Mazda’s 8C rotatiemotor technisch bekeken

Directe injectie zorgt voor 25% hoger rendement

Met het vaststellen van de basisdimensies konden de ingenieurs aan de slag. De eerste uitdaging was om de motor te laten voldoen aan de emissie-eisen. De 8C is conform Euro 6d ISC FCM, voor de 13B een onmogelijke opgave, maar de 8C redt het dankzij directe inspuiting en een uitgekiende vorm van de verbrandingskamer in de rotor (die uiteraard op alle drie zijden van de rotor aanwezig is). De injector staat loodrecht op de omtrek van de rotorkamer, de injector spuit in zodra een zijde van de rotor vlak onder de injector ligt. Op dat moment is het volume in de inlaatkamer het grootst. Door de directe inspuiting atomiseert de benzine meteen en dankzij de herziene verbrandingskom centreert het mengsel zich in die kom. Bij het passeren van de bougie ontbrandt het mengsel meteen en volledig, de verbrandingssnelheid is aanzienlijk hoger dan bij zijn voorganger. Een rotatiemotor heeft een relatief langzame verbrandingssnelheid waardoor er bij de vorige generatie relatief veel onverbrand mengsel in de uitlaat kwam. Met het toepassen van directe injectie en het aanpassen van de verbrandingskommen heeft Mazda een groot manco van de rotatiemotor verholpen, het rendement ligt maar liefst 25 procent (!) hoger. Bovendien kan de 8C met één bougie toe, waar de 13B er twee per rotor had. Zoveel sneller en makkelijker ontbrandt het brandstofmengsel in de 8C.

EGR voor betere thermische huishouding

Bij de vorige modelgeneratie kon de brandstof niet volledig atomiseren en hoopten brandstofdruppels zich op achterin de verbrandingskom. Dit had twee nadelen: een onvolledige verbranding waarbij onverbrande brandstof in de uitlaat kwam, en het wegspoelen van de smeerfilm in de rotorkamer. Met directe inspuiting is dat probleem verholpen. Bovendien past Mazda nu EGR toe, ook dit heeft een tweeledig effect. In de eerste plaats drukt het de emissie van schadelijke stoffen, in de tweede plaats verhoogt het de efficiency bij lage motorbelasting. Door het grote inwendige oppervlak neemt het motorblok veel verbrandingswarmte op bij lagere toerentallen, de hete EGR-gassen compenseren die warmte-opname waardoor de 8C veel efficiënter draait bij een koude, of langzaam draaiende motor.

Voor het eerst past Mazda EGR toe op een rotatiemotor. 1 is de uitlaatcollector, 2 de EGR koeler, 3 de EGR klep die op een kunststof inlaat aansluit.

Bouwen op de bestaande productielijn

Mazda produceert de 8C op dezelfde productielijn waar de 13B ook wordt gebouwd. Bij het ontwikkelen van de nieuweling heeft Mazda gepoogd om de bestaande productielijn zoveel mogelijk te gebruiken voor het nieuwe motortype. Uiteraard zijn er ook nieuwe productietechnieken en -machines in gebruik gesteld. Om nog even bij de rotor te blijven: die wordt nog altijd gemaakt van gegoten staal. Per gietmal worden drie rotors in één keer gegoten. Wat wel nieuw is, is de 3D scanner die de gietkernen voorafgaand aan het gietproces scant. De binnenzijde van de rotor is hol om de massa zoveel mogelijk te beperken. Deze holte is moeilijk (eigenlijk onmogelijk) te bewerken na het gieten, maar de holte is wel bepalend voor de balans van de rotor. Door iedere gietkern vooraf te scannen is de onbalans door ongelijkvormigheid van de holte te berekenen. Nog voordat de rotor gegoten is, weet de software al waar de interne onbalans zit. Voor de 13B werden de rotors met de hand gegoten, voor de 8C gebruikt Mazda een nieuwe gietmachine. Dit zorgt voor een consistentere temperatuur waardoor er tijdens het gieten nooit meer dan 10° Celsius temperatuurverschil zit tussen de verschillende gietmallen, de giettemperatuur is 1.400° Celsius. Mazda gebruikt gietzand met een korrelgrootte van 0,2 millimeter. Doordat het gietproces veel beter te sturen is door de nieuwe gietmethode is het maximale maatverschil tussen de ruwe gietstukken +/- 0,3 millimeter.

De gietkernen van de rotor worden vooraf gemeten, zo kan de interne onbalans nauwkeurig bepaald worden.

De rotors worden per drie gegoten, uit gietstaal.