جدول المحتويات
مقدمة وتاريخ المحرك الروتاري
يُعرف محرك Wankel أو المحرك الروتاري بأنه تصميم غير تقليدي لمحركات الاحتراق الداخلي، ابتكره المهندس Felix Wankel، وحققته Mazda إلى إنتاج تجاري في 1967 مع طراز Cosmo Sport. منذ ذلك الوقت، تقدَّمت Mazda في تطوير هذا المحرك لتصبح المزود الوحيد عالميًا بالنسخ الإنتاجية من المحركات الدوّارة حتى عام 2012، ثم عادت في 2023 بمحرك دوّار يُستخدم كمجسّد شحن (range‑extender) في طراز MX‑30 e‑Skyactiv R‑EV 6.
مكونات المحرك الروتاري
يتكون المحرك الروتاري من عدة أجزاء رئيسية:
- الروتور (Rotor): مثلث منحنٍ بثلاثة جوانب، كل جانب يعمل كـ "مكبس" منفصل، ويحتوي على جيوب تزيد السعة الفعلية 7.
- ختم القمة (Apex seals): حلقات معدنية عند حواف الروتور لضمان تفريغ وانتقال الضغط داخل الغرف.
- Housing المقطع (الإسكان): شكل بيضاوي (epitrochoid) يحتوي على مناطق الإدخال، الضغط، الاحتراق، والعادم 8.
- العمود الناتج (Output shaft): محور مركزي ذو نتوءات غير مركزية (eccentric lobes) يحوّل الحركة الدوارة للروتور إلى دوران فعلي عبر التروس الداخلية 9.
- نظام التبريد والتشحيم: يشمل قنوات سائل تبريد حول الإسكان وخزان زيت صغير.
- نظام الإشعال والتغذية: يشابه الأنظمة التقليدية في المحركات الاعتيادية (بخاخات، شمعات إشعال، مضخة وقود).
كيف يعمل محرك Wankel
تتم العمليات الأربع (سحب، ضغط، احتراق، عادم) في غرفة واحدة دوارة، ولكن فصلها عبر مراحل متزامنة يُحقق أداء متناغم: روتر ثلاثي الجوانب يدور داخل الإسكان، وكل وجه يمر بالمراحل الأربع أثناء دورانه الكامل. ينتج عن ذلك ثلاث نبضات احتراق لكل دورة من الروتور، مما يجعل الحركة ناعمة وأكثر انتظامًا مقارنة بالمحركات التقليدية 10.
عندما يمر جانب الروتور بجانب منفذ السحب، يتوسع الحجم ويسحب خليط الهواء والوقود. ثم ينكمش لتضغط الخليط، وعند الاقتراب من شمعة الإشعال يحدث الاحتراق، فيدفع الروتور لاستمرار الدوران مرورًا بمنفذ العادم.
الروتور نفسه مرتبط بمحور ثانوي داخلي عبر تروس، مما يسمح له باتباع مسار إهليجي ضمن الإسكان.
المواصفات التقنية لمحرك Renesis وتطبيقاته
طُور محرك Renesis 13B‑MSP ليحل محل محركات 13B‑REW في RX‑8 (2004–2012). التعديلات شملت نقل منافذ العادم إلى جوانب الإسكان بدل الحواف، لتحسين تدفق الهواء وخفض انبعاثات الهيدروكربونات بنسبة وصلت إلى 35‑50٪ مقارنة بالإصدار السابق 11.
- السعة الإجمالية: ما يعادل 1.3 لتر تقليدي (654 سم³ لكل روتور) ولكن أداء يعادل نحو 2.6 لتر تقريبًا 12.
- القدرة: حوالي 157‑175 كيلووات (215‑240 حصان).
- الوزن: حوالي 112 كجم بدون السوائل والإكسسوارات 13.
- تم تكريمها بجائزة «International Engine of the Year» لعامي 2003 و2004 14.
- استخدام محرك واحد دوار كمُجسّد كهربائي (range‑extender) في طراز Mazda MX‑30 e‑Skyactiv R‑EV – سعة 830 سم³ ومتوافق مع معايير Euro 6d 15.
استخدامات المحرك الروتاري
استُخدم المحرك الروتاري في عدة تطبيقات:
- طرازات RX‑7 وRX‑8 الرياضية.
- نسخ تجريبية ثلاثية ورباعية الروتور في سيارات مثل Eunos Cosmo و787B للفورمولا 1 والتحمل العالية 16.
- محرك e‑Skyactiv R‑EV كمجسّد شحن للإلكتروليات، مما يمنحه استخدامًا هجينًا مستقبليًا 17.
- استخدامات صناعية مثل المولدات، الطائرات الخفيفة بدون طيار مستقبلًا (LiquidPiston وغيرها) 18.
المزايا والتحديات
- المزايا: عدد أجزاء متحركة أقل من محرك المكابس، وزن أقل، تشغيل أملس جدًا بسبب الدوران المستمر وعدم تغيير اتجاه الحركة 19.
- التحديات: تكاليف إنتاج أعلى، استهلاك وقود أعلى، انبعاثات عالية، ومشاكل ختم القمة (apex seals) عند التشغيل المنخفض أو الاستخدام المكثف 20.
- واجهت Mazda صعوبة في تحقيق معايير الانبعاثات حتى مع تطوير Renesis، مما أدى لتوقف الإنتاج عام 2012 باستثناء عودة محدودة كمحرك شحن في 2023 21.
مستقبل المحرك الروتاري في Mazda
أعلنت Mazda استئناف إنتاج المحركات الروتارية في 2023 مع MX‑30 e‑Skyactiv R‑EV، باستخدام نسخة 830 سم³ أحادية الروتور كمجسّد شحن كهربائي، بهدف تقليل الانبعاثات والاستفادة من مميزات الوزن والصغر والحجم 22.
كما تستكشف Mazda تقنيات الوقود الهيدروجيني والديزل الهجين لتعويض الاستهلاك العالي، كما برهنت مشاريع سابقة (مثل RX‑8 Hydrogen RE) على إمكانية الانتقال إلى جيل أنظف وأكثر كفاءة 23.
الخلاصة
المحرك الروتاري هو مثال فريد على الابتكار الهندسي، يجمع بين الأداء العالي والحجم الصغير والنعومة في التشغيل. Mazda كانت الشركة الوحيدة التي أنتجته صناعيًا لفترات طويلة، واستمرت بتطويره حتى في ظل تحديات الانبعاثات والاقتصاد. يعود اليوم كمجسّد لأجيال السيارات الكهربائية المستقبلية.
المصادر
شكراً لقراءتك لمقال "محرك Wankel الروتاري في سيارات Mazda" ضمن قسم "مقالات عن المحرك" على مدونة تقنيات السيارات الحديثة. إذا أعجبتك المعلومات، لا تتردد في مشاركتها أو ترك تعليقك أدناه. دعمك يساعدنا على تقديم المزيد من المقالات والفيديوهات المفيدة عن عالم السيارات.
فريق تقنيات السيارات الحديثة
