Mazda’s 8C rotatiemotor technisch bekeken

Met weemoed hebben autoliefhebbers de V8 uit hun Amerikaan, de reihen sechs uit de Duitse limousine en de V12 uit Italiaanse supersportwagens zien verdwijnen. Enerzijds ingegeven door emissiewetgeving, anderzijds ingegeven door voortschrijdende techniek. Noem het politiek correct, maar het is wel nodig om het hoofd boven water te houden, daarom is downsizen en elektrificatie het devies. Voor petrolheads is het een pijnlijke realiteit en ook werkplaatsen zien het soms met lede ogen aan. Das war einmal…
Waar bij de fans van liefhebbersmerken weemoed overheerst, houdt een autofabrikant uit Hiroshima koers. Mazda introduceerde kortgeleden twee dikke zescilinder diesels, een drieliter benzine en een 3.3 liter diesel. Nota bene. En de rotatiemotor waarmee Mazda een reputatie opbouwde? Ook die kreeg een opvolger. De MX-30 R-EV is de opmaat naar een nieuwe toekomst voor de rotatiemotor, als het aan Mazda ligt. De techneuten uit Hiroshima gingen niet over een nacht ijs.

First things first: de Wankelmotor heet bij Mazda al sinds jaar en dag rotatiemotor. De simpele reden is dat Mazda zoveel eigen ontwikkeling in het concept heeft gestoken dat dit onderscheid in naamgeving gerechtvaardigd is. In juni 2012 liep de laatste Mazda met rotatiemotor, de RX-8, van de lopende band in Hiroshima. Op dat moment waren er geen plannen voor een opvolger en lange tijd leek het erop dat met het productie-einde van de RX-8 de rotatiemotor ten grave gedragen was. Geruchten over een opvolger waren er altijd, maar doorgaans bleek de wens de vader van die gedachte. Mazda zelf hulde zich in stilzwijgen en iedereen met enig technisch inzicht kon bedenken dat de steeds striktere emissie-eisen onmogelijk met een rotatiemotor behaald konden worden. Sinds kort weten we dat het licht nooit uit geweest is in de Hiroshima Plant waar de rotatiemotoren gebouwd werden. Elf jaar lang werden de machines met regelmaat ingeschakeld om reserveonderdelen en nieuwe motorblokken te produceren. Een vaste groep technici werkte stilletjes door aan de ontwikkeling van de rotatiemotor, daarbij gebruikten ze de kennis en inzichten die nieuwe productie- en motortechniek opleverden. Op het moment dat er een reële toepassing leek te ontstaan, kregen de techneuten groen licht voor de ontwikkeling van een nieuwe rotatiemotor voor serieproductie. De MX-30 was daarbij een belangrijke kruiwagen.

Nieuwe toekomst dankzij een EV

Wij kennen de MX-30 als Mazda’s eerste EV, maar op de thuismarkt wordt het model ook met de SkyActiv-G viercilinder motor geleverd (desgewenst met vierwielaandrijving). De MX deelt zijn platform met de CX-30 waardoor er ruimte is voor verschillende aandrijflijnen. Dat bood de techneuten de kans om voor een bestaand model een productieklare rotatiemotor te ontwikkelen. Door de rotatiemotor in te zetten in een generator / range extender in de MX-30 EV ontstond de mogelijkheid voor serieproductie. In het grootste geheim, pas in 2016 liet een topman iets doorschemeren over de rotatiemotor als generator, werd aan de ontwikkeling van de roemruchte 13B gewerkt, en eind vorig jaar werd diens opvolger onthuld: de 8C.

Een compleet nieuw ontwerp

Die ‘C’ duidt op de modelgeneratie, en de 8 op het motorvolume. De 13B had een motorvolume van 1.308 cc, verdeeld over twee rotors, de 8C meet 830 cc en heeft één rotor. In tegenstelling tot zuigermotoren kan het motorvolume niet eenvoudig vergroot worden. Van een gietvorm van een regulier cilinderblok kun je eenvoudig meerdere slagvolumes creëren door de boring en slag aan te passen. In het geval van een wankelmotor / rotatiemotor is dat een kwestie van – letterlijk – hogere wiskunde. De vorm van het rotorhuis, een epitrochoïde, en de vorm van de rotor zijn perfect op elkaar berekend. Dat is dan ook de reden dat de 13B in al zijn vormen exact hetzelfde motorvolume had. De 830cc van de 8C is ingegeven door het vereiste motorvermogen dat voor een generator nodig was, 55 kilowatt. De radius van de rotor (gemeten vanuit het hart tot een rotorpunt) is 120 millimeter, de breedte is 76 millimeter. Deze radius is bepalend voor de vorm en grootte van het rotorhuis. In het geval van een rotatiemotor zijn er nog twee wetmatigheden: de verhouding tussen het vaste tandwiel (bevestigd aan de behuizing) en het binnentandwiel in de rotor is 2:3, en de rotor draait met 1/3^e van de snelheid van de excenteras (zoals de krukas in een rotatiemotor officieel heet). Het maximale vermogen van 55 kW wordt bij 4.700 toeren gehaald, dat betekent dat de rotor zelf dan met 1.566 toeren rondgaat. Het maximale koppel ligt op 116 Nm bij 4.000 toeren.

De 8C bestaat uit zes onderdelen: 1 De buitenste zijplaat (let op de ingegoten uitlaatpoort in de zijplaat, 2 De rotorkamer met ingegoten cocon, 4 De binnenste zijplaat (de cermet coating is duidelijk te zien), 5 Het vaste tandwiel dat aan de behuizing gemonteerd is, 6 De rotor, 7 De excenteras. 3 is de brandstofinjector van de directe inspuiting.

Voor het eerst in 40 jaar werd het ontwerp van de rotatiemotor volledig herzien. Let op de directe inspuiting en enkele bougie.