Sinh năm 1902 tại Lahr, Đức, Felix Wankel đã chứng tỏ mình là một thiên tài kỹ thuật mặc dù không được học hành chính quy. Nhận được bằng sáng chế đầu tiên của mình vào năm 1929, Wankel hợp tác với thương hiệu xe hơi NSU của Đức. Họ đã tạo ra một chiếc ô tô động cơ quay kép có tên là NSU Ro 80. Đó là một thành công lớn với chiếc xe giành giải “Xe của năm” vào năm 1968, lần đầu tiên dành cho Đức.
Wankel đã thu hút sự chú ý của Mazda, một nhà sản xuất ô tô mới của Nhật Bản. Và ông ấy đã giành được một quan hệ đối tác và phát minh động cơ sáng tạo của ông đã được ứng dụng trên chiếc Mazda Cosmo vào năm 1967. Động cơ Wankel rất thông minh về sự khéo léo của nó. Có lẽ động cơ Wankel thực sự là một kỳ tích kỹ thuật, nhưng nó cũng có một điểm yếu.
1. Động cơ quay Wankel
Động cơ Wankel là động cơ đốt trong. Nó hoàn thành các quy trình của động cơ bên trong, nhưng nó có một cơ chế hoàn toàn khác. Giống như động cơ tiêu chuẩn, máy quay Wankel sử dụng bugi để đánh lửa và áp suất để cung cấp năng lượng, đồng thời cung cấp chức năng xả. Động cơ quay sử dụng một rôto trung tâm quay để tạo ra năng lượng. Chuyển động quay liên tục truyền năng lượng, thông qua các bánh răng, đến cơ cấu trục khuỷu (trục lệch tâm) và sau đó đến các bánh xe.
2. Động cơ Wankel có ít bộ phận chuyển động
Điểm khác biệt quan trọng nhất của động cơ Wankel (hay động cơ quay) là nó có một cơ cấu chuyển động chính. Toàn bộ động cơ chỉ có ba bộ phận chuyển động. Rôto quay hoàn thành công việc của một số pít-tông chuyển động chỉ bằng một bánh xe quay liên tục. Không có rung động, chuyển động trơn tru, được bao bọc trong một lớp vỏ nhỏ, làm cho động cơ quay nhẹ hơn, ít phức tạp hơn và đáng tin cậy hơn; với ít bộ phận phải sửa chữa hơn. Với một vòng quay, ba hành động xảy ra: đánh lửa, nén và xả.
3. Người phát minh ra động cơ quay
Thiên tài đằng sau động cơ quay ô tô là Felix Wankel. Kỹ sư người Đức này đã tự học; gia đình ông không đủ khả năng để cho ông học đại học. Tuy nhiên, Wankel đã xoay sở để thu hút sự chú ý của Wilhelm Keppler, một cố vấn kinh tế quyền lực của Đức, người đã tài trợ cho việc phát triển động cơ rô-to của Wankel. Keppler thậm chí còn đưa Wankel ra khỏi nhà tù sau khi bị đưa đến đó vì phản đối đảng Quốc xã. Wankel có bằng sáng chế vào năm 1929, nhưng mãi đến năm 1963, động cơ của ông mới ra mắt trên ô tô. Năm 1967, một chiếc ô tô chạy bằng động cơ quay của Đức đã giành giải ô tô châu Âu của năm. Tiếp theo, Mazda mua bản quyền phát minh của Wankel.
4. Mazda RX7
Mazda đã chứng minh một chiếc ô tô Nhật Bản có thể chạy bằng động cơ quay. Chiếc xe đó là Cosmo 1967 và tương đương với xe đua của nó. Một nhóm kỹ sư của Mazda đã đến Đức để tìm hiểu về động cơ quay trước khi được cấp phép sử dụng nó. Nhà sản xuất ô tô Nhật Bản sau đó đã phát triển động cơ quay để sản xuất với mẫu Mazda RX-7. Chiếc RX-7 đầu tiên ra mắt vào năm 1978, và động cơ của Wankel đã cung cấp cho chiếc xe thể thao hai chỗ cho đến năm 2002.
5. Tại sao Mazda ngừng sử dụng động cơ quay
Mazda RX-7 thế hệ thứ 3 là chiếc cuối cùng của nó. RX-7 1992 là một chiếc xe thể thao phổ biến với khả năng xử lý tuyệt vời, nhưng mẫu xe thú vị này không thể vượt qua các quy định của châu Âu. Đến năm 1996, ô tô động cơ quay bị cấm khắp châu Âu vì không đạt tiêu chuẩn khí thải. Mẫu xe năm 2002 đã khép lại chương về những chiếc xe động cơ quay của Mazda. Tổng cộng, 811.634 chiếc RX-7 đã được sản xuất trong vòng 40 năm.
6. Sự kém hiệu quả của động cơ quay
Mặc dù là động cơ đốt trong khép kín, có kích thước chỉ bằng một phần nhỏ so với động cơ thông thường, tạo ra công suất với hiệu suất đáng kinh ngạc của các bộ phận, nhưng động cơ của Wankel lại không tiết kiệm nhiên liệu. Quá trình đốt cháy không sử dụng hết nhiên liệu, sau đó được thải ra ngoài cùng với khí thải. Không chỉ vậy, dầu dùng để bôi trơn cũng bị đốt cháy, sử dụng nhiều dầu hơn động cơ thông thường. Một nhược điểm khác của động cơ quay là các đầu rôto. Những xéc măng đỉnh này bảo vệ các đỉnh rô to khỏi tường buồng đốt, nhưng thật không may, nó có thể bị mòn trước 80.000 dặm.
7. Norton F1 Rotary
Chiếc xe máy Norton F1 năm 1989 đại diện cho một trong những ứng dụng động cơ quay thành công nhất được sử dụng trong xe máy. Đó không phải là lần thử đầu tiên. Những chiếc mô tô Norton được chế tạo vào những năm 1980 đã không thành công do quá nhiệt và các vòng đệm ở đỉnh rôto bị thổi. Cuối cùng, sau khi được phát triển trên chiếc xe đua RCW588, chiếc Norton F1 Rotary làm mát bằng nước đã thành công với một động cơ quay thậm chí còn mạnh mẽ hơn. Nó có tốc độ tối đa là 140 dặm/giờ.
8. Chiếc 787B chạy bằng động cơ quay của Mazda đã giành chiến thắng tại Le Mans
Chiếc xe đua Mazda 787B đã làm nên lịch sử tại 24 Hours Of Le Mans lần thứ 59. Nó đã hoàn thành cuộc đua sức bền đầu tiên, nhưng đó không phải là lần đầu tiên duy nhất. Năm 1991, Mazda 797B là chiếc xe Nhật Bản đầu tiên giành chiến thắng tại đường đua Le Mans. Nó là một phần của những chiếc xe đua động cơ quay Group C của Mazda. Chiếc Mazda số 55 được trang bị bốn động cơ quay R268B.
9. Động cơ quay trong MX-30 R-EV 2023
Mazda đã giới thiệu lại nó với MX-30 R-EV 2023. Được gọi là e-Skyactiv R-EV, chiếc crossover plug-in hybrid này không sử dụng động cơ quay làm nguồn năng lượng chính. Thay vào đó, nó hoạt động như một bộ mở rộng phạm vi trên bình xăng 13 gallon.
Bộ pin lithium Skyactiv R-EV có kích thước nhỏ. Đó là loại pin 17,8 kWh với phạm vi hoạt động dưới 60 dặm. Vì vậy, động cơ quay khởi động khi hết pin. Nó cung cấp năng lượng cho xe trong khi sạc lại pin. Đó là một bộ mở rộng hiệu quả, tăng phạm vi kết hợp lên 372 dặm.
10. Động cơ quay thời kỳ đầu
Đóng góp của Felix Wankel cho việc đổi mới động cơ là rất đáng kể, nhưng thực sự ông ấy đã đứng trên vai của những người khổng lồ. Năm 1910, khi Wankel mới 8 tuổi, người Pháp đã chế tạo chiếc Le Rhone. Đó là một động cơ máy bay quay được sản xuất bởi Gnome et Rhone, một nhà sản xuất máy bay lớn của Pháp. Những chiếc máy bay chạy bằng động cơ quay này đã được sử dụng trong Thế chiến thứ nhất. Động cơ này được cho là một trong những thiết kế động cơ quan trọng nhất của ngành hàng không thời kỳ đầu.
