksan ase- ja koneteollisuuden kehitystöissä. Samassa rytäkässä hänen työpajassaan olleet prototyyppiluomukset hävitettiin.
Sinnikkyys palkitaan
Ensimmäinen oikeasti toimiva kiertomäntämoottori käynnistettiin vasta 1957. Vuotta myöhemmin käynnistyi tämän voimalaitteen kehitysversio, ja vaikuttikin nykytermillä todettuna, että homma alkaisikin niin sanotusti rokkaamaan.
Hieman myöhemmin Wankel tutkaili yhdessä NSU-autovalmistajan kanssa eri katsantokulmia moottorin kehitystyön parissa; männän kärkien tiivistys, sytytystulpan paikka, portin ajoitus, toimivan voitelun ja tehokkaan jäähdytyksen järjestäminen, erilaiset materiaalit sekä valmistuskustannukset unohtamatta kestävyyttä ja luotettavuutta.
NSU käytti noin 40 kW tehoista Wankel-moottoria Spider-mallissaan vain kolme vuotta vuodesta 1963 vuoteen 1966. Yrityksistä huolimatta ongelmaksi muodostui moottorin onneton kestävyys.
Myöhemmin NSU vielä palasi Wankel-aiheeseen Ro 80 -mallissaan, jossa käytettiin suurempaa 85 kilowatin KKM 612-moottoria, mutta kestävyysongelmat eivät hellittäneet. Niinpä Ro 80-mallin tuotanto loppui noin 10 vuoden valmistusjakson jälkeen AD 1977 selvästi alle 40 tuhannen valmistetun auton jälkeen.
Jälleen uusi alku?
Euroopassa kiinnostus Wankel-moottoria kohtaan siis hiipui 1970-luvun loppupuolella, mutta japanilainen Mazda oli varsin kiinnostunut aiheesta jo edellisellä vuosikymmenellä.
Mazda on ollut asian suhteen liikkeellä useita kertoja myöhemminkin, mutta viime vuosina silläkin suunnalla on ollut varsin hiljaista.
Wankel-moottorin suhteen on ilmennyt merkittäviä ongelmia esimerkiksi roottorien tiivistyksen, hyötysuhteen, pakokaasuemissioiden ja termodynaamisten seikkojen suhteen. Kehitystyötä on toki tehty niin materiaalien kuin itse konstruktionkin suhteen, mutta moottorin perusolemuksesta johtuen ratkaisujen löytyminen ongelmiin ei ole ollut mitenkään helppo juttu.
Kooltaan pienellä, mutta volumetriseltä ominaisteholtaan suurella Wankel-moottorilla on toki etunsakin, joita ovat keveys ja yksinkertainen rakenne vähäisemmillä komponenteilla, vain pyöriviä osia, lähes värinätön käynti, edulliset tuotantokustannukset ja tulevaisuutta ajatellen varsin helppo mukauttaminen vetykäytölle.
Nyt Mazda on tuonut markkinoille ladattavan sarjahybridin, jossa polttomoottorina käytetään yhtiön hiljattain kehittämää pientä Wankel-voimalaitetta.
Mazdan sähköistysohjelma
Mazdan sähköistysohjelman keulakuva, sähköauto Mazda MX-30 lanseerattiin vuonna 2020 valmistajan ensimmäisenä akkukäyttöisenä sähköautona (BEV). Vähän myöhemmin tuotevalikoimaan liittyi kevythybridi, jota myydään eräillä Euroopan ulkopuolisilla markkinoilla.
Nyt Mazdan sähköistysohjelma saa jatkoa ladattavan sarjahybridin muodossa, kun MX-30 e-Skyactiv R-EV on saapumassa markkinoille. Joissakin yhteyksissä tämän tyyppisellä tekniikalla varustetusta ajoneuvosta on käytetty termiä Range Extender.
Mazdan mukaan MX-30 e-Skyactiv R-EV mahdollistaa 85 km matkan (WLTC- yhdistelmä) sähkökäyttöisenä. Voima pyörille välittyy puhtaasti sähköisenä, sillä polttomoottorin toimeksi antona on käyttää voimalinjaan sijoitettua generaattoria.
Matalakierroksinen Wankel-moottori
Mazda päättyi käyttämään kiertomäntämoottoria hyödyntäen tämän moottorityypin uniikkia kykyä tuottaa vaadittu vääntömomentti varsin pienikokoisella voimalaitteella. Felixin perintö tuntuu elävän edelleen
Niinpä hiljattain kehitetty 8C-tunnusmerkinnällä varustettu Wankel-moottori on laitettu generaattorin ja tehokkaan (125 kW) sähkökäyttöisen ajomoottorin yhteyteen toimimaan virrantuottokoneen aggregaattina. Polttomoottorin kulmaluvuiksi ilmoitetaan 54 kW teho (4700 rpm) ja 116 Nm vääntömomentti (4000 rpm). Kumpaakin pyörintänopeutta voi kiertomäntämoottorin tapauksessa pitää varsin alhaisena.
Valmistajan mukaan akun 17,8 kWh nimelliskapasiteetti riittää 110 km kaupunkiajoon tai 85 km yhdistelmäajoon WLTP:n mukaisesti ilmoitettuna (kuva: Mazda).
Sähköinen voimalinja on yhdistetty 17,8 kWh (nimelliskapasiteetti) litiumioniakun ja 50 litran bensiinitankin kanssa Plug-in sarjahybridijärjestelmän (PHEV) luomiseksi. Mazda mukaan tällä kokoonpanolla saavutetaan varsin pitkä kokonaisajomatka.
Kapasiteetiltaan ja kooltaan sarjahybridin korkeajänniteakku on noin puolet puhtaan sähköauton (BEV) akkuratkaisusta, mutta käytössä oleva voimalinja polttomoottoreineen varmistaa merkittävästi pidemmän ajomatkan.
Tehokas lataus, litra bensiiniä
Mazdan mukaan MX-30 e-Skyactiv R-EV tukee aktiivista elämäntapaa käyttäviä asiakkaita tarjoamalla eri latausvaihtoehtoja, kuten sekä tavallisen 2- tai 3-vaiheisen vaihtovirtalatauksen (AC) että nopean tasavirtalatauksen (DC). Lisäksi auton sähkövarusteluun kuuluu tavaratilassa oleva pistorasia, josta on mahdollista saada enimmillään 1500 watin ulosotto.
Mazdan ilmoittama bensiinin yhdistelmäkulutus on WLTP-testisyklin mukaisesti ilmoitettuna 1,0 l/100 km, josta kertautuu 21 g/km hiilidioksidipäästö. Lisäksi testin läpimenoon tarvitaan 17,9 kWh sähköenergiaa.
Juha Kiiskinen JK- Textservice
Kirjoittajan arkisto- juha@textservice.fi